专题 4.3 二氧化碳的实验室制法
【题型 1 二氧化碳的制取原理】
【题型 2 启普发生器】
【题型 3 二氧化碳的检验、验满】
【题型 4 实验拓展与创新】
【题型 1 二氧化碳的制取原理】
【例 1】（2022 秋·上海青浦·九年级校考期末）图是某小组设计的可用于制备并验证 CO2性质的装置。
（1）写出仪器 A 名称： ；
（2）写出实验室制取 CO2的化学反应方程式 ；
（3）小组同学对装置进行气密性检查完好后，打开 K1、关闭 K2时，开始制备 CO2。装置Ⅰ中的现
象 ；装置Ⅰ和Ⅱ组合使用能否控制Ⅰ中反应的进行，请写出理由 ；
（4）实验中，同学们将 的木条放在 a 处，木条熄灭。关闭 K1，瓶内 CO2按如图操作实际不能集
满，请从图装置分析原因 。为能集满 CO2，你的改进方法是 ；
（5）利用Ⅰ、Ⅲ装置组合，当打开 K2、关闭 K1时，可验证 CO2的有关性质。请完成下列表格
装置Ⅲ中物质 实验现象 实验结论
与水反应
变浑浊
【答案】（1）长颈漏斗 （2）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （3） 溶液中产生气泡 不能通过固
液分离来控制反应进行 （4） 燃着 CO2密度大于空气，会从右侧导管漏出，而空气却不能排出
装置Ⅱ中导管长进短出 （5） 水中滴加紫色石蕊试液 石蕊试液由紫变红 澄清石灰水 能与澄
清石灰水反应 蜡烛由下至上熄灭 CO2密度大于空气，CO2不可燃不助燃
【详解】（1）图中仪器 A 是长颈漏斗；
（2）实验室用大理石和稀盐酸反应制取 CO2，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应的化学
反应方程式是CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2O+CO2 ；
（3）大理石和稀盐酸反应制取 CO2的现象是产生气泡；关闭 K1，锥形瓶中固体药品与液体药品无法分
离，则装置Ⅰ和Ⅱ组合不能通过固液分离来控制反应进行；
（4）二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，则可以用燃着的木条来检验 CO2是否集满；CO2密度大于空气，
会从右侧导管漏出，而空气却不能排出，则该装置无法集满二氧化碳；为能集满 CO2，应将装置Ⅱ中导管
改为长进短出；
（5）二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸呈酸性可以使紫色石蕊试剂变红；则可以设计实验：在烧杯中
加入滴有紫色石蕊试剂的水溶液，通入 CO2后，若观察到紫色石蕊试剂变红，则证明 CO2能与水反应；
二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀与水；则可以设计实验：在烧杯中装入澄清的石灰水，通入
CO2后，若观察到澄清的石灰水变浑浊，则证明 CO2能与澄清的石灰水反应；
二氧化碳的密度比空气大，且不能燃烧也不支持燃烧，则实验中将 CO2倒入装有阶梯蜡烛的烧杯中，可以
观察到蜡烛由下至上熄灭，该实验也验证了 CO2密度大于空气，且不可燃不助燃。
【变式 1-1】（2023·上海·模拟预测）根据如下图，下列气体的实验室制法正确的是
A．选择甲装置制取 CO2，X 为大理石
B．选择甲装置制取 H2，Y 为铜粒
C．选择乙装置既可收集 H2，也可收集 CO2
D．选择乙装置干燥 O2，气流方向为 b 进 a
【答案】C
【详解】A、制取二氧化碳应该用大理石或石灰石与稀盐酸反应，选择甲装置制取 CO2，X 应为稀盐酸，
故选项说法错误。
B、选择甲装置制取 H2，Y 不可能为铜粒，在金属活动性顺序中，铜的位置排在氢的后面，不能与稀酸反
应，故选项说法错误。
C、乙装置，控制通入气体的方向，可收集密度比空气大小的气体，选择乙装置既可收集 H2也可收集
CO2，从短导管通入，可收集氢气，从长导管通入，可收集二氧化碳，故选项说法正确。
D、浓硫酸具有吸水性，且不与氧气反应，图中装置起洗气功能时进气管与出气管的方向是“长进短出”，
选择乙装置干燥 O2，气流方向为 a 进 b 出，故选项说法错误。
故选 C。
【变式 1-2】（2023 秋·上海静安·九年级上海市市北初级中学校考期末）根据下列装置回答问题。
（1）写出仪器 a 的名称 。
（2）通常实验室制取 CO2的化学方程式是 。用 B 装置制取 CO2时，反应未停止前关闭止水
夹，除了有气泡产生外，还可观察到的现象是 。
（3）实验室也可用 D 装置制备二氧化碳，选择该发生装置的优点是 ；若用 E 装置收集 CO2，
气体的验满方法是 。
（4）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，若产生 0.2mol 氧气，则参加反应的过氧化氢的质量为
g。（根据化学方程式计算）。
