人教版九年级化学上册实验专练（10）实验室制取二氧化碳（含解析）

（10）实验室制取二氧化碳
课本实验再现
1、药品：稀盐酸与石灰石（或大理石）
2、反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
易错提示：
①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；
②不能选用稀硫酸，因稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶性的硫酸钙，覆盖在石灰石（或大理石）的表面，会阻止反应继续进行；
③不能选用碳酸钠、碳酸钾粉末代替大理石或石灰石，因为它们易溶于水，反应速率快，不易控制，难以收集。
3、实验装置
（1）发生装置：固液常温型
实验装置 A B C D
装置 优点 安装简单 便于添加液体 能控制 反应速率 可随时控制反应的发生和停止
注意事项 ①以上装置中导管均需刚露出橡胶塞即可，否则不利于气体导出；②B、D装置中长颈漏斗末端必须伸入液面以下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗的上端逸出。
（2）收集装置：二氧化碳能溶于水，且密度比空气大。
①收集时，导管的下端要伸至集气瓶底部，以便排尽空气；
②二氧化碳气体应由a端通入。
【注意】从导管a还是b进，需要根据气体的密度来判断：ρ气>ρ空，从a进，
ρ气<ρ空，从b进。
4、实验步骤：①连接仪器→②检查装置的气密性→③装药品（先装固体药品，后装液体药品）→④收集气体→⑤检验二氧化碳是否已收集满→⑥结束实验，整理仪器和药品。
5、检验方法：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，表明该气体为二氧化碳。
6、验满方法：将燃烧的小木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已收集满。
拓展训练
1.在实验操作考查中，小明抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。下图是他的主要实验步骤，其中操作有误的是( )
A.加入药品 B.收集气体
C.检查装置气性 D.验满
2.实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳，下列装置组合正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
3.实验室制取二氧化碳一般有如下5步：
①检查装置气密性；②按要求装配好仪器；③向漏斗中注入稀盐酸；④向锥形瓶中加几块大理石；⑤收集气体。
正确的操作顺序是( )
A.②①④③⑤ B.④①③②⑤ C.①②③④⑤ D.①④③②⑤
4.下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是( )
A.因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集
B.在发生装置中不可以加入块状石灰石和稀硫酸，但可以加入粉末状石灰石和稀硫酸
C.因为二氧化碳能溶于水并且也可以和水反应，故不能用排水法收集
D.因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热
5.小明同学在实验操作考核中，抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。
（1）要制取二氧化碳，小明同学应该从以上药品中选择___________和___________反应。
（2）选择以上药品的理由是___________（填序号）。
①不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，使氰化氢气体混入二氧化碳气体中。
②一般不选用碳酸钠粉末，因为它与酸反应速率太快，不便于收集。
③可用木炭和氧气反应，因为反应可生成二氧化碳。
④可用稀盐酸与石灰石反应，因为反应速率适中，条件要求不高，气体产物纯净，易于收集。
（3）写出你选择的药品制取二氧化碳反应的化学方程式：___________。
（4）图2是小明实验时的主要步骤，这些步骤的正确顺序是___________（填字母标号，下同），其中操作有误的是___________。
6.下列装置用于实验室的制备、净化、检验和收集,最后可收集一瓶,请回答下列问题。
对实验室制取二氧化碳药品的选择进行实验探究,记录如下:
组别 药品 实验现象
① 碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止
③ 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中
(1)从制取和收集的角度分析,一般选择第__________(填序号)组药品,所发生反应的化学方程式为________________________________。
(2)B装置用于检验二氧化碳气体,则B中所盛放的物质是__________,发生反应的化学方程式是________________________________。
(3)反应过程中将弹簧夹关闭,在A中观察到的现象是_______________。
(4)C中的收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是_____________________。
7.如图为实验室常用仪器或装置，请回答以下问题：
（1）仪器a的名称是__________，实验时使用它的优点是____________；实验室制取时，应选择的发生装置是________（填字母，下同），收集装置是________，实验室制取的原理是__________（写化学方程式）。
（2）实验室制取时，不能用浓盐酸，原因是__________。
（3）的验满方法是___________。
（4）B装置除了实验室制取外，还能用来制取的气体是_________。
（5）制取时可选用如图G、H两种仪器代替仪器a，选用这两种仪器的优点是_____________。
8.某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止．为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳．
