1、第第六六单元单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物 课题课题 2 二氧化碳制取的研究二氧化碳制取的研究 一、一、实验室实验室制取气体的原则制取气体的原则 实验室制取气体的原则是：_、简单、_、成本低、环保。 二、二、实验室实验室制取气体的装置确定制取气体的装置确定 1实验室制取气体的装置包括_和_两部分。 2发生装置 (1)确定气体发生装置应考虑的因素 (2)常见的气体发生装置 反应物是_，需_，选用高锰酸钾制取 O2的发生装置。 反应物是_，且不需要_，选用制取 CO2的发生装置。 3气体收集装置 (1) 确定气体收集装置应考虑的因素 (2)常见的气体收集装置 难溶于水且不与水反应的用_收集。
2、密度比空气大(或相对分子质量29)且不与空气反应的用向_排空气法。 密度比空气小(或相对分子质量29)且不与空气反应的用向_排空气法。 三三、实验室实验室制取制取二氧化碳二氧化碳 1药品 _(或大理石)与_。 2原理 用石灰石和稀盐酸反应： CaCO3 +2HCl_ _H2O+CO2 总反应为：CaCO3 +2HCl_ 3装置 注意：注意： 长颈漏斗下端必须伸入_。 伸入集气瓶中的导管应伸至_。 4气体收集方法 二氧化碳密度比空气大，不与空气中成分发生反应，能溶于水，故采用_收集。 5检验方法 将制得的气体通入澄清的石灰水，若澄清石灰水_，则证明是二氧化碳。 6验满方法 将燃着的木条放在集气瓶
3、_，木条熄灭，证明已集满二氧化碳气体。 四四、实验室实验室制取制取气体的一般思路和气体的一般思路和方法方法 1选择适当的反应，包括反应物和_。 2选择合适的实验装置。 3验证所制得的气体。 一、安全 便于收集 二、1发生装置 收集装置 2(1)固体与固体 固体与液体 加热 (2)固体 加热 固体与液体 加热 3(1)向上排空气法 向下排空气法 不与水反应 (2)排水法 上 下 三、1石灰石 稀盐酸 2CaCl2 + H2CO3 H2CO3 CaCl2 + H2O+ CO2 3液面以下 集气瓶底部 4向上排空气法 5变浑浊 6瓶口 四、1反应条件 一、一、制取二氧化碳药品选择的探究制取二氧化碳药
4、品选择的探究 1液体不能用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙覆盖在大理石的表面， 使反应逐渐停止。 2也不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，挥发出氯化氢气体，而使制得的二氧化碳气体不纯。 3固体不能用碳酸钠代替大理石，因为碳酸钠与盐酸反应太剧烈，使生成的气体不易收集，同时，碳酸钠 相对于大理石来说价格较高，不经济。 4用石灰石和稀盐酸制得的二氧化碳不纯，含有杂质氯化氢和水蒸气，若实验要求制取纯净干燥的二氧化 碳，需依次通过盛有饱和碳酸氢钠、浓硫酸的洗气瓶除杂。 结论：结论：在实验室里制取二氧化碳，最佳药品是用大理石或石灰石和稀盐酸反应，二者反应速率适中、药品 价格廉价易得
5、，制得的气体比较纯净。 二、实验室制取气体的思路二、实验室制取气体的思路 1方法的选择 确定实验室制取气体的化学反应时，应考虑以下几个方面的因素： (1)原料要容易获得； (2)实验条件要易于控制； (3)实验装置易于装配； (4)实验操作安全可靠； (5)实验速度适中； (6)易于收集纯净的气体。 2装置的选择 (1)发生装置的选择：由反应物状态及反应条件决定。 (2)收集方法及装置的选择：由气体的密度及溶解性决定。 三三、二氧化碳与氧气实验室制法的比较二氧化碳与氧气实验室制法的比较 二氧化碳的实验室制法 氧气的实验室制法 反应原理 CaCO32HClCaCl2H2O CO2 2KMnO4K
6、2MnO4MnO2O2 2KClO32KCl3O2 2H2O22H2OO2 发生装置 过氧化氢制氧气 收集方法 向上排空气法 向上排空气法或排水法 检验 将气体通入澄清石灰水，若其 变浑浊，则该气体是 CO2 用带火星的木条伸入瓶中，若木条复 燃，则为 O2 验满 将燃着的木条放在集气瓶瓶 口，若燃着的木条立即熄灭， 将带火星的木条放在集气瓶瓶口，若木 条复燃，则 O2已集满 则 CO2已集满 典例典例 1 (2019北京)下列关于 CO2的实验室制法及性质实验的说法不正确的是 A制 CO2的药品 B发生装置 C收集装置 D比较 CO2与空气的密度 【解析】A、实验室常用石灰石(或大理石)和稀
