浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“冲刺重高”培优讲义（二十一）：二氧化碳（2）【word，含答案及解析】

一、二氧化碳的制取
1、原理和药品：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
注意：
(1)不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会覆盖在碳酸钙的表面，阻止反应继续进行。
(2)不能选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，得不到纯净的二氧化碳气体。
(3)不能用碳酸钠代替石灰石，因为反应太剧烈，产生的气体难以收集。
反应速率的快慢与反应物的质量分数和接触面积有关。反应物的接触面积越大，反应物的质量分数越大，反应速率就越快，反之，则越慢。
药品 反应速率
块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中
石灰石粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止
碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
2、装置：固液混合不加热
（1）发生装置
A装置为简易装置，不便于加液体；
B，C使用了长颈漏斗，便于添加液体，使用B、C装置时应注意，长颈漏斗下端管口应伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗逸出；
D装置使用了分液漏斗，便于加酸，还可以利用活塞控制反应。
（2）收集装置：
二氧化碳溶于水，所以不能用排水法收集;
其密度比空气大，所以可采用向上排空气法收集。
3.现象：块状固体不断溶解，产生大量气泡。
4.检验：把产生的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。
5.验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条的火焰熄灭，证明已集满。
6.实验步骤
a.检查装置的气密性;
b.装入石灰石(或大理石);
c. 塞紧双孔塞;
d.从长颈漏斗中加入稀盐酸;
e.收集气体;集气瓶内导管伸入底部，有利于空气排出
f.验满。
注意事项：
①反应时可能挥发出的氯化氢（HCl）气体，可通过饱和碳酸氢钠（NaHCO3）溶液除去生成气体中的氯化氢气体。
②必要时可用装有浓硫酸的洗气瓶除去生成气体中水蒸气。
二、常见气体的制取实验一般思路
（一）制取气体的一般思路
(1)反应原理，(2)反应装置,(3)气体验证。
（二）对实验室制取气体的装置分析
实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置。发生装置主要由反应物的状态和反应条件决定，收集装置主要考虑生成气体的物理性质(溶解性、密度大小)。
(1)发生装置
①固体+固体→气体，如用高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰加热制氧气，如图A所示。装置特点是试管口略向下倾斜，以免水倒流引起试管炸裂，铁夹夹在距试管口1/3处;导气管不能伸入试管中太长，否则不利于气体排出。
②液体+固体→气体，如用过氧化氢溶液制氧气，如图B所示。装置特点是长颈漏斗末端必须伸人液体内，以免生成的气体从长颈漏斗逸出。
(2)收集装置
①排空气法:密度与空气密度相差较大，且不与空气中任何一一种成分反应的气体均可用排空气法收集。
②排水法:凡不易溶于水、不与水发生反应的气体均可用排水法，如收集H2、O2等气体，如图E所示。
发生装置 收集装置
A:固体与固体反应，需加热 B:固体与液体反应，不用加热 C:密度比空气小，且不与空气中的物质反应 D:密度比空气大，且不与空气中的物质反应 E:难溶于水，不与水反应
例1、小松用稀盐酸与石灰石反应制取CO2，尝试直接利用如图所示装置制取并收集，你认为小松(　　)
