二氧化碳的实验室制法（同步讲义）原卷版

第5章奇妙的二氧化碳

第2节二氧化碳的实验室制法

A教学目标

1.能根据实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求设计实验方案。

教学目标2.能动手进行实验，体验二氧化碳的实验室制取过程，学习二氧化碳实验室制取的有关技

能。

重点：实验宝制取二氧化碳的反应原理、制取要求。

重点和难点

难点：实验室制表二氧化碳的试剂和装置选择、实验现象及分析。

探新知教材知识解读

♦知识点一实验室制取二氧化碳的反应原理

1.实验试剂：与（主要成分均为碳酸钙）

2.反应原理：__________________________

教材拓展：

（1）不用纯的CaCCh或Na2c03粉末：反应速率太快，不易控制。

（2）不用浓盐酸：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HC1）气体使制得的二氧化碳不纯。

（3）不用稀硫酸：生成微溶于水的CaS04覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行。

励即学即练

1.实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳而不能用硫酸的原因是

A.这两种物质间不能反应

B.因为反应速度太慢了，不适宜用于实验室制取气体

C.生成了微溶性物质覆盖在石灰石表面，阻止了反应的进一步进行

D.反应太剧烈来不及收集

2.下列哪个反应适用;实验室制取二氧化碳

点燃

=

A.C+O2~CO2B.C+2CuO^2Cu+CO2T

C.CaCO3+2HC1=CaCI,+HO+CO2TD.CaCO3---CaO+CO2t

♦知识点二实验室制取二氧化碳装置和步骤

玻璃片

集气瓶

实验装置发生装置收集装置

发生装置.：反应符合“固体+液体一气体”，且在常温下进行，因此选用型

发生装置;

收集装置：二氧化碳能溶于水且能与水反应生成碳酸，一般不用排水法收集；二氧化碳

的密度比空气的大且不与空气中的成分反应，因此常用法收集。

（1）组装装置，检查装置的______;

实验步骤（2）将块状石灰石（或大理石）装入锥形瓶，塞紧双孔橡皮塞;

（3）由长颈漏斗加入稀盐酸,使液面浸没长颈漏斗末端：

（以制取较多二

（4）用向上排空气法收集气体；

氧化碳为例）

（5）验满。

将制取的气体通入_______―中，若—______变—，证明该气体是二氧化碳（不能

检验

用燃着的木条检验CO2,因为氮气等气力k也能使燃着的木条熄灭）

验满将燃着的木条放在集气瓶一―，若木条_证明二氧化碳气体已收集满

Ii教材拓展：注水法检查装置的气密性•i

往发生装置的长颈漏斗内注水使液面没过长颈漏斗末端，关闭止水夹，继续向长颈漏斗内注入一定I

'

।量的水，使漏斗内形成比锥形瓶内液面高的水柱，静置•段时间后，若观察到长颈漏斗内液面不下降，i

I•»

