第六单元碳和碳的氧化物课题2二氧化碳制取的探究20232024九年级上化学人教知识必备典例解析课后作业（教用）

第六单元碳和碳的氧化物（教用）课题2二氧化碳制取的探究一、知识必备知识点二氧化碳制取的探究1.实验室制取二氧化碳（1）原料：大理石或石灰石、稀盐酸。不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。（2）反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（3）发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（固体和液体混合，在常温下反应生成气体）（4）收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）（5）检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。（6）验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。（7）检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。（8）净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。2.二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑二、典例解析知识1实验室制取CO2的反应原理【典例解析】例1下列制取CO2的发生装置中，其中能“随时控制气体产生与停止的”是（）A．①②③④⑤ B．①②③⑤ C．①②③ D．①③⑤【答案】C【解析】①上下移动铜丝能使固体和液体分离和接触，可以实现反应的发生和停止；②捏塑料软管，液体和固体混合，反应进行；松开塑料软管，固体和液体分离，反应停止，可以实现反应的发生和停止；③大理石通过多孔塑料隔板放在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；④用注射器向锥形瓶中注射液体，关闭注射器，固液不能分离，装置不能实现反应的发生和停止；⑤图中从长颈漏斗中加入稀盐酸，反应后关闭开关，固液不能分离，装置不能实现反应的发生和停止；①②③都能随时控制反应的发生和停止。故选C。例2（2023•岳阳）某同学利用大理石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体，请帮他完成下面的部分实验报告。【实验原理】（用化学方程式表示）。【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2，应选用下列装置中的（填字母）。【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法：。【反思交流】结合实验，你认为该实验的注意事项有：（写一条即可）。【答案】【实验原理】CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；【实验装置】BC；【实验步骤】把燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已满；【反思交流】制取二氧化碳时，不能将稀盐酸换成浓盐酸或长颈漏斗下端管口应伸入液面以下【解析】【实验原理】大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；【实验装置】反应物是固体与液体反应，反应条件是常温，则应选B固液常温型装置，二氧化碳的密度比空气大，应采用C向上排空气法收集，故实验室制取并收集一瓶CO2，应选用下列装置中的BC；【实验步骤】二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，验证集气瓶中CO2气体已集满的方法是把燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已满；【反思交流】该实验的注意事项有制取二氧化碳时，不能将稀盐酸换成浓盐酸，长颈漏斗下端管口应伸入液面以下，防止气体从长颈漏斗中逸出。【变式题】1．实验室制取二氧化碳气体所选药品，正确的是（）A．石灰石和稀硫酸B．石灰石和稀盐酸 C．碳酸钠和稀盐酸D．大理石和浓盐酸【答案】B【解析】石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与硫酸反应生成的硫酸钙是一种微溶于水的物质，会覆盖在石灰石的表面而阻止反应的进一步发生，所以反应进行的不彻底，不合题意；石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应快慢适中，适用于实验室中制取二氧化碳，符合题意；碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，粉末状的碳酸钠和稀盐酸反应速率过快，不便于收集气体，不合题意；浓盐酸具有挥发性，导致制取的二氧化碳中混有氯化氢气体，不合题意。故选B。2．某同学利用所学的化学知识在实验室制取CO2。（1）写出图中仪器①的名称：。（2）实验室用石灰石与稀盐酸制取CO2的化学方程式为；为了控制反应速率，发生装置应选择（填字母序号）。实验时，装置C中长颈漏斗下端需插到液面以下，其目的是。（3）收集CO2一般采用向上排空气法，因为CO2密度比空气。若选用装置E收集CO2，需在（填“a”或“b”）导管口放置燃着的木条进行验满。【答案】（1）锥形瓶；（2）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；B；防止生成的气体从长颈漏斗下口逸出；（3）大；b【解析】（1）锥形瓶是常用的反应容器；实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热；分液漏斗可以控制反应的速率，实验时，装置C中长颈漏斗下端需插到液面以下，其目的是：防止生成的气体从长颈漏斗下口逸出；（3）二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；若选用装置E收集CO2，需在b导管口放置燃着的木条进行验满。