化學(xué)人教版九上同步課堂講義：6.2 二氧化碳制取的研究

課題2二氧化碳制取的研究一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、發(fā)生裝置和收集裝置。2.了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法。3.初步學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。二、重難點(diǎn) 重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置及制取方法難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)室制取氣體裝置的設(shè)計(jì)思路出發(fā)，探討實(shí)驗(yàn)室制取三、考點(diǎn)精講1.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳（1）反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑（2）藥品的選擇：在實(shí)驗(yàn)室里，通常用稀鹽酸和石灰石（或大理石，主要成分是CaCO3）來(lái)反應(yīng)制取二氧化碳。①不能用濃鹽酸，因?yàn)闈恹}酸有揮發(fā)性，會(huì)使收集的二氧化碳混有氯化氫氣體而不純。②不能用稀硫酸，因?yàn)橄×蛩崤c碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石（或大理石）的表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)使反應(yīng)停止。③不能用碳酸鈣（或碳酸鈉等），因?yàn)樗鼈兣c鹽酸的反應(yīng)反應(yīng)速率太快，不易控制。圖一圖二（圖一圖二（1）向圖一錐形瓶中加入的鹽酸時(shí)，鹽酸的量要漫過(guò)長(zhǎng)頸漏斗的下端，防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出。（2）收集二氧化碳方法是向上排空氣法。收集氣體時(shí)的導(dǎo)管要伸入集氣瓶的底部，便于排盡集氣瓶中的空氣。（3）圖二改用分液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是控制反應(yīng)速率。（4）二氧化碳的檢驗(yàn)及驗(yàn)滿①二氧化碳的檢驗(yàn)：將氣體通入澄清的石灰水，如果澄清石灰水變渾濁，證明該氣體是二氧化碳。②二氧化碳的驗(yàn)滿：將燃著的木條放在集氣瓶口，如果木條熄滅，證明二氧化碳已滿。（5）實(shí)驗(yàn)步驟：組裝儀器→檢查裝置的氣密性→裝藥品→收集氣體→驗(yàn)滿2.實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法發(fā)生裝置收集裝置實(shí)驗(yàn)裝置選擇依據(jù)發(fā)生裝置選擇要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件（1）反應(yīng)物的狀態(tài)有：固體與固體反應(yīng)、固體與液體反應(yīng)、液體與液體反應(yīng)等（2）反應(yīng)條件有：加熱、高溫、催化劑等收集裝置選擇要根據(jù)氣體的密度和氣體的溶解性及氣體是否與水反應(yīng)（1）排空氣法密度比空氣的大——向上排空氣法密度比空氣的小——向下排空氣法（2）排水法不易溶于水，不與水反應(yīng)其它因素（1）原料容易獲得（2）實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件容易控制（3）實(shí)驗(yàn)裝置容易裝配（3）實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便安全（4）反應(yīng)速率適中，便于控制（5）生成氣體不混入其他氣體，便于收集等典型例題1：下列是中學(xué)化學(xué)常用的儀器，請(qǐng)回答：（1）請(qǐng)寫(xiě)出儀器的名稱：A，D。（2）實(shí)驗(yàn)制取和收集二氧化碳?xì)怏w，可從A﹣G中選?。ㄌ钭帜福＝M裝一套實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)前，必須檢查裝置的。（3）證明二氧化碳已收集滿的方法是；將少量該氣體通入澄清石灰水中的現(xiàn)象是?！敬鸢浮浚?）酒精燈長(zhǎng)頸漏斗（2）BDFG或BEFG氣密性（3）把燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅則集滿；澄清石灰水變渾濁。【解析】（1）A是酒精燈D是長(zhǎng)頸漏斗（2）實(shí)驗(yàn)室常用大理石（或石灰石）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，屬于固、液常溫型，二氧化碳的密度比空氣大，能溶于水，實(shí)驗(yàn)制取和收集二氧化碳?xì)怏w，可從A﹣G中選取BDFG或BEFG；為了防止由于更換儀器所造成的藥品損失，實(shí)驗(yàn)前，必須檢查裝置的氣密性（3）由于二氧化碳的密度比空氣大，不燃燒，也不支持燃燒，把燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅則集滿；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以將少量該氣體通入澄清石灰水中的現(xiàn)象是：澄清石灰水變渾濁典型例題2：某小組利用如圖裝置制備CO2，并模擬自然界中CO2的循環(huán)。回答下列問(wèn)題。（1）裝置B中儀器①的名稱是______。（2）實(shí)驗(yàn)室用稀鹽酸和石灰石制取CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____，發(fā)生裝置是______（填字母序號(hào)）。