5.3 第2课时 二氧化碳的制法
一、选择题
1.某同学在确定一种气体的实验室制法时，不需要考虑的是( )
A.反应所需条件和样品的状态
B.实验装置和反应原理
C.气体的验证
D.气体的用途
2.实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：①颜色、②密度、③溶解性、④可燃性、⑤能否与水反应，必须考虑的是( )
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.②③⑤
3.2020·德阳实验操作考试中，小红同学抽到“实验室制取二氧化碳”，以下是她的部分实验操作，其中有错误的一项是( )
4.如图所示为实验室制取CO2的四套装置，其中可能收集不到CO2的是( )
5.用如图所示装置可以探究二氧化碳的制取和性质。下列关于该实验的叙述正确的是( )
A.浸有紫色石蕊溶液的棉花无明显现象
B.粗铜丝能控制反应的发生和停止
C.产生的二氧化碳须用排水法收集
D.能验证二氧化碳的密度比空气的大
二、填空题
6.桂林山水的象征——象鼻山是由3.6亿年前海底沉积的石灰岩形成的，石灰岩的主要成分是碳酸钙。
(1)写出碳酸钙的化学式：________。
(2)实验室中可用石灰岩制取二氧化碳，化学方程式为________________________________________________________________________。
7.小王和小李分别使用如图所示装置作为实验室里二氧化碳的发生装置(铁架台、铁夹已略去)。回答下列问题。
(1)装置甲中试管内放入的固体药品是________，长颈漏斗内加入的液体药品是__________。
(2)实验室用______________法收集二氧化碳。检验二氧化碳气体的方法是____________________________________________________________。判断集气瓶内二氧化碳是否收集满的实验操作是________________________________________________。
(3)装置乙可以使制取二氧化碳的反应随时发生或停止。若让正在发生的反应停止，正确的操作方法是________________________。
三、实验探究题
8.实验室用如图所示装置制取CO2，并检验CO2的性质。
(1)实验开始前，应先检查装置A的______________________________________。
(2)用装置A来制取CO2，所用的药品是__________和________。
(3)若要用装置B鉴定CO2 ，B中盛放的试剂的名称是____________________，写出反应的化学方程式：______________________________________________。
(4)若要用装置C证明CO2能与水反应生成碳酸，C中除有少量水外，应加入的试剂是__________________，当将①和③的导管口连接时，C中观察到的实验现象是________________________。
(5)装置D中放有燃着的蜡烛，当将①和④的导管口连接时，D中观察到的实验现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)继续设计并进行有关CO2性质的探究实验，如图装置E、F所示。在装置E中放一个用空气填充的气球，制取一瓶CO2倒入装置E后，出现如图装置F所示的实验现象。该实验的目的是验证________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
四、计算题
9.为测定某石灰石样品中碳酸钙的含量，取10.0 g样品于烧杯中，再向其中加入50.0 g稀盐酸，恰好完全反应(杂质不溶于稀盐酸，也不参加反应)，反应后烧杯中物质总质量为56.7 g。求：
(1)生成CO2的质量为________。
(2)石灰石样品中碳酸钙的质量分数。(写出计算过程)
附| 加| 题
10.如图是连接压强传感器的CO2气体制取发生装置和实验过程某段时间试管内气体压强变化的情况。下列说法不正确的是( )
A.a点对应操作是打开活塞 B.bc段可在导管口收集气体
C.cd段试管中液面逐渐上升 D.de段固体与液体脱离接触
11.2020·阳泉改编实验课上，小明和同学们完成了实验室制取二氧化碳和验证二氧化碳性质的实验，并进行了相关问题的思考。请结合图文信息完成下列任务。
(1)仪器a的名称是________。