3．（2023•鼓楼区模拟）实验室制取气体的部分装置如图所示。（1）若用高锰酸钾为原料，装置A中缺少的仪器是。（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式为，实验室一般不用D装置收集二氧化碳，原因是。（3）用B装置制取二氧化碳，可以使反应暂时停止的实验操作是。（4）用C装置收集二氧化碳，检验二氧化碳是否集满，可将燃着的木条置于装置C的（填“b”或“c”）端管口处观察现象。【答案】（1）酒精灯；（2）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；二氧化碳能溶于水；（3）关闭开关；（4）c【解析】（1）高锰酸钾在加热的条件下分解，该反应需要加热，因此还缺少酒精灯；（2）实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；（3）能使反应暂时停止的实验操作是关闭开关，反应生成的气体将液体试剂压入长颈漏斗，液体试剂与固体试剂分离，反应停止；（4）二氧化碳的密度比空气大，若用装置C收集二氧化碳时，二氧化碳应从长管通入，验满时将燃着的木条放在c导管口处，若木条熄灭，证明二氧化碳已满。知识2气体（CO2）制取装置的选择与操作【典例解析】例3（2023•泉州二模）下列实验室制取二氧化碳的操作示意图中，正确的是（）A．装入大理石 B．产生气体 C．收集气体 D．检验气体【答案】C【解析】向锥形瓶中装大理石时，先将锥形瓶横放或倾斜，用镊子把大理石放在试管口，再慢慢将锥形瓶竖立起来，图中所示操作错误；图示装置中，长颈漏斗的下端没有伸入液面以下，这会导致生成的气体从长颈漏斗逸出，图中所示操作错误；二氧化碳的密度比空气大，用图示装置收集二氧化碳时，二氧化碳应从长管通入，图中所示操作正确；二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，因此检验二氧化碳时，应用澄清的石灰水，不能用燃着的木条来检验，图中所示操作错误。故选C。例4（2023•邵阳模拟）下列是某兴趣小组制取二氧化碳，收集并检验该气体的有关实验操作，其中错误的是（）A．甲图中推动注射器时，长颈漏斗下端液面上升，说明气密性良好 B．乙图中长颈漏斗下端要伸入液面下，是为了防止气体逸出 C．丙图装置中植物油的作用是为了防止二氧化碳气体溶于水 D．丁图中为了检验二氧化碳气体，滴入的试剂为氢氧化钠溶液【答案】D【解析】该装置的气密性检查方法是：当推动注射器的活塞时，锥形瓶内的空气体积减小压强增大，把水压入长颈漏斗中，若气密性好则会液面上升，形成一段稳定的水柱，故A正确；长颈漏斗下端要伸入液面下，是为了防止生成的气体从长颈漏斗中逸出，故B正确；二氧化碳能溶于水，图装置中植物油的作用是防止二氧化碳气体溶于水，故C正确；二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，但无明显现象发生，不能检验二氧化碳气体，检验二氧化碳气体应用澄清的石灰水，故D错误。故选D。【变式题】4．实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，下列装置及操作，正确的是（）A．加入石灰石 B．制取装置 C．收集装置 D．处理废弃药品【答案】C【解析】.向试管中装石灰石时，先将试管横放，用镊子把石灰石在试管口，再慢慢将试管竖立起来，图中所示操作错误；该装置中，长颈漏斗的下端没有伸入液面以下，会导致生成的气体由长颈漏斗逸出，图中所示操作错误；二氧化碳的密度比空气大，所以用图示装置收集二氧化碳时，二氧化碳应从长管进入，图中所示操作正确；实验后的废液要倒入废液缸内，不能倒入水池，以免造成水污染，图中所示操作错误。5．（2023•虹口区二模）用如图所示的装置制取二氧化碳，相关分析正确的是（）A．以碳酸钙粉末和稀盐酸为原料 B．用该方法收集二氧化碳是因为其能溶于水 C．用燃着的木条放入瓶内以检验气体是否收集满 D．关闭k，若固液不分离，可能是某种反应物已消耗完【答案】D【解析】应该用块状的碳酸钙和稀盐酸为原料，不能用碳酸钙粉末和稀盐酸，故A错误；用该方法收集二氧化碳是由于二氧化碳密度比空气的大，故A错误；应该把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明收集已满，故C错误；关闭K，若固液不分离，可能是某种反应物已消耗完，故D正确。故选D。三、课后作业1．下列有关实验室制取二氧化碳气体的操作图示正确的是（）A．导管连接B．胶塞塞紧C．气体验满D．气体收集【答案】A【解析】导管连接胶皮管时，先把导管一端湿润，然后稍用力转动使之插入胶皮管内，图中所示装置正确；把橡皮塞慢慢转动着塞进试管口，切不可把试管放在桌上再使劲塞进塞子，以免压破试管，图中所示操作错误；检验二氧化碳是否收集满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，图中所示操作错误；二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，图中所示操作错误。故选A。2．（2023•北京）下列关于CO2的实验室制取及检验的说法不正确的是（）A．制CO2的药品B．发生装置C．收集方法D．检验CO2【答案】C【解析】实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，故A正确；实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固、液常温型可用装置作为制取二氧化碳的发生装置，故B正确；二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，故C错误；二氧化碳和澄清石灰水反应生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙，可用澄清石灰水检验二氧化碳，故D正确。故选C。3．（2023•惠山区三模）利用如图所示装置，能完成实验室制取气体的是（）A．用②③制取二氧化碳 B．用②⑤制取氧气 C．用①④制取二氧化碳 D．