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1、 第六单元课题2二氧化碳制取的研究一、教学内容二氧化碳制取的研究二、考点清单1. 掌握实验室制取二氧化碳的反应原理。2. 探究实验室制取二氧化碳的装置。3. 了解实验室制取气体的一般思路和方法。三、全面突破知识点1：二氧化碳的实验室制法：一）实验室制取气体的方法和思路1. 选择合适的反应物和反应条件：2. 选择合适的实验装置（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用过氧化氢溶液制O2的发生装置。 反应物是固体和液体且不需加热 反应物是固体且需加热（2）收集方法：由气体的密度及溶解性（能否溶
2、于水，能否与水反应）决定：凡难溶于水或不易溶于水且不和水反应的气体均可采用排水法收集；凡密度比空气大的气体可采用瓶口向上排空气法收集；凡密度比空气小的气体可采用瓶口向下排空气法收集。3. 验证所制得的气体二）二氧化碳的实验室制法1. 药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸2. 原理：CaCO32HClCaCl2H2OCO2注意：（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，使制得的CO2不纯（混有氯化氢气体）；（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的表面，阻止反应的进行；（3）不能用Na2CO3 或CaCO3代替大理石（或石灰石），因为
3、Na2CO3与稀盐酸的反应速度太快，不便于收集。3. 装置的选择（1）发生装置：选用与过氧化氢溶液制O2相同的发生装置 （2）气体收集方法：向上排空气法（因为CO2能溶于水，密度比空气大）4. 验证方法：将气体通入澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，则该气体为CO2。化学方程式：CO2 + Ca（OH）2 = CaCO3+ H2O5. 验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。实验室制取CO2的实验操作过程（1）检查装置的气密性；（2）装入大理石，塞紧胶塞；（3）固定装置；（4）从长颈漏斗加入稀盐酸至长颈漏斗下端管口液封；（5）收集气体，导管一定要伸入集气瓶底部；检
4、验是否集满。【典型例题】例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【解析】根据发生装置的选择（由反应物状态及反应条件决定）和收集装置的选择依据【由气体的密度及溶解性（能否溶于水，能否与水反应）决定】【答案】B例2：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 ；（
5、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 。【解析】这是一道实验室制二氧化碳的基础题，考查了学生组合装置的能力。根据实验室制二氧化碳的原理、装置及验满方法，我们很容易得到答案。【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）CaCO32HCl=CaCl2H2O CO2例3：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
6、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）【解析】本题是一道考查气体制取的实验题。不但考查了学生对于仪器和药品的选择，还考查了学生对于实验方案的评价意识，培养学生的一种“选优”思想。要解答好本题，要熟知实验室制取气体的思路：根据反应物和生成物的状态、反应条件选择实验仪器和药品；根据气体的密度和溶解性决定气体的收集方法等。本题分为两大类制取方案，涵盖了初中化学中气体制备的所有类型，即：固体液体气体；固体固体气体。【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）实验仪器（填写序号）ACDH或GDH或ACBEH或GBEH与制
7、取CO2的仪器相同ACFHIK实验原理CaCO32HCl =CaCl2H2O CO22H2O22H2O+O22KMnO4K2MnO4+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）例4：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
8、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 【解析】图甲是实验室里制取二氧化碳的装置图，该装置的优点是可随时添加稀盐酸，缺点是不能使反应随时发生，随时停止。图乙对图甲的装置进行了改进，该装置就可以通过控制弹簧夹使反应随时发生和停止当打开弹簧夹，长颈漏斗中的酸液由于重力作用进入试管与大理石接触，反应开始；当关闭弹簧夹，装置内气压增加，把稀盐酸压回到长颈漏斗中，大理石与稀盐酸脱离接触，反应停止。装置乙的气密性用普通方法是无法检查的，检查装置气密性必须只让装置一头与大气联通【答案】（1）（2）长颈漏斗 集
9、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。知识点2：二氧化碳的工业制法：工业上利用煅烧石灰石制取生石灰的同时，得到副产品二氧化碳。煅烧石灰石用的“石灰窑”如图所示。把石灰石放在石灰窑里高温煅烧，在窑顶就可收集到二氧化碳。 高温煅烧石灰石：CaCO3高温CaO+CO2【典型例题】例1：可
10、生成二氧化碳的反应很多，例如：酒精的燃烧 木炭在空气中燃烧 碳与氧化铜反应 高温煅烧石灰石 石灰石（块状）与稀硫酸 石灰石（块状）与稀盐酸 碳酸钙粉末与浓盐酸 人和动物的呼吸作用，其中可用于实验室制CO2的是（ ）A. B. C. D. 全部【解析】操作简单、安全，易于实现；反应速度适中；所制得的气体纯度高，符合演示实验的需要是实验室选择制气方法的依据。两类方法虽然能生成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，故在实验室里操作性差；两类方法在高温下进行，操作不便；反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石的表面，反应逐渐停止；反应剧烈，不易
11、收集，并且浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使CO2气体不纯；中CO2气体不纯，含量低，不易收集。【答案】C例2：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【解析】碳酸钙是不溶于水的物质，水无法洗去；用砂子擦洗会对热水瓶胆造成破坏；高温时碳酸钙可以分解，但高温进行操作不便。最好的办法是与稀盐酸反应生成能溶于水的氯化钙后再用水冲洗干净。【答案】C例3：两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
12、难确定【解析】 CaCO3高温CaO+CO2 100 44 100 44【答案】A例4：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105.5第2次10m第3次101.
13、2第4次101.2（4）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：CaCO3高温=CaO+CO2）【解析】此题通过不断改变所加入的稀盐酸的质量，观察剩余固体的质量来判断稀盐酸何时不足，石灰石中CaCO3何时完全反应。由表中数据可知，在第三次加入10g盐酸后，固体剩余物质量不再减少，说明剩余的1.2g固体不和稀盐酸反应，应为杂质。然后，用8g石灰石样品质量杂质质量CaCO3质量。再除以样品质量，即可求出样品中碳酸钙的质量分数。第三小问也可从题意得出正解，即第一次加10g酸时固体的质量减少应和第二次一样，所以第二次剩余的固体质量就是3g。最后一问可利用含杂质问题的解题方法处理。【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
