课题2二氧化碳制取的研究（原卷版）

一、二氧化碳的实验室制法1.药品的选择：在实验室里，可用如下药品作为制取二氧化碳的反应物：碳酸钠固体(Na2CO3)，石灰石或大理石(主要成分CaCO3)，稀盐酸(HCl)、浓盐酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4)药品产生现象分析稀盐酸与块状大理石产生气泡，速率适中反应速率适中，便于气体收集，原料廉价易得浓盐酸与块状大理石剧烈反应，迅速产生大量气泡，并伴有白雾浓盐酸易挥发出氯化氢气体，氯化氢气体易混入产生的二氧化碳气体内。并且反应速率快，不易控制稀硫酸与块状大理石刚开始时产生气泡，后速率减慢并逐渐停止稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，附着在大理石的表面，阻碍反应的继续进行稀盐酸与碳酸钠粉末(或纯碳酸钙粉末)剧烈反应，迅速产生大量气泡碳酸钠粉末(或纯碳酸钙粉末)与稀盐酸反应速率过快，产生的气体不便于收集由上述反应可知，实验室制取二氧化碳的药品应选择：稀盐酸和石灰石或大理石(主要成分CaCO3)2.反应原理：选择上述药品制取二氧化碳时，发生反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3碳酸钙氯化钙碳酸碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳和水：H2CO3=H2O+CO2↑因此，总的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑1．（2022秋·江苏南京·九年级期末）兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的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、下列说法不正确的是A．ab段试管中液面逐渐下降 B．bc段石灰石与盐酸脱离接触C．a点的对应操作是关闭弹簧夹 D．c点时溶液中溶质一定只有CaCl21．（2023秋·陕西西安·九年级统考期末）下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是A．因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集B．在发生装置中加入块状石灰石和硫酸C．在发生装置中加入块状石灰石和盐酸D．因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热2．（2023秋·九年级课时练习）有关实验室制取二氧化碳的过程正确的是A．原料B．发生装置C．收集装置 D．验满3．（2023秋·安徽六安·九年级校考期末）将一定浓度的足量的稀盐酸、稀硫酸分别加入装有等质量CaCO3粉末的容器中，相同条件下测得两者产生的CO2体积（V）与反应时间（t）的关系如图所示。下列说法正确的是A．理论上最终两者产生的气体质量不相等B．0～300s内，反应Ⅱ的容器内压强比Ⅰ的大C．反应Ⅱ中，0～100s内产生的CO2体积比100200s内的少2.2amLD．反应Ⅱ比反应Ⅰ的速率快二、实验室制取二氧化碳的装置实验室里制取气体装置的确定(1)气体发生装置的选择

常见的气体发生装置如下：装置由反应物的状态和反应条件决定：由实验室制取二氧化碳的反应原理可知，该反应为固体与液体制取气体的反应，不需要加热，因此可选用固液常温型的气体发生装置(图B)

(2)气体收集装置的选择：可由生成的气体的密度及其在水中的溶解性决定。由于生成物二氧化碳能溶于水，并可与水反应，因此不能用排水法收集；二氧化碳的密度比空气的大，因此不能采用向下排空气法收集，可采向上排空气法收集，即收集装置选图A2.二氧化碳和氧气的实验室制取及相关性质比较气体名称氧气二氧化碳反应原理过氧化氢催化分解或高锰酸钾和氯酸钾受热分解大理石(或石灰石)与稀盐酸反应化学方程式2H2O22H2O+O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO32KCl+3O2↑CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑发生装置(注意：加热高锰酸钾制氧气时，试管口处要放一小团棉花)收集装置相同条件下，氧气的密度比空气的略大相同条件下，二氧化碳的密度比空气的大不易溶于水，也不与水反应溶于水，与水反应检验方法将带火星木条的伸入集气瓶中，看是否复燃，如果木条复燃，则该气体为氧气将气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则证明该气体为二氧化碳。验满方法将带火星的木条放在集气瓶口处，若木条立即复燃则证明氧气已满将燃着的木条放在瓶口，若熄灭，则证明二氧化碳已满3.设计制取二氧化碳的装置根据制取二氧化碳的反应物的状态、反应条件和二氧化碳的性质等方面的因素，可选择如图所示装置来制取二氧化碳。A装置：可用于制取较多量的二氧化碳，使用长颈漏斗，便于随时添加液体药品。

