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二氧化碳制取的研究（提高）

【学习目标】
1.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点。2.了解实验室中制取气体的思路和方法。
【典型例题】
类型一、考查二氧化碳的实验室制法
/1. 实验室制取二氧化碳可以选用的发生装置是（ ）
A B C D
【答案】B【解析】制取二氧化碳一般选用石灰石（或大理石）和稀盐酸为原料，且反应不需加热，属于“固—液反应，不需加热”型，故应选B。D装置中产生的气体直接从长颈漏斗中逸出，无法收集，是一错误装置。
【总结升华】选择气体发生装置时要根据反应物的状态和反应条件。
/2. 下列有关“固—液反应，不需加热”的气体发生装置合理的是（ ）

/
【答案】D
【解析】A中导气管太长，应稍伸出塞子即可，故A不合理；B中漏斗颈太短，C中长颈漏斗末端未伸入锥形瓶的底部，这样生成的气体容易从漏斗或长颈漏斗中逸出，故B、C不合理；只有D是合理的。
【总结升华】长颈漏斗的末端要伸入液面以下，防止生成的气体从漏斗口逸出。
/3.（2019?北碚区模拟）如图A中锥形瓶装石灰石，长颈漏斗中注入稀盐酸，则下列实验不能达目的是（　　）
/
A．图A能成功制取并收集二氧化碳
B．若图B中试剂为足量澄清石灰水，则可检验二氧化碳C．图C用于干燥二氧化碳，则气体应a进b出
D．图D可用于证明二氧化碳密度比空气大且能灭火
【思路点拨】实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧，能使澄清石灰水变浑浊。
【答案】A
【解析】
A、图A能成功制取二氧化碳，由于没有集气瓶，因此不能收集二氧化碳，该装置不能达到实验目的；
B、若图B中试剂为足量澄清石灰水，则可检验二氧化碳，该装置能够达到实验目的；
C、图C用于干燥二氧化碳，则气体应a进b出，该装置能够达到实验目的；
D、D中，能够观察到蜡烛由下往上依次熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧，该装置能够达到实验目的。故选A。
【总结升华】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
　/4．现用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体（如下图所示）：　（1）写出该反应的化学方程式 。 （2）下图是制取二氧化碳的装置图，指出图中小试管A的作用 。　（3）怎样判断集气瓶中已集满二氧化碳气体 。/【答案】　（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑　（2）液封，防止二氧化碳气体从长颈漏斗中逸出　（3）将一燃着的木条伸到集气瓶口，若木条火焰熄灭，则气体已集满【解析】　（1）大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。 （2）小试管的作用是使长颈漏斗的末端形成液封，防止生成的二氧化碳气体逸出。 （3）CO2的验满是将燃着的小木条放在瓶口，若木条熄灭，则证明已满了。【总结升华】实验室制备CO2气体的反应原理、发生装置和收集装置的选择、检验及验满方法、注意事项等是中考考查的重要知识点。
举一反三：
【变式1】某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并填空。
（1）写出图中仪器a、b的名称 a ，b 。
（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式是 。应选择的气体发生装置是 ，气体收集装置是 。
（3）实验室加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式是 ，应选择的发生装置是 ，若用盛满水的F装置收集氧气，应从导管 （填①或②）通入。
【答案】（1）试管 、 集气瓶
（2）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ B D
（3）2KMnO4/K2MnO4+MnO2+O2↑ A ②
【变式2】请根据下图所示实验装置图回答有关问题。　 　　　　　/　　（1）请填写标号仪器的名称：① ，② ；　　（2）实验室中用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时，应选择的发生装置为（填写装置代号，下同） ，将药品加入装置前，应进行的操作是 ；　　（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体时，应选用的收集装置是 ；用该装置收集的气体所具有的物理性质是 ，制取二氧化碳气体时发生反应的化学方程式为 。　【答案】　　（1）酒精灯　 试管　
（2）B　 检验装置的气密性　　（3）D 气体的密度大于空气的密度　 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑【变式3】（2019?金昌县一模）下列四个装置都能制取二氧化碳，其中能随时控制反应的发生和停止的是（　　）
/
A．
①②④
B．
①③④
C．
①②③
D．
②④
【答案】D
【解析】
①虽然有止水夹可以控制的导出使锥形瓶内的气压增大，将将稀盐酸部分压入长颈漏斗，但是稀盐酸总是浸没大理石，所以无法控制反应的停止。
②干燥管只要放入烧杯中，稀盐酸可以随时进入干燥管产生气体，不用时可以随时移出干燥管使反应停止，或通过止水夹的开关利用干燥管内的气压加稀盐酸压出干燥管使反应停止，打开止水夹使稀盐酸进入干燥管使反应发生。故该装置能够使反应随时发生或停止。