【答案】（1）锥形瓶 （2） CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 长颈漏斗内液面上升 （3） 控制
反应的发生和停止 将燃着的木条放在 n 口处，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满 （4）13.6
【详解】（1）仪器 a 的名称是锥形瓶。
（2）实验室选用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石或石灰石中的碳酸钙和稀盐酸中的氯化
氢反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。利用 B 装置
制取 CO2时，反应未停止前关闭止水夹，由于装置内的压强增大，可观察到的现象是长颈漏斗内液面上
升。
（3）D 装置可以控制固液药品的接触和分离，从而具有控制反应发生和停止的优点。若用 E 装置收集
CO2，由于二氧化碳的密度比空气大，二氧化碳应从 m 口通入，故其验满的方法是将燃着的木条放在 n 口
处，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满。
（4）解：设参加反应的过氧化氢的物质的量为 x
MnO2
2H2O2 2H2O + O2
2 1
x 0.2mol
2 x
=
1 0.2mol
x=0.4mol
m（H2O2）=0.4mol×34g/mol=13.6g
答：参加反应的过氧化氢的质量为 13.6g。
【题型 2 启普发生器】
【例 2】（2023·上海虹口·统考二模）用如图所示的装置制取二氧化碳，相关分析正确的是
A．以碳酸钙粉末和稀盐酸为原料
B．用该方法收集二氧化碳是因为其能溶于水
C．用燃着的木条放入瓶内以检验气体是否收集满
D．关闭 k，若固液不分离，可能是某种反应物已消耗完
【答案】D
【详解】A、应该用块状的碳酸钙和稀盐酸为原料，不能用碳酸钙粉末和稀盐酸，否则反应速度太快，无
法收集，分析错误，故不符合题意；
B、用该方法收集二氧化碳是由于二氧化碳密度比空气的大，不是因为其能溶于水，分析错误，故不符合
题意；
C、应该把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明收集已满，分析错误，故不符合题意；
D、关闭 k，若固液不分离，可能是某种反应物已消耗完，没有二氧化碳气体生成，分析正确，故符合题
意。
故选 D。
【变式 2-1】（2023·上海徐汇·统考三模）具有启普发生器原理的装置是
A． B． C． D．
【答案】C
【分析】启普发生器的工作原理是通过开关弹簧夹，实现固液分离，达到控制反应发生和停止的目的。
【详解】A、关闭弹簧夹，部分液体会回流到长颈漏斗中，但不能让固体和液体完全分离，达不到控制反
应发生和停止的目的，不符合启普发生器的工作原理，错误；
B、缺少弹簧夹，达不到控制反应发生和停止的目的，不符合启普发生器的工作原理，错误；
C、通过打开弹簧夹，可以使长颈漏斗中的液体流入试管中，试管中的液面上升可以与塑料片上的固体接
触发生反应，当关闭弹簧夹时，试管内的液体会回流入长颈漏斗中，当液面低于塑料片时，液体与固体分
离，反应停止，可以达到控制反应发生和停止的目的，符合启普发生器的工作原理，正确。
D、通过分液漏斗加入液体，试管内反应开始后，通过打开和关闭弹簧夹，液面既不会上升也不会下降，
达不到控制反应发生和停止的目的，不符合启普发生器的工作原理，错误；
故选 C。
【变式 2-2】（2023 秋·上海长宁·九年级上海市延安初级中学校考期末）甲乙是某同学设计的两套制取二
氧化碳的发生装置，对两套装置分析正确的是
A．此时甲装置中的止水夹 M 处于打开状态 B．甲装置气体导出过程中容器内部气压小于外部气压
C．甲装置具有启普发生器的功能 D．乙装置 N 处添加止水夹可以控制反应的发生和停止
【答案】C
【详解】A、由图可知，此时甲装置中固液分离，因此止水夹 M 处于关闭状态，故选项说法不正确；
B、甲装置气体导出过程中，甲装置内气压大于外界气压，气体才会顺利导出，故选项说法不正确；
C、甲装置可将固体置于多孔隔板上，通过开关止水夹，控制固液的接触和分离，从而实现反应的发生和
停止，因此甲装置具有启普发生器的功能，故选项说法正确；
D、乙装置 N 处添加止水夹，不能控制反应的发生和停止，是因为该装置无法将固液分离，故选项说法不
正确。
故选 C。
【变式 2-3】（2023·上海·模拟预测）我国科学家首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成；
（1）实验室常用块状大理石与稀盐酸制备二氧化碳，该反应的化学方程式是 。选用如图装置作为
发生装置，待气体收集满后，关闭活塞，装置内液面将由 x 降至 处（选填“y”或“z”），此时装置内
