6.2二氧化碳制取的研究 讲义
核心素养 学习目标
1.充分发挥实验的功能，给学生提供充分的动手实践和动脑思考的机会，经历完整的探究过程。 2.根据实验室制取气体的一般模型构建实验室制取二氧化碳的模型，进而体现证据推理与模型认知。 3.学生动手设计一套制取二氧化碳的装置，培养学生的实验探究与勇于创新的意识。 1.初步懂得所选药品、装置的原因。 2.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、装置的选取、操作步骤，检验、验满及收集。 3.让学生通过相互交流归纳出实验室制取气体的思路和方法。
1.实验室制取气体的研究与实践：
发生装置：由反应物的______及反应______决定。
收集装置：由气体的______及______决定。[来源:中~国教育出^*版网&@]
【答案】状态 条件 密度 溶解性
2.收集方法：由气体的______和______决定。
（1）不易溶于水、不与水发生反应，可用______收集；
（2）密度比空气大（或相对分子质量大于29），可用______收集；
（3）密度比空气小（或相对分子质量小于29），可用______收集。密度和空气接近、会污染空气、会和空气中物质反应都不能用排空气法收集。
（4）万能装置收集气体时，根据气体聚集的位置来确定通入气体的方向：气体聚集在集气瓶的那里，气体从那里进入。举例______。
[www.zz&^st#ep.co*m~]
【答案】密度 溶解性 排水法 向上排空气法 向下排空气法 氢气聚集在集气瓶上方，气体从a进（或二氧化碳进入聚集在集气瓶下方，气体从b进）
3.二氧化碳的实验室制法
药品 大理石或石灰石（主要成分都为______）、稀盐酸
原理（用化学方程式表示） ______
装置
收集方法 ______
操作步骤 ①连接仪器，检查装置的气密性；②装入块状的大理石或石灰石；③倒入稀盐酸；④用向上排空气法收集二氧化碳
检验方法 通入澄清石灰水中，如______，证明是二氧化碳
验满方法 将燃着的木条放到集气瓶______，如果______，证明二氧化碳收集满了
【答案】碳酸钙 向上排空气法 澄清石灰水变浑浊 口 燃着的木条熄灭
知识点1 制取二氧化碳的原理
1.实验室制取二氧化碳原理
（1）药品：大理石或石灰石与稀盐酸。
（2）发生的反应：CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2↑+H2O。该反应在常温下进行，是固体和液体的反应。
特别注意：
盐酸必须是稀盐酸，浓盐酸具有挥发性，易挥发出HCl气体。
不能使用碳酸钠、粉末状碳酸钙来代替块状大理石或石灰石，碳酸钠、粉末状碳酸钙与稀盐酸反应太快，不易控制。
不能使用稀硫酸，稀硫酸与碳酸钙反应生成的CaSO4微溶，会覆盖在大理石或石灰石表面阻止反应进一步发生。
2.工业制取二氧化碳的原理
工业上，常常用高温煅烧石灰石来制取二氧化碳，发生的反应是CaCO3CaO+CO2↑。
典型例题1：实验室制取二氧化碳常用的方法是（ ）
A.木炭在氧气中燃烧 B.碳酸钠和稀盐酸反应
C.大理石和稀硫酸反应 D.石灰石和稀盐酸反应
【答案】D
【解析】
A.木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳气体，操作繁琐，不易收集到纯净的二氧化碳气体，故选项错误；
B.碳酸钠和稀盐酸反应反应，反应速率太快，不适合于在实验室中制取二氧化碳，故选项错误；
C.大理石和稀硫酸反应，生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行，故选项错误；
D.石灰石与稀盐酸反应，反应速度适中，操作安全方便，便于收集，适合于在实验室中制取二氧化碳，故选项正确。故选：D。
知识点2 制取二氧化碳的装置和步骤
1.实验装置
根据实验室制取二氧化碳的反应物状态是固体和液体、在常温下进行，选择固液不加热装置，如图所示：
2.实验步骤
（1）连接装置；
（2）检查气密性；
（3）在锥形瓶中装入大理石（或石灰石）；
（4）从长颈漏斗中加入稀盐酸；
（5）收集气体；
（6）检验气体是否收集满。
检查装置气密性 →加入固体药品 → 加入液体药品 → 收集气体并验满 → 正放在桌面