③因为是单孔橡皮塞，所以不能随时控制反应的发生和停止。
④大理石通过玻璃珠放在U形管的一侧，要产生气体时，打开止水夹，U型管的右边压强减小，稀盐酸就会浸没大理石产生气体，不用时关闭止水夹，压强增大盐酸又被压到U形管的左侧，控制了反应的进行。故该装置能够使反应随时发生或停止；所以②④都能随时控制反应的发生和停止。故选D。
二氧化碳制取的研究（提高）

【巩固练习】
选择题 (每小题只有一个选项符合题意)
1.二氧化碳通常只能选用向上排空气法收集的原因是（ ）
A.密度比空气大 B.密度比空气小
C.难溶于水 D.能与水反应且密度比空气大
2.水壶用一段时间后常结水垢（水垢的主要成分是CaCO3），除去水垢的化学方法是（ ）
A.用刀铲 B.加适量稀硫酸
C.煅烧 D.加适量稀盐酸侵泡，再用水冲洗
3.实验室制取并收集CO2必须用到的一组仪器是（ ）
A.大试管、集气瓶、酒精灯、导气管 B.漏斗、锥形瓶、集气瓶、水槽
C.长颈漏斗、大试管、集气瓶、导气管 D.漏斗、大试管、集气瓶、酒精灯
4.实验室制取CO2一般分5步：①检查装置的气密性、②按要求安装好仪器、③向长颈漏斗中注入稀盐酸、④向反应器中放入大理石、⑤收集气体，正确的操作顺序是( )　A．①②③④⑤　 B．②①④③⑤　 C．①④②③⑤　 D．②③④①⑤5.检验集气瓶中的CO2是否收集满的正确方法是（ ）　A．向瓶内倒入澄清石灰水振荡　　　　 B．在瓶口闻其气味　C．将带火星的木条插入瓶里　　　　　　 D．将燃着的木条放在瓶口6.可生成二氧化碳的反应很多，例如：①酒精的燃烧 ②木炭在空气中燃烧 ③碳与氧化铜反应 ④高温煅烧石灰石 ⑤石灰石（块状）与稀硫酸 ⑥石灰石（块状）与稀盐酸 ⑦碳酸钙粉末与浓盐酸 ⑧人和动物的呼吸作用。其中可用于实验室制取CO2的是（ ）
A.④⑥ B.⑤⑥ C.⑥ D.全部
7.在实验操作考查中，小明抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。下图所示是他的主要实验操作，其中不正确的是（ ）
/
8.通过比较，我发现在实验室收集O2和CO2（ ）　A．都能用排水集气法　　　 　B．都不能用排水集气法　C．都能用向下排空气法　　 　D．都能用向上排空气法9.下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是（ ）
A．干冰用于人工降雨
B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变蓝
C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳
D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳
10．（2019?宁波模拟）没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用如图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置．应选用的仪器是（　　）
/
A．abcd 　 B．abdf 　 C．acde 　 D．abde
11．（2019?上海一模）甲乙是某同学设计的两套制取二氧化碳的发生装置，对两套装置分析不正确的是（　　）
/
A．此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态
B．甲装置气体导出过程中容器内外气压相等
C．甲装置具有启普发生器的功能
D．乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能
二、填空题
12.实验室部分仪器或装置如下图所示，请回答下列问题。
/
(l)写出指定仪器的名称：A ，B________。
(2)若要组装一套二氧化碳的发生和收集装置，可选择图中的_______（填字母）。实验室制取二氧化碳的化学方程式为___ _______________________ _。用该装置还可以制取的气体是 ，应选择的药品是_______________ 。13．（2019?安徽省模拟）小华同学在实验操作考试时，抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。
/
（1）小华要制取二氧化碳，应该从以上药品选择石灰石和　　　　　　，理由是　　　　　　，不选择木炭和氧气的理由是　　　　　　。
（2）下图是小华实验时的主要步骤，这些步骤的正确顺序是（填字母，下同）　　　　　　，其中，操作有误的是　　　　　　。
/
（3）用制取二氧化碳的发生装置还可以制取　　　　　　气体，原因是　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　14．通过对氧气和二氧化碳实验室制法的学习，你已经掌握了实验室制取气体的有关规律，请你结合下列装置图回答问题。　　　　　　　 /　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)写出图中指定仪器的名称：① ；② 。(2)实验室制取和收集CO2时应选用 、 两种装置相连接，检验集气瓶中CO2是否收集满的方法是 。(3)实验室用KMnO4制取O2时，可选用的发生装置是 ，同时用E装置收集O2，实验停止时的操作顺序是 。(4)若用装置C收集某气体，该气体应具备的性质是 。三、计算题
15.（2019?湖南中考）高温加热10g碳酸钙，一段时间后停止加热，测得剩余固体中钙元素的质量分数为50％。
(1)若10g碳酸钙全部分解可产生多少克氧化钙?
(2)实际反应生成的二氧化碳是多少克?
