浙教版科学八年级下——3.4二氧化碳的制取-提高学案
【学习目标】
1.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点。
2.了解实验室中制取气体的思路和方法。
【要点梳理】
要点一、二氧化碳的实验室制法
1.药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸。
2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
3.发生装置和收集装置：
（1）发生装置：“固——液不加热型”。气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。制取二氧化碳常用的发生装置如下：
（2）装置连接时要注意以下两点：
①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉；
②导气管伸入容器内无需太长，更不能插入到液面以下。若伸入到液面下，气体就无法从导管口排出。
（3）收集装置：气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧
化碳能溶于水，密度比空气的大，通常采用向上排空气法收集（如右图所
示）。收集时要注意将导管插到瓶底。
4.验满：将燃着的木条置于集气瓶口，如木条熄灭，则二氧化碳收集满了。
5.检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明
有CO2生成。
【要点诠释】
药品选用应注意的问题：
（1）不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中，导致所收集的二氧化碳不纯。
（2）不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应（H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑） 生成的硫酸钙微溶于水，它覆盖在石灰石的表面，阻碍了石灰石与硫酸进一步接触，使反应难以继续进行。
（3）不可用碳酸钠。因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水，它与盐酸反应（Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑）速率太快，不便于控制，且碳酸钠比石灰石价格高，不经济。
要点二、实验室制取二氧化碳的研究与实践
1.化学反应原理的确定：可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如：
（1）碳在氧气（或空气）中燃烧：C+O2CO2
(2)碳在高温下还原金属氧化物：2CuO+C2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
(3)石灰石高温分解： CaCO3 CaO+CO2↑
(4)大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
(5)蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。
有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳。首先要考虑可操作性，其次再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。（1）和（5）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差；（2）和（3）需在高温下进行，操作较复杂且消耗能源。（4）方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。
2.实验室制取气体装置的确定：制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，其选择依据如下：
（1）气体发生装置的选择：由反应物的状态和反应条件来确定。①若反应物只有固体，反应需要加热时，应选择下图A所示的实验装置。②若反应物状态为固体+液体，反应不需要加热时，应选择下图B所示的实验装置。
（2）气体收集装置的选择：依据气体的物理性质（是否溶解于水、密度比空气大还是小）和化学性质（是否与水、空气发生反应）来选择。
①气体的密度大于空气的密度（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集（上图D）。
②气体的密度小于空气的密度（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集（上图E）。
③气体不易（或难）溶于水且不与水反应，可用排水法收集（上图C）。
【要点诠释】
1.实验室制取气体的一般思路和方法：
（1）首先要研究实验室制取气体的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件（如常温、加热、加催化剂等），还要选择合适的实验装置，研究如何验证制得的气体等。
（2）选择反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成气体不混入其他气体，便于收集。
（3）制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。
（4）验证气体时，实验现象要明显。
2.氧气、二氧化碳的实验室制法比较：
气体名称 氧气 二氧化碳
反应原理 过氧化氢催化分解或高锰酸钾受热分解 大理石（或石灰石）与稀盐酸反应
化学方程式 2H2O22H2O+O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置 （注意：加热高锰酸钾制氧气时，试管口处要放一小团棉花）
收集装置
检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃 通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊
验满方法 将带火星的木条靠近集气瓶口，木条复燃，则证明满了 将燃着的木条靠近集气瓶口，木条熄灭，则证明满了
【典型例题】
类型一、考查二氧化碳的实验室制法
1. 实验室制取二氧化碳可以选用的发生装置是（ ）
A B C D
【答案】B
【解析】制取二氧化碳一般选用石灰石（或大理石）和稀盐酸为原料，且反应不需加热，属于“固—液反应，不需加热”型，故应选B。D装置中产生的气体直接从长颈漏斗中逸出，无法收集，是一错误装置。
【总结升华】选择气体发生装置时要根据反应物的状态和反应条件。
2. 下列有关“固—液反应，不需加热”的气体发生装置合理的是（ ）
【答案】D
【解析】A中导气管太长，应稍伸出塞子即可，故A不合理；B中漏斗颈太短，C中长颈漏斗末端未伸入锥形瓶的底部，这样生成的气体容易从漏斗或长颈漏斗中逸出，故B、C不合理；只有D是合理的。
【总结升华】长颈漏斗的末端要伸入液面以下，防止生成的气体从漏斗口逸出。
3.实验室常用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳。
（1）该反应的化学方程式为 。
（2）图Ⅰ表示加入药品前的一个操作，其目的是 。
（3）检验生成的气体是二氧化碳的方法是 。
【答案】（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（2）检查装置的气密性
（3）将生成的气体通入澄清石灰水，观察是否有变浑浊的现象
【解析】（1）稀盐酸与石灰石反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（2）图I是检查装置的气密性；
