第4节《分组实验：二氧化碳的制取和性质研究》重点归纳与精析提升

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第4节《分组实验：二氧化碳的制取和性质研究》
重点归纳与精析提升
【知识梳理】
1．反应原理
　　　　＋　HCl===　　　　＋H2O＋CO2↑
2．仪器装置(如图3.4- 4所示)
3．实验步骤
“查”：检查　　　　。
“装”：从锥形瓶口装　　　　，塞紧塞子。
“加”：从　　　　　　加入稀盐酸。
“收”：收集气体。
“验”：用　　　　　放在集气瓶口，木条熄灭证明已收集满。
装置注意事项：发生装置的导管口露出塞子即可，不能伸入过长；长颈漏斗下端管口要伸入液面以下。
【知识广场】
二氧化碳气体检测仪
　　　　二氧化碳检测技术采用的是二氧化碳 ( http: / / www.21cnjy.com )气体检测仪(如图3.4- 5)，二氧化碳检测仪精确进行二氧化碳检测，采用红外进口二氧化碳传感器，信号稳定。二氧化碳检测仪具有灵敏度及精度高等优点。二氧化碳控制器采用了世界上先进的微电脑技术、数字传感器技术、自动控制技术，带有数码管显示和键盘操作，能够自动监测并显示室内的二氧化碳、温度、湿度数据，通过键盘可以设置二氧化碳、温湿度的上下限，当二氧化碳、温湿度超过所设范围时自动报警。21世纪教育网版权所有
【精选例析】
【例1】请结合下列实验装置，回答问题。
(1)写出仪器名称：a．_____；b．_____。
(2)加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的化学方程式为__________________________________。2·1·c·n·j·y
(3)用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，选用的装置为________(填字母)。
(4)与集气瓶配套使用的玻璃片一般一面为光 ( http: / / www.21cnjy.com )滑面，另一面为磨砂面，收集气体时用玻璃片的________(填“光滑面”或“磨砂面”)盖好集气瓶。 21·世纪*教育网
http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com )　(1)图中a为试管，b为铁架台。
(2)氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气。
(3)碳酸钙和稀盐酸的反应为固液常温型，应选发生装置B，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，应用向上排空气法收集。www-2-1-cnjy-com
(4)收集气体时，应用玻璃片的磨砂面盖好集气瓶，以保证装置的气密性良好。
【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(　　　)
【解析】　A选项，关闭止水夹，试管内气压增 ( http: / / www.21cnjy.com )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选项，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。　2-1-c-n-j-y
【重点归纳】
·11．操作注意事项：
(1)要用镊子夹取石灰石或大理石。装入广口瓶(平底烧瓶、锥形瓶等)时要注意“一横、二放、三竖”。
(2)用向上排空气法收集二氧化碳时导管要伸入集气瓶底部。
2．选择大理石或石灰石作为 ( http: / / www.21cnjy.com )原料的理由：大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙。碳酸盐与酸反应，一般都有二氧化碳生成。若选用可溶性的碳酸盐(如碳酸钠等)，与酸反应速率过快，难以控制。大理石或石灰石与酸反应速率适中，其在自然界中含量也极其丰富，价格低廉。所以，可选用大理石或石灰石制取二氧化碳。21*cnjy*com
3．酸的选择：
(1)如果用稀硫酸和大理石或石灰石反应 ( http: / / www.21cnjy.com )，会生成微溶性固体硫酸钙，它覆盖在大理石或石灰石表面，使酸与大理石或石灰石脱离接触，会导致反应难以持续进行。
(2)如果用浓盐酸和大理石或石灰石反应，由于浓盐酸具有挥发性，会导致制得的CO2中混有较多的氯化氢气体。【来源：21cnj*y.co*m】
(3)用稀盐酸和大理石或石灰石反应 ( http: / / www.21cnjy.com )，产生CO2气体的速率平稳，所得气体又较为纯净，所以选用稀盐酸和大理石或石灰石制取CO2最合适。·c·n·j·21教育名师原创作品
【巩固提升】
1．实验室里制取并收集二氧化碳气体 ( http: / / www.21cnjy.com )时一般有以下操作步骤：①检查装置的气密性；②连接装置；③加入大理石；④加入稀盐酸；⑤收集；⑥验满。其中排列顺序正确的是(　　)
A. ①②③④⑤⑥　 　　　　　 B. ②①④③⑤⑥
C. ②③④①⑤⑥　　　 　　　D. ②①③④⑤⑥
2．下列四瓶气体存放方法正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
