课题3 二氧化碳的实验室制取（3大题型专项精练）初中化学人教版（2024）九年级上册 第六单元 碳和碳的氧化物（解析版）

/课题3二氧化碳的实验室制取题型01制取二氧化碳的化学反应原理题型02制取二氧化碳的实验装置题型03二氧化碳的检验及验满题型04实验室里制取气体的一般思路和方法题型01制取二氧化碳的化学反应原理1.试剂的选择实验试剂实验现象分析稀盐酸与块状大理石产生气泡，速率适中反应速率中，便于气体收集，且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，并伴有白雾浓盐酸具有挥发性，会使收集到的气体中混入较多的HCl气体杂质；盐酸浓度大，反应速率太快，不易收集稀硫酸与块状大理石刚开始时产生气泡，后来速率减慢并逐渐停止稀硫酸与大理石(或石灰石)中的碳酸钙反应生成微溶物硫酸钙，覆盖在大理石(或石灰石)的表面，会阻碍反应的进一步进行稀盐酸与碳酸钠粉末(或纯碳酸钙)剧烈反应，迅速产生大量气泡稀盐酸与碳酸钠粉末(或纯碳酸钙)反应的速率太快，不便于收集通过上述对比实验可知，实验室常用稀盐酸和大理石(或石灰石，主要成分都是碳酸钙，化学式为CaCO3)反应来制取二氧化碳。2.反应原理综合考虑,实验室制取二氧化碳的反应原理为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。二氧化碳的工业制法工业制取二氧化碳的方法是高温煅烧石灰石生成氧化钙(俗称生石灰)和二氧化碳,化学方程式为CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO+CO₂↑。【典例1】如图所示可以用于实验室制取二氧化碳。下列有关说法不正确的是A．该反应的化学方程式是B．分液漏斗可以控制滴加稀盐酸的量和速率C．实验室用试管和单孔橡胶塞制取二氧化碳最好选择大理石和稀盐酸D．反应结束后，锥形瓶内溶液的溶质成分只有氯化钙【答案】D【解析】A、实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式为，该选项说法正确；B、分液漏斗的活塞能控制液体的滴加速率和滴加量，该选项说法正确；C、碳酸钙粉末和盐酸反应速率太快，若用试管和单孔橡胶塞制取二氧化碳，最好选择大理石和稀盐酸，该选项说法正确；D、碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，若盐酸过量，则反应后溶液中的溶质成分为氯化钙和氯化氢，该选项说法不正确。故选D。【变式1-1】实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式是A．CaCO3+HCl=CaCl2+CO2+H2OB．CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2OC．CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2OD．CaCO3+HCl=CaCl2+CO2↑+H2O【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，反应物中的碳酸钙是固体，盐酸是液体，因此生成的二氧化碳化学式后面需要添加气体符号，且需要配平化学方程式，则正确的化学方程式为；故选C。【变式1-2】实验室制取二氧化碳气体时，使用的药品正确的是A．大理石石块和稀硫酸 B．大理石石块与稀盐酸C．大理石粉末与浓盐酸 D．大理石粉末与浓硫酸【答案】B【解析】A、大理石（主要成分碳酸钙）与稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，但是生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行，错误；B、大理石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应速率适中，便于收集二氧化碳气体，正确；C、大理石粉末与浓盐酸反应可以生成二氧化碳，但是浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，使制取的二氧化碳气体中混有氯化氢杂质，导致气体不纯，错误；D、大理石粉末与浓硫酸反应，开始会生成二氧化碳，但生成的硫酸钙微溶，会覆盖在大理石粉末表面，阻止反应继续进行，错误。故选B。