A．选择A、B装置，导管a接导管c可收集到一瓶CO2
B．选择B、C装置，导管d接导管b可收集到一瓶CO2
C．选择B、C装置，导管d接导管c可收集到一瓶CO2
D．不可能收集到一瓶CO2，因为CO2可溶于水
例2、下列装置用于实验室制CO2，不能随开随用、随关随停的装置是（ ）
A. B. C.D.
例3、我校科学兴趣小组测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，其方法是：将样品与盐酸反应， 测定反应后生成的二氧化碳质量，再根据二氧化碳的质量求出样品中碳酸钙的质量。为测定二氧化碳的质量，他们设计了以下三种方案，请帮助他们完成设计方案：
方案一：称量反应前后物质总质量的　 　（选填“增大”或“减小”）量。
方案二：称量吸收二氧化碳前后盛有氢氧化钠溶液容器质量的　 　（选填“增大”或“减小”）量。
方案三：选用图中　 　（填“甲”或“乙”）装置可测量产生的二氧化碳的　 　，再根据此时二氧化碳的　 　，可计算二氧化碳的质量。图中水面上油层所起到的作用是　 。
例4、科学实验提倡绿色环保，对实验装置进行微型化改进是一条很好的途径．图甲是实验室制取并检验CO2的装置，图乙是对图甲实验装置的“微型”化改进后的装置。
（1）图乙中微型塑料滴管在实验中的作用与图甲中的　 仪器相同（填仪器名称）；
（2）图乙中的实验现象是　 　；
（3）通常用甲装置完成该实验需要的盐酸是“微型”实验装置用量的10倍，“微型”实验装置具有的优点是　 　；
（4）二氧化碳验满的方法是　 　；
（5）用乙装置完成“制取并检验CO2”的实验，消耗了1.46g10%的盐酸。请计算实验过程中产生CO2的质量是多少克？
1．用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是(　　)
A．干燥CO2 B．收集O2
C．验证CO2性质 D．监控气体流速
2．小军用一定量石灰石与足量稀盐酸制取二氧化碳，并试着与同学一起绘制了如图所示的反应变化过程曲线，其中正确的是(　　)
A．B．C．D．
3.如图为实验制取某些常见气体的装置图，请回答下列问题。
（1）甲烷是一种密度比空气小、难溶于水的气体。实验室常用无水醋酸钠固体和碱石灰固体共热制取甲烷，应选择的发生装置是________(选填装置编号)。若选用F装置用于排空气法收集甲烷，甲烷应从________端(选填“a”或“b”，下同)通入；若选用F装置用于排水法收集甲烷，瓶中先装满水，甲烷应从________端通入。
（2）甲同学用B和D装置制取CO2气体，在收集CO2的时候如何验满？________；如何检验收集到的气体呢？写出相关化学方程式________；乙同学认为，也可以用G和D装置制取CO2气体，而且比甲的装置更好，你认为乙同学的理由是什么？________；如果实验室用G装置来制取O2，该装置还能够达到乙同学认为的作用吗？________。（填“能”或“不能”）
4.在2.0g的大理石中加入足量的盐酸（假设杂质不与酸反应），用数字检测仪分别测得产生的二氧化碳体积随时间的变化曲线如图所示。甲曲线表示粉末状大理石与10%的盐酸反应过程，乙曲线表示块状大理石与10%的盐酸反应过程。已知：①该条件下，二氧化碳密度为1.98g/L。②一般来说，其他条件相同，增大反应物浓度，化学反应速率加快。
（1）根据图中信息，反应速率快的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（2）求大理石中碳酸钙的百分含量。（写出计算过程，结果保留1位小数）
（3）请你在图中画出：用块状大理石与6%的盐酸反应的大致曲线。
1．在锥形瓶甲中放人10 g纯净的块状碳酸钙，在锥形瓶乙中放人10 g纯净的粉末状碳酸钙，分别同时加入足量同浓度的稀盐酸与碳酸钙反应。下列图中对该实验产生气体的质量与反应时间的关系，描述合理的是(　　)
A．B．C．D．
2.实验室中常用石灰石和稀盐酸反应制取CO2，根据如图所示装置回答下列问题。
（1）实验中应选择的发生装置是　 　（填字母）。
（2）如果选用E装置来收集CO 气体，则气体应从　 　（选填“a”或“b”）端进入。
3.下列是实验室常用仪器装置图：
（1）实验室用石灰石与稀盐酸反应来制取CO2 ，此反应的化学方程式为　 　，判断CO2收集满的方法是　 　
（2）已知氨气（NH3）是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，在实验室中常采用熟石灰固体和氯化铵固体混合加热的方法来制取，则应选择的发生装置及收集装置是　 　（填序号）。假如采用F图装置收集氨气，则气体入口为　 　（选填“a”或“b”）
