第6单元 课题3 二氧化碳制取的研究（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第6 单元 课题3 二氧化碳制取的研究 目标任务 预习导学 自主梳理 ►二氧化碳的实验室制法 ►气体制备的一般思路和方法 效果检测 探究提升 ►环节一 探究制备2的药品、原理 ►环节二 探究制备2的装置 ►环节三 验证制备的气体是2 ►环节四 实验室制备气体的一般思路和方法 课堂总结 强化训练 课程标准 学习目标 1 初步学习二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制 取气体的一般思路与方法(新增)。 2 能设计简单实验，制备并检验二氧化碳。 1 了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。探 究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的 装置制取2。 2 了解实验室中制取气体的设计思路和方法。 自主梳理 1 二氧化碳的实验室制取 (1)反应药品:实验室制取2常选用 大理石 ( 或石灰石 ) 和 稀盐酸 。 (2)反应原理:3+l→l2+2+2↑ (3)制取装置: 目标任务 01 预习导学 02 (4)实验步骤:仪器连接→检查气密性→装入大理石→加入稀盐酸→收集气体 (5)气体检验:将待测气体通入 澄清石灰水 中,若 石灰水变浑浊 ,则证明该气体是2。 (6)气体收集:2气体只能用 向上排空气法 收集,是因为 二氧化碳能溶于水且密度比空气大 。 (7)气体验满:将燃着的木条放在 集气瓶口 ,若 木条熄灭 ,则证明已满。 2 实验室制取气体的一般思路和方法 (1)选择适当的反应原理； (2)选择合适的发生装置和收集装置； (3)须验证所制得的气体。 [易错提醒] (1)实验室制取2一般不能用硫酸代替稀盐酸,因为反应生成的硫酸钙是种微溶物 , 覆盖在大理石上 , 阻止了反 应进一步的进行； (2)不能用23或3粉末代替大理石,因为它们与酸反应速率太快不易控制； (3)制取2一般不用浓盐酸,因为其易挥发出氯化氢气体 , 使制取的气体不纯 。 (4)实验室里制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。确定发生装置时要考虑的因素是反应物的状 态和反应条件, 确定收集装置所制取气体的密度与空气比较的相对大小，是否易溶于水， 是否与水发生反应。 预习检测 1 实验室制2选用的合适药品是( ) 用木炭燃烧制取 B 高温煅烧石灰石 大理石和浓盐酸 D 大理石和稀盐酸 【答】D 2 小金在实验室里使用如图所示装置制取并收集一瓶二氧化碳气体。 下列有关该实验装置、药品、操作及装置用途等说法错误的是( ) 装置是长颈漏斗 B 锥形瓶B 中的药品是稀硫酸和块状大理石 导管伸入集气瓶的底部目的是充分排尽空气 D 该实验装置还可用于氧气的制取和收集实验 【答】B 3 实验室制取某种气体,确定其装置不需要考虑的是( ) 反应物的状态 B 反应条件 气体的性质 D 气体的用途 【答】D 4(2023 泉州晋江期中)根据如图回答问题。 (1)写出仪器名称:为 酒精灯 ,b 为 分液漏斗 。 (2)实验室用大理石和稀盐酸制二氧化碳,选择的发生装置是 B (填序号),发生反应的化学方程式为 3+2l===l2+2+2↑ ,若用D 装置收集二氧化碳,验满的方法是 将燃着的木条放在集气瓶口 , 如果火焰熄 灭 , 证明已集满 。 【答】(1) 酒精灯 分液漏斗 (2) B 3+2l===l2+2+2↑ 将燃着的木条放在集气瓶口,如果火焰熄灭,证明已集满 ►环节一 探究二氧化碳的实验室制法药品、原理 问题探究1 【小实验】向一个玻璃杯内倒入半杯食醋，再将一枚鸡蛋 放 入醋中，鸡蛋就在醋中浮上浮下，同时鸡蛋壳表面有大量 的气泡产生。你知道生成的气体是什么吗？ 观察实验记录,回答下列问题。(提示:观察反应有无气泡产生和气泡产生速率的快慢) 反应原料 实验现象 反应的快慢 是否便于收集 结论 石灰石+稀硫酸 有气泡产生,过一会 反应停止 慢 制取二氧化碳的理想原 料:石灰石、稀盐酸 石灰石+稀盐酸 有气泡产生 反应速率适中 便于收集 探究提升 03 碳酸钠+稀盐酸 有气泡产生 反应速率快 不便于收集 大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳的反应原理：(化学方程式) 3 +2l = l 2 +2+ 2↑ 要点归纳 典例精讲 【典例1】(北京市第四中学2022-2023 上学期12 月月考)下列关于 2实验室制法及性质实验的说法不正 确的是 ．制 2的药品 B．发生装置 ．收集装置 D．证明二氧化碳不支持燃烧 B B D D 【答】 【详解】、实验室常用石灰石(或大理石)和稀盐酸反应制取二氧化碳，大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙 微溶于水覆盖在大理石表面，阻碍反应的继续进行，说法不正确； B、实验室常用石灰石(或大理石)和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液常温型，可选该装置作为发生装 置，说法正确； 、二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，说法正确； D、下面的蜡烛先灭，上面的蜡烛后灭，说明二氧化碳的密度比空气大；蜡烛熄灭，说明了二氧化碳不能 燃烧、不支持燃烧，说法正确； 答：。 