（3）為制得CO2的水溶液，CO2應(yīng)從裝置C的______（填“m”或“n”）端通入。（4）將CO2的水溶液轉(zhuǎn)移至燒杯，并組裝裝置如圖D所示，置于陽(yáng)光下一段時(shí)間，觀察到有氣泡產(chǎn)生，檢驗(yàn)該氣體的方法是______?！敬鸢浮?1)試管(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑A(3)m(4)將帶火星的木條伸入收集到的氣體中，觀察木條是否復(fù)燃【解析】（1）①是試管（2）實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑，由于是固體和液體在常溫下制取氣體，發(fā)生裝置選擇A（3）要使二氧化碳充分溶解在水中應(yīng)該把二氧化碳?xì)怏w從m端進(jìn)入C裝置（4）由于水草進(jìn)行光合作用，收集到的是氧氣，要檢驗(yàn)氧氣一般是用帶火星的木條伸入到收集的氣體中，觀察木條是否復(fù)燃。【鞏固提升】1．下列關(guān)于氣體的實(shí)驗(yàn)室制備，不正確的是（）A.實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制氧氣 B.實(shí)驗(yàn)室用雙氧水和二氧化錳制氧氣C.實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸制二氧化碳 D.實(shí)驗(yàn)室用碳和氧氣制二氧化碳【答案】D【解析】A、實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制氧氣就需要加熱，正確；B、用雙氧水制氧氣就不需要加熱，還節(jié)約能，正確；C、實(shí)驗(yàn)室制取CO2，是在常溫下，用碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，因此不需要加熱，正確；D、用碳和氧氣制二氧化碳時(shí)，不容易收集，因此實(shí)驗(yàn)室不用此藥品制二氧化碳，錯(cuò)誤。2.利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以更準(zhǔn)確地比較不同狀態(tài)的碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的速率。如圖所示，使試管內(nèi)稀鹽酸流入瓶中與固體發(fā)生反應(yīng)，瓶?jī)?nèi)氣壓的變化如曲線所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A.曲線①表示的是塊狀碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)B.b點(diǎn)表示碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)已停止C.等質(zhì)量不同狀態(tài)的碳酸鈣參加反應(yīng)D.對(duì)比曲線①②中c、d兩點(diǎn)可知，產(chǎn)生相同質(zhì)量的二氧化碳，粉末狀碳酸鈣用時(shí)更少【答案】D【解析】A、粉末狀碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)速率快，反應(yīng)需要時(shí)間短，曲線①表示的是粉末狀碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)，錯(cuò)誤；B、b點(diǎn)表示碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)正在進(jìn)行，錯(cuò)誤；C、等質(zhì)量不同形狀的碳酸鈣參加反應(yīng)，狀態(tài)相同，都是固體，錯(cuò)誤；D、曲線①表示的是粉末狀碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)，對(duì)比曲線①②中c、d兩點(diǎn)可知，產(chǎn)生相同質(zhì)量的二氧化碳，粉末狀碳酸鈣用時(shí)更少，正確。3.實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有氯酸鉀、二氧化錳、稀硫酸、石灰石、稀鹽酸、鋅粒以及如圖儀器及裝置，據(jù)圖回答問(wèn)題：（1）利用上述儀器和藥品制取CO2，選擇的儀器是（填序號(hào)）。（2）利用上述儀器和藥品制取O2，還缺少一種儀器，其名稱為。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（3）如果用裝置⑨采用排空氣法收集H2，則H2從導(dǎo)管口進(jìn)入（填“a”或“b”）?！敬鸢浮浚?）①②③⑥（2）試管2KClO32KCl+3O2↑（3）b【解析】（1）實(shí)驗(yàn)室常用大理石（或石灰石）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，屬于固、液常溫型，二氧化碳的密度比空氣大，能溶于水，利用上述儀器和藥品制取CO2，選擇的儀器是①②③⑥；（2）利用氯酸鉀和二氧化錳混合加熱制取氧氣，所需要的儀器有：③④⑤⑦⑧，還需要一種儀器是試管；氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KClO32KCl+3O2↑；（3）氫氣的密度比空氣小，如果用裝置⑨采用排空氣法收集H2，則H2從導(dǎo)管口b進(jìn)入?！菊n后練習(xí)】1.實(shí)驗(yàn)室制取CO2具有以下幾個(gè)步驟：①按要求連接儀器；②向漏斗中加鹽酸；③向反應(yīng)容器中加入大理石；④檢查裝置的氣密性；⑤收集氣體．其操作順序正確的是（）A．②③①④⑤ B．①③②⑤④ C．⑤③②①④ D．