人教版初中化学九年级上专题训练，同步练习，复习补习资料：课题2 二氧化碳制取的研究

第六单元 碳和碳的氧化物
课题2 二氧化碳制取的研究
知识
一、实验室制取气体的原则
实验室制取气体的原则是：_________、简单、_____________、成本低、环保。
二、实验室制取气体的装置确定
1．实验室制取气体的装置包括______________和_______________两部分。
2．发生装置
（1）确定气体发生装置应考虑的因素
（2）常见的气体发生装置
①反应物是　 　，需　 　，选用高锰酸钾制取O2的发生装置。
②反应物是　 　 ，且不需要　 ，选用制取CO2的发生装置。
3．气体收集装置
（1）确定气体收集装置应考虑的因素
（2）常见的气体收集装置
①难溶于水且不与水反应的用　 　收集。
②密度比空气大（或相对分子质量＞29）且不与空气反应的用向　　排空气法。
③密度比空气小（或相对分子质量＜29）且不与空气反应的用向　　排空气法。
三、实验室制取二氧化碳
1．药品
________（或大理石）与________。
2．原理
用石灰石和稀盐酸反应：
CaCO3 +2 HCl___________________________
_______________ H2O+ CO2↑
总反应为：CaCO3 +2 HCl___________________________
3．装置
注意：
长颈漏斗下端必须伸入_____________________。
伸入集气瓶中的导管应伸至__________________。
4．气体收集方法
二氧化碳密度比空气大，不与空气中成分发生反应，能溶于水，故采用　 　收集。
5．检验方法
将制得的气体通入澄清的石灰水，若澄清石灰水　 　，则证明是二氧化碳。
6．验满方法
将燃着的木条放在集气瓶　 　，木条熄灭，证明已集满二氧化碳气体。
四、实验室制取气体的一般思路和方法
1．选择适当的反应，包括反应物和___________。
2．选择合适的实验装置。
3．验证所制得的气体。
一、安全 便于收集
二、1．发生装置 收集装置
2．（1）固体与固体 固体与液体 加热
（2）①固体 加热
②固体与液体 加热
3．（1）向上排空气法 向下排空气法 不与水反应
（2）①排水法 ②上 ③下
三、1．石灰石 稀盐酸
2．CaCl2 + H2CO3 H2CO3 CaCl2 + H2O+ CO2↑
3．液面以下 集气瓶底部
4．向上排空气法
5．变浑浊
6．瓶口
四、1．反应条件
重点
一、制取二氧化碳药品选择的探究
1．液体不能用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙覆盖在大理石的表面，使反应逐渐停止。
2．也不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，挥发出氯化氢气体，而使制得的二氧化碳气体不纯。
3．固体不能用碳酸钠代替大理石，因为碳酸钠与盐酸反应太剧烈，使生成的气体不易收集，同时，碳酸钠相对于大理石来说价格较高，不经济。
结论：在实验室里制取二氧化碳，最佳药品是用大理石或石灰石和稀盐酸反应，二者反应速率适中、药品价格廉价易得，制得的气体比较纯净。
二、实验室制取气体的思路
1．方法的选择
确定实验室制取气体的化学反应时，应考虑以下几个方面的因素：
（1）原料要容易获得；
（2）实验条件要易于控制；
（3）实验装置易于装配；
（4）实验操作安全可靠；
（5）实验速度适中；
（6）易于收集纯净的气体。
2．装置的选择
（1）发生装置的选择：由反应物状态及反应条件决定。
（2）收集方法及装置的选择：由气体的密度及溶解性决定。
三、二氧化碳与氧气实验室制法的比较
二氧化碳的实验室制法
氧气的实验室制法
反应原理
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑[
2KClO32KCl＋3O2↑
2H2O22H2O＋O2↑
发生装置
过氧化氢制氧气
收集方法
向上排空气法
向上排空气法或排水法
检验
将气体通入澄清石灰水，若其变浑浊，则该气体是CO2
用带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，则为O2
验满