气体压强 外界大气压（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（2）该合成中的第一步是先将二氧化碳转换成甲醇（化学式为 CH4O），这属于 （选填“物理”或
“化学”）变化，甲醇是由 种元素组成，摩尔质量为 ，1mol 甲醇中约含有 个碳原子。
【答案】（1） CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ z 大于 （2） 化学 三或 3 32g/mol
6.02×1023
【详解】（1）大理石（主要成分碳酸钙）和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式
为 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
选用如图装置作为发生装置，待气体收集满后，关闭活塞，装置内气体增多，压强变大，气体将液体长颈
漏斗中，固液完全分离后，装置内液面将由 x 降至 z 处，此时装置内气体压强大于外界大气压；
（2）该合成中的第一步是先将二氧化碳转换成甲醇（化学式为 CH4O），有新物质生成，属于化学变化；
甲醇是由碳、氢、氧三种元素组成；
甲醇的摩尔质量为（12+1×4+16）g/mol=32g/mol；1mol 甲醇分子中约含有 6.02×1023个甲醇分子，每个甲
醇分子中含有 1 个碳原子，所以 1mol 甲醇分子中约含有的碳原子个数为 6.02×1023个×1=6.02×1023。
【题型 3 二氧化碳的检验、验满】
【例 3】（2023·上海松江·统考一模）实验室制取气体是化学学习的重要内容。
（1）大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式是 ；收集二氧化碳的方法是 ，将点
燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，现象是 ，由此 （选填“能”或“不能”）判断集
气瓶中集满二氧化碳。
（2）按下表进行实验，分别取等质量的大理石加入足量稀盐酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳体
积随时间变化曲线如下图所示：
实验编号 药品
I 块状大理石、10%HCl 溶液
II 大理石粉末、10%HCl 溶液
①两次实验中参与反应的盐酸质量是 （选填“相等”或“不相等”）。
②曲线乙对应实验 （选填“I”或“II”），你的判断依据是 。
③若用曲线甲对应的药品进行制取二氧化碳实验，合适的发生装置是 。（填编号）
【答案】（1） CaCO3 +2HCl=CaCl2 +CO2 +H2O 向上排空气法 燃着的木条熄灭 不能 （2） 相等
I 实验 I 药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的时间更长 B
【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和二氧化碳，反应的化学
方程式为：CaCO3 +2HCl=CaCl2 +CO2 +H2O ；
二氧化碳密度比空气大，且能溶于水，故可用向上排空气法收集；
将点燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中会看到燃着的木条熄灭，由此不能判断集气瓶中集满二氧化
碳，应该将燃着的木条放在集气瓶口处，若木条熄灭则收集满。
（2）①由图像可知，甲乙曲线最终生成二氧化碳的体积相等，故两次实验中参与反应的盐酸质量是相等
的；
②曲线乙对应实验 I，因为实验 I 药品用的是块状大理石，与盐酸接触面积小，反应更慢，产生二氧化碳的
时间更长；
③由图像可知曲线甲产生二氧化碳的反应时间非常快，故曲线甲是实验 II，药品是大理石粉末，合适的发
生装置是 B，因为大理石粉末与盐酸接触面积大，反应迅速，装置 B 可以控制盐酸的滴加速率来控制反应
的速率，还能防止生成的二氧化碳气体逸出。
【变式 3-1】（2023·上海金山·统考一模）下图是实验室制取气体的部分装置，请回答下列问题。
（1）用氯酸钾和二氧化锰共热制备氧气的化学方程式是 ，该反应的基本类型是 ，二
氧化锰的作用是 。若要制取 0.06mol 氧气，至少需要 g 氯酸钾参加反应。
（2）用双氧水和二氧化锰制备氧气，为使反应平稳进行，应选用的发生装置是 （填编号）；为了
收集纯净的氧气，应选用的收集装置是 （填编号）。
（3）用块状大理石和稀盐酸制备二氧化碳，控制所加稀盐酸的量，反应时丙装置内液面位于 （填
“a”、“b”或“c”）处为宜，用戊装置收集二氧化碳的验满方法是 。不用粉末状大理石制备二氧化
碳的原因是 。
MnO2
【答案】（1） 2KClO3 2KCl+3O2 分解反应 催化作用 4.9 （2） 乙 丁
Δ
（3） b 将燃着的木条置于集气瓶口，木条熄灭则已集满 粉末状大理石与盐酸接触面积大，反应速度
太快