[实验一]选择合适浓度的硫酸
操作：在28时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：
试管编号 1 2 3 4 5
硫酸浓度（%） 15 20 25 30 35
气体体积（mL） 35 47 55 51 42
[实验二]选择合适的反应温度
操作：往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：
试管编号 A B C D E
温度（） 40 50 60 70 80
现象和比较 有少量气泡 气泡比A号试管多 气泡明显比B号试管多 大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似 反应激烈，迅速产生大量气体
请根据本次活动的研究目的，分析处理以上两个表中数据，得出结论：
（1）稀硫酸与大理石反应，在28时，选用硫酸的浓度最合适为______%．
（2）在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为________．
（3）除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加________操作，更有利于气体的制备．
（4）你认为该研究小组还可以研究________对该反应速率的影响．
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、取用液体药品时：试剂瓶瓶口紧挨试管口，能防止液体流出；标签向着手心，能防止液体流出腐蚀标签；瓶塞倒放桌面上，能防止污染瓶塞，污染药品。图中操作正确，不符合题意；B、二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，故导气管要伸入集气瓶底部，操作正确，不符合题意；C、检查装置的气感性：导管放入水中，用手紧握试管，试管内的气体受热膨胀，气压增大，若装置气密性良好，导管口有气泡冒出，操作正确，不符合题意；D、二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，二氧化碳气体验满时，要把燃着的木条放在瓶口，不能放在焦气瓶内部，操作错误，符合题意。故选D。
2.答案：C
解析：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，属于固液常温型，发生装置可选图中②；二氧化碳密度比空气大，二氧化碳能溶于水，只能用向上排空气法收集，收集装置选③。故选C。
3.答案：A
解析：实验室制取二氧化碳，首先按要求装配好仪器，然后检查装置气密性，向锥形瓶中加几块大理石，向漏斗中注入稀盐酸，收集气体，则正确的操作顺序是②①④③⑤，故选A。
4.答案：C
解析：A、因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，所以能用向上排空气法收集，正确。
B、碳酸钙和硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙，如用块状石灰石水附着在石灰石表面阻碍反应进行。但用粉末状石灰石，与硫酸接触面积较大，生成的硫酸钙几乎不影响石灰石和硫酸反应，正确。
C、因为二氧化碳溶于水的速度远小于二氧化碳从水中逸出的速度，所以可以用排水法收集。错误。
D、因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热，使用固液常温型发生装置。正确。
故选C。
5.答案：（1）石灰石；稀盐酸
（2）①②④
（3）
（4）c、a、b、d；d
解析：本题运用比较法解答。实验室制取二氧化碳气体选用石灰石与稀盐酸反应，不能用浓盐酸，因为浓盐酸有挥发性，使制得的二氧化碳气体不纯；不能用碳酸钠粉末，因为它与酸反应速率太快，不便于收集；也不能用木炭与氧气反应，虽然木炭与氧气反应能生成二氧化碳，但无法控制反应物的量，使制得的二氧化碳不纯；稀盐酸与石灰石反应速率适中，不需加热，制得的气体较纯净，易于收集，所以实验室常用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳气体。
6.答案：(1)③；
(2)澄清石灰水；
(3)A中长颈漏斗内液面上升
(4)密度比空气大
解析：(1)从制取和收集的角度分析，实验室制取气体应选择反应速率适中的药品，这样便于收集到气体，且收集到的气体的纯度更高，故选③；碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。(2)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故用澄清石灰水来检验二氧化碳；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。(3)石灰石和稀盐酸反应生成二氧化碳，反应过程中将弹簧夹关闭，锥形瓶中的压强增大，A中锥形瓶内液体被压入长颈漏斗内，长颈漏斗内液面上升。(4)二氧化碳能用向上排空气法收集，说明其密度比空气大。
7.答案：（1）长颈漏斗；方便添加液体；B或C；F；
（2）浓盐酸有挥发性，使收集到的不纯
（3）将燃烧的小木条放到集气瓶口，若小木条熄灭，则已收集满
（4）氧气（或）
（5）可控制液体的滴加速度
解析：（1）仪器a为长颈漏斗，使用它方便添加液体；实验室在常温下用固体和液体药品制取二氧化碳，二氧化碳密度比空气大，能溶于水，应选择发生装置B或C，收集装置F。（2）浓盐酸有挥发性，收集的二氧化碳中会含有氯化氢气体，因此实验室制取不能用浓盐酸。
（3）二氧化碳不支持燃烧，验满方法是将燃着的小木条放在集气瓶口，若小木条熄灭，则已收集满。
（4）B装置除了实验室制取外，还能用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气。
8.答案：（1）25．
（2）70．
（3）摇动（振荡）试管．
（4）大理石颗粒大小．
解析：（1）观察实验一中的表格中数据可以知道，3号试管收集的气体最多，此时管中硫酸浓度是25%．浓度大于或小于此浓度值生成的气体体积都少．
（2）观察实验二中表格中的数据，可知应选择最合适的反应温度为70；低于70时，生成的气体少并且反应慢，高于70反应速率过快，不易收集．
（3）为防止硫酸钙覆盖在大理石上，可以用摇动试管的方法除去覆盖在大理石上的硫酸钙．
（4）碳酸钙固体颗粒大小也会影响反应的速率，也可作为研究课题．