【变式1-3】如图所示，打开活塞，下列现象正确的是A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移【答案】D【解析】打开活塞，稀盐酸进入集气瓶中与大理石中的碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，气体增多，使得集气瓶内压强增大，所以气球缩小，红墨水向左移，故选：D。题型02制取二氧化碳的实验装置1.实验室制取气体的装置确定（1）确定气体发生装置实验室常见的气体发生装置见下图，相关的选择依据见下表：反应物的状态反应条件发生装置固体与固体加热I固固加热型固体(或液体)与液体常温Ⅱ固(液)液常温型制取原理反应物的状态反应条件二氧化碳稀盐酸与石灰石(或大理石)反应稀盐酸为液体，石灰石(或大理石)为固体常温氧气高锰酸钾分解高锰酸钾为固体加热过氧化氢分解过氧化氢为液体常温，有二氧化锰作催化剂（2）确定气体收集装置气体的密度与空气的比较(大或小)是否溶于水，是否与水反应二氧化碳相同条件下，二氧化碳的密度比空气的大能溶于水，与水反应氧气相同条件下，氧气的密度比空气的略大不易溶于水，也不与水反应2.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，结合实验室氧气的制取，可选择如图所示装置来制取二氧化碳。3.制取二氧化碳的实验步骤【典例2】下列关于二氧化碳的实验室制法正确的是A．制CO2的药品B．发生装置C．收集气体D．处理实验后药品【答案】A【解析】A、在实验室中常用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳，故A正确；B、发生装置中的长颈漏斗下端要伸入液面以下，以防生成的二氧化碳由长颈漏斗逸出，故B错误；C、二氧化碳的密度比空气大，应采用向上排空气法来收集二氧化碳，故C错误；

D、实验后的废物不能倒入下水道，以防造成水污染，应倒入废液缸中，故D错误。故选A。【变式2-1】“二氧化碳的实验室制取与性质”实验涉及的下列实验装置及操作正确的是A．制备CO2 B．收集CO2

C．干燥CO2 D．证明CO2能溶于水【答案】D【解析】A、制取二氧化碳时，长颈漏斗应伸到液面以下，避免生成的二氧化碳气体沿长颈漏斗逸散到空气中，选项错误；B、二氧化碳的密度都比空气大，收集二氧化碳时应选择向上排空气法，选项错误；C、二氧化碳能够与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，干燥二氧化碳不能选择氢氧化钠溶液，可选择浓硫酸，选项错误；D、向盛满二氧化碳气体的软质塑料瓶中加入水，旋紧瓶塞振荡，软质塑料瓶变瘪，说明瓶中的二氧化碳气体减少，证明CO2能溶于水，选项正确；故选D。【变式2-2】规范操作是科学实验的基本要求，下列有关“实验室制取二氧化碳”的实验操作正确的是A．药品选择 B．制取装置 C．检验CO2 D．收集CO2【答案】B【解析】A、实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，不选用硫酸是因为硫酸和碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，阻止反应进一步进行，图示操作错误，不符合题意；B、实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应中反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选择固液常温型发生装置，图示操作正确，符合题意；C、二氧化碳的检验：向集气瓶中倒入适量澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳，图示操作错误，不符合题意；D、二氧化碳密度比空气大、能溶于水且与水反应，应采用向上排空气法收集，图示操作错误，不符合题意。故选：B。【变式2-3】下列发生装置中，不能使反应随时发生或停止的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A、该装置中可将固体置于有孔塑料片上，关闭止水夹，通过漏斗添加液体，使固液接触，生成气体，装置内压强增大，右侧液面下降，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，反应开始，能使反应随时发生或停止，不符合题意；B、该装置中无法控制固液的接触和分离，不能使反应随时发生或停止，符合题意；C、该装置中可将固体置于有孔塑料片上，关闭止水夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，反应开始，能使反应随时发生或停止，不符合题意；D、该装置可通过上下抽拉铜丝，控制固液的接触和分离，能使反应随时发生或停止，不符合题意。