【详解】（1）氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气，该反应的化学方程式为：
MnO2
2KClO3 2KCl+3O2 ；
Δ
该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；
在该反应中，二氧化锰是催化剂，可以起到催化作用；
0.06mol 氧气的质量为：0.06mol×32g/mol=1.92g
解：设需要氯酸钾的质量为 x
MnO2
2KClO3 Δ 2KCl +3O2
245 96
x 1.92g
245 x
=
96 1.92g x=4.9g；
（2）用双氧水和二氧化锰制备氧气，属于固液不加热反应，为使反应平稳进行，发生装置可选乙，乙装
置可通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制反应速率；
氧气不易溶于水，密度比空气大，可用排水法或向上排空气法收集，排水法收集的氧气比较纯净，故收集
装置可选丁；
（3）用块状大理石和稀盐酸制备二氧化碳，控制所加稀盐酸的量，反应时丙装置内液面位于 b 处，使固
液接触，a 处可能无法使固液分离，c 处不能使固液接触；
二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，用戊装置收集二氧化碳的验满方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，木条
熄灭，说明已经集满；
粉末状大理石与盐酸接触面积大，反应速度太快，不利于收集气体，故不用粉末状大理石制备二氧化碳。
【题型 4 实验拓展与创新】
【例 4】（2023 春·上海浦东新·九年级校考阶段练习）某化学兴趣小组分别用图 1、图 2 装置制取二氧化碳
气体并进行相关实验。
（1）图 1 实验中，锥形瓶内反应的化学方程式为 ，可观察到试管中的石灰水变浑浊。
图 2 实验中，打开分液漏斗的盖子和活塞后，可观察到锥形瓶中产生大量气泡，但烧杯中没有观察到石灰
水变浑浊。
（2）为探究图 2 实验中石灰水不变浑浊的原因，在饱和石灰水中放入 pH 传感器重新进行图 2 实验，测得
饱和石灰水在气体进入后的 pH 随时间的变化如图 3 所示。则 t1-t2时间段内溶液 pH 迅速减小的原因
是 ，0-t1时间段内溶液 pH 几乎不变的原因是 。实验结论：进行二氧化碳的性质实验
时，不宜用浓盐酸制取二氧化碳的原因是 。
【答案】（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （2） 挥发出的氯化氢与石灰水反应使溶液 pH 迅速减小
先排出的是装置内的空气，不会使溶液的 pH 明显变化 浓盐酸具有挥发性，会导致收集的 CO2不纯
【详解】（1）盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
（2）浓盐酸具有挥发性，挥发出氯化氢，进气澄清石灰水与氢氧化钙反应，溶液碱性减弱，pH 减小；氯
化氢密度比空气大，从底部向上逸出，则上部的空气先排出，此时排出的是空气，进入溶液不会引起溶液
pH 的变化，所以进行二氧化碳的性质实验时，不宜用浓盐酸制取二氧化碳的原因是浓盐酸具有挥发性，
会导致收集的 CO2不纯。
【变式 4-1】（2022 秋·上海青浦·九年级校考阶段练习）探究 CO2能否与水反应，装置如图所示。滴加浓
盐酸，待试管中液体变红后，将其加热至沸腾，红色不褪去。说法正确的是
A．锥形瓶中逸出的气体只含 CO2
B．试管中液体变红，证明 CO2能与水反应
C．加热后红色不褪去，说明碳酸受热不分解
D．欲达实验目的，可将浓盐酸改为稀盐酸
【答案】D
【详解】A、将其加热至沸腾，红色不褪去，说明试管中含有盐酸，是因为浓盐酸易挥发，挥发出的氯化
氢气体随着二氧化碳进入石蕊溶液中，加热时碳酸分解，而氯化氢不发生反应，锥形瓶中逸出的气体是二
氧化碳和氯化氢，不符合题意；
B、试管中液体变红，不能证明 CO2能与水反应，是因为浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢气体进入石蕊溶
液中，与水结合生成盐酸，盐酸能使石蕊溶液变红色，不符合题意；
C、加热后红色不褪去，说明试管中含有盐酸，不符合题意；
D、欲达实验目的，可将浓盐酸改为稀盐酸，这样进入试管中的气体只有二氧化碳，可以检验二氧化碳能
否和水反应，符合题意。
故选 D。
【变式 4-2】（2023 秋·上海长宁·九年级上海市娄山中学校考阶段练习）用下图装置进行下列实验，不能
实现的是
A．气体从 b 端通入，用于实验室收集氧气
B．若瓶内装有澄清石灰水，气体从 b 通入可检验其中是否混有二氧化碳
C．若瓶内装满水，可在 b 端连接量筒，收集气体并测量气体的体积
D．若瓶内装部分水，气体从 a 端通入，可观察气泡的速度
【答案】D
【详解】A、氧气的密度比空气大，进入瓶内时，是先在瓶底积聚，所以气体从长管 b 端通入，可用于实