（3）利用二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊，检验二氧化碳气体。
【总结升华】实验室制取二氧化碳，一般选用的试剂是稀盐酸和大理石（或石灰石），不用稀硫酸代替稀盐酸。
4．现用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体（如下图所示）：
（1）写出该反应的化学方程式 。
（2）下图是制取二氧化碳的装置图，指出图中小试管A的作用 。
（3）怎样判断集气瓶中已集满二氧化碳气体 。
【答案】
（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（2）液封，防止二氧化碳气体从长颈漏斗中逸出
（3）将一燃着的木条伸到集气瓶口，若木条火焰熄灭，则气体已集满
【解析】
（1）大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
（2）小试管的作用是使长颈漏斗的末端形成液封，防止生成的二氧化碳气体逸出。
（3）CO2的验满是将燃着的小木条放在瓶口，若木条熄灭，则证明已满了。
【总结升华】实验室制备CO2气体的反应原理、发生装置和收集装置的选择、检验及验满方法、注意事项等是中考考查的重要知识点。
举一反三：
【变式1】某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并填空。
（1）写出图中仪器a、b的名称 a ，b 。
（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式是 。应选择的气体发生装置是 ，气体收集装置是 。
（3）实验室加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式是 ，应选择的发生装置是 ，若用盛满水的F装置收集氧气，应从导管 （填①或②）通入。
【答案】（1）试管 、 集气瓶
（2）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ B D
（3）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ A ②
【变式2】请根据下图所示实验装置图回答有关问题。
（1）请填写标号仪器的名称：① ，② ；
（2）实验室中用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时，应选择的发生装置为（填写装置代号，下同） ，将药品加入装置前，应进行的操作是 ；
（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体时，应选用的收集装置是 ；用该装置收集的气体所具有的物理性质是 ，制取二氧化碳气体时发生反应的化学方程式为 。
【答案】
（1）酒精灯 试管
（2）B 检验装置的气密性
（3）D 气体的密度大于空气的密度 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
【变式3】小明同学在实验操作考核中，要完成的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。
（1）上图是实验桌上摆放好的该实验所需的用品，小明同学发现其中缺少了一种实验仪器和一种药品，请你写出所缺仪器的名称 ；所缺药品是 。
（2）写出制取二氧化碳反应的化学方程式 。
（3）下图是小明实验时的主要步骤，这些步骤的正确顺序是（填字母标号，下同） ，其中操作有误的是 。
【答案】
（1）镊子（或药匙） 稀盐酸
（2）CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑
（3）c a b d e d
(
1
)
浙教版科学八年级下——3.4二氧化碳的制取-提高练习
【巩固练习】
选择题 (每小题只有一个选项符合题意)
1.二氧化碳通常只能选用向上排空气法收集的原因是（ ）
A.密度比空气大 B.密度比空气小
C.难溶于水 D.能与水反应且密度比空气大
2.水壶用一段时间后常结水垢（水垢的主要成分是CaCO3），除去水垢的化学方法是（ ）
A.用刀铲 B.加适量稀硫酸
C.煅烧 D.加适量稀盐酸侵泡，再用水冲洗
3.实验室制取并收集CO2必须用到的一组仪器是（ ）
A.大试管、集气瓶、酒精灯、导气管 B.漏斗、锥形瓶、集气瓶、水槽
C.长颈漏斗、大试管、集气瓶、导气管 D.漏斗、大试管、集气瓶、酒精灯
4.实验室制取CO2一般分5步：①检查装置的气密性、②按要求安装好仪器、③向长颈漏斗中注入稀盐酸、④向反应器中放入大理石、⑤收集气体，正确的操作顺序是( )
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①④②③⑤ D．②③④①⑤
5.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．将带火星的木条插入瓶里 D．将燃着的木条放在瓶口
6.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取CO2的是（ ）
A.④⑥ B.⑤⑥ C.⑥ D.全部
7.在实验操作考查中，小明抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。下图所示是他的主要实验操作，其中不正确的是（ ）
8.通过比较，我发现在实验室收集O2和CO2（ ）
A．都能用排水集气法 B．都不能用排水集气法
C．都能用向下排空气法 D．都能用向上排空气法
9.下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是（ ）
A．干冰用于人工降雨
B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变蓝
C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳
D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳
10.利用下图所示装置，能完成实验室制取气体的是（ ）
(
③
①
②
④
⑤
)
A．用①③制取氧气 B．用②③制取二氧化碳
C．用②④制取氧气 D．用①⑤制取二氧化碳
11.右图是实验室制取二氧化碳的装置，其中的错误共有（ ）
A．1处 B．2处
C．3处 D．4处
二、填空题
12.实验室部分仪器或装置如下图所示，请回答下列问题。
(l)写出指定仪器的名称：A ，B________。
(2)若要组装一套二氧化碳的发生和收集装置，可选择图中的_______（填字母）。实验室制取二氧化碳的化学方程式为___ _______________________ _。用该装置还可以制取的气体是 ，应选择的药品是_______________ 。
13．实验室里制取二氧化碳气体，有如下图所示的仪器可供选用。
请你回答下列问题：
⑴制取二氧化碳气体所需的药品是 ；
⑵收集二氧化碳气体的方法是 ；
⑶制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是(填字母) ；
⑷检验二氧化碳气体是否收集满的方法是 ；
⑸制取二氧化碳的化学方程式是 。
14．通过对氧气和二氧化碳实验室制法的学习，你已经掌握了实验室制取气体的有关规律，请你结合下列装置图回答问题。
(1)写出图中指定仪器的名称：① ；② 。
(2)实验室制取和收集CO2时应选用 、 两种装置相连接，检验集气瓶中CO2是否收集满的方法是 。
(3)实验室用KMnO4制取O2时，可选用的发生装置是 ，同时用E装置收集O2，实验停止时的操作顺序是 。
(4)若用装置C收集某气体，该气体应具备的性质是 。
三、计算题
15.（2011．大连市）高温加热10g碳酸钙，一段时间后停止加热，测得剩余固体中钙元素的质量分数为50％。
(1)若10g碳酸钙全部分解可产生多少克氧化钙?