将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若燃着的木条立即熄灭，则CO2已集满
将带火星的木条放在集气瓶瓶口，若木条复燃，则O2已集满
典例1 分液漏斗是化学实验室一种常用的仪器，可用于滴加液体或分离互不相溶的两种液体，实验室部分装置如A~D所示。
（1）实验室用KMnO4制取O2的化学方程式为 。
（2）实验室制取气体通过反应物状态、反应条件等选用相应的反应装置，请完成下表空格。
制取的气体
反应物
反应条件
反应装置（填字母）
O2
KClO3固体
催化剂MnO2固体、加热
______________
__________
H2O2溶液
催化剂MnO2固体、常温
C或D
CO2
_______和_______
常温
_______或_______
N2
NH4Cl饱和溶液与NaNO2 饱和溶液
加热
____________
（3）关于装置C和D的下列说法正确的是 （双项选择）。
A．装置C发生反应时，分液漏斗下端必须浸没在液体中
B．装置D发生反应时，长颈漏斗下端必须浸没在液体中
C．装置C和D的气密性检查的操作方法相同
D．装置C和D均可用于制取一定量的H2
【解析】（1）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。（2）加热固体制取气体选择装置A。用过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下，可制取氧气。实验室制取二氧化碳用大理石和稀盐酸，装置C或D都可以作发生装置。给液体加热制取气体选择装置B。（3）A、装置C发生反应时，分液漏斗下端不用浸没在液体中，错误；B、装置D发生反应时，长颈漏斗下端必须浸没在液体中，防止气体从长颈漏斗逸出，正确；C、装置C和D的气密性检查的操作方法不相同，错误；D、制取H2用锌粒与稀硫酸，属于固液常温反应型，正确。故选BD。
【答案】（1）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
（2）A O2 大理石和稀盐酸 C或D B
（3）BD
典例2 实验室制取某些气体的装置如图。下列说法正确的是
A．装置①和⑤组合可以用来制取氧气
B．装置②和③组合可以用来制取氢气
C．装置②和④组合可以用来制取二氧化碳
D．装置②可以较好地控制反应速率
【解析】A、用高锰酸钾加热制取氧气选择装置①，因为氧气不易溶于水可用装置⑤收集，正确；B、因为氢气的密度比空气的小，不能采用向上排空气法收集气体，错误；C、因为二氧化碳的密度比空气的大，不能用向下排空气法收集，错误；D、装置②只能方便液体药品的加入，不能控制反应速率，错误。故选A。
【答案】A
基础训练
1．（2019·黑龙江嫩江县模拟）实验室制取二氧化碳时，应选用的反应物是
A．大理石和稀盐酸 B．大理石和浓盐酸
C．碳酸钠和稀盐酸 D．大理石和稀硫酸
2．一氧化氮是无色气体，难溶于水、密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮。在实验室中，收集一氧化氮时可选用的收集方法是
A．排水集气法
B．向上排空气集气法
C．向下排空气集气法
D．排水集气法或向上排空气集气法
3．（2019·镇江市丹徒区期末）如图是“二氧化碳的制取、收集和验满”的主要实验步骤，其中操作错误的是
A．：检查气密性 B．：制取
C．：收集 D．：验满
4．实验室制取干燥的二氧化碳气体，不会用到的装置是
A．①③⑤
B．②④⑤
C．①④⑤
D．②④⑥
5．下列实验设计能实现其对应的实验目的的是
A．测定空气中O2的含量
B．给病人输氧时a端连接氧气瓶
C．比较MnO2和Fe2O3的催化效果
D．此装置可以控制反应发生和停止
6．实验室制二氧化碳有以下操作，其正确的操作顺序是
①向锥形瓶中加入大理石
②向长颈漏斗中注入稀盐酸
③检验生成的气体是二氧化碳
④检查装置气密性
⑤收集气体并验满二氧化碳
A．④②③⑤①
B．④①②⑤③
C．④②①③⑤
D．④②⑤③①
7．（2019·上海黄浦区模拟）实验室制取二氧化碳时，为了控制反应的发生与停止，可选用的装置（铁架台省略）是
A． B． C． D．
能力提升
8．（2019·临沂二模）实验室制取二氧化碳适宜的仪器是
A．广口瓶、集气瓶、酒精灯??
B．漏斗、广口瓶、集气瓶、水槽
C．长颈漏斗、广口瓶、集气瓶?