用①③制取氧气【答案】B【解析】实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，属于固液常温型，即选用②；二氧化碳的密度比空气的大，能溶于水，应选用向上排空气法收集气体，即可用②④制取二氧化碳，故说法错误；实验室可加热高锰酸钾或加热氯酸钾制取氧气，此时可选用固体加热型装置①，也可用过氧化氢在以二氧化锰作催化剂的条件下不加热制取氧气，此时可选用固体不加热型装置②，氧气的密度比空气大，可用向上排空气法④收集气体，氧气不易溶于水，可采用排水法⑤收集气体，即可用①④、①⑤、②④、②⑤制取氧气，故说法正确；根据A选项的分析，应用②④制取二氧化碳，故说法错误；根据B的分析，可用①④、①⑤、②④、②⑤制取氧气，故说法错误。故选B。4．兴趣小组在实验室制取CO2发生装置中，连接上压强传感器如图一。测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二。下列说法错误的是（）A．ab段试管中液面逐渐上升B．bc段石灰石与盐酸脱离接触 C．c点的对应操作是打开弹簧夹 D．cd段二氧化碳气体输出【答案】A【解析】ab段压强增加，说明气体增多，此时弹簧夹关闭，压强增大，将液体压入长颈漏斗，液面不断下降，选项A错误；bc段压强不变，说明不再反应，且装置密闭，因此此时固液分离，不再接触，选项B正确；c点之后压强减小，气体输出，所以此时是打开了弹簧夹，选项C正确；cd段压强减小，说明气体不断输出，证明二氧化碳不断输出，选项D正确。故选A。5．（2023•龙凤区一模）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%H2SO4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对应的如图变化曲线为甲 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【答案】C【解析】大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，且大理石是粉末状的，反应的速率最快，所以实验Ⅲ对应的如图变化曲线为甲，说法正确；Ⅱ和Ⅲ中选择酸都是7%HCl溶液，Ⅱ中是块状大理石，Ⅲ中是大理石粉末，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，说法正确；实验Ⅰ和Ⅱ中所用酸的种类不同，没有可比性，说法错误；由图象可知，实验Ⅱ和Ⅲ完全反应后，产生二氧化碳的质量是相等的，说法正确。故选C。6．（2023•海东市二模）下列装置常用于实验室制取气体，请回答下列问题。（1）美华同学用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，应选用图一中的发生装置是（选填“A”或“B”），写出反应的化学方程式：。（2）实验室检验二氧化碳常用的试剂是，如图二是二氧化碳的验满操作，其中正确的是（填序号）。【答案】（1）B；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）澄清石灰水；③。【解析】（1）实验室制取二氧化碳的药品为大理石或石灰石（主要含有碳酸钙）与稀盐酸，该反应物为固体和液体，反应条件为常温，该反应的发生装置为固液常温型，选择的发生装置为B；反应是碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和水，则检验二氧化碳用澄清石灰水；二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，所以收集二氧化碳验满的操作是：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明集满，故选③。7．根据下列装置图回答问题。（1）写出仪器a的名称：。（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，选用的发生装置为（填序号，下同）。（3）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取并收集一瓶纯度较高的二氧化碳气体，选用的收集装置为，该反应的化学方程式为。（4）实验室制取气体时，连接好仪器装置，在装入药品前要检查装置的。【答案】（1）集气瓶；（2）A；（3）D；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（4）气密性【解析】（1）由图可知，仪器a的名称是集气瓶；（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，需要固体加热型发生装置，则选用的发生装置为A；（3）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取并收集一瓶纯度较高的二氧化碳气体，二氧化碳能溶于水、密度比空气大，可用向上排空气法来收集，则选用的收集装置为D，为了收集一瓶纯度较高的二氧化碳气体，导管要伸到集气瓶底部；发生的反应是碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（4）实验室制取气体时，连接好仪器装置，在装入药品前要检查装置的气密性。8．（2023•岳阳一模）如图是实验室制取气体常用的装置，请按要求回答下列问题：（1）图中仪器a的名称是。（2）若某同学选择D装置制取二氧化碳，多孔隔板上放置的固体药品是，反应的原理是（用化学方程式表示）。（3）G装置有多种用途，若用G装置检验二氧化碳气体，瓶内装澄清石灰水，应将气体从端（填“m”或“n”）通入。【答案】（1）分液漏斗；（2）石灰石或大理石；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（3）m。【解析】（1）据图可知，图中仪器a的名称是分液漏斗；（2）实验室制取二氧化碳的药品中固体是石灰石或大理石，液体药品是稀盐酸，即多孔隔板上放置的固体药品是石灰石或大理石。石灰石或大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。反应的原理即化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（3）