验室收集氧气，选项可以实现，故 A 不符合题意；
B、若瓶内装有澄清石灰水，检验气体是否混有二氧化碳，保证二氧化碳与澄清石灰水充分接触，所以气
体从长管 b 端通入，使气体充分流过液体，起到检验的目的，选项可以实现，故 B 不符合题意；
C、若瓶内装满水，气体的密度比水小，气体应该从短管 a 端通入，将水从长管 b 端排出，可在 b 端连接
量筒，排出水的体积即为收集二氧化碳的体积，起到收集气体并测量气体的体积的目的，选项能实现，故
C 不符合题意；
D、若瓶内装部分水，气体从长管 b 端通入，才可观察气泡的速度，选项不能实现，故 D 符合题意；
故选：D。
【变式 4-3】（2023·上海普陀·统考一模）气体的制取与收集是常见的实验。
（1）实验一：利用图一装置制取并收集氧气。
图一试管中反应的化学方程式是 ；图中收集气体的方法称为 ，当看见
导管口的气泡呈 时，才能将导管伸入集气瓶开始收集气体。
（2）实验二：利用图二所示装置，分组测定大理石样品中所含碳酸钙的含量。
① 称取 2g 大理石样品，在分液漏斗中注入 20mL 足量的盐酸。进行实验，打开活塞 K 注入盐酸，瓶中发
生反应的化学方程式是 。
② 数据处理，记录收集到的水量；通过查阅二氧化碳的密度，计算得出二氧化碳的质量，因此实验过程
中还需记录的物理量是 。
③ 实验反思。经与大理石样品说明书中标注的碳酸钙含量比对，发现某些小组实验数据明显偏小，可能
的原因是 （写出一条）；偏大，可能的原因是 （写出一条）。
MnO2
【答案】（1） 2KClO3 2KCl+3O2 排水集气法 连续均匀
Δ
（2） CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 量筒中收集到水的体积 CO2溶于水且与水反应
反应放热，未冷却至室温即测量水的体积
【详解】（1）氯酸钾在以二氧化锰作催化剂并加热的条件下反应生成氯化钾和氧气，化学方程式为：
MnO2
2KClO3 2KCl+3O2 ，图中收集气体的方法称为排水集气法，当看见导管口的气泡呈连续均匀的气
Δ
泡冒出时，才能将导管伸入集气瓶开始收集气体，否则收集的氧气不纯，故填：
MnO2
2KClO3 2KCl+3O2 ；排水集气法；连续均匀；
Δ
（2）①大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，化学方程式为：
CaCO3 + 2HCl＝CaCl2 +H2O+CO2 ，故填：CaCO3 + 2HCl＝CaCl2 +H2O+CO2 ；
②通过二氧化碳密度计算二氧化碳的质量，还需知道二氧化碳的体积，生成的二氧化碳将集气瓶中的水排
入量筒内，因此量筒内收集到的水的体积就是生成二氧化碳的体积，所以还应记录的物理量是量筒中收集
到水的体积，故填;量筒中收集到水的体积;
③ 二氧化碳溶于水且能和水发生化学反应会导致测得的二氧化碳体积偏小，最后大理石的纯度低，碳酸
钙与盐酸反应属于放热反应，未冷却至室温即测量水的体积，导致二氧化碳体积膨胀而测得的数值偏
大 ，最后大理石纯度偏大，故填：CO2溶于水且与水反应反应放热；未冷却至室温即测量水的体积。
【变式 4-4】（2023 秋·上海杨浦·九年级上海市三门中学（上海财经大学附属初级中学）校考期末）实验
室制备并收集二氧化碳。
（1）选用药品。按下表进行实验，取等质量的大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳
体积随时间变化曲线如图所示：
实验编号 药品
Ⅰ 块状大理石、10%H2SO4溶液
Ⅱ 块状大理石、7%HCl 溶液
Ⅲ 大理石粉末、7%HCl 溶液
①图中丙对应实验 （选填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②确定用乙对应的药品制备并收集二氧化碳，相应的化学方程式是 。
③不用甲对应的药品，理由是 。
（2）搭建装置。组装简易启普发生器，并在装置中连接上压强传感器如图一，测得的实验过程中试管内
气体压强变化情况如图二。
下列说法正确的是 （填字母）。
A．ab 段试管中液面逐渐上升
B．bc 段石灰石与稀盐酸脱离接触
C．c 点的对应操作是打开弹簧夹
（3）收集二氧化碳。用如图装置收集时，二氧化碳气体从 （选填“x”或“y”）端通入。
（4）有同学搭建了下图装置，要使该装置也具有启普发生器的功能，需将块状石灰石放置在
（选填“A”或“B”）处。
【答案】（1） Ⅰ CaCO3 +2HCl=CaCl2 +CO2 +H2O 反应速率过快，不利于收集气体
（2）BC （3）y （4）A
【详解】（1）①根据大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面阻止了反应的进一步
发生，所以图丙对应实验Ⅰ；