(2)实际反应生成的二氧化碳是多少克?
【答案与解析】
1.【答案】D
【解析】干冰是固态的二氧化碳（化学式为CO2），属于化合物。石灰水和大理石都属于混合物，C60属于单质。
2.【答案】D
【解析】水垢（CaCO3）能和稀盐酸反应而被溶解，A、B、C选项都不可行。
3.【答案】C
4.【答案】B
5.【答案】D
6.【答案】C
【解析】①②两种方法都能生成CO2，但燃烧需在空气中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧生成的气体也难收集，故在实验室里可操作性差；③④两种方法在高温下进行，操作较复杂且消耗能源；⑤反应生成微溶于水的碳酸钙，覆盖在石灰石的表面，反应逐渐停止；⑦反应剧烈，不易收集，并且浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使CO2气体不纯；⑧中CO2气体不纯且含量较低，不易收集。
7.【答案】D
【解析】收集二氧化碳验满时，燃着的木条应放在集气瓶口，不能伸进集气瓶内。
8．【答案】D
9.【答案】A
【解析】二氧化碳的水溶液显酸性，它能使紫色石蕊试液变红色，故B错；稀硫酸和石灰水反应生成的微溶物硫酸钙附着在石灰石的表面，阻止反应进一步进行，故C错；能够使燃着的木条熄灭的气体不仅仅是二氧化碳，氮气也能使其熄灭，故D错。
10.【答案】C
【解析】收集氧气用向上排空气法，A不正确；收集二氧化碳气体用向上排空气法，B不正确；二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，D不正确；故选C。
11.【答案】C
【解析】长颈漏斗没有插到液面以下；锥形瓶中导管应刚露出橡皮塞；集气瓶中导管应接近集气瓶底部。
12.【答案】（1）试管 长颈漏斗
（2）A C E F或A B C D F
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
氧气(或O2) 过氧化氢溶液和二氧化锰
【解析】（1）仪器A是试管，仪器B是长颈漏斗；
（2）制取二氧化碳需试管、铁架台，若用双孔橡皮塞，则需用长颈漏斗，若用单孔橡皮塞，则不用长颈漏斗，收集二氧化碳气体只能用向上排空气法；该装置还可以用双氧水和二氧化锰混合制取氧气，因收集氢气用向下排空气法，故不能用该装置制取氢气。
13．【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↑
【解析】要掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置、操作及验满方法等。
14．【答案】
（1）①长颈漏斗 ②水槽
（2）B D 将燃着的木条靠近集气瓶口，观察木条是否熄灭
（3）A 先将导气管移出水面，再熄灭酒精灯
（4）密度比空气小，不与空气的成分发生反应
【解析】
（1）①为长颈漏斗，②为水槽。
（2）制取CO2所用药品为石灰石和稀盐酸，且反应不需要加热，故气体发生装置应选择B；CO2能溶于水且密度比空气大，故收集装置应选择D；验满的方法是将燃着的木条靠近集气瓶的瓶口，观察木条是否熄灭。
（3）收集完氧气应先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸使试管炸裂。
（4）装置C为向下排空气法，收集的气体的密度要小于空气，且气体不与空气的成分发生化学反应。
15.【答案】
⑴ 5.6g
⑵ 原碳酸钙中的钙元素质量为10g×40%＝4g
剩余固体质量为 4g÷50%＝8g
二氧化碳的质量为10g－8g＝2g
(
1
)