D．长颈漏斗、酒精灯、集气瓶
9．下列是某兴趣小组制取、收集并检验CO2的有关实验操作，其中错误的是
A．甲图中推动注射器时，长颈漏斗下端冒气泡，说明气密性良好
B．乙图中长颈漏斗下端要伸入液面下，是为了防止气体逸出
C．丙图装置可以测量CO2的体积，植物油是为了防止CO2气体溶于水
D．丁图中为了检验CO2，滴入的试剂为澄清石灰水
10．根据下列实验装置图，回答问题：
发生装置
收集装置
洗气装置
（1）写出图中仪器a的名称：____________。
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为______________________________，可选择的发生装置为_______（填字母）。
（3）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式为______________________________，该反应生成的二氧化碳中常混有少量氯化氢气体，可通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的F装置除去氯化氢气体，则该混合气体应从F装置的___________口（填“①”或“②”）通入。
（4）实验室制取甲烷气体后，可以用C或E收集，猜想甲烷的物理性质是__________________________。
真题练习
11．[2019·湖州]下图所示的装置有很多用途，下列使用方法不正确的是
A．排水法收集氧气时，由a口进气
B．排空气法收集氢气时，由b口进气
C．排水法收集氢气时，由b口进气
D．排空气法收集二氧化碳时，由a口进气
12．[2019·威海]以下是实验室制取、收集、干燥、存放气体的装置图，有关说法错误的是
A．实验室用双氧水制取氧气，用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳均可使用装置②
B．实验室收集氧气和二氧化碳均可使用装置③，气体从导管b进入
C．实验室干燥氧气和二氧化碳均可使用装置④，气体从导管a进入
D．实验室收集的氧气和二氧化碳，均可如图⑤临时存放
13．[2019·安徽选编]下图是实验室中常见装置，回答下列问题。
查阅资料：常温下，CO2难溶于饱和NaHCO3溶液。
（1）仪器X的名称是________________。
（2）实验室制取CO2应选用的发生装置是_______（填字母序号），反应的化学方程式是_______________。
（3）常温下，下列收集CO2的方法中不可行的是____________（填字母序号）。
a．向上排空气法
b．向下排空气法
c．排饱和NaHCO3溶液法
（4）某同学进行图D所示的操作时，观察到高的蜡烛先熄灭，其原因可能是_____________________。
14．[2019·苏州]实验室常用块状大理石和稀盐酸制取CO2气体。
（1）写出实验室制取CO2的化学方程式：_____________________________________________。
（2）若用如图所示装置（固定装置省略）制CO2。连接好装置后，需检查装置的气密性。具体操作方法是：先_______________（填字母，下同），后_______________若导管口有气泡，放手后导管内上升一段稳定的水柱，则气密性良好。
A．用手捂住试管
B．将导管一端浸入水中
（3）实验窒收集CO2可用的方法是_______（填字母）。
A．排水法
B．向下排空气法
C．向上排空气法
（4）实验室常用澄清石灰水检验CO2，写出反应的化学方程式：____________________。
（5）某些大理石中含少量硫化物，使制得的CO2中混有H2S气体。欲获取纯净、干燥的CO2，需对发生装置中产生的气体进行除杂，实验装置如下：
查阅资料：I．H2S能与NaOH等碱溶液、CuSO4溶液反应。
Ⅱ．CO2中混有的HCl气体可用饱和NaHCO3溶液吸收。
①装置甲中所盛试剂应选用_______（填字母）。
A．浓硫酸
B．NaOH溶液
C．澄清石灰水
D．CuSO4溶液
②装置丙的作用是_______________________________________________。
参考答案
基础训练
1．【答案】A
点睛：制取气体选择药品时，既要分析反应能否进行，又要分析反应条件是否容易达到，生成的气体是否容易得到、反应速率的快慢等因素，综合各种因素后，才会找到最为合理的制取方法。
2．【答案】A
【解析】选择收集装置需考虑气体的密度，是否与空气的成分反应，气体在水中的溶解性。氧气的密度比空气的大，可以用向上排空气法收集，氧气难溶于水可以用排水法收集。一氧化氮是无色气体，难溶于水、密度比空气略大，但能与空气中的氧气反应，所以只能用排水法收集。
3．【答案】C
【解析】A、检查装置的气密性，用手握住试管的外壁，观察置入水中的导气管口有无气泡冒出，正确；B、制取二氧化碳的发生装置是固液常温型，正确；C、收集二氧化碳用向上排空气法，导气管伸入到集气瓶的底部，错误；D、二氧化碳的验满：将燃烧的木条放在集气瓶的瓶口，如果燃烧的木条熄灭，说明收集满了二氧化碳，正确。故选C。
4．【答案】C
【解析】实验室制取干燥的二氧化碳气体，会用到制气装置②，干燥装置⑥，集气装置③，不会用到的装置是①④⑤。故选C。
5．【答案】B