②大理石和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故方程式为：CaCO3 +2HCl=CaCl2 +CO2 +H2O ；
③图甲中反应速率过快，不利于收集气体；
（2）A. ab 段压强增大，说明气体增多，应是从此时弹簧夹关闭，压强增大，将液体压入长颈漏斗，试管
中液面逐渐下降，故选项错误；
B. bc 段压强不变，说明不再反应，且装置密闭，因此此时固液分离，不再接触，所以石灰石与稀盐酸脱离
接触，故选项正确；
C. c 点之后压强减小，气体输出，所以此时的对应操作是打开弹簧夹，故选项正确；
故选 BC；
（3）二氧化碳密度大于空气，所以应该从下端口通入，故填：y；
（4）要使该装置也具有启普发生器的功能，需将块状石灰石放置在 A 处，关闭弹簧夹，管内气体不能排
出，气压增大，将液体药品压到 B 端，固液分离，反应停止，故填 A。
【变式 4-5】（2023·上海·模拟预测）用下列装置进行实验室制取二氧化碳
（1）实验室制取二氧化碳的方程式是 。
（2）若用 E 装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是 ；
（3）用装置 B 作为实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置在操作上的优点是 ；装置 B 中多孔
隔板的作用是 。
A．承载大理石 B．吸附 C．控制反应开始与结束 D．促于液体流动
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是 ；（答一点即可）
（4）为了解装置 B 具有操作上的优点的原因，他们在装置 C 中连接压强传感器，从而测定实验中试管内
气体压强变化的情况（如图 D）。下列说法正确的是 （填序号）。
I. ab 段试管中液面逐渐上升 II. bc 段固体与稀盐酸完全接触
Ⅲ. c 点的对应操作是打开弹簧夹 Ⅳ. bc 段压强基本不变，说明装置气密性好
（5）下列装置有 B 装置的优点且工作原理相似的是 。
【答案】（1）CaCO3 + 2HCl=CaCl2 +H2O+CO2 （2）防止二氧化碳溶于水，且与水反应
（3） C AD 装置漏气 （4）Ⅲ、Ⅳ （5）C
【详解】（1）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，石灰石的主要成分是碳酸
钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：
CaCO3 + 2HCl=CaCl2 +H2O+CO2 ；
（2）若用 E 装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是：防止二氧化碳溶于
水且与水反应；
（3）装置 B 中可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，
装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，生
成气体，故优点是：可以控制反应的发生和停止，多孔隔板的作用是：承载大理石,促于液体流动。
故填：C；AD；
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是装置漏气；
（4）I.ab 段压强增大，此时生成气体，液体被压入长颈漏斗中，试管中液面逐渐下降，不符合题意；
II.bc 段压强不变，此时固体与稀盐酸分离，反应停止，不符合题意；
Ⅲ.c 点的对应操作是打开弹簧夹，气体导出，压强下降，符合题意；
Ⅳ.bc 段压强基本不变，说明装置气密性好，气体没有逸出，符合题意。
故选Ⅲ、Ⅳ；
（5）A、该装置中石灰石和稀盐酸直接接触，无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意；
B、该装置可以通过上下移动粗铜丝，实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，B 装置是通
过开关止水夹，通过压强变化控制发生的发生和停止，原理不同，不符合题意；
C、该装置中，可将石灰石置于有孔塑料片上，关闭止水夹，通过漏斗添加液体，固液接触，生成气体，
装置内压强增大，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体导出，固液接触，生成气体，可以控制反应的
发生和停止，且与 B 装置原理相同，符合题意；
D、该装置中石灰石与稀盐酸无法分离，不能控制反应的发生和停止，不符合题意。
故选 C。专题 4.3 二氧化碳的实验室制法
【题型 1 二氧化碳的制取原理】
【题型 2 启普发生器】
【题型 3 二氧化碳的检验、验满】
【题型 4 实验拓展与创新】
【题型 1 二氧化碳的制取原理】
【例 1】（2022 秋·上海青浦·九年级校考期末）图是某小组设计的可用于制备并验证 CO2性质的装置。
