6.2 二氧化碳制取的研究(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版化学九年级上册同步学案
第六单元　碳和碳的氧化物
课题2　二氧化碳制取的研究
要 点 讲 解
要点一　实验室制取CO2的药品选择及反应原理
1. 实验室常用稀盐酸与大理石(或石灰石，主要成分都是碳酸钙)反应来制取二氧化碳。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
2. 实验室制取二氧化碳不能选用浓盐酸。这是因为浓盐酸具有很强的挥发性，使生成的二氧化碳气体含有较多的氯化氢气体。
3. 实验室制取二氧化碳也不能用稀硫酸。因为CaCO3＋H2SO4===CaSO4＋H2O＋CO2↑，生成的CaSO4是微溶于水的物质，它覆盖在大理石(或石灰石)表面阻止了反应的进一步发生，只能产生很少量的二氧化碳。
4. 实验室也不用纯碱与稀盐酸反应制取二氧化碳。因为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，其反应物碳酸钠、生成物氯化钠都是易溶于水的物质，反应速率很快，在实验操作时不易控制。
要点二　实验室制取CO2的仪器装置、操作步骤及检验
1. 实验室制取二氧化碳的装置
(1)发生装置的确定
因为实验室制取二氧化碳所用的原料是块状的大理石(或石灰石)和液态的稀盐酸，反应条件是常温，所以可选用典型的“固＋液不加热型”装置来制取。
根据实验室的条件以及所要制取气体的量的多少，可以用简易发生装置[由长颈漏斗(或分液漏斗)，锥形瓶(或广口瓶、试管、烧瓶)，导管，双孔塞组装而成](如图所示)。若制取的气体量很少，可选用试管作反应容器；若制取的气体量较多时，可选用烧瓶、锥形瓶、广口瓶等作反应容器。相比装置A和B，装置C、D、E中使用了长颈漏斗，可以随时添加酸液，在设计上更合理。
(2)收集装置的确定
确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质，如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。
收集CO2可根据其性质来考虑：因为CO2能溶于水，并且部分与水反应生成碳酸，故不能用排水法。又因为CO2密度比空气的大，故可用向上排空气法收集。
2. 实验室制取二氧化碳的步骤
实验室制取氧气和二氧化碳都是重要的要点，如何掌握制取二氧化碳的方法呢？与学习制取氧气的方法一样，按照固定的内容去理解和识记，通过实验操作加以巩固。
(1)药品：石灰石(或大理石)与稀盐酸。
(2)反应原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(3)制取装置：(如图所示)。
(4)实验现象：固体逐渐溶解、有大量气泡产生。
(5)实验步骤：
①检查装置的气密性；
②在锥形瓶中加入大理石(或石灰石)；
③装配好仪器；
④从长颈漏斗中加入稀盐酸；
⑤收集CO2；
⑥用燃着的木条放在瓶口检验CO2是否集满，如果木条火焰熄灭，则表明已集满了一瓶CO2。
经典例题1　老师为同学们提供了如图所示的实验装置：
(1)写出仪器a、b的名称：a.______，b._________________。
(2)若用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为____________，选择的发生装置为________(填代号)。实验结束后，通过溶解、________、洗涤、干燥等操作步骤，可以从生成物中分离出二氧化锰。
(3)若实验室用大理石制取二氧化碳，还需要的药品是________，选择的发生装置是________(填代号)，收集装置是________(填代号)，验满的方法是_____________________________ ____________。
(4)实验室不用大理石和稀硫酸制取二氧化碳，原因是_______________。
解析：(1)a是锥形瓶，常用作反应容器；b是水槽，常用于排水法收集气体。(2)若用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑；反应需要加热，应该用A装置作为发生装置；实验结束后，通过溶解、过滤、洗涤、干燥等操作步骤，可以从生成物中分离出二氧化锰。(3)若实验室用大理石制取二氧化碳，还需要的药品是稀盐酸；碳酸钙和稀盐酸反应不需要加热，应该用B装置作为发生装置；二氧化碳能够溶于水，不能用排水法收集，密度比空气大，可以用向上排空气法收集，即用C装置收集；验满的方法是：把燃着的木条放在集气瓶口，如果燃着的木条熄灭，说明已经收集满。(4)实验室不用大理石和稀硫酸制取二氧化碳，原因是碳酸钙和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，包裹在碳酸钙表面，阻止反应的进行。
答案：(1)锥形瓶　水槽　(2)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　A　过滤　(3)稀盐酸　B C　把燃着的木条放在集气瓶口，如果燃着的木条熄灭，说明已经收集满　(4)碳酸钙和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，包裹在碳酸钙表面，阻止反应的进行
易错易混警示　不熟悉气体验满的方法致错
用排空气法收集气体，检验气体是否集满时，必须把检验气体的物品放置集气瓶口而不能伸入瓶内。
经典例题2　检验二氧化碳是否收集满的方法是________________________________________。
错解：把少量的澄清石灰水导入集气瓶，振荡，若石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
错因剖析：对于气体的检验和验满容易混淆。检验是证明一种气体是否是某种气体，应该利用该气体的特性验证，而验满是检验一种气体是否集满，关键是检验气体“充满”集气瓶。
正解：用燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明收集满了，反之则不满。
当 堂 检 测
1. 实验室制取二氧化碳气体时应选用(　　)
A. 碳酸钠和稀盐酸 B. 石灰石和稀盐酸
C. 高温煅烧石灰石 D. 大理石和稀硫酸
2. 四位同学根据提供的实验仪器分别设计了下列四套制取和收集二氧化碳的装置。他们对设计的装置相互进行了交流评价。其中能够使反应随时停止和发生的装置是(　　)
A B
C D
3. 检验集气瓶中的二氧化碳是否收集满的方法是(　　)
A. 用肉眼观察 B. 将燃着的木条伸到集气瓶口
C. 称量集气瓶的质量 D. 将石灰水倒入集气瓶中振荡
4. 实验室制取二氧化碳时，向盛有石灰石的广口瓶里加酸后，过一会儿石灰石表面几乎没有气泡产生，这主要是因为(　　)
A .广口瓶的橡皮塞处漏气 B. 没有用酒精灯加热
C. 加入的是稀硫酸溶液 D. 没有用玻璃棒搅拌反应物
5. 小军在实验室制取CO2的实验中有以下做法，你认为可行的是(　　)
A. 手拿块状石灰石固体直接放进试管中
B. 鼻子凑到试剂瓶口闻稀盐酸的气味
C. 用酒精灯外焰给发生装置加热
D. 把实验后发生装置中的废液倒入指定容器内
6. 如图所示是某同学设计的制取并收集二氧化碳的装置图：
(1)写出标号仪器的名称：a. ，b. ，c. ，d. 。
(2)指出图中的四处错误：
① ；
② ；
③ ；
④ 。
7. 化学实验操作考试有“制取并收集一瓶二氧化碳”这一考题。

A B C D E
(1)指出标号①的仪器名称 。
(2)实验室制取二氧化碳选用的发生装置和收集装置依次为 、 (填序号)，反应的化学方程式为　 　。
当堂检测参考答案
1. B 2. D 3. B 4. C 5. D
6. (1)锥形瓶 长颈漏斗 集气瓶 水槽
(2)①长颈漏斗的导管未伸入溶液液面以下 ②导气管管口伸入酸溶液里了 ③用排水法收集二氧化碳 ④用稀硫酸制取二氧化碳
7. (1)集气瓶 (2)B D CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