课题3 二氧化碳的实验室制取 第1课时（同步讲义）初中化学人教版（2024）九年级上册 第六单元 碳和碳的氧化物（原卷版）

第六章碳和碳的氧化物课题3二氧化碳的实验室制取第1课时实验室制取二氧化碳的原理及装置教学目标1.初步学习二氧化碳的实验室制取原理，选择合适的试剂进行实验。2.探究实验室制取二氧化碳的装置，能设计简单的实验制备并检验二氧化碳。重点和难点重点：实验室制取二氧化碳的装置选择。难点：实验室制取二氧化碳的化学反应原理。◆知识点一实验室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，不便于收集通过上述对比实验可知，实验室常用和(或，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。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)和二氧化碳,化学方程式为。即学即练◆知识点二实验室制取二氧化碳的装置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4.二氧化碳的检验、验满与存放用品或放置方法方法或注意事项检验澄清石灰水，否则不是验满燃着的木条，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盖住(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。即学即练1．实验室制备CO2根据下列仪器装置，回答问题。（1）写出标号仪器的名称：a.，b.。（2）制取CO2可在A~E中选用装置；其反应的化学方程式是，装置F是在装置B基础上的改进，其优点是。如果反应过程中要控制反应速率，则需要选择的仪器是。2．某化学兴趣小组设计了如下实验装置进行气体制取和性质的探究，请回答有关问题：（1）仪器①的名称为。（2）实验室用高锰酸钾制取氧气并收集较为纯净的氧气时应选用（填字母）装置，化学方程式为：。用D装置收集氧气，当导管口时开始收集。（3）实验室用B装置制取二氧化碳时，长颈漏斗下端应伸至液面以下，理由是，如果用F装置装有适量石灰水检验二氧化碳，请写出发生反应的化学方程式：，用装置G测量二氧化碳的体积时，若G中无植物油，则测得的二氧化碳的体积(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。考点一应用制取二氧化碳反应原理的计算【例1】某钙片的主要成分为碳酸钙。兴趣小组为测定每片钙片中碳酸钙的质量，设计以下两种方案。根据要求回答问题。实验方案方案一方案二实验步骤数据收集反应前：468.9g反应后：465.6g反应前：384.5g反应后：384.7g（1）用方案测量的数据计算，结果更贴近钙片中碳酸钙质量的真实值。（2）用你选择的方案计算每片钙片中碳酸钙的质量，写出计算过程。【变式1-1】水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，某小组为了测定某锅炉房水垢中碳酸钙的含量，将过量的稀盐酸加入到100克水垢中，将产生的CO2气体通入足量的NaOH溶液中，同时测量3分钟内NaOH溶液增加的质量，结果如下：反应时间/秒0306090120150180增加的质量/克0152530333333试回答下列问题：（1）100g水垢与盐酸反应生成的CO2最多是g。（2）计算水垢中碳酸钙的质量分数(计算结果精确至1%)。（3）请在坐标纸上，画出产生CO2气体的质量随反应时间变化的曲线。【变式1-2】鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙(其他成分不溶于水也不与酸反应)。化学兴趣小组为了测定鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数，进行了如图实验∶请分析并计算：（1）生成二氧化碳的质量为g。（2）鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数。【变式1-3】学校研究性学习小组为了测定当地矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石样品，并取稀盐酸200g，平均分成4份，进行实验，结果如下：实验1234加入样品的质量/g5101520生成CO2的质量/g1.763.524.4m（1）哪几次反应中矿石有剩余？（2）上表中m的数值是；（3）试计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数。考点二实验室制取二氧化碳的数字化实验分析【例2】某兴趣小组在实验室制取CO2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。下列说法正确的是A．ab段试管中液面逐渐下降 B．bc段石灰石反应完全C．c点对应的操作是关闭弹簧夹 D．图像所示过程中一直生成二氧化碳气体【变式2-1】CO2的制备和性质，下列说法不正确的是A．反应过程中若关闭B装置中的活塞，可观察到长颈漏斗中液体上升B．验证C装置中二氧化碳已收集满，燃着木条应放在m口C．等体积的三瓶CO2，分别注入等体积的三种不同浓度的NaOH溶液，振荡使氢氧化钠溶液与二氧化碳立刻反应，数据如图2，其他条件一致，氢氧化钠溶液浓度越大，吸收CO2效果越好D．用图3测定生成二氧化碳体积，有气泡产生就马上收集，才能准确测定产生气体的体积【变式2-2】利用数据传感技术比较块状和粉末状的碳酸钙与足量稀盐酸反应的快慢。按如图装置进行实验，倾斜锥形瓶，使10mL稀盐酸与固体充分接触，瓶内气压随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是A．B．图中b、d点的溶质都为C．对比a、c点或b、d点可知，粉末状碳酸钙反应更快D．秒内，粉末状碳酸钙与稀盐酸反应产生的二氧化碳更多考点三制取二氧化碳实验的设计及分析【例3】气体的制取和性质是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置回答问题。（1）实验室用装置B制取二氧化碳时，长颈漏斗下端应伸入液面以下的目的是，与装置B相比，装置C的优点是。（2）实验室用石灰石和稀盐酸混合制取CO2的化学方程式为，利用该反应及C装置制取少量CO2的主要操作步骤有：①检查装置的气密性；②组装仪器；③向分液漏斗中注入稀盐酸；④向锥形瓶中放入石灰石；⑤收集气体。正确的操作顺序是。（3）用F装置而不用D装置收集CO2气体的原因是。（4）大气中二氧化碳含量上升带来的环境问题是。【变式3-1】化学实验是学习和研究化学的重要途径。I．二氧化碳的实验室制取与性质（1）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，选用的发生装置的组合是(填字母)；发生反应的化学方程式为。（2）若用G装置收集，应从(填“a”或“b”)端进气；要检查二氧化碳是否已经收集满，方法是。（3）下列是验证二氧化碳性质的实验。实验装置实验现象实验结论装置一：具有不可燃、不支持燃烧，且密度比空气大的性质装置二：甲中纸花不变色，乙中纸花变红色【变式3-2】实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题。（1）可在B装置中加入块状石灰石和稀盐酸制取CO2①仪器a的名称是，仪器b的名称是。②打开活塞K，经长颈漏斗向试管中缓慢加入稀盐酸，溶液至浸没块状石灰石，立即产生CO2，写出此反应的化学方程式。