(2)制取二氧化碳的化学方程式为__________________________________________。
(3)图Ⅲ观察到的实验现象有：①有气泡产生，原因是_________________________；②持续加热，红色石蕊溶液没有变成紫色，可能的原因是________________________________________________________________________。
12.如图是利用数字化仪器测定CO2含量的探究实验。
(1)按照图甲A所示连接实验装置，检查该装置气密性的方法是________________________________________________________________________。
(2)用装置A制取CO2气体，并分别用排水法和排空气法收集两锥形瓶气体备用。用排空气法收集时，应选用的装置为________(填“B”或“C”)。
(3)采用装置D，将注射器中等量、等浓度的NaOH溶液分别注入盛有用排水法和排空气法收集的CO2气体的锥形瓶内(2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，NaOH溶液均过量)，得到如图图乙所示的压强随时间变化的曲线图。该实验说明__________(填“排水法”或“排空气法”)收集到的CO2的含量较高，请说明你判断的依据：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
1．D 2.D
3．D 二氧化碳验满时，要把燃着的木条放在瓶口，观察木条是否熄灭，而不能伸入集气瓶内验满。
4．C C装置中长颈漏斗伸入锥形瓶过短，导气管伸入过长，这样会造成二氧化碳从长颈漏斗逸出而收集不到气体。
5．B 石灰石和稀盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红；二氧化碳能溶于水，一般不用排水法收集；该实验中无法比较二氧化碳密度与空气密度的大小。
6．(1)CaCO3
(2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
7. (1)大理石(或石灰石) 稀盐酸
(2)向上排空气 将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明气体为二氧化碳
将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则集气瓶内已收集满二氧化碳
(3)关闭止水夹
8．(1)气密性
(2)大理石(或石灰石) 稀盐酸
(3)澄清石灰水
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
(4)紫色石蕊溶液 溶液由紫色变成红色
(5)下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭
(6)CO2的密度比空气的密度大
9．(1)3.3 g
(2)解：设石灰石样品中碳酸钙的质量为x。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
100 44
x 3.3 g
＝
x＝7.5 g
故石灰石样品中碳酸钙的质量分数为×100%＝75%。
答：石灰石样品中碳酸钙的质量分数为75%。
根据质量守恒定律可计算出，生成二氧化碳的质量是50.0 g＋10.0 g－56.7 g＝3.3 g。再根据化学方程式计算出碳酸钙的质量，进而计算出石灰石样品中碳酸钙的质量分数。
10．C a点对应操作是打开活塞，气体逸出，压强迅速减小；bc段压强稳定，大理石与稀盐酸反应生成二氧化碳，生成的二氧化碳气体逸出，可在导管口收集气体；cd段试管中压强增大，是因为关闭了活塞，试管内压强增大，液面逐渐下降；de段压强不再发生变化，反应停止，固体与液体脱离接触。
11．(1)锥形瓶
(2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(3)碳酸受热分解生成二氧化碳气体 二氧化碳中混有氯化氢气体(合理即可)
