第六单元 课题2 二氧化碳制取的研究（含解析）—2022-2023学年九年级化学上册最新命题导向假期培优

第六单元 碳和碳的氧化物
课题2 二氧化碳制取的研究
一、单选题
1.有关实验室制取二氧化碳的过程正确的是 ( )
A.原料 B.发生装置
C.收集装置 D.验满
2.下列四个装置都能制取二氧化碳，其中能随时控制反应的发生和停止的是 ( )
A.②③④ B.②④ C.①②③ D.①③④
3.能与下图中试管组合，搭建具有启普发生器功能的简易装置的是 ( )
A. B. C. D.
4.下列制取CO2的发生装置中，其中能“随时控制气体产生与停止的”是 ( )
A.①②③④⑤ B.①②③⑤ C.①②③ D.①③⑤
5.实验室制取二氧化碳有以下几个步骤：①按要求装好仪器 ②向漏斗中注入稀盐酸 ③向反应器中放入块状石灰石 ④检查装置的气密性 ⑤收集生成的气体。以上操作正确的排列顺序是 ( )
A.①③②④⑤ B.②①④③⑤ C.①④③②⑤ D.①②④③⑤
6.某同学想制备并收集干燥的 CO2，下列实验设计正确的是 ( )
A.制备 CO2 B.干燥 CO2
C.收集 CO2 D.检验 CO2
7.下列实验操作中(括号内为待检验物质或杂质)，不能达到实验目的的是 ( )
选项 物质 目的 主要实验操作
A 稀盐酸、稀硫酸 鉴别 分别向装有块状石灰石的试管中加入溶液，观察
B K2MnO4(KMnO4) 除杂 加热至固体质量不再发生变化
C CO2(SO2) 检验 通入稀KMnO4溶液中，观察溶液是否褪色
D CaCl2与CaCO3固体 分离 溶解、过滤、蒸发、洗涤、干燥
A.A B.B C.C D.D
8.林同学参加化学实验操作考试，他抽到的考题是“CO2的制取、收集和验满”。下面四个示意图是他的实验操作过程，操作正确的是 ( )
A.塞紧胶塞 B.检查装置气密性
C.倾倒盐酸 D.验满二氧化碳
9.通过学习实验室制氧气和二氧化碳，可以总结出制取气体的一般思路和方法。在确定气体的实验室制法时，下列因素不需要考虑的是 ( )
A.反应所需的药品及反应条件 B.气体的收集和放置方法
C.整个反应体系是否安全、环保 D.气体的颜色
10.用如图所示装置制备气体，并随时控制反应的发生与停止，下列所选试剂制备相应气体合适的是 ( )
①用硫酸铜粉末与过氧化氢溶液混合制备O2
②用铝片与稀盐酸混合制备H2
③用高锰酸钾固体制备O2
④用块状碳酸钙与稀盐酸混合制备CO2
⑤用氯酸钾固体与二氧化锰固体混合制备O2
A.②④ B.①③⑤ C.①③④ D.②⑤
11.实验室制取CO2的实验中，下列说法正确的是 ( )
A.可选用稀硫酸与块状石灰石反应制取CO2
B.制取CO2前需要检查装置的气密性
C.收集CO2既可用排水法又可用向上排空气法
D.可用紫色石蕊溶液检验生成的CO2
二、实验题
12.根据如图装置，回答下列有关问题：
(1)装置图中仪器①的名称为______；②的名称______。
(2)采用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，可选用的发生装置和收集装置的组合是___，该反应的符号表达式为______，其中二氧化锰的作用是______。如果选用D装置收集氧气，当发现______时开始收集。若用高锰酸钾制氧气，需在试管口放______其作用是______，该反应的文字表达式是______。
(3)若用G装置采用排空法收集氢气，氢气应从______进(选“b”或“c”)。
(4)实验室制取二氧化碳用大理石(大理石体积较大)和稀盐酸在常温下制取，已知二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，最好选用的发生装置是______，收集装置为______，C装置与B装置相比，其主要优点是______。
13.实验室常用如图1装置来制取氧气：
(1)写出图1中有标号仪器的名称：a___________，b___________。
(2)装置A可用于氯酸钾制取氧气，反应的化学方程式为___________。
(3)用稀盐酸和石灰石来制取二氧化碳时，可选用的发生装置是___________。
(4)图2是多功能瓶，用该装置收集二氧化碳时，气体应从___________端进入(填“a”或“b”)，理由是因为二氧化碳的密度比空气___________(填“大”或“小”)，检验二氧化碳收集满的方法是___________。
(5)多功能瓶装满水可以做量气瓶即测量气体体积(如图3)，气体从b端进a端出，a端后面要接一个___________。(填仪器名称)
三、科学探究题
14.以下实验是利用大理石(主要成分为CaCO3)与稀盐酸反应来测定生成CO2的体积和质量。