【典例2】(2023 春黑龙江大庆第三十六中学校考期中)实验室常用石灰石与稀盐酸制取2，某同学设计了 两种制取2的部分装置(如图)。 (1)实验室制取2的化学方程式为______； (2)仪器的名称是______； (3)图1 装置的不规范之处是______； (4)用图2 装置2时，要使反应停止，最简便的操作方法是______； (5)实验时，向盛有石灰石的试管中加入足量稀盐酸后，发现石灰石表面仅有极少量气泡产生，原因可能是 ______。 【答】(1)3+2l＝l2+2+2↑ (2)长颈漏斗 (3)铁夹夹在试管的底部 (4)关闭活塞 (5)石灰石中碳酸钙的含量过低或稀盐酸的浓度过低 【解析】(1)实验室常用石灰石与稀盐酸制取2，石灰石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧 化碳和水，该反应方程式为 ； (2)仪器为长颈漏斗； (3)固定试管时，铁夹夹在离试管口三分之一处，图1 装置的不规范之处是铁夹夹在试管的底部，应该夹 在试管的中上部； (4)用图2 装置2时，当打开活塞时，长颈漏斗内的液体在重力作用下进入试管，使试管内液面上升到带孔 塑料板以上，与固体试剂接触，开始反应；当关闭活塞时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积， 使试管内部气压增大，将液体压回到长颈漏斗，使液面降到带孔塑料板以下，使反应物相互分离，反应停 止，故要使反应停止，最简便的操作方法是关闭活塞； (5)实验时，向盛有石灰石的试管中加入足量稀盐酸后，发现石灰石表面仅有极少量气泡产生，原因可能是 石灰石中碳酸钙的含量过低或稀盐酸的浓度过低。 ►环节二 探究制备2的装置 问题探究2 实验室中制取氧气的两套装置： 讨论以下几个问题： 1 实验室制取气体的装置由哪几部分组成？气体发生装置和气体收集装置 2 确定气体的发生装置时应该考虑哪些因素？反应物的状态和反应条件 3 收集气体一般有哪些方法？向上排空气法、向下排空气法、排水法 4 确定收集装置时应考虑哪些因素？气体的密度和溶解性 5 制取二氧化碳使用大理石和稀盐酸反应，应采用什么发生装置、收集装置？制取二氧化碳使用块状大理 石和液态稀盐酸反应，不加热，可采用类似过氧化氢制氧气的发生装置；由于二氧化碳的密度比空气大， 且不和空气中成分反应，可采用向上排空气法；由于二氧化碳能溶于水，不适于用排水法。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(广东省广州市越秀区广州大学附属中学2022-2023 学年九年级上学期期末)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 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 乙装置 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 【答】B 【解析】 、根据图示可知，左侧液面高于右侧液面，说明右侧压强大于外界大气压，故正确； B、此时甲装置中固体与液体分离，说明止水夹M 处于关闭状态，故不正确； 、乙装置处添加止水夹具有甲装置具有的功能，关闭止水夹装置内压强增大，固液分离，能使反应停止， 打开止水夹，固液接触，反应发生，故正确； D、丙装置可以通过粗铜丝控制石灰石与稀盐酸接触或脱离，可以控制反应的发生和停止，故正确； 故选B。 【典例2】(2023·宁夏银川·校考二模)实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸以及下 列仪器： (1)利用上述仪器和药品可以制取二氧化碳，你选择的仪器是______(填序号)，药品是______，反应的化学 方程式是______。 (2)若补充一种仪器______(填仪器名称)，再利用上述仪器和药品还可以制取氧气，你选择的仪器是______ (填序号)，反应的化学方程式是______。 【答】(1) ①②⑦⑧ 大理石或石灰石和稀盐酸 (2) 试管 ①③④⑤⑥ 【解析】(1)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，发生的反应为大理石和盐酸反应生成氯化钙、水和二 氧化碳，反应方程式为 ； 该反应为固液常温反应，发生装置选固液常温装置，又由于二氧化碳密度比空气大，且不易溶于水，收集 装置选向上排空气法，则选择仪器①②⑦⑧。 (2)氯酸钾在二氧化锰催化并加热条件下生成氯化钾和氧气，该反应为加热固体的反应，且氧气不易溶于水， 则所选仪器除①③④⑤⑥外，还需试管。 反应的化学方程式为 。 【典例3】(2023·陕西西安·西安市铁一中学校考模拟预测)根据下列实验装置图回答问题。 (1)图1 中既能用于实验室制二氧化碳也能用于二氧化锰催化过氧化氢制氧气的发生和收集装置是_______ _(填字母)。 (2)实验室常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，化学方程式为________，判断二氧化碳已收集满的方法和现 象是________。 (3)选用装置________(填“B”或“”)能达到“随开随用，随关随停”的效果。 (4)如图2，在Ⅲ处放入用石蕊溶液染色的干燥的纸花完成以下实验：在处持续而缓缓地通入气体X，当关 闭K 时，Ⅲ处的纸花不变色；当打开K 后，Ⅲ处的纸花变为红色。若气体X 为未经干燥的二氧化碳，则Ⅱ 瓶中盛放的溶液可以为________(填字母)。 浓硫酸 b 氢氧化钠溶液 蒸馏水 【答】(1)BD/DB (2)3+2l=l2+2+2↑ 将燃着的木条放于瓶口，若木条熄灭，则集满 (3) (4)b 【解析】(1)实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或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，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，发生装置可用 固、液混合不加热型，二氧化碳密度大于空气，能溶于水， 一般向上排空气法收集，制取装置可以是B 或 BD；过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，发 生装置可用固、液混合不加热型，氧气密度大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集， 由于二氧化锰是粉状固体，放在多孔隔板上会落到试管底部，一般不用此装置制氧气，制取装置可以是 BD；图1 中既能用于实验室制二氧化碳也能用于二氧化锰催化过氧化氢制氧气的发生和收集装置是BD； (2)实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或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，反应的化学方程式是3+2l=l2+2+2↑；二氧化碳不能燃烧也不能 支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，将燃着的木条放于瓶口，若木条熄灭，则集满； (3)在装置中，固体药品放在多孔隔板上，液体药品从长颈漏斗中加入。反应开始后，关闭开关时，试管中 的气体增多，压强增大，把液体压入长颈漏斗，固体和液体分离，反应停止，打开开关时，气体导出，试 管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行。选用装置能达到“随开随用，随关随停”的效 果； (4)在处持续而缓缓地通入气体X，当关闭K 时，气体通过瓶内的液体，Ⅲ处的纸花不变色，说明瓶内的 液体能吸收气体中水蒸气或能吸收二氧化碳；当打开K 后，Ⅲ处的纸花变为红色。 浓硫酸能吸收气体中的水蒸气，石蕊只与二氧化碳接触，不能变色，符合题意； b 氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳气体，石蕊只与水接触，不能变色，符合题意； 蒸馏水不能吸收二氧化碳，石蕊与水、二氧化碳接触，水和二氧化碳反应生成碳酸。碳酸显酸性，能石蕊 试液变红色，不符合题意。 故选b。 ►环节三 验证制备的气体是二氧化碳和验满 问题探究3 用澄清石灰水来检验2 实验 现象 解释与结论 检验或验证：将制备的气体通 入澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 说明制备的气体是2 二氧化碳 + 氢氧化钙 →碳酸钙 + 水 2＋ () 2 3 +2 (该反应可用来检验 2) 验满：将燃着的木条置于集气 瓶口 木条熄灭 二氧化碳收集满 要点归纳 典例精讲 【典例1】(江西省九江市修水县2022-2023 上学期期末)下列实验方中正确的是( ) 实验目的 实验方 除去二氧化碳中混有的一氧化碳 点燃 B 区分氧化铜粉末和炭粉 观察颜色 除去水中的色素和异味 加入活性炭 D 检验二氧化碳 __________ 【答】 ① ② 加入澄清石灰水 【解析】 、除去二氧化碳中的一氧化碳不能用点燃，因为二氧化碳不能燃烧、不能支持燃烧，其大量存在时，少量 的一氧化碳是不会燃烧的，故选项实验方错误； B、氧化铜粉末和炭粉都是黑色固体，用观察颜色的方法不能区分二者，故B 选项实验方错误； 、活性炭具有吸附性，能够吸附水中的色素和异味，故选项实验方正确； D、检验二氧化碳的方法是加入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。 故选；填：加入澄清石灰水。 