故选B。题型03二氧化碳的检验及验满用品或放置方法方法或注意事项检验澄清石灰水将被检验的气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳，否则不是验满燃着的木条将燃着的木条放在收集二氧化碳的集气瓶口，如果木条熄灭，证明已收集满，否则未满存放正放在桌面上收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片盖住(毛面向下)检验和验满在试剂选择和方法上的区别检验——利用某气体的特性，使用某种方法验证该气体是什么气体。验满——已知该气体是什么气体，使用某种方法来检验该气体已收集满。示例；检验二氧化碳一般用澄清石灰水，而不用燃着的木条，因为除二氧化碳外，氮气也不支持燃烧。【典例3】检验集气瓶中的二氧化碳是否收集满的方法是A．将燃着的木条伸入集气瓶内 B．将带火星的木条伸入集气瓶中C．将少量石蕊试液注入集气瓶内 D．将燃着的木条放在集气瓶口【答案】D【解析】检验二氧化碳是否收集满，应将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。故选D。【变式3-1】为鉴别分别盛有空气、氧气、二氧化碳的三瓶气体，应选用的方法是A．将气体分别通入水中 B．将带火星的木条分别伸入三瓶气体中C．将气体分别通入澄清石灰水中 D．将燃着的木条分别伸入三瓶气体中【答案】D【解析】A、空气和氧气通入水中均无明显变化，二氧化碳通入水中能溶于水，但无明显现象，不能鉴别，该选项不符合题意；B、氧气能使带火星的木条复燃，空气和二氧化碳均不能，该选项不符合题意；C、二氧化碳使石灰水变浑浊，空气和氧气均无明显变化，该选项不符合题意；D、在氧气中，木条燃烧更旺，在二氧化碳中，木条熄灭，在空气中，木条继续燃烧但无明显变化，该选项符合题意。故选D。【变式3-2】下图所示实验操作正确的是A．检查装置的气密性 B．倾倒液体C．过滤 D．二氧化碳的验满【答案】A【解析】A、推注射器时，装置中的压强增大，若长颈漏斗中的液面会上升，且液面一段时间不下降，该选项操作正确；B、倾倒液体时，试剂瓶应紧挨试管口，标签向手心，瓶塞倒放，该选项操作不正确；C、过滤时液体应用玻璃棒引流，漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁，该选项操作不正确；D、二氧化碳验满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，而不是伸入集气瓶中，该选项操作不正确。故选A。【变式3-3】下列图示的实验操作中，正确的是A．加入大理石 B．验满C．收集二氧化碳 D．铁丝燃烧【答案】D【解析】A、向锥形瓶加块状大理石，应先横放容器，用镊子把固体放在瓶口，再慢慢竖立，图中直接从瓶口丢入，易砸破容器，此选项错误；B、二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，二氧化碳验满应该使用燃着的木条放在瓶口，此选项错误；C、二氧化碳密度比空气大，进入集气瓶后会聚集在集气瓶底部，用向上排空气法收集，二氧化碳气体应从长管进入，此选项错误；D、铁丝在氧气中燃烧放出大量的热，集气瓶中要放少量的水防止生成物溅落炸裂集气瓶，此选项正确。故选D。题型04实验室里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在实验室条件下(如常温、加热、使用催化剂等),选择什么试剂、通过什么反应来制取这种气体。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。实验室常见气体的制取装置如下表所示：发生装置固体+固体气体示例：分解高锰酸钾制O2固体+液体→气体示例：分解过氧化氢制O2;大理石和稀盐酸反应制CO2;锌粒和稀硫酸反应制H2收集装置向上排空气法示例：O2、CO2向下排空气法示例：H2排水法示例：O2、H23.验证得到的气体就是所要制取的气体根据气体的性质(如可燃性或助燃性、与某些试剂反应有沉淀生成等)进行验证。4.常见气体发生装置的优点【典例4】实验室制取气体时需要的一些装置如图所示，请回答下列问题。（1）写出标有序号①的仪器名称：。（2）用纯净物制氧气时，加入试剂和棉花后，用带导管的胶塞塞紧试管口时，此时试管口的方向是。（3）实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置都可选用B装置的原因是。（4）F装置可以一瓶多用，可用于收集气体，也可以用于气体除杂、检验气体性质等，由于二氧化碳可溶于水不能用排水法收集，如换成F装置，先向装置内注水并①操作，将气体从②(填“a”或“b”)端通入，则可以用排水法收集二氧化碳。