(1)上述实验中，反应的化学方程式是___________。
(2)实验I中，先连接好装置，再检查装置的气密性，该装置检查气密性的方法是：___________。然后装好大理石粉末和稀盐酸。
(3)将稀盐酸一次性迅速加入锥形瓶后，开始记录实验数据，如图(图中数据在相同温度、相同压强条件下测定)，据以上实验过程和数据综合分析，最终生成CO2的体积是___________mL。
(4)实验II中，将小烧杯中的所有稀盐酸(足量)加入到大烧杯中，并不断搅拌，判断大理石中CaCO3完全反应的实验现象是______________________。
(5)通过实验II，测得反应前m(小烧杯+稀盐酸)+m(大烧杯+大理石粉末)的质量实验II图所示，为___________g，如果要计算生成CO2的质量，至少还需要测量m(大烧杯+反应后剩余物)和___________的质量。
15.水田或池塘里常常冒出一些气泡，几位同学决定弄清这种气泡的成分，请你与他们一起完成如下探究：
【收集气体】
(1)他们设计了如图所示的取气方法：将空的塑料瓶装满水，倒放在池塘中，瓶口对准水底冒出的气泡进行收集，由于瓶口太小不便于收集，在不换瓶的情况下，你的改进方法是______。
【查阅资料】
收集的气体可能是CH4、CO2、CO中的一种或几种，其中CH4、CO是难溶于水的可燃性气体。
【实验探究】
如图1，将塑料瓶A中收集到的气体依次通入B、C中，在D处点燃。
(2)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的______(填序号)。
(3)若B中石灰水变浑浊，则说明A中含有______气体。
(4)装置C作用是______。
(5)若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH4，理由是______，要排除这种干扰可采取的措施是______。
(6)采取4中的排除干扰措施后，在D处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，再在D处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，则证明A中肯定含有______，若杯壁无水雾，则证明A中肯定含有______。
四、科普阅读题
16.我国科研团队发现“嫦娥五号”取回的月壤中含催化活性物质，它们能实现水、二氧化碳的高效转化。该团队提出利用月壤实现月球生存的设想：
(1)环节①分离出水后的气体含有CO2、N2和___________等(填一种)。
(2)环节②电解水的文字表达式_____________。
(3)环节③利用月球夜间低温(约～173℃)，将二氧化碳凝结分离。为检验分离后的气体中是否还含有CO2，可将气体样品通入___________。(填试剂名称)
(4)环节④将二氧化碳和氢气转化为甲烷(CH4)和水。该反应中最小微粒的符号是___________。
(5)该设想有利于实现月球基地中___________、___________等元素的循环利用。
17.小李观察到老师每次拿镁条来做实验时，镁条表面总有一层灰黑色的“外衣”，用砂纸打磨后才露出银白色的金属光泽，他请教老师后知道这层“外衣”是镁条与空气中某些物质反应生成的新物质。他猜想可能是氧化镁，可能是氢氧化镁[Mg(OH)2]，也可能是碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]。
(1)老师引导他分析，该“外衣”不可能是氧化镁，原因是___________。
(2)小李收集一些干燥的“外衣”，放入一个与空气相隔绝的容器中加热，并将生成的气体依次通入装有干燥剂(只吸收水分，不产生新气体)的干燥管和装有足量澄清石灰水的烧杯中。结果，干燥管质量增加，澄清石灰水变浑浊，原容器中则留下白色粉末。写出该物质受热分解的文字表达式：___________。
试卷第6页，共7页
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【参考答案及解析】
1.B
【详解】A、制取二氧化碳使用大理石和盐酸，不能使用硫酸，硫酸会导致生成硫酸钙附着在大理石表面，阻止进一步反应，选项错误；
B、实验室制取二氧化碳，是固液常温型，发生装置正确，选项正确；
C、二氧化碳密度大于空气，应该使用向上排空气法，选项错误；
D、二氧化碳的验满，应该用燃着的木条，伸至集气瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳收集满，选项错误。
故选B。
2.B
【详解】①虽然有止水夹可以控制气体的导出使锥形瓶内的气压增大，将稀盐酸部分压入长颈漏斗，但是稀盐酸总是浸没大理石，所以无法控制反应的停止，不符合题意；