7、盐酸反应制取二氧化碳，大理石和稀硫酸反应生成的硫酸 钙微溶于水覆盖在大理石表面，阻碍反应的继续进行，故 A 错误；B、.实验室常用石灰石(或大理石) 和稀盐酸反应制取二氧化碳，不需要加热，可选该装置作为发生装置，故 B 正确；C、二氧化碳的密度 比空气大，可用向上排空气法收集，故 C 正确；D、下面的蜡烛先灭，上面的蜡烛后灭，可以得出二氧 化碳的密度比空气大、不能燃烧、不支持燃烧的结论，故 D 正确。故选 A。 【答案】A 典例典例 2 (2019通辽)请根据下列实验装置图，回答有关问题： (1)请写出图中仪器的名称：a_。 (2)若用 A 装置作为实验室制取氧气的发生装置，反应的化学方程式是
8、_，若 用 D 装置收集，验满的方法是_。 (3)实验室可用_(填一个字母序号)装置作为发生装置制二氧化碳，该装置的主要优点是 _。 (4)若用 G 装置收集一瓶干燥的某气体，则该气体不可能是_(填字母序号)。 ACH4 BH2 CO2 DCO2 【解析】(1)仪器 a 的名称：酒精灯。 (2)在装置 A 中有酒精灯，试管口没有棉花适用加热氯酸钾制取氧气，化学方程式为：2KClO3 2KCl+3O2；氧气的密度比空气大，支持燃烧，所以验满的方法是：把带火星的木条放在集气瓶口，若木条 复燃则集满。 (3)实验室常用大理石(或石灰石)和稀盐酸反应制取二氧化碳，不需要加热，可用 C(或 B)装置作为
9、发生装置 制二氧化碳，该装置的主要优点是：能够控制反应的发生与停止(或可以随时添加液体药品)。 (4)根据 G 装置的特点可知，用 G 装置收集一瓶干燥的某气体不能和浓硫酸反应，密度要比空气大，因此不 能用于干燥和收集氢气，故选 ab。 【答案】(1)酒精灯 (2)2KClO32KCl+3O2 把带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则集满 (3)C 能够控制反应的发生与停止 (4)ab 1实验室制取二氧化碳常用方法是 A木炭在 O2中燃烧 B煅烧石灰石 C大理石与稀盐酸反应 D大理石与稀 H2SO4反应 2 一氧化氮是无色气体， 难溶于水、 密度比空气略大， 在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色
10、的二氧化氮。 在实验室中，收集一氧化氮时可选用的收集方法是 A排水集气法 B向上排空气集气法 C向下排空气集气法 D排水集气法或向上排空气集气法 3 使用如图所示装置进行实验， 开始前气球沉在烧杯底部， 过一会儿气球悬浮在烧杯内(气球本身质量忽略)。 下列对气球内充的气体的分析中正确的是 A氢气 B氮气 C空气 D氧气 4下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是 A因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集 B选择块状物而没有选择碳酸钙粉末做反应物，考虑的是化学反应速率的问题 C在发生装置中加入块状石灰石和稀硫酸 D因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加
11、热 5(2019苏州)下列有关 CO2实验的图示正确的是 A 制取 CO2 B 收集 CO2 C验证 CO2已集满 D验证 CO2能与水反应 6实验室制二氧化碳有以下操作，其正确的操作顺序是 向锥形瓶中加入大理石 向长颈漏斗中注入稀盐酸 检验生成的气体是二氧化碳 检查装置气密性 收集气体并验满二氧化碳 A B C D 7下列 CO2的制备装置中，不能起到“能控制反应发生和停止”效果的是 A B C D 8利用下图所示装置，用足量的盐酸与石灰石反应制取和收集一瓶 CO2，已知 CO2不与 NaHCO3反应，则 下列描述正确的是 A不可能收集到一瓶 CO2，因为 CO2可溶于水 B选择 A、C 两
12、种装置，导管 a 接导管 d 可收集到一瓶 CO2 C选择 B、C 两种装置，导管 b 接导管 c 可收集到一瓶 CO2 D选择 B、C 两种装置，导管 b 接导管 d 可收集到一瓶 CO2 9实验室制取某些气体的装置如图。下列说法正确的是 A装置和组合可以用来制取氧气 B装置和组合可以用来制取氢气 C装置和组合可以用来制取二氧化碳 D装装置可控制反应的发生和停止 10(2019广州)如图 1 是实验室制取 CO2及进行性质实验的部分装置。 (1)CaCO3固体与稀盐酸反应生成 CO2气体的化学方程式是_。 (2)检验装置气密性，按图连接装置，先_，再加水至 A 下端形成一段水柱，静置，若观察
13、 到_，说明气密性良好。 (3)加入药品。添加块状 CaCO3固体时，为避免打破锥形瓶，应将锥形瓶_，再放入固体。 添 加 盐 酸 时 ， 将 稀 盐 酸 从 _( 填 仪 器A的 名 称 ) 倒 入 锥 形 瓶 至 _。 (4)如图 2 所示，向放置有燃着的蜡烛的烧杯中倒入 CO2，观察到的现象是_。 11(2019安徽)如图是实验室中常见装置，回答下列问题。 (1)仪器 a 的名称是_。 (2)用装置 A 进行实验时，首先应_(填序号)。 加药品 加热 检查装置气密性 (3)用 A 装置制取气体的不足之处是_。 (4)若要收集干燥的 CO2，可将含有水蒸气的 CO2从装置 B 的_(填“m
