课题2 二氧化碳制取的研究学案（有答案）

第六单元 碳和碳的氧化物
模块2 二氧化碳的制取
考试要求
考纲
掌握实验室制取气体的一般思路，会选择反应装置和收集方法；
掌握实验室制取二氧化碳的方法。


知识点一 实验室制取二氧化碳的药品选择
1.药品选择：石灰石（主要成分CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）、CaCO3粉末
稀盐酸、稀硫酸
实验过程探究
总结：
药品选用：石灰石（或大理石）和稀盐酸
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
知识点二 实验室制取二氧化碳的装置选择
选择发生装置的依据
（1）气体发生装置：
反应物的状态：固体与固体反应；固体与液体反应；液体与液体反应。
反应条件：是否需要加热、加催化剂
装置类型：

反应物是固体和液体且不需加热 反应物是固体且需加热
思考并回答：
固体+ 液体常温下反应，长颈漏斗还可以用什么代替？
在制取装置中，使用长颈漏斗应注意什么事项？
长颈漏斗下端要浸入液面一下形成液封，防止气体从长颈漏斗排出。
选择收集装置的依据
思考并回答：
集气瓶内的导管为什么要伸入到接近集气瓶底部？
排尽集气瓶内的空气，以收集到更纯的二氧化碳。
总结：二氧化碳密度比空气大，可溶于水，因此选择向上排空气法。
实验室制取二氧化碳装置
实验室制取二氧化碳的其他装置
知识点三 制取二氧化碳的实验步骤
1.按要求连接好仪器
2.检查装置气密性
从长颈漏斗中加水，是长颈漏斗的下端浸入液面一下，用止水夹夹住导气管，继续向长颈漏斗加水，发现长颈漏斗中的液面不下降，说明装置的气密性良好。
3.加药品
先加固体，后加液体。
4.收集气体
5.验满
二氧化碳检验的方法：
石灰水变浑浊

【例1】实验室制取二氧化碳的方法是
A. 木炭在空气中燃烧
B. 大理石与稀盐酸
C.煅烧石灰石
D.石灰石与稀硫酸反应
【答案】B

【例1】下列装置中，不能用于实验室制取二氧化碳的是
【答案】D
【例1】实验室制取并收集二氧化碳必须用到的一组仪器是
【答案】C
【变式1】已知实验室里制取气体丙的化学方程式为：甲（固）+乙（固）丙↑+丁，且气体丙易溶于水，密度比空气的大，则应选用的装置和收集方法是（ ）
A. 制取CO2的发生装置和排水法收集
B. 用KMnO4制取O2的发生装置和向上排空气法收集
C. 制取CO2的发生装置和向下排空气法收集
D. 用KMnO4制取O2的发生装置和排水法收集
【答案】B
【例1】实验室开放日，某化学小组的同学在老师的指导下，设计了如下实验装置进行气体制取和性质的探究，请回答有关问题：
实验室用高锰酸钾制取氧气时，应选用的发生装置 （填写装置字母代号，下同）请写出该反应的化学方程式
实验室制取二氧化碳气体时，应应选用的发生装置和收集装置是 ，制取二氧化碳的化学方程式

（3）实验室收集氢气可用D或E装置的原因分别是 、 。
（4）实验室收集二氧化碳时，验满的方法是 。
【变式1】实验室制取二氧化碳气体，有如下图所示的仪器可供选用

请你回答下列问题：
（1）制取二氧化碳气体所需的药品是 ；
（2）收集二氧化碳气体的方法是 ；
（3）制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是（用仪器的序号回答） ；
（4）检验二氧化碳气体是否收集满的方法是 ；
（5）制取二氧化碳的化学方程式是 。
【答案】（1）石灰石或大理石和稀盐酸；（2）向上排空气法；（3）ACDE；（4）将燃着的木条放在集气瓶口；（5）CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O ＋CO2↑
1. 下列四瓶气体存放方法正确的是