②干燥管只要放入烧杯中，稀盐酸可以随时进入干燥管产生气体，不用时可以随时移出干燥管使反应停止，或通过止水夹的开关利用干燥管内的气压加稀盐酸压出干燥管使反应停止，打开止水夹使稀盐酸进入干燥管使反应发生。故该装置能够使反应随时发生或停止；
③因为导管伸入太长，二氧化碳气体释放不出来，试管内压强过大，会把盐酸给压出来或将橡皮塞弹出，不能随时控制反应的发生和停止；
④大理石通过玻璃珠放在U形管的一侧，要产生气体时，打开止水夹，U型管的右边压强减小，稀盐酸就会浸没大理石产生气体，不用时关闭止水夹，压强增大盐酸又被压到U形管的左侧，控制了反应的进行。故该装置能够使反应随时发生或停止；
故②④能随时控制反应的发生和停止，故选B。
3.D
【分析】启普发生器的原理是：反应物是固体和液体，反应不需要加热，固体不溶于水，通过控制开关可以随时使反应进行或停止。
【详解】A、由于进入试管的导管过长，产生的气体会将液体下压，使液体和固体分开，反应停止，气体不能导出，液体和固体不能接触，故该装置不能控制反应发生和停止，不具备启普发生器原理，不符合题意；
B、该装置不能使固体和液体分离，即无法实现随时使反应进行或停止，不具备启普发生器原理，不符合题意；
C、该装置虽然有隔板，但仍不能使固体和液体分离，即无法实现随时使反应进行或停止，不具备启普发生器原理，不符合题意；
D、该装置中，通过活塞的开关，可以使固体和液体分离，可以使反应随时进行或停止，具备启普发生器原理，符合题意。
故选D。
4.C
【详解】对于①装置，通过铜丝拉动穿孔的塑料小瓶，使固体药品和液体药品分离或接触，可以随时控制气体的产生和停止，故①正确；
对于②装置，通过挤压或放松下端装液体药品的容器，使液体药品与固体药品接触或分离，能够随时控制气体的产生和停止，故②正确；
对于③装置，打开止水夹，因为连通器原理，固体药品会和液体药品接触，反应开始；关闭止水夹，右端因为产生气体使得管内压强增大，液体药品被挤压到左侧，固、液药品分离，反应停止。所以该装置通过开、关止水夹能控制反应的开始和结束，故③正确；
对于④装置，可以通过注射器控制反应速率，但不能随时实现固、液药品的分离，所以不能随时控制气体的产生和停止，故④错误；
对于⑤装置，不能实现固、液药品的分离，所以不能随时控制气体的产生和停止，故⑤错误；
综上①②③符合题意，故选C。
5.C
【详解】实验室制取二氧化碳的步骤是①按要求装好仪器，然后④检查装置的气密性之后装入药品，以免装置漏气浪费药品。装入药品先加入固体药品，后加入液体药品，则③向反应器中放入块状石灰石，②向漏斗中注入稀盐酸。固液接触反应开始，之后⑤收集生成的气体。
顺序为①④③②⑤，故选C。
6.B
【详解】A、大理石与稀硫酸反应，生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行，故实验设计错误；
B、无水氯化钙具有吸水性，且不与二氧化碳反应，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故实验设计正确；
C、二氧化碳的密度比空气大，用C中装置收集时，要长进短出，故实验设计错误；
D、检验二氧化碳，应使用澄清石灰水，故实验设计错误。
故选B。
7.B
【详解】A、稀盐酸和石灰石主要成分碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，气泡一直较多。稀硫酸和碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙附着在石灰石表面，气泡逐渐减少。可以鉴别。正确；
B、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，引入新杂质二氧化锰，错误；
C、二氧化碳不能使高锰酸钾褪色，二氧化硫能使高锰酸钾褪色，如高锰酸钾褪色则混有二氧化硫，正确；
D、氯化钙溶于水，碳酸钙不溶于水，溶解、过滤后蒸发滤液得到氯化钙，洗涤、干燥滤渣得到碳酸钙。正确；
故选B。
8.B
【详解】A、给试管塞紧胶塞时不能将试管抵在桌面上，A错误；
B、检查装置气密性时，将导管插入到水中，再用手握住试管，B正确；
C、倾倒盐酸时，瓶盖应倒放在桌面上，C错误；
D、验满二氧化碳时，应将燃着的火柴放在集气瓶口处，D错误。
故选B。
9.D
【详解】A、需要考虑反应所需的药品及反应条件，药品需容易获得，且能生成所需气体，反应条件需容易达到，反应速率适中，不符合题意；
B、需要考虑气体的收集和放置方法，是否溶于水，是否与水反应，可判断是否能用排水法收集，密度比空气大还是小，是否能与空气中物质反应，可判断用向上还是向下排空气法收集，不符合题意；