规律小结：
颈漏斗的下端要伸到液面以下（防止产生的气体从长颈漏斗口逸出）；
锥形瓶中的导管只能刚刚露出橡皮塞（有利于产生的气体排出）；
集气瓶中的导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。
3.收集方法
根据二氧化碳的性质，收集二氧化碳只能用向上排空气法收集。
4.验满与检验二氧化碳
（1）检验：将收集的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则是二氧化碳；否则，不是。如图所示：
（2）验满：将一根燃着的木条放在集气瓶口，若燃着的木条熄灭，则证明二氧化碳已满；否则，未满。如图所示：
典型例题2：某同学设计了如图所示的实验装置，用于CO2的收集和部分性质进行探究，请按要求回答问题。
（1）用A装置收集CO2，气体应从 （选填“a”或“b”）端通入。
（2）若要B中的两个气体悬浮在空气中，则气体甲可能是 （选填字母）。
A.氢气 B.氧气 C.空气
（3）往C试管中通入CO2，当出现 现象，表示石灰水中的溶质恰好完全沉淀。
（4）D装置的集气瓶中充满CO2，当打开分液漏斗①，滴入少量NaOH浓溶液，气球明显胀大，写出化学方程式： ；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入 溶液（填化学式，忽略滴入液体的体积）
（5）天然溶洞中形态各异的石笋和钟乳石形成的过程是碳酸钙和二氧化碳和某一种物质发生了一系列变化，其中化学方程式是：CaCO3+CO2+X=Ca(HCO3)2，则X的化学式为 。【答案】
（1）a；
（2）A；
（3）溶液红色刚好消失；
（4）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；HCl或H2SO4；
（5）H2O。
【解析】
（1）二氧化碳的密度比空气大，所以用装置A收集二氧化碳时，二氧化碳应从长管进入；（2）若要C中的两个气球悬浮在空气中，则气体甲可能是氢气，因为氢气的密度比空气小；
（3）往C试管中通入CO2，当出现溶液红色刚好消失现象，表示石灰水中的溶质恰好完全沉淀；
二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入稀盐酸或稀硫酸；
（5）由化学方程式CaCO3+CO2+X═Ca(HCO3)2可知，反应前有：1个钙原子、2个碳原子、5个氧原子；反应后有：1个钙原子、2个碳原子、6个氧原子和2个氢原子，所以X的化学式为H2O。
【方法与技巧】
解答这类题目首先要熟记实验室制取二氧化碳的反应原理、实验步骤、装置示意图及其中仪器（如上图中的标号a、b等）的名称、注意事项等等。然后根据所给的实验、问题情景信息，或者是图表信息等，结合所学的相关知识和技能，细心地探究后，按照题目要求进行选择、填写或评价实验室制取二氧化碳的实验步骤，或者画出、选配、评价装置示意图（或部分装置的示意图）等等。
另外，有时根据实验室制取二氧化碳的装置示意图或实验步骤来推断制取的反应原理、回答常见仪器的名称和有关操作的理论依据（即有关操作的原因），或者改良某一装置示意图等；有时还会根据实验室制取二氧化碳的过程中发生的意外情况来推断二氧化碳的有关性质、操作注意事项及改进方案等。
1.实验室只用向上排空气法收集CO2的原因是（ ）
A.常温下化学性质不活泼 B.CO2能溶于水
C.CO2密度比空气的大 D.CO2能溶于水且密度比空气的大
【答案】D
【解析】二氧化碳密度比空气大，并且能溶于水。
2.下列有关二氧化碳说法正确的是（ ）
A.木炭在足量氧气中充分燃烧可产生二氧化碳
B.二氧化碳可用燃着的木条鉴定
C.二氧化碳在实验室可以用块状石灰石和浓硫酸反应制备
D.干冰用于制造舞台云雾是因为二氧化碳能溶于水
【答案】A
【解析】A.木炭在足量氧气中充分燃烧可产生二氧化碳，符合题意；
B.能使然着的木条熄灭的气体有很多，二氧化碳用澄清的石灰水来验证，不符合题意；
C.实验室用块状大理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，不符合题意；
D.干冰用于制造舞台云雾是因为干冰易升华吸收热量，不符合题意。
故选A。
