第六單元 碳和碳的氧化物 ?課題2 二氧化碳制取的研究（講學(xué)）

課標(biāo)定位

1、了解實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的反應(yīng)原理

2、探究實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的裝置，并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳

3、了解實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的思路和方法

知識(shí)梳理

核心知識(shí)歸納

1.實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。確定氣體發(fā)生裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素有反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件;確定氣體收集裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素是氣體的性質(zhì),包括氣體的密度和溶解性。

2.密度比空氣大的氣體可用向上排空氣法收集,密度比空氣小的氣體可用向下排空氣法收集,不易溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)的氣體可用排水法收集。

3.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常用大理石(或石灰石)與稀鹽酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HClCaCl₂+H₂O+CO₂↑。

4.二氧化碳的檢驗(yàn)方法為向集氣瓶中倒入澄清石灰水,振蕩,看石灰水是否變渾濁;驗(yàn)滿方法為將燃著的木條放在集氣瓶口處,如果木條熄滅,證明已滿。

知識(shí)點(diǎn)一、制取二氧化碳

知識(shí)在線

1.實(shí)驗(yàn)藥品:大理石(或石灰石)和稀鹽酸。

2.實(shí)驗(yàn)儀器和其他用品:錐形瓶(或試管、廣口瓶等)、雙孔橡皮塞(或單孔橡皮塞)、導(dǎo)管、長(zhǎng)頸漏斗(或分液漏斗)、集氣瓶、玻璃片、火柴、澄清石灰水。

3.實(shí)驗(yàn)原理:CaCO₃+2HClCaCl₂+H₂O+CO₂↑。

4.實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)。

5.實(shí)驗(yàn)步驟:①組裝儀器裝置(如圖所示);②檢驗(yàn)裝置的氣密性;③向錐形瓶中加入石灰石,然后堵上橡皮塞;④從長(zhǎng)頸漏斗倒入適量的稀鹽酸;⑤收集二氧化碳;⑥驗(yàn)滿二氧化碳。

6.收集方法: 向上排空氣法(二氧化碳密度比空氣大,且能溶于水)。

7.檢驗(yàn)方法:倒入澄清石灰水,振蕩,看石灰水是否變渾濁。

8.驗(yàn)滿方法:將燃著的木條放在集氣瓶口處,如果木條熄滅,證明已滿。

9.放置方法:蓋上玻璃片,然后瓶口向上正放在桌面上。

易錯(cuò)警示

(1)不能用稀硫酸,因?yàn)橄×蛩崤c石灰石反應(yīng)會(huì)生成微溶于水的硫酸鈣,覆蓋在大理石表面,阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

(2)不能用濃鹽酸,因?yàn)闈恹}酸具有強(qiáng)烈揮發(fā)性,會(huì)揮發(fā)出大量的氯化氫氣體,使制得的二氧化碳?xì)怏w不純凈。

(3)不能用碳酸鈉粉末或純的碳酸鈣粉末,它們與酸反應(yīng)太劇烈不利于氣體收集。

歸納拓展

1. 實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置基本有以下幾種(如圖所示):

   A裝置:最簡(jiǎn)易的裝置,伸入試管內(nèi)的導(dǎo)管稍露出橡皮塞。伸入集氣瓶?jī)?nèi)的導(dǎo)管要接近瓶底。

   B裝置:為隨時(shí)向反應(yīng)裝置內(nèi)加注液體,常加裝長(zhǎng)頸漏斗,但長(zhǎng)頸漏斗下端管口必須伸入液面以下,導(dǎo)氣管剛露出橡皮塞。

   C裝置:分液漏斗可通過調(diào)節(jié)活塞控制液體的滴加速度,來調(diào)節(jié)反應(yīng)速率的快慢。

   D裝置:啟普發(fā)生器。

   

   反應(yīng)容器也可由以下儀器來代替(如下圖):

   

   (2)氧氣和二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法的比較(如下表):

考題再現(xiàn)

【考題示例】

如圖中的A~F是實(shí)驗(yàn)室制備某些常見氣體的裝置示意圖。

(1)實(shí)驗(yàn)室制備CO₂的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　?？捎玫陌l(fā)生裝置有　　　　　　　　　　　　　　(填字母)。?