14、”成“n”)端导入，试剂 X 是_；再用装置_(填“C”或“D”或“E”)收集。 (5)向集满 CO2的集气瓶中加入澄清石灰水，反应的化学方程式为_。 12实验室常用块状大理石和稀盐酸制取 CO2气体。 (1)写出实验室制取 CO2的化学方程式：_。 (2)若用如图所示装置(固定装置省略)制 CO2。连接好装置后，需检查装置的气密性。具体操作方法是： 先_(填字母，下同)，后_若导管口有气泡，放手后导管内上升一段 稳定的水柱，则气密性良好。 A用手捂住试管 B将导管一端浸入水中 (3)实验窒收集 CO2可用的方法是_(填字母)。 A排水法 B向下排空气法 C向上排空气法 (4)实验室常用澄清石
15、灰水检验 CO2，写出反应的化学方程式：_。 (5)某些大理石中含少量硫化物，使制得的 CO2中混有 H2S 气体。欲获取纯净、干燥的 CO2，需对发生装 置中产生的气体进行除杂，实验装置如下： 查阅资料：IH2S 能与 NaOH 等碱溶液、CuSO4溶液反应。 CO2中混有的 HCl 气体可用饱和 NaHCO3溶液吸收。 装置甲中所盛试剂应选用_(填字母)。 A浓硫酸 BNaOH 溶液 C澄清石灰水 DCuSO4溶液 装置丙的作用是_。 1 【答案】C 【解析】A、木炭在氧气中燃烧剧烈，操作繁琐，不易收集等，故 A 不正确；B、煅烧石灰石条件较难， 不易收集气体，故 B 不正确；C、大理石与
16、盐酸反应，反应速度适中，操作安全方便，便于收集，故 C 正确；D、稀硫酸和大理石反应，生成硫酸钙，微溶于水的硫酸钙覆盖在石灰石大理石的表面，阻碍反 应进一步进行，故 D 不正确。故选 C。 2 【答案】A 【解析】选择收集装置需考虑气体的密度，是否与空气的成分反应，气体在水中的溶解性。氧气的密度 比空气的大，可以用向上排空气法收集，氧气难溶于水可以用排水法收集。一氧化氮是无色气体，难溶 于水、密度比空气略大，但能与空气中的氧气反应，所以只能用排水法收集。 3 【答案】D 【解析】A、氢气的密度比空气小，开始时不会沉在烧杯底部，此选项错误；B、氮气的密度比空气小， 开始时不会沉在烧杯底部，此选项
17、错误；C、气球充有空气，气球会悬浮在烧杯中，不会开始沉在烧杯 底部，此选项错误；D、气球充有氧气，氧气的密度比空气大，会沉在烧杯底部，大理石能与盐酸反应 生成二氧化碳，二氧化碳的密度比氧气的密度大，会使气球浮起，此选项正确。故选 D。 4 【答案】C 【解析】A、因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集，该选项说法正确；B、 反应物的接触面积影响反应速率，粉末状药品与液体药品的接触面积大于块状固体与液体的接触面积， 反应速率太快，反应不易控制，所以制取二氧化碳时不选用粉末状药品，该选项说法正确；C、碳酸钙 和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，生成的硫酸钙微溶于水，包裹在石灰
18、石的表面，阻止反应的 进行，因此不能用石灰石和稀硫酸制取二氧化碳，该选项说法不正确；D、因为碳酸钙和盐酸在常温下 即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热，该选项说法正确。故选 C。 5 【答案】D 【解析】A、制取二氧化碳时，长颈漏斗要伸入液面以下防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出，故 A 错 误；B、二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，如果用的话也要短进长出，故 B 错误；C、验满时要 把燃着的木条放在集气瓶口，而不是伸入集气瓶内，故 C 错误；D、通过观察紫色石蕊试液变红色就可 以验证二氧化碳能和水反应，故 D 正确。故选 D。 6 【答案】B 【解析】实验室制二氧化碳的操作中，先检查装置的
19、气密性，然后先加入固体药品，再加入液体药品， 收集然后检验。故选 B。 7 【答案】B 【解析】 A、 A 装置中可以通过开关止水夹控制干燥管中的气压， 从而控制大理石能否与稀盐酸接触反应， 故可以控制反应的发生与停止， 不符合题意； B、 B 装置中没有办法控制大理石与稀盐酸的接触与分离， 故不能控制反应的发生与停止，符合题意；C、C 装置中可以通过抽拉铜丝控制大理石与稀盐酸的接触 与否，故可以控制反应的发生与停止，不符合题意；D、D 装置中可以通过开关止水夹控制试管内的气 压，从而控制大理石能否与稀盐酸接触，故可以控制反应的发生与停止，不符合题意。故选 B。 8 【答案】D 【解析】A、C
