1、课题 2 二氧化碳制取的研究知识梳理1.实验室制取二氧化碳（1）药品实验室制取二氧化碳所需要的药品是_、_。不能选用浓盐酸，因浓盐酸挥发性太强，能挥发出大量的氯化氢气体，使制得的二氧化碳不纯。不能选用硫酸，因硫酸与碳酸钙反应生成微溶性的硫酸钙沉淀，其包在碳酸钙的表面，会阻止反应继续进行。不能用碳酸钠、碳酸钾代替大理石或石灰石，因为它们易溶于水，反应速率大，难以收集。（2）反应原理可用化学方程式表示为：_。（3）实验室制二氧化碳的实验装置制二氧化碳时反应物都是_体和_体，反应_加热，所以用过氧化氢和二氧化锰制氧气的发生装置。需要的仪器可以是：大试管、铁架台、带导管的单孔塞。 也可以用下列仪器：锥
2、形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔塞。因为二氧化碳的密度比空气_，且_溶于水，还和水发生化学反应，故只能采用_收集。图 6-2（4）二氧化碳的检验与验满方法检验：可用澄清的石灰水检验。方法是将被检验气体通入澄清石灰水中，若澄清的石灰水变_，证明是二氧化碳，否则不是。验满：把燃着的木条伸到集气瓶口，若木条_，证明已收集满；否则，未满。（5）在实验室里制取二氧化碳时一般采取以下操作步骤：连接仪器，检查装置的气密性；装入块状的大理石或石灰石；装入块状的大理石或石灰石；倒入稀盐酸；用向上排空气法收集二氧化碳。答案:（1）稀盐酸 碳酸钙（2）CaCO 3+2HCl=CaCl2+CO2+H 2O（3）固 液 不
3、需要 大 可 向上排空气法（4）浑浊 熄灭2.二氧化碳的制备与氢气制备的比较反应物状态 反应条件气体密度比空气的大或小是否与水反应 收集方法二氧化碳 固体+液体 常温常压下 大 能 向上排空气法氢气 固体+液体 常温常压下 小 不 排水法疑难突破1.实验室能够产生二氧化碳的途径有多种，如：碳的燃烧；木炭还原氧化铜；一氧化碳还原氧化铜；高温分解石灰石；含碳化合物的燃烧；碳酸钠与稀盐酸的反应以及大理石与稀硫酸的反应等等，为什么单单选用大理石（或石灰石）与稀盐酸的反应呢？剖析：碳的燃烧，木炭还原氧化铜，一氧化碳还原氧化铜，高温分解石灰石制二氧化碳成本高、操作麻烦、纯度低，不适宜于实验室制取二氧化碳。
4、而碳酸钠与稀盐酸的反应速率太快，不易收集。大理石（或石灰石）是块状固体，碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙，不易溶于水，覆盖在碳酸钙表面，阻隔了硫酸与碳酸钙的接触，所以反应很快停止了。选用大理石（或石灰石）与稀盐酸的反应制取二氧化碳的理由是：石灰石（或大理石）与稀盐酸反应不需加热，而且反应速度适中，易于收集。2.实验室制取二氧化碳气时，为什么加入稀盐酸要选择长颈漏斗而不用普通短颈漏斗？剖析：因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气会从漏斗处逸出。长颈漏斗下端管口在液面下被液体封住，气体不会从长颈漏斗处逸出。3.实验室制取二氧化碳气时，锥形瓶能否用其他仪器代替？剖析：能。锥形瓶可以用广口瓶、大试管等玻璃
5、仪器代替。4.实验室制取二氧化碳气时，为什么采用向上排空气法收集二氧化碳而不采用排水法收集？剖析：气体收集方法主要取决于气体的密度和气体在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空气重，所以常采用集气瓶口向上排气法收集。问题探究问题 实验室制备二氧化碳，选择原料的条件是什么？探究：碳酸钠和碳酸钙都可以制备二氧化碳，但碳酸钠易溶于水，与酸反应迅速，在短时间内反应很快结束，不易控制二氧化碳的制备速度，而碳酸钙是难溶性固体，与酸反应接触面积小，反应缓慢，易于气体的收集。且碳酸钙来源广，易于获得，价格低廉。典题精讲例 1 收集方法取决于什么？图 6-3思路解析:气体的收