(2)裝置E或F相對(duì)于裝置C在操作方面的優(yōu)勢(shì)為　　　　　　　　　　。?

(3)排水法收集與排空氣法收集CO₂的比較(分別用體積相同的2個(gè)集氣瓶收集):

【答案】(1)CaCO₃+2HClCaCl₂+H₂O+CO₂↑;B、C、D、E、F

(2)便于控制反應(yīng)的發(fā)生或停止

(3)不與空氣成分反應(yīng);集氣瓶?jī)?nèi)液面下降至瓶口,且有氣泡從瓶口逸出;①排水法集滿二氧化碳現(xiàn)象明顯或操作方便;②排水法收集到的二氧化碳?xì)怏w濃度較大或純度較高

【解析】(1)實(shí)驗(yàn)室是利用大理石或石灰石跟稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳的,根據(jù)反應(yīng)物為CaCO_3?和HCl,生成物為CaCl₂、H₂O、CO₂可寫出化學(xué)方程式;然后根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件確定發(fā)生裝置可為B、C、D、E、F。(2)裝置E或F可以隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生或停止。(3)由于二氧化碳的密度比空氣大,且不與空氣成分反應(yīng)可用向上排空氣法收集;根據(jù)集氣瓶中液面的下降情況及是否有氣泡冒出確定是否已收集滿二氧化碳,利用排水法收集二氧化碳操作簡(jiǎn)便,便于觀察是否收集滿了,同時(shí)收集的二氧化碳純度較高。

知識(shí)點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置的確定

知識(shí)在線

實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。

1.氣體發(fā)生裝置的選擇

(1)固體加熱制取氣體時(shí)可選用下圖所示裝置,如:加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣、加熱高錳酸鉀制取氧氣等。

(2)固體和液體反應(yīng)且不需加熱制取氣體時(shí)可選用下圖所示裝置,如:過氧化氫與二氧化錳制取氧氣、石灰石(或大理石)與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳等。

2.氣體收集裝置的選擇

(1)排水集氣法:收集難溶或微溶于水,且不跟水發(fā)生反應(yīng)的氣體,如氫氣、氧氣、一氧化碳、甲烷等,見圖中的a。

(2)向上排空氣法:用于收集密度比空氣大且不跟空氣成分反應(yīng)的氣體,如二氧化碳、氧氣等,見圖中的b。

(3)向下排空氣法:用于收集密度比空氣小且不跟空氣成分反應(yīng)的氣體,如氫氣、甲烷等,見圖中的c。

拓展延伸

氣體的實(shí)驗(yàn)室制取方法和思路為:首先要研究合適的反應(yīng)物和反應(yīng)條件(如加熱、常溫、加催化劑等),還要選擇合適的實(shí)驗(yàn)裝置,并需驗(yàn)證所制得的氣體。

考題再現(xiàn)

【考題示例】

下圖是實(shí)驗(yàn)室常用的儀器。

(1)圖甲中儀器A的名稱為　　　　。?

(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳需要選擇下列藥品中的　　　　(填字母)。?

A.大理石? B.純堿 C.稀鹽酸?? D.稀硫酸

(3)組裝二氧化碳的發(fā)生和收集裝置時(shí),除選擇儀器A和B外,還要從圖甲中選擇的儀器有　　　　(填字母)。?

(4)上述裝置還可用于制某氣體,制取該氣體的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　;若要制取干燥氣體,發(fā)生裝置應(yīng)與圖乙裝置中的　　　　(填“a”或“b”)連接。?

【答案】(1)錐形瓶　(2)A、C　(3)C、D、G　(4)2H₂O₂2H₂O+O₂↑;a

【解析】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳應(yīng)選擇大理石(或石灰石)和稀鹽酸,不能選擇純堿,因?yàn)榧儔A為粉末狀固體,和稀鹽酸反應(yīng)速率快,不易控制;不能選擇稀硫酸,因?yàn)橄×蛩崤c大理石(或石灰石)反應(yīng)生成微溶物CaSO₄,覆蓋在固體表面,阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行;也不能選擇濃鹽酸,因?yàn)闈恹}酸易揮發(fā)產(chǎn)生HCl氣體,使制得的CO₂氣體不純。由于CO₂能溶于水,故收集CO₂氣體時(shí)應(yīng)采用向上排空氣法,故導(dǎo)管應(yīng)選擇G而不是F,還應(yīng)選擇C、D。發(fā)生裝置的特點(diǎn)是固體+液體不加熱制氣體,收集裝置的特點(diǎn)是用向上排空氣法收集氣體,故還可用于實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳催化過氧化氫溶液分解制氧氣,化學(xué)方程式為2H₂O₂2H₂O+O₂↑,干燥氣體時(shí)應(yīng)“長(zhǎng)管進(jìn),短管出”。

