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6.3 二氧化碳的实验室制取—九年级化学人教版（2024）上册课前导学
【基础知识】
1.实验室制取气体的思路
实验室制取气体的研究与实践：
发生装置：由反应物的 及反应 决定。
收集装置：由气体的 及 决定。
2.二氧化碳制取的药品原理
实验室制取二氧化碳用的药品是 （或 ）和 。反应原理为 。
3.二氧化碳的收集、检验、验满
（1）二氧化碳的密度比空气的密度 ， 溶于水，只能用 收集。
（2）实验室里制取二氧化碳的反应原理是 ；收集二氧化碳的方法是 ，因为 ；检验二氧化碳的方法是 ；用集气瓶收集二氧化碳时，证明是否集满的方法是 。
4.二氧化碳制取装置比较
如下图：相比简易装置，装置①的优点是 ； 装置②的优点是 。
5.气体制取装置的选择
图甲、乙是实验室制取气体时常用的发生装置，A、B、C是实验室制取气体时常用的收集装置。
实验室制取二氧化碳时，选择的发生装置为上图的 ，原因是反应物为 ，反应条件是 ，收集装置为上图的 。
【随堂训练】
1.实验室制取的有关操作如图所示，正确的是( )
A. B.
C. D.
2.如图是实验室制取并收集二氧化碳的主要操作，其中不正确的是( )。
A. B.
C. D.
3.如图所示实验设计，能制取二氧化碳并可控制反应发生或停止的是( )
A. B.
C. D.
4.小金通过实验室制取和收集二氧化碳的方法获得了一瓶二氧化碳气体。接着利用这瓶二氧化碳气体完成了图示实验，观察到蜡烛火焰自下而上依次熄灭。下列说法错误的是( )。
A.实验室制取二氧化碳的药品为块状大理石和稀硫酸
B.实验室可采用向上排空气法收集二氧化碳
C.图示实验说明二氧化碳密度比空气大
D.图示实验可说明二氧化碳不支持蜡烛的燃烧
5.利用生活中的废弃材料来做家庭小实验，其乐无穷！小美同学设计了如图所示的装置（a、d为浸有紫色石蕊溶液的湿润棉花，b、c为用紫色石蕊溶液浸过的干燥棉花。垂直固定玻璃管的装置未画出）来制取二氧化碳并探究其性质。下列关于该实验装置的叙述不正确的是( )
A.通过推拉注射器活塞，可以控制进入饮料瓶内液体的量
B.利用该装置制取二氧化碳时注射器内的液体可为稀硫酸
C.利用该装置可验证二氧化碳的密度比空气大及二氧化碳能与水发生反应
D.该装置的左半部分也可用于制取氧气
6.实验室制备并收集二氧化碳，按下表进行实验，取等质量的同种大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳气体随时间变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
实验编号 药品
Ⅰ 块状大理石、10%溶液
Ⅱ 块状大理石、7%HCl溶液
Ⅲ 大理石粉末、7%HCl溶液
A.实验Ⅲ对应的变化曲线为甲
B.实验Ⅱ和Ⅲ对比，说明影响反应速率的因素是固体的颗粒大小
C.实验Ⅰ和Ⅱ对比，说明影响反应速率的因素是酸的浓度
D.实验Ⅱ和Ⅲ完全反应后，产生二氧化碳的质量是相等的
7.如图A~H是实验室制取某些常见气体的装置示意图。请完成下列相关问题。
（1）写出图中仪器②的名称：_____；
（2）实验室要制取一瓶干燥的氧气所选择的装置是_________（填字母）；
（3）实验室制备的化学方程式为______，若用装置H收集气体，产生的气体应从___________（填“a”或“b”）端通入；
（4）用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，选取装置C或D相对于装置B在操作方面的优势为__________；若选择装置D用双氧水和二氧化锰制备氧气，能否体现该优点________（填“能”或“否”）；
（5）用排水法与排空气法收集及相关性质的比较（分别用体积相同的2个集气瓶收集）。
已知：向收集满的集气瓶内倒入等体积适量澄清石灰水，并振荡。二氧化碳纯度越高，澄清石灰水先变浑浊后变澄清的时间越短。
比较项目 排水法 向上排空气法
收集方法可行性分析 气体生成和从水面逸出 的速率远大于其溶解和与水 反应的速率 ____，且不与空气发生反应
收集过程分析 集满现象：_______ “验满”分析：因气体无色，是否集满难确定，即便用燃着的木条移近容器口熄灭，也难以证明空气完全排尽
石灰水变浑浊又变澄清所需 时间分析 时间较短 时间较长
由上述实验可得结论：
①二氧化碳可用排水法或向上排空气法收集；
②与排空气法相比，排水法的优点是______________。
8.根据下列装置图，回答有关问题：
（1）写出装置图中标号仪器的名称：a__________。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，其发生装置可选择______（填字母），反应的化学方程式是____________。可用E装置收集氧气的原因是____________。
（3）实验室通常用装置B与______（填字母）相连制取二氧化碳，该反应的化学方程式是______________。用图F所示装置制二氧化碳，有“随用随开、随关随停”的效果。在反应的过程中，若关闭止水夹K，反应停止，其原理是_________________。
（4）用纯净的二氧化碳气体按图G所示装置进行实验。观察到的主要现象是甲中________、乙中澄清石灰水变浑浊。乙中发生反应的化学方程式为_____________。
答案以及解析
1.答案：A
解析：应用稀盐酸和大理石或石灰石反应制取，B错误；的密度比空气大，应用向上排空气法收集，C错误；验满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，而不是伸入瓶内， D错误。