【答案】B
2. 检验集气瓶中的CO2是否收集满的正确方法是
A. 向瓶内倒入澄清石灰水振荡 B. 在瓶口闻其气味
C. 将带火星的木插入瓶里 D. 将燃着的木条放在瓶口
【答案】D
3. 实验表明，不能用块状大理石与稀硫酸反应来制取二氧化碳气体，而能用大理石粉末与稀硫酸制取二氧化碳气体。由此得出的合理结论是
A. 能发生反应的物质之间是否发生反应，与反应条件有关
B. 反应物之间接触面积越大，越有利于反应的进行
C. 块状大理石与大理石粉末的化学性质不同
D. 块状大理石与大理石粉末的组成不同
【答案】B
4. 实验室制取二氧化碳气体应选用的仪器是
A. 长颈漏斗、集气瓶、水槽、导气管
B. 集气瓶、试管、水槽、导气管
C. 酒精灯、广口瓶、集气瓶、长颈漏斗
D. 广口瓶、集气瓶、长颈漏斗、带导管的橡皮塞
【答案】D
5. 实验室里制取并收集二氧化碳气体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. ②①③④⑤⑥ D. ②③④①⑤⑥
【答案】C
6. 要鉴别空气、O2、CO2三瓶气体最简便的方法是
A. 将带火星的木条分别伸入集气瓶内
B. 分别通入澄清石灰水中
C. 将燃着的木条分别伸入集气瓶内
D. 测定和比较三种气体的密度
【答案】C
7.为证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，可在鸡蛋壳上滴加
A. 酒精 B. 水 C. 石灰水 D. 稀盐酸
【答案】D
8. 集气瓶被誉为“万能瓶”，如下图装置是其中的一种。当被收集的气体从a口进入时，瓶内空气从b口排出，相当于向上排空气法收集气体。现若将被收集的气体从b口进入，则它可收集的气体为：①H2 ②O2 ③CO2

A. 只有① B. 只有①和② C. 只有③ D. ①②③均可
【答案】A
9.可生成二氧化碳的反应很多，例如：①酒精的燃烧 ②木炭在空气中燃烧 ③碳与氧化铜反应 ④高温煅烧石灰石 ⑤石灰石（块状）与稀硫酸 ⑥石灰石（块状）与稀盐酸 ⑦碳酸钙粉末与浓盐酸 ⑧人和动物的呼吸作用，其中可用于实验室制CO2的是
A. ④⑥ B. ⑤⑥ C. ⑥ D. 全部
【答案】C
10.欲除去热水瓶胆内壁附着的水垢（主要成份是碳酸钙），可采用的办法是
A. 加热 B. 用砂子擦洗 C. 加稀盐酸浸洗 D. 用水洗
【答案】C
11.两份质量相同的碳酸钙，一份与足量的盐酸反应，一份充分煅烧，它们所生成的二氧化碳的质量
A. 一样多 B. 充分煅烧生成的CO2多
C. 与盐酸反应放出的CO2多 D. 很难确定
【答案】A
12.下图是实验室依次制备、收集、验证、验满CO2的装置，其中正确的是

【答案】D
13.在实验台上摆放着供你选择的如下药品和仪器（实验常备用品图中略）：


请你设计一种制备某气体的实验方案，填写实验报告中的以下几项：
制备气体名称
实验药品（填写序号）
实验仪器（填写序号）
实验原理
收集方法
反思与评价
（从装置的优、缺点方面说明）
【答案】
制备气体名称
制取CO2
制取O2
制取O2
实验药品（填写序号）
①④
③⑤
⑥
实验仪器
（填写序号）
ACDH或GDH或ACBEH或GBEH
与制取CO2的仪器相同
ACFHIK
实验原理
CaCO3＋2HCl =CaCl2＋H2O ＋CO2↑
2H2O22H2O+O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
收集方法
向上排空气法
向上排空气法或排水法
向上排空气法或排水法
反思与评价
（从装置的优、缺点方面说明）
分析你设计装置的优缺点，如：制取CO2用ACDH装置，优点：该装置操作简单方便，应用于课堂演示实验；缺点：不便于制备量多的CO2气体。（只要符合题意均可）

14.实验室里常用大理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，某同学认真研究了课本中的实验装置（如下图甲），对其中的气体发生装置进行了改进（如下图乙）。请回答下列问题。

甲 乙
（1）写出实验室里制取二氧化碳的化学反应方程式___________________________；
（2）写出标号仪器的名称：a________________，b_________________，c_____________，d____________________；
（3）说明该同学进行实验装置改进的目的：_________________________________；
（4）如何检查乙装置的气密性

【答案】（1） （2）长颈漏斗 集气瓶 铁架台 大试管 （3）使反应容易控制，可随时使反应发生或停止 （4）方法1，用弹簧夹夹住胶皮管，从长颈漏斗向试管内加水，长颈漏斗中会形成一段液柱，停止加水，液柱不下降，证明装置的气密性良好。方法2，先从长颈漏斗中向试管内加水，使长颈漏斗下端形成液封，将导管另一端放入盛水的容器中，再向长颈漏斗中加热，如果盛水的容器中有气泡出现，证明装置的气密性良好。
15.根据下列实验装置图，按要求回答下列问题：