B装置：装置简单，操作方便。

因此在实验室里，我们可以采用图A的装置来制取和收集二氧化碳。

1．（2023秋·湖南益阳·九年级校联考期末）如图①④为常见的气体发生装置。下列说法正确的是A．装置①④中仅有套装置可用于实验室制取二氧化碳气体B．装置③和装置④都适合实验室制取氧气C．装置②可以方便控制反应的开始与结束D．装置④此时为反应开始进行的状态1．（2023秋·九年级课时练习）请结合图示实验装置，下列说法正确的是A．利用装置②④组合可制取并收集CO2B．利用石灰石和稀盐酸制取CO2时，选用③⑤，收集时气体由d端进入C．利用装置①④制氧气，水槽中出现气泡时收集O2D．利用双氧水和MnO2制取O2，选用装置③可以控制反应的速率2．（2021秋·重庆黔江·九年级统考期末）用稀盐酸和大理石制取二氧化碳时，以下装置均能达到目的，但其中有一个装置不能随时控制反应发生和停止，该装置是A．

B．

C．

D．

3．（2023秋·全国·九年级假期作业）下列关于实验室制取气体的说法中正确的是A．实验室可选用稀硫酸和块状大理石大量制取二氧化碳B．用排水法收集氧气时，当观察到导管口有气泡冒出立即开始收集C．图中装置A作为气体发生装置时应将长颈漏斗伸入液面以下D．用图中装置B所示装置收集氧气时，气体从b端通入三、实验室制取气体的一般思路和方法1.确定制取气体的化学反应原理，即在实验室条件下(如常温、加热、加催化剂等)，选择什么药品、通过什么反应来制取这种气体；2.确定制取气体时应采用的实验装置，包括气体发生装置和收集装置气体发生装置示例加热高锰酸钾制氧气；加热氯酸钾或者二氧化锰制氧气分解过氧化氢制氧气；大理石和稀盐酸反应制二氧化碳；锌粒和稀硫酸反应制氢气气体收集装置示例O2、CO2H2O2、H2气体的密度大于空气的密度（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集气体的密度小于空气的密度（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集气体不易（或难）溶于水且不与水反应，可用排水法收集3.研究如何验证制得的气体就是所要制取的气体，包括气体的检验和验满等，验证气体时，实验现象要明显。1．（2023秋·全国·九年级课堂例题）通过学习实验室制氧气和二氧化碳，可以总结出制取气体的一般思路和方法。在确定气体的实验室制法时，下列因素不需要考虑的是A．反应所需的药品及反应条件 B．气体的收集和放置方法C．整个反应体系是否安全、环保 D．气体的颜色1．（2020秋·河北石家庄·九年级统考期末）化学实验操作中的“先”与“后”对实验结果、师生安全等都具有重要的意义。下列关于实验操作的“先”与“后”的叙述中不正确的是A．点燃可燃性气体前，先检验气体的纯度B．制备气体时，先检查装置的气密性，再装药品C．用木炭还原氧化铜后，先将导管移出石灰水，后停止加热D．称取规定质量的固体药品时，先向左盘加入药品，再往右盘加砝码2．（2023秋·山东滨州·九年级统考期末）根据气体的性质可以选择气体的收集装置。下图是收集M气体的装置，对M气体的有关性质推测正确的是ABCD密度比空气小小大大水中的溶解性难溶易溶难溶易溶3．（2021秋·河北廊坊·九年级校考阶段练习）某气体只能用向下排空气法收集，则该气体具备的物理性质是（

）A．不溶于水，密度比空气小B．不溶于水，密度比空气大C．易溶于水，密度比空气小D．易溶于水，密度比空气大1．（2022秋·九年级课时练习）下列关于实验室制取气体的说法中，正确的是A．选择制取气体的原理时，应考虑反应速率，且速率越快越好B．用排水法收集气体时，提前将导管伸入盛满水的集气瓶以便于收集气体C．用排空气法收集气体需要在瓶口处验满D．用燃着的木条检验CO22．（2023·全国·九年级专题练习）化学实验操作的规范性、安全性是实验成败的关键，同时也反映了实验者的化学素养。下列实验操作中正确的是A．过滤