（5）若按B、G(c→d)、F(a→b)顺序进行实验。实验时G装置中蜡烛熄灭，则B装置中选择的试剂是①，说明生成气体的性质是②；将F中盛装浓氢氧化钠溶液，反应结束蜡烛熄灭后，关闭分液漏斗活塞，最终G装置内的气体压强③(填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压。（6）做铁丝在氧气中燃烧的实验失败的原因有。(写出两点)（7）若用下图发生装置制备二氧化碳，部分操作为∶①注入稀盐酸。②检验装置气密性。③加入大理石颗粒。其先后顺序是，；使反应暂停的操作是，长颈漏斗的作用是。【答案】（1）酒精灯（2）向上（3）反应物均是固体和液体，反应条件均是常温（4）在水面上注一层植物油至装置内装满液体b（5）石灰石（或大理石）和稀盐酸不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大小于（6）铁丝太粗或氧气纯度不够等（合理即可）（7）②③①关闭弹簧夹加入稀盐酸，关闭弹簧夹后容纳混合液，实现固液分离【解析】（1）由图可知，序号①的仪器名称：酒精灯；（2）用纯净物制氧气时，加入试剂和棉花后，用带导管的胶塞塞紧试管口时，此时试管口的方向是：向上，防止试剂洒出，固定在铁架台上后，试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管；（3）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应物是固体和液体，反应条件是常温，发生装置可选B，B装置也适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，故填：反应物均是固体和液体，反应条件均是常温；（4）二氧化碳能溶于水，且能与水反应，如换成F装置收集二氧化碳，先向装置内注水并在水面上注一层植物油至装置内装满液体，防止二氧化碳溶于水，气体的密度比液体小，则将气体从b端通入，则可以用排水法收集二氧化碳；（5）若按B、G(c→d)、F(a→b)顺序进行实验。实验时G装置中蜡烛熄灭，则B装置中生成的气体应是二氧化碳，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，能使燃着的蜡烛熄灭，实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，故选择的试剂是石灰石（或大理石）与稀盐酸；蜡烛熄灭，说明生成气体的性质是不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，这样才可覆盖在蜡烛火焰表面，隔绝氧气，使蜡烛火焰熄灭；将F中盛装浓氢氧化钠溶液，蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳能与氢氧化钠反应，故反应结束蜡烛熄灭后，关闭分液漏斗活塞，由于消耗了气体，最终G装置内的气体压强小于外界大气压；（6）做铁丝在氧气中燃烧的实验失败的原因有：铁丝太粗，氧气纯度不够等；（7）若用下图发生装置制备二氧化碳，首先应检查装置的气密性，防止装置漏气，浪费药品，然后装入固体药品，即加入大理石颗粒，然后通过长颈漏斗注入稀盐酸，则先后顺序是：②③①；使反应暂停的操作是：关闭弹簧夹，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止；长颈漏斗的作用是：加入稀盐酸，关闭弹簧夹后容纳混合液，实现固液分离。【变式4-1】请结合下列实验常用装置，回答有关问题。（1）图中标有字母的仪器的名称：a。（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式是。（3）实验室制取氢气，反应的化学方程式是。（4）实验室制取二氧化碳，如果用E装置收集该气体，则气体从端进入(填“b”或“c”)，若要用E装置验证二氧化碳能否与水反应，瓶中需装(填“紫色石蕊溶液”或“无色酚酞溶液”)，且气体从端进入(填“b”或“c”)。（5）用装置E收集氧气验满时，带火星的木条是放在(填“b”或“c”)管口处。（6）实验室常用装置C代替装置B制取气体，该装置的优点是，下列反应适用于该装置的是(填序号)。a．大理石和稀盐酸

b．锌粒与稀硫酸