:说明装置气密性良好。

•:•

姮即学即练

1.实验室制取二氧化碳，大致分为以下几步：a检查装置的气密性；b连接装置；c装石灰石，用带导管的

单孔塞塞紧后，固定在铁架台上；d收集二氧化碳；e加稀盐酸；f验满。实验操作顺序正确的是（）

A.bacedfB.abcdefC.bcadfeD.abcdfe

2.下列实验室制取CO2的部分实验操作中，正确的是

［稀硫酸

推注射器通塞

—c|

A.检查气密性WB.制备气体

水

气体燃着

木

的

C.收集并验满条

水池

♦知识点三实验室制取气体的一般思路和方法

L确定制取气体的化学反应原理：

在实验室条件下（如常温、力口热、使用催化剂等），选择什么试剂、通过什么反应来制取这和气体。确定

原理时，需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，

实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。

2.设计制取气体的实验装置：

根据反应物的状态和反应条件确定气体发生装置；根据气体的性质（如密度、是否溶于水、是否与水反应）

确定气体收集装置：如有必要，还应考虑除去杂质的装置和尾气处理装置等。

（1）发生装置选择依据：；o

（3）收集装置选择依据：气体的,气体的—（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相

比判断）。

试剂实验现象分析

反应速率适中，便于气体收集，原

稀盐酸与块状大理石（或石灰石）产生气泡，速率—

料廉价易得

剧烈反应，—产生大景气泡，并浓盐酸有挥发性（下册学到），会

浓盐酸与块状大理石（或石灰石）

伴有一使制得的co2中混有氯化氢气体

稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸

产生气泡，反应速率____________钙微溶于水，未溶解的硫酸钙覆盖

稀流酸与块状大理石（或石灰石）

在大理石（或石灰石）的表面，阻

止反应继续进行

碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率过

稀盐酸与碳酸钠粉末（下册学到）剧烈反应，—产生大量气泡

快，产生的气体不便于收集

二，控制反应开始和停止的装置和方法

1

■■■=)

=r

*字一n『

底部破损

孔隔板1带孔隔板

布袋子的试管

li/尸W

开始：打开弹开始：将布

开始：打开弹簧火，液体从长颈漏开始；打开开始；将试管

簧夹，液体淹袋子浸入溶

斗流下，淹没过石灰石，反应开始；弹簧夹浸入液体中

没固体液中

停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体停止：关闭弹停止：提起

停止：关闭停止：提起试

压强回流回长颈漏斗,液体液面低簧夹，液体压布袋子离开

弹簧夹管离开液面

于隔板固液分离，反应停止入左侧液面

融实践应用

1.某学习探究小组设计如卜.实验探究实验室制取CO?反应速率的影响因素，下列分析正确的是

实验编号石灰石的状态稀盐酸的浓度温度/C°

①块状10%20

②块状20%20

③粉末10%20

4块状20%40

A.①④探究稀盐酸的浓度的影响B.②③探究稀盐酸的浓度的影响

C.①③探究石灰石状态的影响D.③④探究温度的影响

2.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

数据采集器

图一图二

A.ab段试管中液面逐渐下降B.be段石灰石与盐酸脱离接触

点的对应操作是关闭弹簧夹点时溶液中溶质一定只有

C.aD.cCaCI2

3.如图为某同学设计的制取CO2,的发生装置，没有“控制反应发生和停止”作用的是

标塑料管E

,无纺

c.旷I_布包

।11放

帮解题方法能力构建

考点一实验室制取二氧化碳的原理

【例1】CO2可用于灭火。请回答下列问题：

(l)i.如图仪器中，制备并收集Cd时选用的是(填字母)：仪器E的名称为

ii.实验室用石灰石和稀盐酸制备CO2,反应的化学方程式为。

解题要点

本知识点主要考察对宜验室制取二氧化碳的原理的掌握情况,确定反应原理时需要综合考虑反应的

速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染,

以及试剂的价格等因素。

同时还应注意许多化学反应都可以产生二氧化碳，而有些并不适合于实验室制取二氧化碳。如碳酸

钙高温分解可以生成二氧化碳，但高温需要消耗大量的热能；一氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳

酸氢钱受热分解都可以生成二氧化碳，但产物中均易混入其他气体。

【变式1-1】实验室现有大理石、高锦酸钾、稀盐酸等药品及相关仪器和用品，请结合下列装置回答问题：

ABCD

⑴装置A中制取气体发生反应的化学方程式为,试管口略向下倾斜的原因是：.

⑵制取二氧化碳可以选择的装置为O

⑶装置C中制取气体发生反应的化学方程式为，长颈漏斗在此实验中的作用为。装置E中

此时集气瓶内气体的压强____（填“小于"、"等于"或“大于”）外界大气压。

【变式1-2］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

考点二实验室制取二氧化碳的装置和步骤

【例2】实验技能是学习化学的基础和保证。

实验：二氧化碳的实验室制取与性质

（1）仪器①的名称是

⑵制取二氧化碳或其他气体在装入试剂前必须进行的一步操作是

⑶反应原理：用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为

⑷装置选择：用上述原理制取C02,图1中（填标号）是适合的气体发生装置，依据是

【例3】实验室制取C02的有关操作如下图，不正确的是

解题要点

本知识点主要考察实验室制取二氧化碳装置的选择方法和实验步骤，解题时需注意仔细阅读题目要

求，依据反应的条件和反应物状态来选取发生装置，依据收集的气体性质来选取收集装置。二氧化碳验

满时注意需把燃着的木条放集气瓶口。

【变式2-1］如图是实验室常见的气体制取装置。

⑴实验室制取一瓶二氧化碳，应选用的发生装置是一（填字母）；发生反应的化学方程式为.