B．测定空气中氧气含量

C．制取二氧化碳

D．读取液体体积

3．（2023·全国·九年级专题练习）可用下图装置制取气体的是A．块状大理石和稀盐酸制取 B．块状大理石和浓盐酸制取C．粉末状大理石和稀盐酸制取 D．双氧水和二氧化锰制取4．（2023秋·九年级课前预习）甲、乙、丙是某同学设计的三套制取二氧化碳的发生装置，对三套装置分析不正确的是A．甲装置此时容器内右侧大气压大于外界大气压B．此时甲装置中的止水夹M处于打开状态C．乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能D．丙装置具有可控制反应进行或停止的功能5．（2023·福建福州·校考模拟预测）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6．（2022秋·江西南昌·九年级校考阶段练习）同学们学习了二氧化碳的实验室制法，在课后同学们设计了如图几个装置，请你分析以下，下列装置在制取二氧化碳时不能使反应随时发生或停止的装置是（）A．B． C． D．7．（2023秋·九年级课时练习）如图是实验室常用的一个实验装置，下列说法错误的是A．K2关闭、K1打开、若M中的水不能流下，则装置的气密性好B．M中盛放双氧水，N中盛放二氧化锰，可以制取氧气C．M中盛放稀盐酸，N中盛放块状大理石，可以制取二氧化碳D．N中储满某种气体时，将水不断由M注入N中，即可将气体排出8．（2018秋·江苏苏州·九年级统考期末）用如图所示实验装置进行CO2气体的制取，能达到实验目的的是A．检查装置气密性 B．旋转活塞K控制反应的发生与停止C．收集CO2 D．CO2验满9．（2023秋·全国·九年级随堂练习）实验室里制取并收集二氧化碳气体时一般有以下操作步骤：①检查装置的气密性；②连接装置；③加入大理石；④加入稀盐酸；⑤收集；⑥验满。其中排列顺序正确的是（

）A．①②③④⑤⑥ B．②①④③⑤⑥C．②①③④⑤⑥ D．②③④①⑤⑥10．（2023秋·广西钦州·九年级统考期末）实验室用双氧水制取氧气和大理石与盐酸反应制取二氧化碳相比较，下列说法正确的是（

）A．反应都不需要加热 B．都能用排水法收集气体C．所需药品的颜色相同 D．元素的化合价都发生了变化二、填空题11．（2023秋·全国·九年级期中）我们已经学习了常见气体的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法。现有下列实验装置：(1)图中仪器①的名称是。(2)若实验室用相同的装置制取并收集氧气和二氧化碳，应从上图中选择(填字母，从A~E中选)装置进行组合。(3)实验室用装置A制取氧气的化学反应方程式为。(4)用B装置制取气体时，长颈漏斗末端应伸至液面以下，可以防止。(5)若用F装置收集二氧化碳，验满的方法为。12．（2023秋·黑龙江大庆·九年级大庆市第六十九中学校考期末）甲图是实验室制备CO2的装置图。该装置的特点是：打开弹簧夹，大理石和盐酸接触，发生反应；关闭弹簧夹后，盐酸被反应产生的CO2气体压回长颈漏斗，与大理石分离，停止反应。用该装置制备CO2可起到节约药品和取用方便的效果。A、B、C、D装置中哪些可以起到与甲图装置相同的效果?(填写编号)。13．（2023秋·山东枣庄·九年级统考期末）第24届冬奥会于2022年2月4日在北京隆重举行，本届冬奥会体现了绿色办奥的理念。(1)冬奥会速滑馆“冰丝带”制冰采用了世界上最先进的二氧化碳跨临界直冷制冰技术。固态二氧化碳叫做。(2)本届冬奥会用氢能源汽车作为交通工具，这将需要大量高纯度、低成本的氢气以满足氢燃料汽车的使用。有专家研究出一种新型的催化剂，在光照下实现水的高效分解制氢气，其中部分过程的微观示意图如下图所示：请写出反应I的化学方程式(注明反应条件)，该反应属于反应(填化合、分解、复分解)。(3)冬奥会“北京8分钟”惊艳世界，演员们穿着的服装是一种由碳原子组成的石墨烯制成的服装，其特点是质轻、坚硬、防寒。石墨烯属于(填“单质”、“化合物”)。石墨烯燃烧的产物可用(填化学式)检验。14．（2023秋·广东广州·九年级统考期末）我国提出2060年前实现碳中和，彰显了负责任大国的作为与担当。实现碳中和有多种途径。(1)矿物质碳化封存：其反应之一是氧化镁与CO2反应生成碳酸镁，该反应的化学方程式为。(2)海洋封存：原理是利用CO2在水等溶剂中的溶解性来吸收CO2。某实验小组利用下图装置探究CO2在水和食盐水（模拟海水）中的溶解情况：在相同条件下，分别用排水法、排食盐水法收集CO2，待收集100mLCO2后，移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内CO2体积。重复实验，所测数据平均值如下表：时间/h00.56122448排水法时CO2体积/mL10098.585.5776659排食盐水法时CO2体积/mL100999390.58988①发生装置中反应的化学方程式为。②由上表数据分析：a.相同条件下，等体积的水和食盐水吸收CO2