4.小明为了测定某石灰石中碳酸钙的质量分数，用如图甲装置进行如下实验：将小烧杯中的足量稀盐酸倒入盛有10克石灰石粉末的大烧杯中，记录天平的示数直至反应结束（假设二氧化碳全部从溶液中逸出），天平示数与反应时间的关系如图乙所示。（反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑）
（1）反应生成的二氧化碳的质量是　 　克。
（2）结合实验中的数据，计算该石灰石中碳酸钙的质量分数。（石灰石中的杂质不与稀盐酸反应）（写出计算过程）
答案及解析
例1、C
【解析】石灰石为固体，而稀盐酸为液体，因此二氧化碳的气体发生装置应该选择“固液常温型”。A
中长颈漏斗的下端没有液封，二氧化碳会溢出，而C中分液漏斗上有开关，可以解决这个问题。虽然二氧化碳溶于水，但是溶解度较小，当水达到饱和后，二氧化碳就能被收集，因此将导管d与c连接，即可收集到一瓶二氧化碳，故C正确，而A、B、D错误。 故选C。
例2、B
【解析】A、关闭止水夹，试管内气压增大，液体被压出试管，固液分离，打开止水夹后，固液接触，反应进行，C、D同理；
B、固体放在小试管中，加入酸后，酸和固体不能分离，无法控制反应的发生和停止。
例3、减小；增大；甲；体积；密度；使水与二氧化碳分离，阻止二氧化碳溶于水
【解析】方案一：称量反应前后物质总质量的减小量。
方案二：称量吸收二氧化碳前后盛有氢氧化钠溶液容器质量的增大量。
方案三：选用图中甲装置可测量产生的二氧化碳的体积，再根据此时二氧化碳的密度，可计算二氧化碳的质量。图中水面上油层所起到的作用是：使水与二氧化碳分离，阻止二氧化碳溶于水。
例4、（1）分液漏斗
（2）石灰石表面有气泡产生
（3）药品用量少，产生的废弃物也少，操作方便
（4）将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳已集满
（5）解：设实验过程中产生CO2的质量为x
CaCO3+ 2HCl=CaCl2+H2O+ CO2↑
　 73 44
　 1.46g×10% x
73/44＝(1.46g×10%)/x
x=0.088g
答：实验过程中产生CO2的质量为0.088g．
【解析】（1） 图乙中微型塑料滴管在实验中的作用与图甲中的分液漏斗相同；
（2） 图乙中石灰石与盐酸的反应，实验现象是石灰石表面有气泡产生；
（3） “微型”实验装置具有的优点是药品用量少，产生的废弃物也少，操作方便；
（4） 二氧化碳验满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳已集满；
1．B
【解析】对各个选项中的装置进行分析，确定是否能够达到对应的实验目的即可。
A.干燥CO2 时，应该让气体从长管进入浓盐酸，从短管排出，故A正确不合题意；
B.收集O2 时，应该让氧气从短导管进入，利用氧气的压强将水从长导管排出，故B错误符合题意；
C.验证CO2性质 时，二氧化碳从长导管进入后生成碳酸，从而使紫色的石蕊试液变红，故C正确不合题意；
D.监控气体流速，让氧气从长导管进入水中，再从水中溢出，可以控制氧气的流速，故D正确不合题意。
2．D
【解析】A.当反应没有开始时，稀盐酸溶液的质量肯定不是零，故A错误；
B.当反应进行时，生成水的质量不断增大；当石灰石完全反应后，水的质量保持不变，故B错误；
C.当反应没有进行时，二氧化碳的质量应该为零，故C错误；
D.随着反应的进行，碳酸钙的质量不断减小。当碳酸钙完全反应时，它的质量减小到零，故D正确。 故选D。
3.（1）A；b；b
（2）将燃着的木条放在集气瓶瓶口，木条熄灭则收集满了；Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；可以控制反应的发生与停止；不能
【解析】（1）根据反应物的状态和反应条件选择合适的发生装置。如果气体的密度大于空气，那么气体从短管进入；如果气体的密度大于空气，那么气体从长管进入。使用排水法收集气体时，依靠气体的压力将水排出，而水始终聚集在集气瓶的底部，因此气体应该从短管进入。
（2）根据二氧化碳验满的方法解答。二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，即氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，据此写出反应的方程式。G中大理石放在隔板上，而稀盐酸在试管底部，一旦关闭弹簧夹，生成的二氧化碳不能排出会使试管内气压增大，从而将稀盐酸压回长颈漏斗，将大理石和稀盐酸分开，反应很快停止。实验室使用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，二氧化锰只是催化剂，即使过氧化氢溶液与它分开，反应照样进行，不能停止，只是反应更慢一些。