③收集完气体后，应(填操作)，液体被压入长颈漏斗，试管内液面降至多孔隔板以下反应停止。（2）①C装置用铂丝(可上下移动)作催化剂。安全管(上下开口的玻璃管，用于检测装置内压强变化)下端浸没于H2O2溶液中，将铂丝插入溶液，立即产生O2，该反应的化学方程式为。

②若烧瓶内压强过大，安全管中液面会快速上升，当出现上述现象时，应采取的措施是。（3）实验室常用加热固体氯化铵与熟石灰混合物的方法制取氨气(NH3)，该气体密度小于空气，且极易溶于水。①在实验室通风橱中，用上述方法制取并收集氨气，应该选择的仪器组合是(填装置下方的字母)。②由于水吸收氨气形成的溶液显碱性，将湿润红色石蕊试纸放在瓶口，当观察到可知氨气收满。【变式3-3】含碳物质之间的相互转化成就了自然界中的碳循环。正确认识和利用二氧化碳对环境保护和人类生存具有重要意义。【二氧化碳的制取】（1）表中是实验室常用的仪器，补齐一组中仪器与名称的连线。（2）组装一套便于添加稀盐酸制取二氧化碳气体的发生装置，用到的仪器有(选填字母序号)。常用的收集方法是(选填“向上”或“向下”)排空气法，若用G装置收集一瓶二氧化碳，验满的方法是。【二氧化碳的性质】二氧化碳能溶于水且部分与水发生反应。地球表面70%以上的区域被水覆盖，二氧化碳能对自然界的水产生多大影响呢？小亮借助数字化技术对此进行了定量探究(图1)，收集数据如图2、图3所示。（3）由图2中信息可知，二氧化碳能溶于水；信息可知，二氧化碳在水中的溶解有一定限度。由图3中信息可知，二氧化碳部分与水发生反应，反应的化学方程式为。【研究反思】（4）大气中二氧化碳的含量正在逐年升高。结合上述定量研究可以看出，这种变化对水体的直接危害是，为遏制这种现象持续发展，下列措施可行的有(选填字母序号)。A．扩大太阳能、风能等可再生能源的利用

B．植树造林C．禁止使用化石燃料

D．科技创新，低碳生活基础达标1．实验室欲制取二氧化碳，你认为最合适的方法是A．木炭燃烧B．煅烧石灰石C．石灰石跟稀硫酸反应D．大理石跟稀盐酸反应2．实验室里制取CO2，下列操作、药品和装置选择合理的是A．选择药品 B．发生装置C．收集装置 D．检验3．实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，一定不需要的仪器是A．导气管 B．试管 C．酒精灯 D．集气瓶4．如图是小明完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中符合操作的是A．气密性检查 B．加入石灰石C．收集气体 D．气体验满5．用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是A．收集 B．收集C．检验 D．监控气体流速6．实验室制取二氧化碳时，向盛有石灰石的锥形瓶中加入酸后，过一会儿石灰石表面几乎没有气泡产生，其原因是（

