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实验活动3　二氧化碳的实验室制取与性质
1.反应原理:　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
2.制取二氧化碳
(1)实验装置:如图所示。
(2)实验步骤:
①按如图所示连接好装置,检查 　 。
②在试管里放入几小块大理石(或石灰石),加入15 mL稀盐酸。用带有导管的橡胶塞塞住管口,观察到　　　　　　　　　。
③过一会儿,将　　　　　　放在集气瓶口,观察到　　　　　　,说明已收集满。
3.二氧化碳的性质
(1)将收集满的一瓶二氧化碳气体缓慢地倒入放有一支燃着的蜡烛的烧杯里,观察到　　　　　。
(2)向两支试管中分别加入2 mL蒸馏水,然后各滴入1~2滴石蕊溶液,观察试管中溶液的颜色为　　　　。将一支试管静置,向另一支试管中通入二氧化碳,观察到　　　　　　　　　　　,并与静置的试管中溶液的颜色进行对比。将通入二氧化碳的试管放在酒精灯火焰上加热,观察到　　　　　　　　　　。
(3)另取一支试管,向其中注入少量澄清石灰水,然后通入二氧化碳,观察到　　　　　　　　　。
1.(教材变式)可乐饮料中含有二氧化碳气体,要证明这种气体的存在,最简单的方法是 (　　)
A.收集气体在集气瓶中,用燃着的火柴检验 B.收集气体在集气瓶中,加入澄清石灰水
C.将澄清石灰水加入可乐饮料中 D.将该饮料的气体通入澄清的石灰水中
2.如图是同学们在实验室制取CO2的一系列操作示意图,其中正确的是 (　　)
A.检查装 置气密性 B.制取 CO2 C.收集 CO2 D.CO2 验满
3.如图所示,向一个盛满CO2的锥形瓶中加入足量的澄清石灰水,迅速塞紧橡皮塞,打开止水夹(装置不漏气)。一段时间后,观察到气球和U形管中的变化现象是 (　　)
A.没有明显变化,U形管左右水位不变 B.气球比原来变瘪,水全部进入锥形瓶
C.气球膨胀变大,U形管水位左高右低 D.气球膨胀后又瘪下去,U形管水位右高左低
4.下列有关二氧化碳的检验、制备和用途不能达到目的的是 (　　)
A.用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量的二氧化碳
B.二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中,溶液变为红色
C.干冰可用于冷库的制冷剂
D.将某无色无味气体通入澄清石灰水中,立即变浑浊,可证明该气体为二氧化碳
5.小红和小明通过合作交流,完成了CO2的实验室制取,并进行了相关问题的思考和讨论。
(1)仪器a的名称是　　　　。
(2)块状大理石装入试管内的基本操作是 　 。
(3)试管内发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　。
6.实验室现有高锰酸钾、稀硫酸、大理石、稀盐酸、澄清石灰水5种试剂以及下列仪器。按照要求回答问题:
　①　②　③ ④　　 ⑤　　 ⑥　　 ⑦
(1)利用上述试剂和仪器制取二氧化碳,你选择的试剂是　　　　　　　　,仪器是　　　　(填序号),组装好仪器后必须进行的操作是　　　　　　　　　　　　。
(2)写出用澄清石灰水检验二氧化碳的化学方程式:　　　　　　　　　　　。
7.某同学用如图装置(铁架台等略去)探究CO2的性质。
(1)若打开K1,A处可观察到的现象是蜡烛　　　　　　　　,证明CO2具有的化学性质是　　　　　　　　　　　　。
(2)B处进行实验时,先关闭K1和K2,加热b,一段时间后,再通入CO2,观察到a、c中纸花均不变色。再打开K2,a中纸花逐渐变　　　　,由此证明了CO2能与水发生反应,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.同学们完成了二氧化碳的实验室制取和性质实验,请一起完成实验报告。
【实验用品】烧杯、玻璃导管、乳胶管、带导管的单孔橡胶塞、　　　　、试管、玻璃片、铁架台、试管夹等。石灰石、稀盐酸、蒸馏水(其余试剂自选)。
【实验步骤】
(1)按如图1所示连接装置,并检查装置气密性良好。
(2)向试管中加入试剂。
(3)收集二氧化碳并验满,验满的方法是 　 。
【问题与交流】
(4)实验中发现CO2始终收集不满,解决方法是 　 。
(5)为保证实验的安全,需要注意 　(举一项)。
(6)实验室用此装置还可以制取另一种气体,用化学方程式表示:　 。
【探究性质】用图2实验研究CO2的性质。
(7)可证明CO2能与水反应的现象是　　　　　　　　　　　,可证明CO2密度比空气的大的现象是　　　　　　　　　　　。
(8)燃着的木条熄灭,由此可得出CO2具有的性质是 　 。
【详解答案】
实验内容
1.CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
2.(2)①装置的气密性　②有气泡产生
③燃着的木条　木条熄灭
3.(1)蜡烛熄灭
(2)紫色　溶液变红色　溶液由红色变为紫色　(3)澄清石灰水变浑浊
实验习题
1.D　解析:可乐饮料中含有碳酸,碳酸不稳定,在振荡、受热时就会分解产生二氧化碳,将产生的二氧化碳通入澄清石灰水中,二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,证明有二氧化碳气体,故D正确。
2.D　解析:A.题图示装置在检查装置的气密性时,先由长颈漏斗注水,当水将长颈漏斗的末端浸没起来后,再用双手焐锥形瓶一段时间,若观察到导管口处冒出气泡,证明该装置的气密性是良好的,题图中所示操作错误;B.大理石与稀硫酸反应,生成微溶于水的硫酸钙,硫酸钙覆盖在大理石表面,阻止反应进一步进行,题图中所示操作错误;C.二氧化碳的密度比空气的大,应用向上排空气法收集,题图中所示操作错误;D.二氧化碳验满时,要用燃着的木条放在集气瓶口,观察木条是否熄灭,题图中所示操作正确。故选D。