2.答案：D
解析：A.实验前需检查装置的气密性，操作正确；B往试管中加入块状固体时，将试管横放，用镊子夹取固体药品放在试管口，缓缓直立试管，让固体药品滑落至试管底部，正确；C.实验室制备二氧化碳采用固液不加热型的发生装置，正确；D.二氧化碳能溶于水，一般不用排水法收集。
3.答案：B
解析： A中生成的硫酸钙会附着在大理石的表面而阻止反应的进一步发生，不符合题意；B装置中关闭止水夹，装置内的压强增大，大理石与稀盐酸分离，反应停止，打开止水夹后，气体排出，装置内的压强减少，稀盐酸与大理石接触，反应开始，符合题意；C、D无法控制反应的发生或停止，不符合题意。
4.答案：A
解析：A.实验室常采用稀盐酸与大理石制取二氧化碳，稀硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙和水，硫酸钙为微溶物，覆盖在块状大理石表面不利于反应进行，A错误；B.二氧化碳密度比空气大，所以采用向上排空气法收集，B正确；C.蜡烛自下而上熄灭说明二氧化碳先在底部聚集而后向上聚集，说明二氧化碳密度比空气大，C正确；D.蜡烛熄灭，证明二氧化碳不支持燃烧，D正确。
5.答案：B
解析：注射器有刻度，通过推拉注射器活塞，可以控制进入饮料瓶内液体的量，A正确；稀硫酸和块状石灰石（主要成分是碳酸钙）反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石的表面，使反应停止，利用该装置制取二氧化碳时注射器内的液体应为稀盐酸，而不是稀硫酸，B错误；利用该装置进行实验时，在玻璃管内a、b、c、d四处分别放置含有紫色石蕊的棉花，a 、d处放置湿润的，b、c处放置干燥的，可观察到湿润的棉花变红，且d处先变红，a处后变红，而干燥的棉花不变色，可验证二氧化碳的密度比空气大及二氧化碳能与水发生反应，C正确；该装置的左半部分相当于固液常温型发生装置，也可用于分解过氧化氢制取氧气，D正确。
6.答案：C
解析：理论上，等质量的大理石与足够的酸反应应该生成等量的二氧化碳，但是大理石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面阻止了反应的进一步发生，因此实验Ⅰ对应的变化曲线是丙，另外大理石是粉末状比块状反应的速率快，所以实验Ⅲ对应的变化曲线是甲，实验Ⅱ对应的变化曲线是乙，A、D正确；实验Ⅱ和实验Ⅲ中选择的酸都是7%HCl溶液，实验Ⅱ中是块状大理石，实验Ⅲ中是大理石粉末，实验Ⅱ和实验Ⅲ对比，说明影响反应速率的因素是固体的颗粒大小，B正确；实验Ⅰ和实验Ⅱ中所用酸的种类、浓度均不同，没有可比性，C错误。
7.答案：（1）水槽
（2）AG或AH
（3）；a
（4）可以控制反应的发生和停止；否
（5）密度比空气大；集气瓶口产生大气泡；气体纯度较高
解析： （2）制取干燥的氧气可选择加热高锰酸钾或氯酸钾二氧化锰的混合物，并用向上排空气法收集，即选择固体加热型发生装置和向上排空气法收集装置，故选择AG或AH；
（3）二氧化碳的密度比空气大，所以收集二氧化碳时可选择向上排空气法，用H装置收集时，二氧化碳应该从长导管即a端通入；
（4）用C装置制取二氧化碳时，如果关闭导管上的活塞，容器内产生的气体会将酸液从中间玻璃管压入上面的球体容器中，使液体和固体分离，从而使反应停止，需要反应时，打开导管的活塞，液体滴下与固体接触，反应继续，可以起到控制反应的发生和停止的作用；D装置中，需要产生气体时，将干燥管插入液面以下，使固液接触、发生反应，不需要产生气体时，只需要移出干燥管，即可实现固液分离，使反应停止，也能起到控制反应的发生和停止的作用。故C、D和B相比，优点是能控制反应的发生和停止。用过氧化氢制氧气，二氧化锰作催化剂时，由于二氧化锰是粉末状固体，C、D装置难以使固体和液体分离开，所以不能体现控制反应发生和停止的优点；
（5）比较可行性中，二氧化碳能用向上排空气法收集，是因为二氧化碳的密度比空气大，且不与空气成分发生反应。由题意可知，气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率，即实际操作时，可以采用排水法收集二氧化碳，则判断气体收集满的现象为集气瓶口有大气泡冒出时，证明二氧化碳已经集满。通过表格中的比较和分析，可知二氧化碳除了用向上排空气法收集外，还可用排水法收集，根据排水法收集的二氧化碳使石灰水变浑浊后再变澄清需要的时间短，可知排水法收集的二氧化碳更纯、浓度更高。
8.答案：（1）长颈漏斗
（2）A；；氧气不易溶于水，且不与水反应
（3） C；；关闭止水夹K，干燥管内压强增大，将液体压回烧杯，固体与液体完全分离，反应停止
（4）紫色石蕊溶液变红；
解析：（2）题给制取装置包括固固加热型和固液常温型两种，用双氧水和二氧化锰制氧气采用固液常温型，用高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰制氧气采用固固加热型。氧气的密度比空气大，不易溶于水，用向上排空气法或排水法收集。
（3）实验室制取用大理石或石灰石和稀盐酸反应，反应不需要加热，采用固液常温型。二氧化碳能溶于水，密度比空气大，只能用向上排空气法收集。用图F所示装置制取二氧化碳，有“随用随开、随关随停”的效果，在反应的过程中，若关闭止水夹K，反应停止，原因是干燥管内压强增大，将液体压回烧杯，固体与液体完全分离，反应停止。
（4）用纯净的二氧化碳气体按图G装置进行实验，观察到的主要现象是甲中紫色石蕊溶液变红、乙中澄清石灰水变浑浊。

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