3.下列有关CO2实验的图示正确的是（ ）
A.制取CO2 B.收集CO2
C.验证CO2已集满 D.验证CO2能与水反应
【答案】D
【解析】A.制取二氧化碳时，长颈漏斗要伸入液面以下防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出，故A错误；
B.二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，故B错误；
C.验满时要把燃着的木条放在集气瓶中，而不是伸入集气瓶内，故C错误；
D.通过观察紫色石蕊试液变红色就可以验证二氧化碳能和水反应，故D正确。
故选D。
4.实验室常用块状大理石和稀盐酸制取CO2气体。
（1）写出实验室制取CO2的化学方裎式 。
（2）若用右图所示装置（固定装置省略）制CO2：连接好装置后，需检查装置的气密性。具体操作方法是：先 （填字母，下同），后 若导管口有气泡，放手后导管内上升一段稳定的水柱，则气密性良好。
A.用手捂住试管 B.将导管一端浸入水中
（3）实验窒收集CO2可用的方法是 （填字母）。
A.排水法 B.向下排空气法 C.向上排空气法
（4）实验室常用澄清石灰水检验CO2，写出反应的化学方程式 。
【答案】（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（2）B；A；
（3）C；
（4）CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；
【解析】（1）实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，同时生成氯化钙、水，反应的化学方程式是：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（2）在连接好装置后，将导管一端伸入水中，用手捂住试管，若导管口有气泡冒出，且松手后导管内形成一段水柱，则气密性良好；故填：B；A；
（3）二氧化碳的密度比空气大且能溶于水，所以可用向上排空气法收集，故填：C；
（4）检验二氧化碳气体用澄清的石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O。故填：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O。6.2二氧化碳制取的研究 讲义
核心素养 学习目标
1.充分发挥实验的功能，给学生提供充分的动手实践和动脑思考的机会，经历完整的探究过程。 2.根据实验室制取气体的一般模型构建实验室制取二氧化碳的模型，进而体现证据推理与模型认知。 3.学生动手设计一套制取二氧化碳的装置，培养学生的实验探究与勇于创新的意识。 1.初步懂得所选药品、装置的原因。 2.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、装置的选取、操作步骤，检验、验满及收集。 3.让学生通过相互交流归纳出实验室制取气体的思路和方法。
1.实验室制取气体的研究与实践：
发生装置：由反应物的______及反应______决定。
收集装置：由气体的______及______决定。[来源:中~国教育出^*版网&@]
2.收集方法：由气体的______和______决定。
（1）不易溶于水、不与水发生反应，可用______收集；
（2）密度比空气大（或相对分子质量大于29），可用______收集；
（3）密度比空气小（或相对分子质量小于29），可用______收集。密度和空气接近、会污染空气、会和空气中物质反应都不能用排空气法收集。
（4）万能装置收集气体时，根据气体聚集的位置来确定通入气体的方向：气体聚集在集气瓶的那里，气体从那里进入。举例______。
[www.zz&^st#ep.co*m~]
3.二氧化碳的实验室制法
药品 大理石或石灰石（主要成分都为______）、稀盐酸
原理（用化学方程式表示） ______
装置
收集方法 ______
操作步骤 ①连接仪器，检查装置的气密性；②装入块状的大理石或石灰石；③倒入稀盐酸；④用向上排空气法收集二氧化碳
检验方法 通入澄清石灰水中，如______，证明是二氧化碳