【典例2】(2023 年广东省广州市天河区华南师大附中一模)下列是某兴趣小组制取、收集并检验2的有关 实验操作，其中错误的是( ) 甲图中推动注射器时，长颈漏斗下端冒气泡，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 丙图装置可以测量2的体积，植物油是为了防止2气体溶于水 D 丁图中为了检验2，滴入的试剂为澄清石灰水 【答】 【解析】 、甲图中推动注射器时，锥形瓶内的压强增大，长颈漏斗内液面上升，说明气密性良好，故错误； B、乙图中长颈漏斗下端要伸入液面下，液封长颈漏斗下端管口，是为了防止气体逸出，故B 正确； 、二氧化碳能溶于水，所以丙图装置可以测量2的体积，植物油是为了防止2气体溶于水，故正确； D、二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以丁图中为了检验2，滴入的试剂为澄清石灰水，故 D 正确。 故选：。 【典例3】(甘肃省威武市凉州区双城镇南安九年制学校2022-2023 上学期期末)下图是实验室制取二氧 化碳并检验其性质的装置，请根据下图回答： (1)实验室里常用__________和__________制取二氧化碳，用__________法收集二氧化碳气体。 (2)长颈漏斗的下端管口必须插入液面下的原因是__________；当气体通过盛有紫色石蕊试液的容器时，可 观察到的现象是__________，此现象说明产生的二氧化碳与水反应生成了__________，反应方程式为____ ___；当气体通过盛有澄清石灰水的容器时，可观察到的现象是________，该反应的化学方程式为_______。 【答】(1) ①大理石或石灰石 ② 稀盐酸 ③ 向上排空气 (2) ①防止气体从长颈漏斗中逸出 ② 紫色石蕊试液变成红色 ③ 碳酸##23 ④2+2=23 ⑤石灰 水变浑浊 ⑥ 2+()2=3↓+2 【解析】 (1)实验室常用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，一般采用向 上排空气法收集二氧化碳。 (2)长颈漏斗的下端管口必须插入液面下的原因是防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗中逸出，起到“液 封”的作用。二氧化碳能和水反应生成碳酸，该反应的化学方程式为2+2=23，碳酸能使紫色石蕊试液变红。 二氧化碳能和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为2+()2=3↓+2，实验 现象为石灰水变浑浊。 ►环节四 实验室制备气体的一般思路和方法 问题探究4 实验室制备气体的一般思路和方法 1 根据反应原理选择发生装置，制取气体后需要收集气体，对气体进行检验，最后进行尾气处理。 2 根据反应条件与反应物状态，确定气体发生装置 3 根据气体的化学性质、密度、溶解性，确定气体收集装置 4 根据气体的特性，验证制备的气体是否需要的气体。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(2023 河南郑州郑州外国语中学校考三模)某小组利用下列仪器进行实验并探究。 (1)用装置制取氧气，写出该反应的化学方程式_______。 (2)实验室常用二氧化锰粉末和浓盐酸在加热条件下制取氯气，写出可选用的发生装置_______。 (3)通过实验，小明总结出了实验室里制取二氧化碳气体的一般思路和方法。写出如何确定D 装置收集到 的是二氧化碳：______。 【答】(1) (2) (3)向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明收集到的气体是二氧化碳 【详解】(1)装置属于固固加热型，且试管口没有棉花，用装置制取氧气，应选用氯酸钾和二氧化锰的混合 物，氯酸钾在二氧化锰催化和加热条件下生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为： ； (2)实验室常用二氧化锰粉末和浓盐酸在加热条件下制取氯气，该反应属于固液加热型，可选用的发生装置 是； (3)装置D 为向上排空气法，若用D 装置收集二氧化碳，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，若澄清石灰水 变浑浊，证明收集到的气体是二氧化碳。 【典例2】(2023 河南郑州郑州外国语中学校考三模)某小组利用下列仪器进行实验并探究。 (1)用装置制取氧气，写出该反应的化学方程式_______。 (2)实验室常用二氧化锰粉末和浓盐酸在加热条件下制取氯气，写出可选用的发生装置_______。 (3)通过实验，小明总结出了实验室里制取二氧化碳气体的一般思路和方法。写出如何确定D 装置收集到 的是二氧化碳：______。 【答】(1) (2) (3)向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明收集到的气体是二氧化碳 【解析】(1)装置属于固固加热型，且试管口没有棉花，用装置制取氧气，应选用氯酸钾和二氧化锰的混合 物，氯酸钾在二氧化锰催化和加热条件下生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为： ； (2)实验室常用二氧化锰粉末和浓盐