⑵用装置E收集氧气时，气体应从—（填“a"或"b"）端进入。

⑶如图为“简易制氧机”简图，下列说法不正确的是一（填字母）。

A.甲剂和乙剂可能为过氧化氢溶液和二氧化镒

B.通过洗气室中的水可观察输出氧气的速率

C.制取氧气过程中洗气室压强减小

【变式3-1］下列有关实验室制取二氧化碳的说法中，正确的是

A.先加入药品，再检查装置气密性

B.可用向下排空气法收集二氧化碳

C.检验是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口

D.装满二氧化碳的集气瓶应用玻璃片盖住，正放在桌面上待用

【变式3-2】实验课上，小花利用如图装置制取二氧化碳，有关操作如下，正确的一项是

A.放入几块大理石后检查装置气密性B.试管横放注入15mL稀盐酸

C.把试管放在桌子上使劲塞进塞子D.用燃着的木条放到集气瓶口验满

考点三实验室制取气体的一般思路

【例4】学习小组合作完成“CCh实验室制取与性质”实验。

⑴实验室制取C0?气体的化学方程式为。

⑵进行实验活动。学习小组分工办作完成如卜任务：

①选择制取气体的仪器。小组同学选择了带导管的双孔橡胶塞、带玻璃片的集气瓶，他还应从如图仪器中

选择、（填仪器名称）。

②组装仪器并检查装置气密性。在玻璃导管与橡胶管连接前，应先用润湿导管。

③取用药品。添加药品的顺序是。

④收集C5气体。验满的操作是。

⑤完成相关性质实验。如图所示，把收集到的C02气体缓缓倾倒到烧杯中。在实验报告中记录现象：蜡烛

由低到高依次熄灭。写出“C0?性质”的结论：

E

a.不可燃，也不支持燃烧；b._____。

⑥结束实验。将残余物倒入水池中，用（填仪器名称）洗涤仪器；整理实验台，报告老师后离开实

验室。

⑶评价与反思。小组同学都体验到了实验成功的乐趣，但因实验操作过程存在一处不当，同意本次活动表

现评价为“有待改进"。针对存在的这处不当，你提出一条实验改进意见：.

解题要点

本知识点主要考察实验室制取气体的一般思路，实验室制取气体选取药品时需注意①反应条件是否

容易达到；②收集的气体是否纯净（生成的气体只能是一种）③装置、操作是否简单；④原料是否易得、

价廉。此外，还需根据考虑反应物的状态和反应条件来确定气体的发生装置，根据制取的气体的性质来

确定收集装置。

【变式4-1】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

【变式4-2］如图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置，请按要求回答下列问题:

⑴写出仪器的名称：①；②

⑵实验室制取二氧化碳可选用的发生装置是_____（填字母序号），反应的化学方程式为＜用C装置

收集C02时，检验C02是否收集满的方法是o

⑶装置A的试管口塞一团棉花的作用是,选用该装置制取氧气的反应物是（填化学式）。

⑷常温下，乙块是一种无色气体，密度比空气略小，难溶于水。实验室常用碳化钙固体与水反应来制取乙

快并产生氢氧化钙，写出反应化学方程式。现选择合适的装置来制取并收集较纯净的乙焕气体，应

该选择的发生和收集装置是_____（填序号）。

刷好题同步分层测评

|总基础达标

1.实验室制取某种气体，确定其装置不需要考虑的是

A.反应物的状态B.反应条件C.气体的性质D.气体的用途

2.实验室制CO2时，向盛有石灰石的锥形瓶中加入酸后，过•会儿石灰石表面几乎无气泡产生，其原因

可能是

A.没有加热B.锥形瓶上的橡皮塞漏气

C.加入的酸是稀硫酸D.没有用玻璃棒搅拌反应物

3.下列哪个反应适用于实验室制取二氧化碳

高温高温小

UU

A.C+O2^=CO2B.C+2CO^2C+CO2T

C.CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2TD.CaCO3-CaO+CO2T

4.实验室制取二氧化碳有以下步骤：①向锥形瓶内加入大理石；②检查装置气密性；③向分液漏斗中加

入稀盐酸；④按要求连接好仪器和装置.；⑤用向上排空气法收集。正确的顺序是

A.③2①④⑤B.④③②①⑤C.①③②④⑤D.④②①③⑤

5.规范操作是实验成功的保障，下列《二氧化碳实验室制取与性质》实验操作中正确的是

A.m—＞检查气密性B.加入石灰石

-T-T-f---T--

软

二氧化碳

---►

验满D.紫色检验与水反应

石

蕊

,

液

试

6.正确的实验操作是完成好化学实验的基本要求。以卜.是小强同学在完成二氧化碳实验室制取与性质实

验时的一些做法和结论，正确的是

A.用排水法收集二氧化碳

B.用澄清石灰水验满二氧化碳

C.实验药品是碳酸钙和稀盐酸

D.二氧化碳能使紫色石惹溶液变红

7.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

干燥气体收箧气体叫收屋气

ABCD

密度比空气小小大大

水中的溶解性难溶易溶难溶易溶

A.AB.BC.CD.D

8.将两份等质量但形状不同的石灰石（CaCCh含量相同）分别与足量同体积、同浓度的稀盐酸反应，进

行组1所示的实验，测得压强变化如图2.欲通过气压数值比较不同形状的石灰石与稀盐酸的反应速率。下

列说法不正确的是

A.曲线①表示块状石灰石和稀盐酸反应

B.a点对应的CaCCh完全反应

C.对比a、b可知，粉末状比块状反应速率更快

D.对比c、d可知，粉末状比块状反应速率更快

9.如图是制取二氧化碳的实验装置.，指出不正确之处:

⑴错误的地方有：

⑵用改正后的装置制取二氧化碳.制得的二氧化碳如何检验和验满？

检验：。

验满：O

10.请根据如图的仪器和实验要求回答:

⑴实验室用石灰石制取并收集二氧化碳，应选择的仪器有:（填序号），该反应的化学方程式为:

（2）若采用排水法收集气体时，卜.列操作的正确顺序为（填序号）。

a.将导管伸入集气瓶口

b.观察导管口气泡冒出的情况

c.将盛满水的集气瓶倒立在仪器“卷）”内，小心移去玻璃片

d.收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上

11.如图是实验室制取气体的常见装置。

⑴仪器a的名称为。

⑵写出实验室用装置B制取二氧化碳的化学方程式o

（3）实验室用装置C制取气体的优点是o（填一条）

（4）若实验室用装置D收集二氧化碳气体，气体应从（填"匕"或）管通入。

12.如图是实验室的部分实验装置，回答有关问题。

Q）实验室用稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳应选用的装置是（填字母）：其中，发生装置中产