c．过氧化氢溶液与二氧化锰粉末（7）组装A装置时，应遵循(填“从上往下”或“从下往上”)的顺序操作。【答案】（1）长颈漏斗（2）（3）（4）b紫色石蕊溶液b（5）c（6）可以控制反应的发生和停止ab（7）从下往上【解析】（1）图中a是长颈漏斗，用于添加液体药品。故填：长颈漏斗。（2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为。故填：。（3）实验室制取氢气是用锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：。故填：。（4）二氧化碳密度比空气大，用E装置收集时应从b端进入（空气从c端排出）；验证二氧化碳与水反应，需用紫色石蕊溶液（碳酸能使紫色石蕊变红，无色酚酞无此性质）；气体从b端进入，使溶液与气体充分接触。故填：b；紫色石蕊溶液；b。（5）氧气密度比空气大，用E装置收集时从b端进、c端出，因此验满时带火星的木条放在c管口处。故填：c。（6）装置C的优点是通过关闭活塞时，液体与固体分离，反应停止；打开活塞，反应继续，可以控制反应的发生和停止；适用于固体为块状的反应，故选ab（大理石、锌粒为块状，二氧化锰为粉末，二氧化锰会从隔板漏下）。故填：可以控制反应的发生和停止；ab。（7）组装A装置（加热型装置）时，应遵循从下往上的顺序：先固定铁架台，再放酒精灯，最后固定试管等。故填：从下往上。【变式4-2】请根据如图所示的实验装置图填空。（1）写出有标号的仪器名称：①，②。（2）实验室用高锰酸钾制取O2的反应的符号表达式为若要制取并收集较为纯净的氧气，则所选的装置组合为，实验结束时应该先(“将导管移出水槽”或“熄灭酒精灯”)。（3）用B装置制氧气时，反应的符号表达式：。（4）已知SO2气体可用亚硫酸钠固体和硫酸反应制取，SO2气体易溶于水，其水溶液呈酸性，且密度比空气大，是种有刺激性气味的有毒气体。为了吸收多余的SO2防止污染环境，最后可接图2中装有NaOH溶液的装置，图2中漏斗的作用是。（5）已知氢气比空气小，难溶于水。实验室制取H2是用块状锌粒和液体稀盐酸常温下反应，选用的发生装置是F或B，F装置相对于B装置的优点是。（6）在大试管中连接压强传感器(如图F)测定装置内压强变化，图G记录压强随时间变化情况。反应时，关闭导管上的活塞，试管中液面逐渐(选填“上升”或“下降”)。随后，再打开导管上的活塞，压强传感器的读数变化如图G中段(选填序号)。①ab

②bc

③cd【答案】（1）试管分液漏斗（2）AC将导管移出水槽（3）（4）防倒吸（5）可以随时控制反应的发生和停止（6）下降③【解析】（1）根据图像，仪器①是试管，仪器②是分液漏斗。（2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为；高锰酸钾制氧气是固体加热型，发生装置选A；氧气密度比空气大、不易溶于水，可用向上排空气法或排水法收集，排水法（装置C）能收集较纯净的氧气，故组合为AC；实验结束时，为防止水倒吸使试管炸裂，应先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯。（3）B装置是固液常温型，适用于过氧化氢制取氧气，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水、氧气，符号表达式为。（4）SO2​易溶于水，直接通入NaOH溶液易因压强差倒吸，漏斗可提供缓冲空间，防止倒吸。（5）相比B装置，F装置制H2的优点是可以随时控制反应的发生和停止，具体原理是：反应过程中，关闭活塞，则试管内气压上升，导致液面下降，直到稀盐酸与多孔塑料片上的锌粒脱离接触，此时反应停止。重新打开活塞，则气体可以沿着导管流向收集装置，试管内气压下降，液面回升，液面高于有孔隔板时锌粒与稀盐酸重新接触，反应发生，而B装置没有这一作用。（6）关闭活塞时，反应产生气体使试管内压强增大，液体被压入长颈漏斗，试管中液面下降；打开活塞后，气体导出，压强迅速减小，对应图G中cd段，故选③。【变式4-3】验室常用下列装置来制取氧气：（1）写出图中有标号仪器的名称：a。（2）向气体发生装置内加入药品前，应该进行的操作是。（3）用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，二氧化锰起作用。（4）用高锰酸钾制取氧气时，发生反应的化学方程式为。试管口放一团棉花的作用是。（5）B装置中长颈漏斗的优点是；用E装置收集氧气的依据是，用E装置收集氧气，实验完毕后，先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯的目的是。（6）写出用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式，可选用图中(填序号)的组合组装一套制取二氧化碳的装置。检验二氧化碳气体是否集满的方法是。（7）氢气是