C、需要考虑整个反应体系是否安全、环保，不符合题意；
D、无需考虑气体的颜色，符合题意。
故选D。
10.A
【分析】如图所示，该装置是固液常温型的发生装置，适合块状固体和液体混合制取气体。原理是：隔板把块状固体和液体隔开，当关闭止水夹时由于气体增多使试管内气压变大，把溶液压入长颈漏斗的管体内，液面低于隔板，固液分开，不再反应，打开止水夹则气体导出，液面回升，固液接触继续反应。据此分析。
【详解】根据分析，①用硫酸铜粉末与过氧化氢溶液混合制备氧气，由于硫酸铜是粉末，故无法放置于多孔塑料板上与液体分离，不符合题意；
根据分析，②用铝片与稀盐酸混合制备氢气，铝片置于塑料板上，符合题意；
根据分析，③用高锰酸钾固体制备氧气，反应条件是加热，适合于固体加热型发生装置，不符合题意；
根据分析，④用块状碳酸钙与稀盐酸混合制备二氧化碳，块状碳酸钙置于塑料板上，符合题意；
根据分析，⑤用氯酸钾固体与二氧化锰固体混合制备氧气，反应条件是加热适合于固体加热型发生装置，不符合题意；
②④符合题意，故选：A。
11.B
【分析】实验室制取二氧化碳的反应原理是用大理石或石灰石与稀盐酸的反应，因二氧化碳能溶于水，密度比空气大，用向上排空气法收集；制取气体前要检查装置气密性；CO2能使紫色石蕊变成红色，但不是检验CO2的方法。
【详解】A、用稀硫酸与块状石灰石反应制取CO2不可行，因为生成物微溶于水阻碍反应的进行，故A选项说法错误；
B、制取CO2前需要检查装置的气密性，故B选项说法正确；
C、因二氧化碳能溶于水，密度比空气大，一般采用向上排空气法收集，不用排水法收集，故C选项说法错误；
D、CO2能使紫色石蕊溶液变红，但其他气体遇到紫色石蕊也能使其变红，如SO2，所以紫色石蕊溶液不能用于检验CO2，故D选项说法错误。
故选B。
【点睛】本题主要考查了二氧化碳的制取中药品的选择，同时也考查了二氧化碳的收集及性质检验等，综合性比较强.要加强记忆有关的知识点，并理解应用；本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题。
12.(1)长颈漏斗 集气瓶
(2)AD或AF或AG
催化作用 导管口均匀连续冒出气泡 棉花 防止固体粉末进入导管 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
(3)c
(4)C 固液常温型 可以控制反应的开始与结束
【详解】(1)仪器①的名称为：长颈漏斗；②的名称：集气瓶；
(2)采用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，可选用的发生装置和收集装置的组合是：AD或AF或AG；氯酸钾在二氧化锰催化和加热的条件下生成氯化钾和氧气，该反应的符号表达式为：，其中二氧化锰的作用是催化作用。如果选用D装置收集氧气，当发现导管口均匀连续冒出气泡时开始收集。若用高锰酸钾制氧气，需在试管口放棉花其作用是防止固体粉末进入导管，该反应的文字表达式是高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；
(3)若用G装置采用排空法收集氢气，氢气密度小于空气，所以氢气应从c进；
(4)实验室制取二氧化碳用大理石(大理石体积较大)和稀盐酸在常温下制取，已知二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，最好选用的发生装置是C，收集装置为F或G，C装置与B装置相比，其主要优点是可以控制反应的开始与结束(带有活塞开关和多孔隔板，关闭活塞开关，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开活塞开关，气体输出，压强减小，液体重新进入试管，固液接触，反应发生，故可以控制反应的发生与停止)。故答案为：C；固液常温型；可以控制反应的开始与结束。
13.(1)酒精灯 水槽
(2)
(3)B
(4)a 大 将燃着的木条放在导管b端，若熄灭，则集满
(5)量筒
【详解】(1)根据仪器的用途可知，a为酒精灯；b为水槽；
故答案为：酒精灯；水槽；
(2)氯酸钾在二氧化锰催化、加热的条件下分解，生成氯化钾和氧气，其反应的化学方程式为：；
(3)用稀盐酸和石灰石来制取二氧化碳时，反应条件是室温，反应物的状态是固体和液体，所以选用的发生装置为固液常温型，只有装置B符合；
故答案为：B；
(4)图2是多功能瓶，用该装置收集二氧化碳时，气体应从a端进入，因为二氧化碳的密度比空气大，这样空气从b端排出，可收集较纯净的二氧化碳；
二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧，所以可用燃着的木条验满，即将燃着的木条放在导管b端，若熄灭，则集满；