）A．锥形瓶塞处漏气 B．没有加热C．加入的是稀硫酸 D．没有用玻璃棒搅拌溶液7．下图是二氧化碳制取和性质实验的一体化装置。下列说法错误的是A．制取装置可控制反应的发生与停止B．低蜡烛比高蜡烛的火焰先熄灭C．下方湿润的石蕊试纸先变红D．澄清石灰水变浑浊，该反应为分解反应8．通常情况下，硫酸与大理石反应很难产生持续的气流。为探究用硫酸与大理石反应制取CO2的优化条件，进行如下实验。下列说法错误的是序号硫酸体积/mL硫酸浓度/%粒状大理石的质量/g搅拌速率/（r・min⁻¹）2粒/g5粒/g1152.515002152.51507503152.5n012504151150125051510151250A．实验1和2对比可探究搅拌速率的影响B．实验4和5对比可探究大理石颗粒大小的影响C．欲探究硫酸浓度的影响，n的值应为0D．搅拌可使微溶的硫酸钙不易附着在大理石表面9．下列关于实验室制取CO2的操作，不能达到实验目的的是A．检查气密性 B．制备CO2C．干燥CO2 D．收集CO2综合应用10．小聪用如图所示的装置制取二氧化碳，以下说法正确的是A．漏斗下端应该伸入液面以下B．该装置不能控制反应的发生和停止C．装置中的铜网可用铁丝网代替D．可将石灰石换成锌粒，用来制取氢气11．为测定石灰石与稀盐酸产生的CO2的体积，某学生拟用如图实验装置，对于该实验，下列说法错误的是

A．不可用稀硫酸代替稀盐酸B．若量气管中液体为水，会使测定结果偏小C．所加稀盐酸的体积对测定结果无影响D．实验测得CO2的体积偏小可能是因为左侧Y型管中有二氧化碳残留12．根据下列制取二氧化碳的实验装置，回答有关问题：（1）图1中仪器a的名称是；该装置中仪器a下端管口要，以防止生成的气体从仪器a中逸出。（2）图2装置的优点是。（3）图3装置的优点是。（4）图4为某种微型实验装置，实验使用的试剂量少，产生的废弃物少。用该装置完成“制取并检验”的实验。图4中的微型塑料滴管相当于图5中的（填“a”或“b”）。13．实验室现有高锰酸钾、大理石、棉花以及如下图所示仪器。请回答下列问题：（1）仪器a的名称。（2）利用上述试剂及所给的仪器制取较纯净的氧气，应选择的装置为。（3）若要制取二氧化碳，则需要补充一种液体试剂为①，发生反应的化学方程式为②。（4）收集二氧化碳只能选择装置(填序号)，选择的理由是由于二氧化碳具有(填序号)的物理性质。A．密度比空气大

B．能与水反应

C．能溶于水

D．难溶于水（5）若用装置C制二氧化碳，当关闭止水夹，多孔隔板处依次观察到的现象是(用字母b、c、d对图中所示现象进行排序)。拓展培优14．化学是一门以实验为基础的科学。根据如图回答问题。（1）实验室制取CO2及性质检验i．仪器B的名称是。实验室制取CO2的化学方程式为。ii．图1中组合(填字母)，与图2的发生装置具有相同的优点。iii．用图2装置制备CO2并验证其性质。烧杯中的现象是，说明CO2密度比空气大。检验CO2时，将装有澄清石灰水的洗气瓶(填“b”或“c”)端连接到橡胶管a上。（2）二氧化碳的捕集与利用①捕集——人工固碳：将二氧化碳和水混合注入地下玄武岩中最终形成石头(碳酸盐)。此转化方式属于(填“物理”或“化学”)变化。②资源化利用：我国科学家利用二氧化碳人工合成了葡萄糖和脂肪酸，其主要流程如图3：i．阶段Ⅰ涉及的物质中CO2与CO的性质不同，其原因是。ii．阶段Ⅱ中发生的反应为一氧化碳和水在一定条件下反应生成乙酸(C2H4O2)和一种可用于医疗急救的气体单质，写出反应的化学方程式：。15．实验是科学探究的重要方式，请结合图示回答下列问题：（1）图1中仪器②的名称是。（2）实验室用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，若想控制反应速率，可选择图1的装置为（填字母），反应的化学方程式为