3．小兵同学在参考书上发现，镁能在二氧化碳气 ( http: / / www.21cnjy.com )体中燃烧。于是他到实验室做了如下实验：将镁条用砂纸擦亮，点燃后迅速伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，发现镁条剧烈燃烧，发出白光，集气瓶变热，产生一种白色粉末(MgO)和一种黑色粉末(C)。你认为他的下列结论不正确的是(　　)【版权所有：21教育】
A. 某些金属的燃烧不能用CO2灭火
B. 该反应放出热量
C. 该反应的反应速率很快
D. 该反应的实质是Mg与CO2中混有的O2反应
4．下列各图分别是二氧化碳的实验室制备、收集、性质检验实验，其中错误的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
5．下列选项中，可把表中每一组气体物质分别区别开来的是(　　)
第一组 第二组 第三组
N2、CO2 O2、CO2 CO、CO2
A. 插入带火星的木条　　　　 B. 闻气味
C. 滴入澄清的石灰水 　　　　D. 插入燃着的木条
6．气体的制备是科学实验的基本技能之一。现用如图所示装置制取初中科学中常见的气体。
eq \a\vs4\al\co1( ( http: / / www.21cnjy.com / ),（第6题）)
(1)实验室制取并收集一瓶二氧化碳气体应选择的装置是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　。
(2)实验室制氧气的发生装置可以选用A装置，选择A装置的依据是　　　　　　
　　　　　　　　。
7．如下为小浩同学设计实验 ( http: / / www.21cnjy.com )室制取二氧化碳气体所用药品的四种组合：①粉末状碳酸钙与稀盐酸；②块状石灰石与稀盐酸；③块状石灰石与浓盐酸；④块状石灰石与稀硫酸。四种组合中，最理想的是②，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8．质疑与探究是科学课堂永恒的主题。如图是小科同学对气体收集方式本质原因的探究。
eq \a\vs4\al\co1( ( http: / / www.21cnjy.com / ),（第8题）)
(1)有同学说：“CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )要用向上排空气法收集，不能用向下排空气法收集。”小科同学疑惑：为什么不能用向下排空气法收集？于是，进行了如下对比实验：用图甲和图乙两种方式收集CO2，通入的气体流速和时间相同，发现甲集气瓶收集到的CO2浓度较大，乙集气瓶的CO2浓度较小。请分析两者浓度相差较大的原因。21*cnjy*com
(2)还有同学说：“O2可以用排水集 ( http: / / www.21cnjy.com )气法收集，但CO2不能用排水集气法收集。”对此，小科同学疑惑，于是又进行了如下对比实验：用图丙装置分别以相同流速通入O2和CO2，发现收集满时O2耗时比CO2少。请分析原因。
9．科学是一门以实验为基础的学科，实验 ( http: / / www.21cnjy.com )是学习科学的一条重要途径。下面我们就实验室制取二氧化碳的收集问题作如下讨论：根据二氧化碳的性质，它可溶于水也能与水反应生成碳酸，通常采用排空气集气法收集，二氧化碳真的就不能用排水法收集吗？
资料一：文献表明1体积水要完全溶解1体积二氧化碳，至少需要约7天的时间。如果是1天时间，则1体积水大约只能溶解体积的二氧化碳。
资料二：对任何气体的收集，凡能用排水法收集的气体，最好用排水法收集，这样既可以观察集气的快慢，又可以提高被收集气体的纯度。
资料三：二氧化碳不溶于饱和的碳酸氢钠溶液。
(1)你认为在中学科学实验中是否可 ( http: / / www.21cnjy.com )以用排水法收集二氧化碳气体？　　　　　　　，你的观点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)要使实验室收集二氧化碳达到最优化，你是否还有更好的建议：　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
10．为确定某大理石样品的纯度，某兴趣小 ( http: / / www.21cnjy.com )组进行如下实验：称取该大理石(主要成分是CaCO3，杂质不参加反应)加入烧杯中，向其中逐渐加入稀盐酸至完全反应。反应结束后，称量烧杯的总质量(溶解的气体忽略不计)，有关数据记录如表。21教育网
烧杯 大理石 稀盐酸 反应后烧杯及其中物质的总质量
质量/克 90 8.5 50 145.2
(1)实验中判断碳酸钙已经完全反应的方法是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验中产生的二氧化碳质量为　　　　　克，该大理石样品的纯度为　　　　。(计算结果精确到0.1%)www.21-cn-jy.com
(3)实验中若用浓盐酸代替稀盐酸，会使实验结果偏　　　，原因是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)大理石是重要的建筑材料，在实际应用中应避免与　　　　　　　　　　　　　　接触。