20、O2可溶于水，但是不溶于饱和碳酸氢钠溶液，因此可以用 C 装置收集二氧化碳，该选项说 法不正确；B、A 装置中的长颈漏斗末端在液面以上，生成的气体会从长颈漏斗逸出，不能收集二氧化 碳，该选项说法不正确；C、选择 B、C 两种装置，导管 b 接导管 c 不能收集到一瓶 CO2，该选项说法不 正确；D、选择 B、C 两种装置，导管 b 接导管 d 可收集到一瓶 CO2，该选项说法正确。故选 D。 9 【答案】A 【解析】A、实验室制取氧气可用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法，属于固体加热型，可选用的发生 装置是；氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，收集装置可选用，装置和组合可以用来 制取氧气，
21、故 A 正确；B、实验室制取氢气常采用锌与稀硫酸反应来制取，属于固液常温型，选用的 发生装置是；氢气难溶于水，可用排水法收集，装置和组合不可以用来制取氢气，故 B 错误；C、 实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装 置是； 二氧化碳密度比空气的大， 应用向上排空气法收集， 装置和组合不可以用来制取二氧化碳， 故 C 错误； D、 装置固体与液体接触后不能进行分离， 装置不可控制反应的发生和停止， 故 D 错误。 故选 A。 10 【答案】(1)CaCO3 +2HClCaCl2+H2O+CO2 (2)夹紧止水夹 长颈漏斗内水柱不下降 (3)横放
22、长颈漏斗 浸没长颈漏斗下端口 (4)蜡烛熄灭 【解析】(1)碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2。 (2)检验装置气密性，按图连接装置，先夹紧止水夹，再加水至 A 下端形成一段水柱，静置，若观察到长 颈漏斗内水柱不下降，说明气密性良好。 (3)添加块状 CaCO3固体时，为避免打破锥形瓶，应将锥形瓶横放，再放入固体；添加盐酸时，将稀盐酸 从长颈漏斗倒入锥形瓶至浸没长颈漏斗下端口。 (4)由于二氧化碳不支持燃烧也不能燃烧，向放置有燃着的蜡烛的烧杯中倒入 CO2，观察到的现象是：蜡 烛熄灭。 11 【答案】(1)锥形瓶 (2) (
23、3)不能控制反应的速率 (4)m 浓硫酸 E (5)CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O 【解析】(1)仪器 a 的名称是锥形瓶。 (2)用装置 A 进行实验时，首先应检查装置的气密性，然后再装入药品制取气体。 (3)装置 A 的缺点是不能控制反应的速率，浪费药品等。 (4)二氧化碳不和浓硫酸反应，可用浓硫酸进行干燥，可将含有水蒸气的 CO2从装置 B 的 m 端导入，试 剂 X 是浓硫酸；二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集；再用装置 E 收集。 (5)二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，化学方程式为 CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O。 12 【答案】(1)CaCO3
24、+2HClCaCl2+H2O+CO2 (2)B A (3)C (4)CO2+Ca(OH)2CaCO3+ H2O (5)D 除去 CO2中的水蒸气或干燥 CO2 【解析】(1)实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，同时还生成了氯化钙和水，反应的化学方程式 表示为 CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。 (2)检查该装置气密性的方法是“一浸二握三看”， 即将导气 管的一端浸入水中，然后用手握住试管，看试管口是否有气泡产生，若有，表示装置的气密性良好。(3) 二氧化碳的密度比空气大，易溶于水，故只能用向上排空气法收集，选 C。(4)澄清石灰水的主要成分 是氢氧化钙，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式表示为 CO2+Ca(OH)2 CaCO3+ H2O。 (5)CO2中混有 H2S 气体， 欲获取纯净、 干燥的 CO2， 那么要向先将 H2S 气体除去， 由于二氧化碳也能与氢氧化钠溶液反应，故只能用硫酸铜溶液除去 H2S 气体，即甲中盛的是硫酸铜溶 液；要得到干燥的二氧化碳，那么还要除去水蒸气，故丙中盛放的是浓硫酸，目的是干燥二氧化碳。
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