【解析】A、要验证空气中氧气的含量需要将集气瓶中的氧气消耗完，利用压强的变化，但不能生成气体物质，然后根据进入集气瓶中的水的多少来验证氧气的含量，碳可以和氧气反应，但又生成了二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，测不出氧气的含量，故错误；B、由于氧气不易溶于水所以氧气从长管进入，冒出气泡，再通过短管出来进入人体，通过是否有气泡说明是否有氧气，并可根据气泡冒出速度的快慢来看输氧气的快慢，所以给病人输氧时a处接氧气瓶，b处与病人连接，故正确；C、要研究二氧化锰和氧化铁的催化效果，需要控制其他的量不变，然后根据加入两种催化剂后的不同现象进行比较，而本题除了催化剂不同，双氧水的浓度也不同，所以没法比较两者的催化效果，故错误；D、启普发生器的原理是：再关闭活塞后，利用生成气体的气压的增大将酸与固体分离，压入长颈漏斗中，但是本题虽然可以关闭活塞，但没有长颈漏斗，不能把酸与固体分离，故不会达到目的，故错误。故选B。
6．【答案】B
【解析】实验室制二氧化碳的操作中，先检查装置的气密性，然后先加入固体药品，再加入液体药品，收集然后检验。故选B。
7．【答案】C
能力提升
8．【答案】C
【解析】A、实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙、水和二氧化碳，不需要加热，因此不需要酒精灯，不适宜；B、实验室制取二氧化碳，因二氧化碳溶于水，收集方法不能用排水法，用不到水槽，不适宜；C、实验室制取CO2，是在常温下，用到的仪器有：锥形瓶（或广口瓶）、长颈漏斗、导管、双孔橡皮塞、集气瓶，适合；D、实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙、水和二氧化碳，不需要加热，因此不需要酒精灯，不适宜。故选C。
9．【答案】A
【解析】A、如果装置气密性良好，当缓慢推动活塞时，瓶内大气压强大于外界大气压，故长颈漏斗内的液面上升，故A错误；B、据实验注意事项，长颈漏斗下端要伸入液面下，是为了防止气体逸出，故B正确；C、测量生成的二氧化碳气体的体积，二氧化碳能溶于水，而装置中的植物油就起到避免二氧化碳溶于水和与水反应的作用，故C正确；D、二氧化碳的检验方法是将该气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳，故D正确。故选A。
点睛：掌握化学反应原理和化学实验基本操作的注意事项是解答此类试题的关键，如二氧化碳的检验和验满，二氧化碳的检验方法是将该气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳；而验满的方法是用燃着的木条放在瓶口，如果木条熄灭则说明瓶内已收集满二氧化碳。
10．【答案】（1）长颈漏斗
（2）2H2O22H2O+O2↑ B
（3）CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ ②
（4）不易溶于水 密度比空气小（两个答案必需都有）
真题练习
11．【答案】A
【解析】A、氧气不易溶于水，密度比水小，排水法收集氧气时，由b口进气，错误；B、氢气的密度小于空气，排空气法收集氢气时，由b口进气，正确；C、氢气不易溶于水，密度比水小，排水法收集氢气时，由b口进气，正确；D、二氧化碳的密度大于空气，排空气法收集二氧化碳时，由a口进气，正确。故选A。
点睛：多功能装置可用于收集气体，当用排空气法收集密度比空气小的气体时，气体从短管进，反之，从长管进，用排水法收集时气体从短管进。
12．【答案】B
【解析】A、装置②是固液常温反应制取气体的装置，实验室用双氧水制取氧气，用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳均为固液常温型，可使用装置②，正确；B、氧气和二氧化碳的密度都比空气的密度大，均可使用装置③，气体从导管a进入占据下方空间，空气则被赶到上方空间而从b排出，错误；C、浓硫酸具有吸水性，能干燥不与其反应的气体，装置④是洗气装置，导气管是长进短出，实验室干燥氧气和二氧化碳均可使用装置④，气体从导管a进入，正确；D、氧气和二氧化碳的密度比空气的密度大，对于密度比空气大的气体，集气瓶正放，实验室收集的氧气和二氧化碳，均可如图⑤临时存放，正确。故选B。
13．【答案】（1）长颈漏斗
（2）A CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
（3）b
（4）二氧化碳倾倒过快，先使高处蜡烛火焰附近氧气浓度减少
14．【答案】（1）CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
（2）B A
（3）C
（4）CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O
（5）①D
②除去CO2中的水蒸气或干燥CO2
【解析】（1）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，同时还生成了氯化钙和水，反应的化学方程式表示为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。（2）检查该装置气密性的方法是“一浸二握三看”，即将导气管的一端浸入水中，然后用手握住试管，看试管口是否有气泡产生，若有，表示装置的气密性良好。（3）二氧化碳的密度比空气大，易溶于水，故只能用向上排空气法收集，选C。（4）澄清石灰水的主要成分是氢氧化钙，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式表示为CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O。（5）CO2中混有H2S气体，欲获取纯净、干燥的CO2，那么要向先将H2S气体除去，由于二氧化碳也能与氢氧化钠溶液反应，故只能用硫酸铜溶液除去H2S气体，即甲中盛的是硫酸铜溶液；要得到干燥的二氧化碳，那么还要除去水蒸气，故丙中盛放的是浓硫酸，目的是干燥二氧化碳。