(2)实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，同时还会生成氯化钙、水，反应的化学方程式是CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。(3)二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸受热分解生成水和二氧化碳，故实验观察到的现象：①有气泡产生；②持续加热，红色石蕊溶液没有变成紫色，可能是因为二氧化碳中混有氯化氢气体，氯化氢溶于水形成盐酸，盐酸使石蕊溶液显红色。
12．(1)用止水夹夹紧胶皮管，轻推或轻拉注射器活塞，松开活塞后，观察活塞是否回到原来的位置
(2)B
(3)排水法 注入氢氧化钠溶液后，用排水法收集二氧化碳气体的锥形瓶内压强变化较大(合理即可)5.3 第1课时 二氧化碳的性质和用途
一、选择题
1.下列现象只能反映二氧化碳物理性质的是( )
2.二氧化碳是自然界不可缺少的气体，下列关于二氧化碳的认识不正确的是( )
A.二氧化碳和氧气可以通过生态系统实现双循环
B.二氧化碳能灭火，是因为二氧化碳一般不可燃、不助燃，且密度比空气大
C.二氧化碳无毒，当空气中的二氧化碳超过正常含量时，不会对人体健康产生影响
D.二氧化碳通入紫色石蕊溶液导致溶液变红，是因为二氧化碳能与水反应生成碳酸
3.鉴定一瓶气体是不是二氧化碳，下列操作正确的是( )
A.观察气体颜色 B.闻气体的气味
C.插入带火星的木条 D.倒入澄清石灰水
4.收集一矿泉水瓶的二氧化碳，再向瓶内倒入适量的紫色石蕊溶液，迅速拧紧瓶盖密封，振荡，能观察到的现象是( )
A.矿泉水瓶变瘪 B.溶液显蓝色
C.生成了碳酸 D.溶液中冒出气泡
5.下列关于二氧化碳的说法中，不正确的是( )
A.植物的光合作用需要二氧化碳
B.空气中二氧化碳的质量约占空气总质量的0.03%
C.液态二氧化碳可用于灭火
D.干冰能进行人工降雨是因为干冰升华吸收大量的热量
二、填空题
6.趣味小组用如图所示的装置做有关二氧化碳气体性质的实验，请回答下列问题。
(1)甲同学将集气瓶中的二氧化碳缓缓倒入烧杯中(如图图A)，观察到的现象是__________________________________，该现象说明二氧化碳①________________________，②____________________。
(2)乙同学将收集满二氧化碳气体的试管倒插入紫色石蕊溶液里(如图图B)，并轻轻振荡试管。描述产生的现象：____________________________________________________。
(3)丙同学轻捏图C中的胶头滴管，将澄清石灰水挤入烧瓶，观察到的现象是________________________________，产生这种现象的原因是______________________________(用化学方程式表示)。
7.2020·山西
碳捕捉与封存技术
“碳捕捉与封存”是我国的一项先进技术(如图所示)。
我国能源消耗的70%来自煤炭。每秒有100吨煤在燃烧，年消耗量超过30亿吨。如图果任由煤炭资源在诸多领域利用，将对大气、河流、土地产生污染，温室效应增强。为实现节能减排、绿色环保，我国政府举全国之力，积极倡导并大力发展新的绿色经济。比如图：电厂中的煤在极高的温度下充分燃烧，会产生大量CO2，每年的排放量大约1600万吨，运用“碳捕捉与封存”技术，这些CO2将不会进入大气。被封存的CO2有许多用途，如图用于食品保鲜、气体肥料、冷藏食物、物品灭火等，以此来消除资源的巨大浪费。我国正以超世界一流的目光发展经济，完善环保体制。
阅读文本，完成下列任务。
(1)“碳捕捉与封存”技术有利于控制________的加剧。
(2)煤在极高的温度下充分燃烧，主要发生反应的化学方程式为________________________。
(3)将分离聚集的CO2压入地下的过程中，分子间隔会________。
(4)将CO2封入蓄水层中发生反应的化学方程式为________________________。
(5)被封存起来的CO2用于冷藏食物的原理是__________________________。
附| 加| 题
8.在如图所示气密性良好的装置中充满了二氧化碳气体，往2支试管中分别缓缓注入5 mL紫色石蕊溶液和5 mL澄清石灰水。下列有关叙述不正确的是( )
A.左侧试管内液体变为红色
B.右侧试管内石灰水变浑浊
C.充分反应后，U形管中的液面左边高于右边
D.相同体积的水和澄清石灰水，澄清石灰水吸收的二氧化碳较多
9.如图是研究二氧化碳性质的创新实验，①③为湿润的紫色石蕊试纸，②为干燥的紫色石蕊试纸。下列说法正确的是( )
(提示：石灰石可与稀盐酸反应生成二氧化碳)
A.装置A可控制反应的发生与停止