故答案为：a；大；将燃着的木条放在导管b端，若熄灭，则集满；
(5)多功能瓶装满水可以做量气瓶即测量气体体积(如图3)，水从长管a排出，排出的水的体积等于气体体积，所以排出水的导管a端后面应接一个量筒。
故答案为：量筒。
14.(1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(2)将注射器连接至锥形瓶，缓缓向外拉动注射器，松手后注射器回到原来的刻度处，证明装置气密性良好
(3)65
(4)大烧杯中不再产生气泡
(5)68.2 小烧杯
【详解】(1)大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水与二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
(2)如图所示连接好装置，若装置气密性良好，则其中的气压不发生变化；则检查装置气密性可以用操作：将注射器连接至锥形瓶，缓缓向外拉动注射器，松手后注射器回到原来的刻度处，证明装置气密性良好；
(3)根据图示可知注射器中反应前装有15mL稀盐酸，反应后刻度停留在80mL处，产生的CO2使注射器活塞移动，且体积变化为，故CO2的体积为65mL；
(4)将足量的稀盐酸加入大理石中，当大理石反应完后不再产生二氧化碳，则观察到大烧杯中不再产生气泡时完全反应；
(5)天平称量物品的质量=砝码+游码，则反应前物质质量=；
根据质量守恒定律可知，物质反应前后的总质量不发生改变，则该反应后物质减小的质量即为CO2的质量，反应后物质的总质量为m(大烧杯+反应后剩余物)+m(小烧杯)，故还需要测量小烧杯的质量。
15.(1)在瓶口插一个倒扣的漏斗(合理即可)
(2)②
(3)二氧化碳或CO2
(4)除去气体中的二氧化碳
(5)水雾有可能是从B、C溶液中带出的 C装置后加一个(浓硫酸)干燥装置
(6)CH4或甲烷 CO或一氧化碳
【详解】(1)要使收集的口部面积变大，可在口部插入一漏斗解决；
(2)“注水装置”应选图中的有控制开关的装置，以防过程中气体逸出，所以选②；
(3)能使澄清石灰水变浑浊，是二氧化碳的特点，所以可判断气体中有二氧化碳；
(4)装置C中氢氧化钠溶液的作用为：吸收二氧化碳气体，以防干扰后续实验对二氧化碳的检验；
(5)若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，不能证明气体中一定含有甲烷，因为最后点燃的气体中本身可能含有水蒸气，为了排除原有水蒸气的干扰，在点燃的尖嘴管前加装一个干燥装置，以排除干扰；
(6)采取(4)中的排除干扰措施后，在D处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，说明该气体燃烧生成二氧化碳；再在D处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，说明气体燃烧生成水，则证明A中肯定含有甲烷；若杯壁无水雾，说明该气体燃烧不生成水，则证明A中肯定含有一氧化碳。
16.(1)O2
(2)
(3)澄清石灰水
(4)C、H、O原子
(5)碳元素 氢元素
【详解】(1)如图所示，环节①是将人呼出的气体中的水分离。故分离后气体所含成分与空气的成分虽含量不同但种类基本一致，故含有CO2、N2和氧气，故填： ；
(2)如图所示，环节②水在月壤催化剂I的作用下通电生成氢气和氧气，化学方程式为：；故填：；
(3)根据二氧化碳能使石灰水变浑浊，常用石灰水检验二氧化碳，故填：澄清石灰水；
(4)如图所示，环节④将二氧化碳和氢气在月壤催化剂II和光照的条件下转化为甲烷和水，化学反应的最小微粒是原子，反应物中有碳、氢、氧原子，故最小微粒的符号为：C、H、O原子；
(5)如图所示，整个转化过程中是将水、二氧化碳和氧气循环转化再利用，实现了碳元素、氢元素和氧元素的循环利用，故填：碳元素；氢元素。
17.(1)氧化镁是白色固体
(2)
【解析】(1)该“外衣”为灰黑色，不可能是氧化镁，原因是氧化镁是白色固体；
(2)小李收集一些干燥的“外衣”，放入一个与空气相隔绝的容器中加热，并将生成的气体依次通入装有干燥剂(只吸收水分，不产生新气体)的干燥管和装有足量澄清石灰水的烧杯中。结果，干燥管质量增加，说明生成了水，澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，原容器中则留下白色粉末为氧化镁，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，生成物中含有碳、氢、氧、镁元素，则可以确定该物质不可能是氢氧化镁，即为碱式碳酸镁，所以该反应为碱式碳酸镁加热生成水、二氧化碳和氧化镁，该反应的文字表达式为：。