生二氧化碳的化学方程式为，

（2）检验二氧化碳是否集满的方法是；将适量的倒入集气瓶中振荡，观察

到，说明该气体确实是二氧化碳。

13.下列是初中化学常见仪器和装置.，请回答相关问题。

X

⑴仪器X的名称是,X在此装置中作用是。

⑵制取C02可选择发生装置____,其反应原理用化学方程式表示为,收集C02选择D装置而不用C

装置是因为。

⑶实验室常用澄清石灰水检验C02,写出反应的化学方程式o

14.根据如图所示装置，回答相关问题。

ABCDEF

⑴装置A中仪器a的名称是o

⑵实验室用A装置制取氧气的化学方程式为。

(3)B、C装置均可用于实验室制取二氧化碳，与B装置相比，C装置的优点是，向漏斗中添加稀盐酸

时，应添加至图中(填“a”"b”或"c”)处。

⑷图中既能收集氧气也能收集二氧化碳的装置为_____(填字母)。

15.氯气和二氧化碳是我们常见的两种气体，以下是实验室制取气体时常用的发生和收集装置，请回答下

⑴写出仪器甲的名称：。

⑵实验室常用高钵酸钾、氯酸钾、过氧化氢作为原料来制取氧气，根据"绿色化学”理念，请写出实验室

制我氧气最佳方法的化学方程式。

【拓展】

(3)“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放"。若用CO和叱反应，只生成一种产物

乙二醇(C2HQ2),并且能实现“零排放"，则该反应的基本类型为反应，此时应调节原料气中CO与

力的分子个数比为O

(4)小明选用过氧化氢溶液和二氧化镒混合制取氮气，为了得到平稳的气流，可选用的发生.装置是(填

字母，下同)，如果要收集较纯净的氧气，则最好选用—装置，

⑸实验室常用大理石和稀盐酸反应取二氧化碳，其化学方程式为一o若用装置G收集C0?,验满操作是

将燃着的木条放在导管一(填七”或“b”)处。

II组：微粒的运动

(6)某化学兴趣小组用氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时测绘出氧气体积分数随时间变化的

曲线。收集一塑料瓶氧气后进行以下三步实验：①敞口放置；②双手贴在塑料瓶外壁上；③将塑料瓶的瓶

口朝下，三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图中的MN段，NP段和PQ段。

充满氧气敞口氧气

积

放置的塑料瓶体

数

力

数据处理器

①能够说明氧分子不断运动的曲线是。

A.MN段B.NP段C.段

②MN段和NP段相比较，说明。

③随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数应约为时几乎不再变化。

16.化学是一门以实验为基础的科学。根据如图所示的部分实验装置，回答有关问题。

ABCDE

①写出图中仪器④的名称是一＜

②实验室用A装置制取氧气，其反应的方程式为：,向气体发生装置内装入药品前应进行的操作

是。

③实验室常用装置B制二氧化碳，写出反应容器中产生CO?的化学方程式；将生成的二氧化碳通人到

紫色石蕊溶液中，观察到溶液由紫色变为______色。若用装置A制氧气，并用装置D进行收集，则应将

导管a端与导管一端相连。

④装置E是用一支底部有小孔的试管和烧杯等组装而成，在制某些气体时可用装置E代替装置B,其优点

是O

17.回答下列问题。

(1)实验室制取气体。

②若实验室用高铳酸钾制氧气，应在装置A的试管口,以防固体粉末进入导管。

③若实验室用装置BD制取氧气，其反应的化学方程式为,

④装置B、C均可用于实验室制取二氧化碳，两者相比，装置C的优点是,不能用装置D收集CO?可

推其具有的物理性质是。在装置E中加入用于检验CO2o

⑵基于特定需求设计和制作简易供氧器。

①加湿仓内水的作用是一（写一点），图b中"Ch通道"相当于图a中E装置的_____（填七”或“b”）端

导管。

②，lOgNazCh和lOgCaCh固体与水作用生成氧气的质量与时间的关系如图c所示，若给鱼池增氧，应选的

药品为（填化学式）。

18.已知鸡蛋壳的主:要成分是碳酸钙，化学兴趣小组为了测定其鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数，进行了如下

实验：（碳酸钙与盐酸反应的化学方程式为CaCOj+ZHCJCaJ+Hq+CO?"假设其他成分不溶于水,

也不与盐酸反应。）

100g过量的稀盐酸,

鸡蛋壳12.5g108.1g混合物

⑴实验过程中生成CO2的质量为。

⑵参加反应的CaCOi的质量是。

19.某化学兴趣小组的同学采集了一些大理石样品，为测定该样品中碳酸钙的质量分数，取样品6g粉碎后

置于烧杯中，向其中加入稀盐酸并不断搅拌，恰好不再有气泡产生时（已知杂质不与稀盐酸反应），生成

气体2.2g。II算样品中碳酸钙的质最分数（保留小数点后1位）。

■综合应用

20.将一定浓度的稀盐酸、稀硫酸分别加入装有等质量CaCO,粉末的容器中，相同条件下测得两者产生的

CO:体积（V）与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断母墀的是

V/mL

反应I(CaCOa+HCl)

A.0~300s内，两个容器内气体不断增多

B.0~100s内，反应I、II生成CO?的速率均先慢后快

C.实验室可以用一定浓度的稀硫酸与CaCO,粉末反应制备CO2

D.反应II中，0〜100s内产生的CO?体积比100~200s内的少5amL

21.实验小组依据以下思路展开CO?制取和性质的实验：

确定反应原理|~>|设计制取装置|t|性质探究

⑴确定反应原理：实验室制取CO?的