B.装置B中能说明二氧化碳密度比空气大的现象是③比①先变红
C.装置B中①③变红，②不变红是因为生成的CO2呈酸性，能使石蕊试纸变红
D.装置C中点燃的蜡烛自上而下熄灭，说明CO2不支持燃烧
10.2019·台州改编如图所示，集气瓶中充满二氧化碳，大烧杯中燃着2支高低不等的蜡烛，实验时打开止水夹，移开玻璃片。下列说法正确的是( )
A.将观察到高的蜡烛先熄灭
B.不移开玻璃片，实验现象更明显
C.蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳降低了烧杯中的温度
D.去掉烧杯中的1支蜡烛，也能得出同样的实验结论
11.2020·常德向一定量的澄清石灰水中通入适量的二氧化碳，使氢氧化钙全部转化为碳酸钙沉淀，得到的沉淀质量为1.00 g。计算澄清石灰水中氢氧化钙的质量(计算结果精确至0.01 g)。
答案
1．D CO2通入紫色石蕊溶液中与水发生化学变化，生成碳酸，使石蕊溶液变红，这反映了CO2能与水反应的化学性质；CO2通入澄清石灰水中与氢氧化钙发生化学变化，生成碳酸钙沉淀，使石灰水变浑浊，这反映了CO2能与氢氧化钙反应的化学性质；CO2使蜡烛熄灭说明了CO2具有不能燃烧、不支持燃烧的化学性质，同时说明了CO2的密度比空气大的物理性质；CO2倒在杠杆右侧的容器中，使杠杆左高右低，说明CO2的密度比空气大，只反映了CO2的物理性质。
2．C CO2无毒，但不能供给呼吸，当空气中的CO2超过正常含量时，会对人体健康产生影响。
3．D
4．A 二氧化碳和水反应生成碳酸，导致瓶内压强减小，塑料瓶变瘪，碳酸能使石蕊溶液变红，因此观察到矿泉水瓶变瘪，溶液变红。
5．B 二氧化碳的体积约占空气总体积的0.03%。
6．(1)下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭 不能燃烧，不支持燃烧 密度比空气大
(2)试管内液面上升，试管内紫色石蕊溶液变红
(3)澄清石灰水变浑浊，气球逐渐膨胀
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
7．(1)温室效应
(2)C＋O2CO2
(3)变小
(4)CO2＋H2O===H2CO3
(5)干冰升华会吸收大量的热
(1)大气中二氧化碳的含量过高会加剧温室效应，所以“碳捕捉与封存”技术有利于控制温室效应的加剧。(2)煤炭的主要成分是碳，在点燃的条件下，碳与氧气反应生成二氧化碳，化学方程式为C＋O2CO2。(3)将分离聚集的CO2压入地下的过程中，压强增大，所以分子间隔会变小。(4)将CO2封入蓄水层中时，二氧化碳与水反应生成碳酸，化学方程式为CO2＋H2O===H2CO3。(5)干冰升华会吸收大量的热，所以被封存起来的CO2可用于冷藏食物。
8．C 右侧二氧化碳反应消耗的量远大于左侧二氧化碳溶于水或与水反应的量，所以右侧的气压比左侧低，U形管中的液面右边高于左边。
9．B 装置A不能使液体与固体分离，不能控制反应停止；喷水的石蕊试纸变红，且③比①先变红，说明二氧化碳的密度比空气的大；①③为湿润的紫色石蕊试纸，②为干燥的紫色石蕊试纸，②不变红，说明二氧化碳不能使紫色石蕊试纸变红，①③变红，是因为二氧化碳与水反应生成的碳酸呈酸性，能使石蕊试纸变红；装置C中点燃的蜡烛自下而上熄灭，说明二氧化碳的密度比空气的大，二氧化碳不能燃烧、不支持燃烧。
10．D 由于二氧化碳的密度比空气大，且不能燃烧也不支持燃烧，将观察到低的蜡烛先熄灭；如图果不将玻璃片移开，集气瓶内外无法形成压强差，二氧化碳不会流入烧杯内，蜡烛不会熄灭；蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳覆盖在蜡烛表面，隔绝了空气；由题干所给装置可知，二氧化碳从高处流到烧杯中，说明二氧化碳的密度比空气的大，蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，故去掉烧杯中的1支蜡烛，也能得出同样的实验结论。
11．解：设澄清石灰水中含氢氧化钙的质量为x。
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
74 100
x 1.00 g
＝
x＝0.74 g
答：澄清石灰水中氢氧化钙的质量为0.74 g。
氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，依据反应的化学方程式中氢氧化钙与碳酸钙之间的质量关系，代入碳酸钙的质量进行计算。