（1）写出仪器 A 名称： ；
（2）写出实验室制取 CO2的化学反应方程式 ；
（3）小组同学对装置进行气密性检查完好后，打开 K1、关闭 K2时，开始制备 CO2。装置Ⅰ中的现
象 ；装置Ⅰ和Ⅱ组合使用能否控制Ⅰ中反应的进行，请写出理由 ；
（4）实验中，同学们将 的木条放在 a 处，木条熄灭。关闭 K1，瓶内 CO2按如图操作实际不能集
满，请从图装置分析原因 。为能集满 CO2，你的改进方法是 ；
（5）利用Ⅰ、Ⅲ装置组合，当打开 K2、关闭 K1时，可验证 CO2的有关性质。请完成下列表格
装置Ⅲ中物质 实验现象 实验结论
与水反应
变浑浊
【变式 1-1】（2023·上海·模拟预测）根据如下图，下列气体的实验室制法正确的是
A．选择甲装置制取 CO2，X 为大理石
B．选择甲装置制取 H2，Y 为铜粒
C．选择乙装置既可收集 H2，也可收集 CO2
D．选择乙装置干燥 O2，气流方向为 b 进 a
【变式 1-2】（2023 秋·上海静安·九年级上海市市北初级中学校考期末）根据下列装置回答问题。
（1）写出仪器 a 的名称 。
（2）通常实验室制取 CO2的化学方程式是 。用 B 装置制取 CO2时，反应未停止前关闭止水
夹，除了有气泡产生外，还可观察到的现象是 。
（3）实验室也可用 D 装置制备二氧化碳，选择该发生装置的优点是 ；若用 E 装置收集 CO2，
气体的验满方法是 。
（4）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，若产生 0.2mol 氧气，则参加反应的过氧化氢的质量为
g。（根据化学方程式计算）。
【题型 2 启普发生器】
【例 2】（2023·上海虹口·统考二模）用如图所示的装置制取二氧化碳，相关分析正确的是
A．以碳酸钙粉末和稀盐酸为原料
B．用该方法收集二氧化碳是因为其能溶于水
C．用燃着的木条放入瓶内以检验气体是否收集满
D．关闭 k，若固液不分离，可能是某种反应物已消耗完
【变式 2-1】（2023·上海徐汇·统考三模）具有启普发生器原理的装置是
A． B． C． D．
【变式 2-2】（2023 秋·上海长宁·九年级上海市延安初级中学校考期末）甲乙是某同学设计的两套制取二
氧化碳的发生装置，对两套装置分析正确的是
A．此时甲装置中的止水夹 M 处于打开状态 B．甲装置气体导出过程中容器内部气压小于外部气压
C．甲装置具有启普发生器的功能 D．乙装置 N 处添加止水夹可以控制反应的发生和停止
【变式 2-3】（2023·上海·模拟预测）我国科学家首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成；
（1）实验室常用块状大理石与稀盐酸制备二氧化碳，该反应的化学方程式是 。选用如图装置作为
发生装置，待气体收集满后，关闭活塞，装置内液面将由 x 降至 处（选填“y”或“z”），此时装置内
气体压强 外界大气压（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（2）该合成中的第一步是先将二氧化碳转换成甲醇（化学式为 CH4O），这属于 （选填“物理”或
“化学”）变化，甲醇是由 种元素组成，摩尔质量为 ，1mol 甲醇中约含有 个碳原子。
【题型 3 二氧化碳的检验、验满】
【例 3】（2023·上海松江·统考一模）实验室制取气体是化学学习的重要内容。
（1）大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式是 ；收集二氧化碳的方法是 ，将点
燃的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，现象是 ，由此 （选填“能”或“不能”）判断集
气瓶中集满二氧化碳。
（2）按下表进行实验，分别取等质量的大理石加入足量稀盐酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳体
积随时间变化曲线如下图所示：
实验编号 药品
I 块状大理石、10%HCl 溶液
II 大理石粉末、10%HCl 溶液
①两次实验中参与反应的盐酸质量是 （选填“相等”或“不相等”）。
②曲线乙对应实验 （选填“I”或“II”），你的判断依据是 。
③若用曲线甲对应的药品进行制取二氧化碳实验，合适的发生装置是 。（填编号）
【变式 3-1】（2023·上海金山·统考一模）下图是实验室制取气体的部分装置，请回答下列问题。
（1）用氯酸钾和二氧化锰共热制备氧气的化学方程式是 ，该反应的基本类型是 ，二
氧化锰的作用是 。若要制取 0.06mol 氧气，至少需要 g 氯酸钾参加反应。
（2）用双氧水和二氧化锰制备氧气，为使反应平稳进行，应选用的发生装置是 （填编号）；为了
收集纯净的氧气，应选用的收集装置是 （填编号）。
（3）用块状大理石和稀盐酸制备二氧化碳，控制所加稀盐酸的量，反应时丙装置内液面位于 （填