【解答】（1）无水醋酸钠和碱石灰都是固体，且反应需要加热，因此发生装置选取“固体加热型”，即A。
若选用F装置用于排空气法收集甲烷，因为甲烷密度比空气小，所以甲烷应从短管b通入。
若选用F装置用于排水法收集甲烷，瓶中先装满水，甲烷应从b端通入。
（2）收集CO2气体验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶瓶口，木条熄灭则收集满了。
检验二氧化碳气体的方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
乙同学认为，也可以用G和D装置制取CO2气体，而且比甲的装置更好，理由是：可以控制反应的发生和停止。如果实验室用G装置来制取O2，该装置不能够达到乙同学认为的作用。
4.（1）甲
（2）解：设2.0g大理石中碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+ CO2↑
100 44
x 400×10﹣3L×1.98g/L
x＝1.8g
则大理石中碳酸钙的百分含量为1.8g/2.0g×100%＝90%
答：大理石中碳酸钙的百分含量为90%。
（3）解：依据题意可知，一般来说，其他条件相同，增大反应物浓度，化学反应速率加快，则：
【解析】（1）生成相同质量的气体，时间越短的反应速率越快；
（2）首先根据图像确定生成二氧化碳的体积，再根据m=ρV计算生成二氧化碳的质量，写出碳酸钙与稀盐酸反应的方程式，利用质量之间的比例关系计算出参加反应的碳酸钙的质量，最后根据计算即可；
（3）原来稀盐酸的浓度为10%，现在稀盐酸的浓度为6%，则稀盐酸的浓度减小，则反应速率会减小，即反应生成400ml二氧化碳需要的时间比乙更长，据此画出图像即可。
1．C
【解析】粉末状碳酸钙比块状碳酸钙的颗粒更小，与稀盐酸的接触面积更大，因此反应速度更快，即生长氢气的速度更快。由于碳酸钙都是10g，因此最终生成二氧化碳的气体的质量都相等，故C正确，而A、B、D错误。 故选C。
2.（1）B（2）a
【解析】（1）实验室中常用石灰石和稀盐酸反应制取CO2，因为石灰石是固体，而稀盐酸是液体，所以选择固液常温型，即B；
（2）如果选用E装置来收集CO 气体，导气管要伸到集气瓶底部，则气体应从a端进入。
3.（1）CaCO3 +2HCl=CaCl2+H2O+CO2；将正在燃烧的小木条放到集气瓶口，如果木条马上熄灭，那么二氧化碳已经收集满
（2）BD；b
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的方程式。根据二氧化碳验满的方法解答；
（2）根据反应物和反应条件选择气体的发生装置。根据气体的性质选择合适的收集方法。
【解答】（1）实验室用石灰石与稀盐酸反应来制取CO2 ，即碳酸钙与稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的方程式为： CaCO3 +2HCl=CaCl2+H2O+CO2 。判断CO2收集满的方法是：将正在燃烧的小木条放到集气瓶口，如果木条马上熄灭，那么二氧化碳已经收集满。
（2）在实验室中常采用熟石灰固体和氯化铵固体混合加热的方法来制取，那么发生装置应该选择“固态加热型”，即选B；氨气易溶于水且密度小于空气，因此可用“向下排空气法”收集，即选D。
用F图装置收集氨气，因为氨气的密度小于空气，所以集气瓶内空气集中在底部，则气体从短导管b进入，空气从长导管a排出。
4.（1）3.3
（2）设石灰石中含碳酸钙的质量为x，
反应的化学方程式为：
CaCO3+HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 3.3g
解得x=7.5g
碳酸钙的质量分数：
【解析】（1）图甲烧杯中稀盐酸与石灰石反应生成氯化钙和二氧化碳气体，二氧化碳气体从溶液中全部逸出，所以减小的质量即是生成的二氧化碳的质量。所以由图乙可得到反应生成的二氧化碳质量为：143.30g-140.00g=3.3g，所以生成二氧化碳的质量是3.3克；
（2）设石灰石中含碳酸钙的质量为x，
反应的化学方程式为：
CaCO3+HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 3.3g
解得x=7.5g
碳酸钙的质量分数：
浙教版科学八年级（下册）“冲刺重高”讲义（二十一）
二氧化碳（2）