（1）写出标有序号的仪器名称：①______________；②______________。
（2）实验室制取CO2的化学反应方程式为_______________________________________；制取并收集该气体应选择的装置是______________（填序号）；若想控制反应速率，可以将仪器②用______________代替；检验该气体的方法是_____________________________。
（3）如果选择与制取CO2相同的发生装置来制取O2，则发生反应的化学方程式为_________________，其基本反应类型是______________。[来源:Zxxk.Com]
16.实验室制取二氧化碳的装置如图所示。回答下列问题：

（1）带有标号的仪器名称a b c
（2）指出装置图中的明显错误：
① ；
② ；
③ 。
【答案】（1）a锥形瓶 b长颈漏斗 c集气瓶
（2）①用浓盐酸和石灰石制二氧化碳错误
②长颈漏斗下端管口未插入液面以下
③导管没有伸入到接近集气瓶底部且集气瓶口应与外界相通
17. 在化学实验室开放日，老师拿出两瓶无标签的试剂，分别是固体和液体，他取少量试剂在试管中混合，立即产生一种无色气体。同学们对此气体展开了一系列探究。
（1）如果推测此气体是二氧化碳，验证它的实验方案如下：
猜想
实验步骤
现象与结论
此气体可能是CO2
产生此气体的化学方程式可能是_____________________________________________；
（2）若想制取该气体，采用的发生装置可选取下图中的______________________，收集装置应选用______________（填序号）；
（3）如用下图中F装置收集该气体，气体应由____________端导入（填“a”或“b”）。
A B C D E F
【答案】（1）
猜想
实验步骤
现象与结论
将产生的气体通入澄清石灰水中
如澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
（2）B E （3）a
18. （1）实验室用大理石与酸制二氧化碳，使用的酸是 （浓盐酸、稀盐酸 、浓硫酸、稀硫酸），其化学方程式为
（2）若设计一种由活塞可以开闭导管的装置，使达到活塞随开随产生CO2 气体，随关随停止出CO2 气体的要求，请从下面仪器中选用一些最起码的仪器完成这种设计：

①按装置自上而下的安排顺序应选用的仪器是 。
②这套装置能随开随用，随关随停的原因是 。
【答案】（1）稀盐酸 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
（2）① FDA ②活塞开放，气体导出，酸液上升与CaCO3 接触而反应生成CO2 ；活塞关闭，CO2 不导出而使内部压强加大，把酸液压下脱离CaCO3 而使反应停止
19.含杂质10%的石灰石200克和足量的盐酸反应（杂质不反应），可以生成标准状况下的二氧化碳多少升？（标准状况下CO2密度为1.997g/L）
【答案】39.66L
20. 某学生为了测定一种以碳酸钙为摩擦剂的牙膏中碳酸钙的含量，用烧杯称取这种牙膏膏体100.0克，向烧杯中逐渐加入稀盐酸至不再有气体放出（除碳酸钙外，这种牙膏中的其他物质不与盐酸反应生成气体），共用去盐酸200.0克。反应完毕后称得烧杯内物质的质量为278.0克。（所有质量数据均不含烧杯质量）。请你计算：这种牙膏中碳酸钙的质量分数？
【答案】解：根据质量守恒定律先求出产生气体的质量。
CO2=100g+200g－278g=22g
设含碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
100 44
x 22g
100：44=xg：22g x=50
CaCO3%=50g/100g×100%=50%
答：这种牙膏中碳酸钙的质量分数为50%。
21.小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查，他取回了若干块矿石样品，对样品中碳酸钙的质量分数进行检测，采用如下办法：取用8g这种石灰石样品，把40g稀盐酸分4次加入，测量过程所得数据见下表（已知石灰石样品中含的杂质不溶于水，不与盐酸反应）。请计算：（化学方程式：CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑）
（1）8g石灰石样品中含有杂质多少克？
（2）样品中碳酸钙的质量分数是多少？
（3）下表中m的数值应该为多少？
序号
加入稀盐酸质量（g）
剩余固体质量（g）
第1次
10
5.5
第2次
10
m
第3次
10
1.2
第4次
10
1.2
要得到280kgCaO，需要质量分数为80%的石灰石多少千克？（化学方程式：）
【答案】（1）8g石灰石样品中含有杂质为1.2g。
（2）样品中碳酸钙的质量分数＝＝85％
（3）m＝5.5g－（8g－5.5g）＝3g
（4）设需要80%的石灰石的质量为x
CaCO3高温==CaO+CO2↑
100 56
x×80％ 280kg
x＝625kg