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走近中考

1、【2018年山東省泰安市中考化學(xué)試題】實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇收集方法時(shí)，下列氣體性質(zhì)不需考慮的是( ???)

A．密度 ???B．可燃性 ???C．溶解性 ???D．能否與水反應(yīng)

【答案】B

【解析】A、實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇收集方法時(shí)，需要考慮氣體的密度，收集氣體的密度大于空氣密度時(shí)，可用向上排空氣法；收集氣體的密度小于空氣的密度時(shí)，可向下排空氣法，不符合題意；B、實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇收集方法時(shí)，不需考慮氣體的可燃性，符合題意；C、實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇收集方法時(shí)，需要考慮氣體的溶解性，難溶于水或不易溶于水的氣體，可用排水法收集，不符合題意；D、實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇收集方法時(shí)，需要考慮氣體能否與水反應(yīng)，與水反應(yīng)的氣體不能用排水法收集，不符合題意。故選B。

2、【2018年江西省中考化學(xué)試題】利用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室氣體制取，有關(guān)說法正確的是( ????)

???

1. 裝置A可用于加熱固體制氣體 ??

2. B．裝置B可隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生與停止

   C．裝置C只能用于收集密度比空氣小的氣體

   D．裝置D用于排空氣法收集氫氣時(shí)，氣體進(jìn)入的導(dǎo)氣管口是______

   【答案】 ?A ?b

   【解析】A、裝置A可用于加熱固體制氣體正確，正確；B、裝置B不能控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，也不可以控制反應(yīng)的速率，只能隨時(shí)向反應(yīng)容器中添加試劑，錯(cuò)誤；C、裝置C只能用于收集難溶于水或不易溶于水的氣體，錯(cuò)誤。故選A。D、裝置D用于排空氣法收集氫氣時(shí)，氣體進(jìn)入的導(dǎo)氣管口是b，因?yàn)闅錃獾拿芏缺瓤諝庑　?/span>

   ?

   跟蹤短訓(xùn)

1．實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w應(yīng)選用的儀器是(　　)。

A．長(zhǎng)頸漏斗、集氣瓶、水槽、導(dǎo)氣管 ??????B．集氣瓶、試管、水槽、導(dǎo)氣管

C．酒精燈、廣口瓶、集氣瓶、長(zhǎng)頸漏斗 ??D．廣口瓶、集氣瓶、長(zhǎng)頸漏斗、帶導(dǎo)管的橡皮塞

【答案】D　

【解析】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳不用加熱，所以不要酒精燈；不能用排水法收集，所以也不要水槽。

2、根據(jù)如圖所示裝置，回答有關(guān)問題:

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（1）裝置B中，儀器X的名稱為__________________；

（2）實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸來制取二氧化碳，則選取的發(fā)生裝置為____(填字母序號(hào));

（3）若用裝置C收集氧氣，則氧氣應(yīng)從______(填“m”或“n”)端導(dǎo)管口通入；

（4）利用實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置，還可以制取初中化學(xué)常見的氣體是______(填化學(xué)式，任寫一種)。

【答案】 ?長(zhǎng)頸漏斗 ?B ?n ?H₂或O₂

【解析】（1）裝置B中，儀器X的名稱為長(zhǎng)頸漏斗；（2）實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸來制取二氧化碳，則選取得發(fā)生裝置為B，固體和液體反應(yīng)不需要加熱制取氣體。（3）若用裝置C收集氣體，則氧氣應(yīng)從n端導(dǎo)管口通入，氧氣密度比空氣大。（4）利用實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置，還可以制取初中化學(xué)常用的氣體是H₂或O₂。

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