3.C　解析:如题图所示,向一个盛满CO2的锥形瓶中加入足量的澄清石灰水后,二氧化碳会与氢氧化钙反应,生成水和碳酸钙沉淀,从而使锥形瓶内压强减小,在外界大气压的作用下,空气会通过气球上的玻璃管进入气球,使气球膨胀变大。打开止水夹后,因为U形管左边压强减小,在外界大气压的作用下,左边的水柱高度上升,右边的水柱高度下降。故选C。
4.A　解析:A.用块状石灰石和稀硫酸不能迅速制备大量的二氧化碳,因为碳酸钙和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,硫酸钙附着在石灰石表面,阻止反应的进行,该选项不能达到目的;B.二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中时,二氧化碳和水反应生成碳酸,溶液变为红色,该选项能达到目的;C.干冰升华时吸收热量,可用于冷库的制冷剂,该选项能达到目的;D.将某无色无味气体通入澄清石灰水中,立即变浑浊,说明该气体是二氧化碳,该选项能达到目的。故选A。
5.(1)集气瓶　(2)试管横放,用镊子把块状大理石放入试管口,再把试管缓慢竖起,使大理石缓缓滑到试管底部
(3)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
解析:(1)仪器a的名称是集气瓶。(2)取用块状固体试剂的方法:试管横放,用镊子把块状大理石放入试管口,再把试管缓慢竖起,使大理石缓缓滑到试管底部。(3)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+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。
6.(1)大理石和稀盐酸　①②③⑤　检查装置的气密性
(2)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
解析:(1)实验室通常选择大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳,不选择大理石和稀硫酸,是因为大理石的主要成分碳酸钙和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在大理石的表面,阻碍反应的进一步进行;该反应属于固液不加热反应,发生装置可选①②⑤,二氧化碳溶于水,密度比空气大,可用向上排空气法收集,收集装置可选③,故制取装置可选择①②③⑤;组装好仪器后必须进行的操作是检查装置的气密性,防止装置漏气,浪费试剂。(2)用澄清石灰水检验二氧化碳的反应为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,该反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。
7.(1)由低到高依次熄灭　不能燃烧、也不支持燃烧
(2)红　H2O+CO2H2CO3
解析:(1)因为二氧化碳的密度大于空气,且不支持燃烧也不能燃烧,所以打开K1,A处可观察到的现象是蜡烛由低到高依次熄灭,证明CO2具有的化学性质是不能燃烧,也不支持燃烧。(2)二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红色,B处进行实验时,先关闭K1和K2,加热一段时间后,再通入CO2观察到a、c中纸花均不变色;再打开K2,a中纸花逐渐变红,由此证明了CO2能与水反应生成碳酸,化学方程式为H2O+CO2H2CO3。
8.【实验用品】集气瓶
【实验步骤】(3)将燃着的木条靠近集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,则证明已收集满
【问题与交流】(4)向试管中加入足量试剂(或加入石灰石或加入稀盐酸)
(5)保持导管通畅(或酸不要沾到衣服或皮肤上或酸的量不能超过试管容积的等,合理即可)
(6)2H2O22H2O+O2↑
【探究性质】(7)1、3处的纸花变红　3处比1处的纸花先变红
(8)不燃烧也不支持燃烧
解析:【实验用品】实验室常用大理石(或石灰石)与稀盐酸制取二氧化碳,该反应中反应物为固体与液体的组合,则适合用固液不加热型发生装置,二氧化碳能溶于水且能与水反应,不能用排水法收集,CO2的密度比空气大,则适合用向上排空气法收集,需要用到的仪器有烧杯、玻璃导管、乳胶管、单孔橡胶塞、集气瓶、试管、玻璃片、铁架台、试管夹等。【实验步骤】(3)二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧,验满的方法为将燃着的木条靠近集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,则证明已收集满。【问题与交流】(4)在实验中发现二氧化碳始终收集不满,说明反应产生的二氧化碳量不足,则需要继续向装置中添加足量的试剂,继续反应,产生更多的二氧化碳。(5)实验中若导管堵塞,产生的气体使装置压强增大,会将橡胶塞弹开,为保证实验的安全,需要保持导管畅通;酸具有腐蚀性,为保证实验的安全,酸不要沾到衣服或皮肤上。(6)该装置为固液常温型发生装置,且采用向上排空气法收集气体,则还可以用过氧化氢和二氧化锰制取氧气,该反应为固液常温型,氧气密度比空气大,可用向上排空气法收集,过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。【探究性质】(7)二氧化碳不能使紫色石蕊变色,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸显酸性,可以使紫色石蕊变红色,所以若观察到2处纸花不变色,1、3处的纸花变红,则可以证明二氧化碳能与水反应;二氧化碳密度比空气大,先进入下面的直玻璃管内,若观察到3处比1处的纸花先变红,则可以证明二氧化碳密度比空气大。(8)燃着的木条熄灭,说明二氧化碳具有不能燃烧且不支持燃烧的性质。

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