验满方法 将燃着的木条放到集气瓶______，如果______，证明二氧化碳收集满了
知识点1 制取二氧化碳的原理
1.实验室制取二氧化碳原理
（1）药品：大理石或石灰石与稀盐酸。
（2）发生的反应：CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2↑+H2O。该反应在常温下进行，是固体和液体的反应。
特别注意：
盐酸必须是稀盐酸，浓盐酸具有挥发性，易挥发出HCl气体。
不能使用碳酸钠、粉末状碳酸钙来代替块状大理石或石灰石，碳酸钠、粉末状碳酸钙与稀盐酸反应太快，不易控制。
不能使用稀硫酸，稀硫酸与碳酸钙反应生成的CaSO4微溶，会覆盖在大理石或石灰石表面阻止反应进一步发生。
2.工业制取二氧化碳的原理
工业上，常常用高温煅烧石灰石来制取二氧化碳，发生的反应是CaCO3CaO+CO2↑。
典型例题1：实验室制取二氧化碳常用的方法是（ ）
A.木炭在氧气中燃烧 B.碳酸钠和稀盐酸反应
C.大理石和稀硫酸反应 D.石灰石和稀盐酸反应
知识点2 制取二氧化碳的装置和步骤
1.实验装置
根据实验室制取二氧化碳的反应物状态是固体和液体、在常温下进行，选择固液不加热装置，如图所示：
2.实验步骤
（1）连接装置；
（2）检查气密性；
（3）在锥形瓶中装入大理石（或石灰石）；
（4）从长颈漏斗中加入稀盐酸；
（5）收集气体；
（6）检验气体是否收集满。
检查装置气密性 →加入固体药品 → 加入液体药品 → 收集气体并验满 → 正放在桌面
规律小结：
颈漏斗的下端要伸到液面以下（防止产生的气体从长颈漏斗口逸出）；
锥形瓶中的导管只能刚刚露出橡皮塞（有利于产生的气体排出）；
集气瓶中的导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。
3.收集方法
根据二氧化碳的性质，收集二氧化碳只能用向上排空气法收集。
4.验满与检验二氧化碳
（1）检验：将收集的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则是二氧化碳；否则，不是。如图所示：
（2）验满：将一根燃着的木条放在集气瓶口，若燃着的木条熄灭，则证明二氧化碳已满；否则，未满。如图所示：
典型例题2：某同学设计了如图所示的实验装置，用于CO2的收集和部分性质进行探究，请按要求回答问题。
（1）用A装置收集CO2，气体应从 （选填“a”或“b”）端通入。
（2）若要B中的两个气体悬浮在空气中，则气体甲可能是 （选填字母）。
A.氢气 B.氧气 C.空气
（3）往C试管中通入CO2，当出现 现象，表示石灰水中的溶质恰好完全沉淀。
（4）D装置的集气瓶中充满CO2，当打开分液漏斗①，滴入少量NaOH浓溶液，气球明显胀大，写出化学方程式： ；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入 溶液（填化学式，忽略滴入液体的体积）
（5）天然溶洞中形态各异的石笋和钟乳石形成的过程是碳酸钙和二氧化碳和某一种物质发生了一系列变化，其中化学方程式是：CaCO3+CO2+X=Ca(HCO3)2，则X的化学式为 。
1.实验室只用向上排空气法收集CO2的原因是（ ）
A.常温下化学性质不活泼 B.CO2能溶于水
C.CO2密度比空气的大 D.CO2能溶于水且密度比空气的大
2.下列有关二氧化碳说法正确的是（ ）
A.木炭在足量氧气中充分燃烧可产生二氧化碳
B.二氧化碳可用燃着的木条鉴定
C.二氧化碳在实验室可以用块状石灰石和浓硫酸反应制备
D.干冰用于制造舞台云雾是因为二氧化碳能溶于水
3.下列有关CO2实验的图示正确的是（ ）
A.制取CO2 B.收集CO2
C.验证CO2已集满 D.验证CO2能与水反应
4.实验室常用块状大理石和稀盐酸制取CO2气体。
（1）写出实验室制取CO2的化学方裎式 。
（2）若用右图所示装置（固定装置省略）制CO2：连接好装置后，需检查装置的气密性。具体操作方法是：先 （填字母，下同），后 若导管口有气泡，放手后导管内上升一段稳定的水柱，则气密性良好。
A.用手捂住试管 B.将导管一端浸入水中
（3）实验窒收集CO2可用的方法是 （填字母）。
A.排水法 B.向下排空气法 C.向上排空气法
（4）实验室常用澄清石灰水检验CO2，写出反应的化学方程式 。