“a”、“b”或“c”）处为宜，用戊装置收集二氧化碳的验满方法是 。不用粉末状大理石制备二氧化
碳的原因是 。
【题型 4 实验拓展与创新】
【例 4】（2023 春·上海浦东新·九年级校考阶段练习）某化学兴趣小组分别用图 1、图 2 装置制取二氧化碳
气体并进行相关实验。
（1）图 1 实验中，锥形瓶内反应的化学方程式为 ，可观察到试管中的石灰水变浑浊。
图 2 实验中，打开分液漏斗的盖子和活塞后，可观察到锥形瓶中产生大量气泡，但烧杯中没有观察到石灰
水变浑浊。
（2）为探究图 2 实验中石灰水不变浑浊的原因，在饱和石灰水中放入 pH 传感器重新进行图 2 实验，测得
饱和石灰水在气体进入后的 pH 随时间的变化如图 3 所示。则 t1-t2时间段内溶液 pH 迅速减小的原因
是 ，0-t1时间段内溶液 pH 几乎不变的原因是 。实验结论：进行二氧化碳的性质实验
时，不宜用浓盐酸制取二氧化碳的原因是 。
【变式 4-1】（2022 秋·上海青浦·九年级校考阶段练习）探究 CO2能否与水反应，装置如图所示。滴加浓
盐酸，待试管中液体变红后，将其加热至沸腾，红色不褪去。说法正确的是
A．锥形瓶中逸出的气体只含 CO2
B．试管中液体变红，证明 CO2能与水反应
C．加热后红色不褪去，说明碳酸受热不分解
D．欲达实验目的，可将浓盐酸改为稀盐酸
【变式 4-2】（2023 秋·上海长宁·九年级上海市娄山中学校考阶段练习）用下图装置进行下列实验，不能
实现的是
A．气体从 b 端通入，用于实验室收集氧气
B．若瓶内装有澄清石灰水，气体从 b 通入可检验其中是否混有二氧化碳
C．若瓶内装满水，可在 b 端连接量筒，收集气体并测量气体的体积
D．若瓶内装部分水，气体从 a 端通入，可观察气泡的速度
【变式 4-3】（2023·上海普陀·统考一模）气体的制取与收集是常见的实验。
（1）实验一：利用图一装置制取并收集氧气。
图一试管中反应的化学方程式是 ；图中收集气体的方法称为 ，当看见
导管口的气泡呈 时，才能将导管伸入集气瓶开始收集气体。
（2）实验二：利用图二所示装置，分组测定大理石样品中所含碳酸钙的含量。
① 称取 2g 大理石样品，在分液漏斗中注入 20mL 足量的盐酸。进行实验，打开活塞 K 注入盐酸，瓶中发
生反应的化学方程式是 。
② 数据处理，记录收集到的水量；通过查阅二氧化碳的密度，计算得出二氧化碳的质量，因此实验过程
中还需记录的物理量是 。
③ 实验反思。经与大理石样品说明书中标注的碳酸钙含量比对，发现某些小组实验数据明显偏小，可能
的原因是 （写出一条）；偏大，可能的原因是 （写出一条）。
【变式 4-4】（2023 秋·上海杨浦·九年级上海市三门中学（上海财经大学附属初级中学）校考期末）实验
室制备并收集二氧化碳。
（1）选用药品。按下表进行实验，取等质量的大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳
体积随时间变化曲线如图所示：
实验编号 药品
Ⅰ 块状大理石、10%H2SO4溶液
Ⅱ 块状大理石、7%HCl 溶液
Ⅲ 大理石粉末、7%HCl 溶液
①图中丙对应实验 （选填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②确定用乙对应的药品制备并收集二氧化碳，相应的化学方程式是 。
③不用甲对应的药品，理由是 。
（2）搭建装置。组装简易启普发生器，并在装置中连接上压强传感器如图一，测得的实验过程中试管内
气体压强变化情况如图二。
下列说法正确的是 （填字母）。
A．ab 段试管中液面逐渐上升
B．bc 段石灰石与稀盐酸脱离接触
C．c 点的对应操作是打开弹簧夹
（3）收集二氧化碳。用如图装置收集时，二氧化碳气体从 （选填“x”或“y”）端通入。
（4）有同学搭建了下图装置，要使该装置也具有启普发生器的功能，需将块状石灰石放置在
（选填“A”或“B”）处。
【变式 4-5】（2023·上海·模拟预测）用下列装置进行实验室制取二氧化碳
（1）实验室制取二氧化碳的方程式是 。
（2）若用 E 装置收集并测量生成的气体的体积，其中在水面上放一层植物油目的是 ；
（3）用装置 B 作为实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置在操作上的优点是 ；装置 B 中多孔
隔板的作用是 。
A．承载大理石 B．吸附 C．控制反应开始与结束 D．促于液体流动
收集好一定量二氧化碳后，夹紧弹簧夹，固液没有分离，其原因可能是 ；（答一点即可）
（4）为了解装置 B 具有操作上的优点的原因，他们在装置 C 中连接压强传感器，从而测定实验中试管内
气体压强变化的情况（如图 D）。下列说法正确的是 （填序号）。
I. ab 段试管中液面逐渐上升 II. bc 段固体与稀盐酸完全接触
Ⅲ. c 点的对应操作是打开弹簧夹 Ⅳ. bc 段压强基本不变，说明装置气密性好
（5）下列装置有 B 装置的优点且工作原理相似的是 。