6、集一般采用两种方法：排空气法（如图 6-3B和 C）和排水法（如图 6-3A） ，决定采用哪种方式取决于物质的溶解性和密度：易溶于水或可溶于水的气体，常采用排空气法，难溶性的气体，采用排水法。采用哪种排气法则主要取决于气体的密度。答案：收集方法取决于：气体的溶解性；气体的密度。例 2 由气体 A开始，可发生如下四个变化：A 通 过 灼 热 的 碳 B 通 过 灼 热 的 碳 C 通 过 灼 热 的 CuOB 2通 过 Ca(OH)溶 液 D判断 A、B、C、D 各是什么物质。思路解析:首先分析 A气体与灼热的碳反应生成 B，B 可以是 CO或 CO2，接着 B又与灼热的碳反应，确定B只能是 C
7、O2，因为 CO不与灼热的碳反应，所以推断出 A是氧气，B 是二氧化碳，C 是一氧化碳，D 是碳酸钙。答案：A氧气 B二氧化碳 C一氧化碳 D碳酸钙 知识导学确定气体发生装置应考虑的因素：反应物的状态和反应条件。据此，气体发生装置可分为以下两种类型。一类是：固体与固体需加热制取气体的发生装置。如用高锰酸钾加热制氧气，需要的仪器有：大试管、酒精灯、铁架台、带导管的单孔塞等。另一类是：固体与液体不需要加热制取气体的发生装置。如用过氧化氢和二氧化锰制氧气，需要的仪器可以是：大试管、铁架台、带导管的单孔塞。 也可以用下列仪器：锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔塞。确定气体收集装置应考虑的因素：制取气体的密
8、度和溶解性两个物理性质。不易溶于水或难溶于水并且不与水发生反应的气体可用排水法收集，如氧气、氢气等，所需的仪器有水槽、集气瓶。密度与空气密度相差较大且不与空气中任一成分反应的气体可用排空气法收集，所需的仪器是集气瓶、玻璃片。其中，密度比空气大的气体用向上排空气法收集，如氧气、二氧化碳等。密度比空气小的气体用向下排空气法收集，如氢气。用排空气法收集气体时还应注意三点：所收集气体若有毒性，能用排水法就不要用排空气法，以防污染空气。导管必须伸到集气瓶底部，这样才能把集气瓶内的气体充分排净。如果不知道所收集气体的密度，可计算其相对分子质量，再与空气的平均相对分子质量比较，比大的密度就比空气的大，比小的
9、密度就比空气的小。二氧化碳的检验与验满方法的区别：检验是验证这种气体是否是二氧化碳，需通入澄清的石灰水，看是否变浑浊。而验满是将燃着的木条伸到集气瓶口，若木条熄灭，证明已收集满；否则，未满。制取气体时，一般要先检查装置气密性；装药品时，一般先装固体药品，再装液体药品。疑难导析实验室制取气体选择药品的原则一般遵循：药品来源广、价廉；条件：装置、操作简单；产气速率适中、纯度高；安全，副产物污染小或零 污染。要说明碳的燃烧，木炭还原氧化铜，一氧化碳还原氧化铜，高温分解石灰石制二氧化碳不符合原则；碳酸钠与稀盐酸的反应不符合原则；碳酸钙与稀硫酸反应不能进行。分析清楚产生二氧化碳的各种途径：碳的燃烧；木炭
10、还原氧化铜；一氧化碳还原氧化铜；高温分解石灰石；含碳化合物的燃烧；碳酸钠与稀盐酸的反应以及大理石与稀硫酸的反应等等是否符合实验室制取气体的原则即可。要说明加入稀盐酸时，短颈漏斗下端不能插入液面以下，产生的二氧化碳气是否会从漏斗处逸出；长颈漏斗下端管口在液面下被液体封住，气体是否会从长颈漏斗处逸出。要描述实验室制取二氧化碳气时，锥形瓶能否用其他仪器代替，只要看其他仪器能否盛放液体，并且能否形成密闭的容器。要知道怎样选择气体的收集方法。具有什么性质的气体可以采用向上排空气法收集二氧化碳；具有什么性质的气体可以采用排水法收集；具有什么性质的气体不采用排水法收集。问题导思实验室制备二氧化碳选择原料的条件主要根据以下几方面确定：一是原料的来源是否广，价格是否便宜；二是二氧化碳的制备速率是否适中，是否容易控制，是否易于气体的收集。典题导考绿色通道用排水法要看气体是否不溶于水；用排空气法要看气体密度大于或小于空气密度来决定用向上或向下排空气法。典题变式在图 6-4所示实验中，漏斗或导管口位置正确的是（ ）图 6-4答案：CD绿色通道根据反应的特征，两次与灼热的碳反应生成不同气体。典题变式试管里盛有黑色粉末，加热后有红色固体生成，同时产生没有颜色、没有气味的气体，此气体能使澄清的石灰水变浑浊，这种黑色粉末可能是（ ）A氧化铜 B氧化铜和木炭粉的混合物C木炭粉和铜的混合物 D木炭粉答案：B