①④③②⑤【答案】根據(jù)制取二氧化碳的步驟（連→查→加→倒→定→收）進(jìn)行分析解答即可．【解析】制取二氧化碳的操作步驟是：連（連接儀器、組裝實(shí)驗(yàn)裝置）→查（檢查裝置的氣密性）→加（加入固體藥品）→倒（倒入液體藥品）→定（用鐵架臺(tái)固定儀器裝置）→收集（用向上排空氣法收集）。正確的操作順序?yàn)椋孩佗堍邰冖荨?.在實(shí)驗(yàn)室收集某氣體時(shí)，既可用排水法又可用向上排空氣法，由此可推斷此氣體：①是無(wú)色無(wú)味氣體；②通常狀況下，它的密度比空氣大；③不易溶于水；④一定是氧氣。以上推斷正確的是（）A.④ B.②③ C.③④ D.①②③④【答案】B【解析】該氣體既可以用向上排空氣法又可以用排水法收集，說(shuō)明該氣體氣密度比空氣大，不易溶于水。3.檢驗(yàn)集氣瓶中的二氧化碳是否收集滿的方法是（）A．用肉眼觀察 B．將燃著的木條伸到集氣瓶口 C．稱量集氣瓶的質(zhì)量 D．將石灰水倒入集氣瓶中振蕩【答案】B【解析】A、二氧化碳是沒(méi)有顏色的，用肉眼是不能看到是否已滿的，錯(cuò)誤；B、因?yàn)槎趸技炔荒苋紵膊恢С秩紵杂萌贾哪緱l來(lái)驗(yàn)滿，由于是驗(yàn)滿必須將燃著的木條放到集氣瓶口，如果熄滅說(shuō)明已經(jīng)滿了，如果不滅就不滿，正確；C、二氧化碳的密度稍微大于空氣的密度，所以稱量集氣瓶的質(zhì)量不易做到，錯(cuò)誤；D、將石灰水倒入集氣瓶中振蕩，只能看是否是二氧化碳，不能驗(yàn)滿，錯(cuò)誤。4.小明同學(xué)參加科學(xué)實(shí)驗(yàn)考查，來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)桌上準(zhǔn)備了下列儀器和藥品，他抽到的實(shí)驗(yàn)考簽是（）A.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣 B.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳C.配制50g5％的NaCl溶液 D.探究某種鹽的化學(xué)性質(zhì)【答案】B【解析】A、圖中提供的藥品是大理石與稀鹽酸，無(wú)法用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，錯(cuò)誤；B、圖中提供的藥品是大理石與稀鹽酸，實(shí)驗(yàn)儀器是錐形瓶、導(dǎo)管、塞子、集氣瓶、玻璃片，可用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，正確；C、圖中提供的藥品是大理石與稀鹽酸，無(wú)法用于配制50g5％的NaCl溶液，錯(cuò)誤；D、圖中提供的藥品是大理石與稀鹽酸，結(jié)合提供的實(shí)驗(yàn)儀器，不能用于探究某種鹽的化學(xué)性質(zhì)，錯(cuò)誤。5.實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的裝置如圖。下列說(shuō)法正確的是（）A.裝置①和⑤組合可以用來(lái)制取氧氣 B.裝置②和③組合可以用來(lái)制取氫氣C.裝置②和④組合可以用來(lái)制取二氧化碳 D.裝置②可以較好地控制反應(yīng)速率【答案】A【解析】A、實(shí)驗(yàn)室制取氧氣可用加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物的方法，屬于固體加熱型，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是①；氧氣不易溶于水，可用排水法收集，正確；B、實(shí)驗(yàn)室制取氫氣常采用鋅與稀硫酸反應(yīng)來(lái)制取，屬于固液常溫型，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是②；但氫氣密度比空氣的小，應(yīng)用向下排空氣法收集，錯(cuò)誤；C、實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)來(lái)制取，屬于固液常溫型，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是②；但二氧化碳密度比空氣的大，應(yīng)用向上排空氣法收集，錯(cuò)誤；D、裝置②固體與液體接觸后不能進(jìn)行分離，不能控制反應(yīng)速率，錯(cuò)誤。6.如圖是小科完成CO2的制取、收集和驗(yàn)滿的主要操作過(guò)程，其中需要糾正的是（）A．氣密性檢查 B．氣體驗(yàn)滿 C．添加試劑 D．制取并收集氣體【答案】B【解析】A、檢查裝置氣密性的方法：把導(dǎo)管的一端浸沒(méi)在水里，雙手緊貼容器外壁，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，裝置不漏氣；圖中所示操作正確，錯(cuò)誤；B、檢驗(yàn)二氧化碳是否收集滿時(shí)，應(yīng)將燃著的木條放在集氣瓶口，不能伸入瓶中，圖中所示操作錯(cuò)誤，需要糾正錯(cuò)誤，正確；C、向試管中傾倒液體藥品時(shí)，瓶塞要倒放，標(biāo)簽要對(duì)準(zhǔn)手心，瓶口緊挨，圖中所示操作正確，錯(cuò)誤；D、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置屬于固液常溫型，用向上排空氣法收集，圖中所示操作正確，錯(cuò)誤。7．如圖，化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)．實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)有高錳酸鉀、大理石和稀鹽酸，以及下列儀器，回答有關(guān)問(wèn)題：（1）利用上述儀器和藥品做“制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)”，反應(yīng)的原理是（用化學(xué)方程式表示）；選擇儀器后，連接裝置并檢查。