11．小明在科学实验操作考核中，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，小明应该从图①的药品中选择　　　　　和　　　　　　反应。
( http: / / www.21cnjy.com / )
(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 ( http: / / www.21cnjy.com )氯化氢气体混入二氧化碳气体中　②一般不选用碳酸钠粉末，因为它与酸反应的速率太快，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，因为反应的速率适中，条件要求不高，气体产物纯净，易于收集【出处：21教育名师】
(3)写出用你选择的药品制取二氧化碳的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　。
(4)如图②所示是小明实验时的主要步骤，这些步骤的正确顺序是　　　　　　　　　
(填字母，下同)，其中操作有误的是　　　　　　　　　　　　　　。
( http: / / www.21cnjy.com / )
第4节《分组实验：二氧化碳的制取和性质研究》重点归纳与精析提升　参考答案
【知识梳理】
1． CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
3．“查”：检查装置的气密性。
“装”：从锥形瓶口装大理石，塞紧塞子。
“加”：从长颈漏斗(或分液漏斗)加入稀盐酸。
“收”：收集气体。
“验”：用燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭证明已收集满。
【精选例析】
( http: / / www.21cnjy.com / ) http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com )　(1)试管　铁架台　(2)2KClO32KCl＋3O2↑　(3)BD　(4)磨砂面
　 ( http: / / www.21cnjy.com / )　 (B)
【巩固提升】
1． (Ｄ)　　　2． B　　　3． (Ｄ) 　　4． (A)　　　5． (C)
6．(1) BC。
(2)反应物是固体，反应条件是加热。
7．②，理由是反应速率适中，易于收集气体，稀盐酸中氯化氢气体挥发较少。
8．(1)【答】　二氧化碳的密度大于空 ( http: / / www.21cnjy.com )气，用向下排空气法收集时，密度较大的二氧化碳会从集气瓶口向下逸出，故在相同的时间内收集到的CO2浓度较小。
(2) 【答】　氧气不易溶于水 ( http: / / www.21cnjy.com )，而二氧化碳能溶于水，若用排水法收集二氧化碳气体，一部分气体会溶于水，还有部分二氧化碳气体会与水反应，故相同时间内收集的二氧化碳较少。
9． (1)可以，你的观点是在实验室用 ( http: / / www.21cnjy.com )排水法收集二氧化碳，由于实验时间较短，二氧化碳溶解的量很少，故可行(或用排水法既可以观察集气的快慢，又可以提高二氧化碳的纯度)。
(2)用排饱和碳酸氢钠溶液法收集二氧化碳。
【解析】　(1)根据资料一可得，实验室收集 ( http: / / www.21cnjy.com )二氧化碳，时间较短，二氧化碳溶解很少，排水法可行，且用排水法既可以观察集气的快慢，又可以提高二氧化碳的纯度。(2)二氧化碳不溶于饱和的碳酸氢钠溶液，所以可以用排饱和碳酸氢钠溶液法收集二氧化碳。
10． (1)继续加入稀盐酸，观察到不再产生气泡。
(2) 3.3克， 88.2%。(计算结果精确到0.1%)
(3)偏大，因为浓盐酸有挥发性，会导致测得的二氧化碳质量偏大，从而导致计算所得的碳酸钙质量偏大，最终导致实验结果偏大。21·cn·jy·com
(4)酸或酸性物质接触。
【解析】　(1)碳酸钙与稀盐 ( http: / / www.21cnjy.com )酸反应会有气体产生，因此判断碳酸钙是否已完全反应，可继续加入稀盐酸，观察是否有气泡产生。(2)根据质量守恒定律可知，反应后减少的质量即为生成的二氧化碳质量，故二氧化碳的质量＝90克＋8.5克＋50克－145.2克＝3.3克。设8.5克大理石样品中碳酸钙的质量为x。【来源：21·世纪·教育·网】
＝，x＝7.5克。
大理石样品的纯度＝×100%≈88.2%。
11． (1)稀盐酸和石灰石反应。
(2)①②④(填序号)。
(3) CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(4)是CABD(填字母，下同)，其中操作有误的是D。
【解析】　(1)实验室制取二氧化碳一般 ( http: / / www.21cnjy.com )用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应。(2)不能用木炭和氧气反应，因为生成的气体中可能混有氧气而难以分离。(4)制取气体时，首先要检查装置的气密性，然后装入药品，再收集气体，最后验满应将燃着的木条放在集气瓶口而不应伸入集气瓶内。21cnjy.com
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