【答案与解析】
1.【答案】D　【解析】干冰是固态的二氧化碳（化学式为CO2），属于化合物。石灰水和大理石都属于混合物，C60属于单质。
2.【答案】D
【解析】水垢（CaCO3）能和稀盐酸反应而被溶解，A、B、C选项都不可行。
3.【答案】C
4.【答案】B
5.【答案】D
6.【答案】C
【解析】①②两种方法都能生成CO2，但燃烧需在空气中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧生成的气体也难收集，故在实验室里可操作性差；③④两种方法在高温下进行，操作较复杂且消耗能源；⑤反应生成微溶于水的碳酸钙，覆盖在石灰石的表面，反应逐渐停止；⑦反应剧烈，不易收集，并且浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使CO2气体不纯；⑧中CO2气体不纯且含量较低，不易收集。7.【答案】D 【解析】收集二氧化碳验满时，燃着的木条应放在集气瓶口，不能伸进集气瓶内。8．【答案】D　　　　
9.【答案】A
【解析】二氧化碳的水溶液显酸性，它能使紫色石蕊试液变红色，故B错；稀硫酸和石灰水反应生成的微溶物硫酸钙附着在石灰石的表面，阻止反应进一步进行，故C错；能够使燃着的木条熄灭的气体不仅仅是二氧化碳，氮气也能使其熄灭，故D错。10．【答案】C
　【解析】
A、abcd连接时，固液不能分离，不能控制反应的发生和停止，故选项错误。
B、abdf，制二氧化碳不需要酒精灯，故选项错误。
C、装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置，应选用的仪器是：acde，当关闭c中的开关，盐酸从c中被压会回烧杯中，固体与液体分离，反应停止，故选项正确。
D、abde没有开关不可行，故选项错误；故选C。
11．【答案】D
　【解析】
A、此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态，正确但不符合题意，故选项错误。
B、甲装置气体导出过程中容器内外气压相等，气体才会顺利导出，正确但不符合题意，故选项错误。
C、甲装置的优点是：可以控制反应的发生和停止，具有启普发生器的功能，正确但不符合题意，故选项错误。
D、乙装置N处添加止水夹也与甲装置具有的功能不同，因为乙中固体与液体不能分离，错误符合题意，故选项正确；故选D。
12.【答案】（1）试管　长颈漏斗
（2）A C E F或A B C D F
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
氧气(或O2) 过氧化氢溶液和二氧化锰
【解析】（1）仪器A是试管，仪器B是长颈漏斗；
（2）制取二氧化碳需试管、铁架台，若用双孔橡皮塞，则需用长颈漏斗，若用单孔橡皮塞，则不用长颈漏斗，收集二氧化碳气体只能用向上排空气法；该装置还可以用双氧水和二氧化锰混合制取氧气，因收集氢气用向下排空气法，故不能用该装置制取氢气。
13.【答案】
（1）稀盐酸 能连续反应，便于收集，不产生HCl气体 有气体参加反应，气体产物不便收集
（2）cabd d
（3）氧气 制取氧气的反应物状态和反应条件与制取CO2相同
【解析】
（1）小华要制取二氧化碳，应该从以上药品选择石灰石和稀盐酸，石灰石与稀盐酸反应，反应速度适中，操作安全方便，便于收集；石灰石与稀硫酸反应，生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行；浓盐酸具有挥发性，会使制取的气体不纯净；不能选择木炭和氧气，因为有气体参加反应，气体产物不便收集。
（2）制取二氧化碳的操作步骤是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→加（向试管中装入石灰石）→倒（注入稀盐酸）→收集（用向上排空气法收集）→验满（将燃着的木条放在集气瓶口）．则正确的操作顺序为：cabd；操作有误的是d，因为验满时，应将燃着的木条放在瓶口，不能伸入瓶中。
（3）制取二氧化碳的发生装置属于固液常温型，还可以制取氧气，原因是制取氧气的反应物状态和反应条件与制取CO2相同。
14．【答案】
（1）①长颈漏斗 ②水槽　 （2）B D 将燃着的木条靠近集气瓶口，观察木条是否熄灭　 （3）A 先将导气管移出水面，再熄灭酒精灯
（4）密度比空气小，不与空气的成分发生反应　　【解析】　　（1）①为长颈漏斗，②为水槽。　　（2）制取CO2所用药品为石灰石和稀盐酸，且反应不需要加热，故气体发生装置应选择B；CO2能溶于水且密度比空气大，故收集装置应选择D；验满的方法是将燃着的木条靠近集气瓶的瓶口，观察木条是否熄灭。　　（3）收集完氧气应先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸使试管炸裂。　　（4）装置C为向下排空气法，收集的气体的密度要小于空气，且气体不与空气的成分发生化学反应。
15.【答案】
⑴ 5.6g
⑵ 原碳酸钙中的钙元素质量为10g×40%＝4g
剩余固体质量为 4g÷50%＝8g
二氧化碳的质量为10g－8g＝2g

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