（2）若補(bǔ)充一種玻璃儀器（填儀器名稱），利用上述儀器和藥品還可以制取氧氣，你選擇的儀器是（填序號(hào)），反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！敬鸢浮浚?）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑裝置的氣密性（2）酒精燈①③⑤⑦⑧2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑【解析】（1）在實(shí)驗(yàn)室中常用石灰石（或大理石）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，制取氣體的裝置都要檢查裝置的氣密性。所以，選擇儀器后，連接裝置并檢查裝置的氣密性；（2）在實(shí)驗(yàn)室中常用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，由于是加熱固體制取氣體，又由于氧氣不易溶于水，可用排水法收集，所以，除了用到酒精燈加熱外，還用到試管、鐵架臺(tái)附鐵夾、帶導(dǎo)管的橡皮塞、水槽、集氣瓶．反應(yīng)的方程式是：2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑。8．實(shí)驗(yàn)室常用大理石與鹽酸混合的方法制取CO2：【提出問(wèn)題】大理石與鹽酸反應(yīng)的快慢與哪些因素有關(guān)？【提出猜想】猜想1：鹽酸的濃度越大，反應(yīng)越快；猜想2：大理石的顆粒越小，反應(yīng)越快?！就瓿蓪?shí)驗(yàn)】小明每次用含碳酸鈣60％大理石與20mL濃度為18.25％或濃度為9.125％的鹽酸完成如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)編號(hào)鹽酸濃度大理石規(guī)格反應(yīng)時(shí)間/s①18.25％粗顆粒160②18.25％細(xì)顆粒100③9.125％粗顆粒210【分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論】某同學(xué)欲證明猜想1合理，應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)________與實(shí)驗(yàn)________對(duì)比（選填上表中實(shí)驗(yàn)編號(hào)）?！窘涣饔懻摗竣俦容^反應(yīng)快慢除了可以看反應(yīng)結(jié)束的時(shí)間，還可以采用什么方法？________；②還有哪些因素會(huì)影響大理石與鹽酸反應(yīng)的快慢？請(qǐng)你再探究（探究一種因素即可）________?！敬鸢浮俊痉治鰧?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論】①③【交流討論】①比較相同時(shí)間內(nèi)收集到氣體的體積的多少②溫度，在等體積、等濃度的溫度不同的兩份稀鹽酸，分別加入等質(zhì)量的規(guī)格相同的大理石顆粒，觀察收集相同體積的氣體所需時(shí)間【解析】【分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論】要探究鹽酸的濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系時(shí)，所選擇的大理石規(guī)格應(yīng)相同、鹽酸的濃度不同的兩組實(shí)驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)③；【交流討論】①比反應(yīng)快慢還可以比較相同時(shí)間內(nèi)收集到氣體的體積的多少；②溫度可能會(huì)影響大理石與鹽酸反應(yīng)的快慢，選擇等體積、等濃度的溫度不同的兩份稀鹽酸，分別加入等質(zhì)量的規(guī)格相同的大理石顆粒，觀察收集相同體積的氣體所需時(shí)間即可。9.根據(jù)如圖所示裝置，回答有關(guān)問(wèn)題：（1）裝置B中，儀器X的名稱為_(kāi)_______；（2）實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸來(lái)制取二氧化碳，則選取的發(fā)生裝置為_(kāi)_______（填字母序號(hào)）；（3）若用裝置C收集氧氣，則氧氣應(yīng)從________（填“a”或“b”）端導(dǎo)管口通入；（4）利用實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置，還可以制取初中化學(xué)常見(jiàn)的氣體是________（填化學(xué)式，任寫(xiě)一種）?！敬鸢浮浚?）長(zhǎng)頸漏斗（2）B（3）b（4）O2（或H2等，合理即可）【解析】（1）儀器X的名稱為長(zhǎng)頸漏斗。（2）實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸來(lái)制取二氧化碳，屬于固液常溫型，所以應(yīng)該選擇B裝置來(lái)制取二氧化碳?xì)怏w。（3）氧氣的密度比空氣的大，應(yīng)從b端通入，將空氣從長(zhǎng)導(dǎo)管排出。（4）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置，屬于固液常溫型，還可以制取初中化學(xué)中的氧氣（或氫氣）等。10.請(qǐng)你完成對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)探究．（1）選擇藥品．下表是對(duì)四組藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的記錄：組別藥