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課題2　二氧化碳制取的研究 答案： (1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　(2)將生成的氣體通入澄清石灰水，若石灰水變渾濁，證明氣體是二氧化碳　(3)口　(4)熄滅　(5)反應(yīng)物的狀態(tài)　(6)反應(yīng)條件　(7)密度　(8)是否溶于水，是否與水反應(yīng) 1．實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理 (1)藥品 大理石(或石灰石)和稀鹽酸 大理石或石灰石的主要成分是碳酸鈣，化學式是CaCO3。 (2)反應(yīng)原理 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2CO3 碳酸鈣 氯化鈣　碳酸 碳酸不穩(wěn)定，容易分解生成二氧化碳和水。 H2CO3===H2O＋CO2↑ 總的化學方程式是： CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 釋疑點 實驗室制取CO2時不用稀硫酸、濃鹽酸的原因?、賹嶒炇抑迫《趸疾挥孟×蛩?，因為稀硫酸與石灰石反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石表面，阻礙石灰石與硫酸接觸，使反應(yīng)中斷。②不用濃鹽酸。濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，導致二氧化碳不純。 【例1】在實驗室里制取二氧化碳氣體，可選擇的藥品是(　　) A．碳酸鈉粉末與濃鹽酸 B．塊狀石灰石與稀硫酸 C．石灰石 D．塊狀大理石和稀鹽酸 解析： A 碳酸鈉粉末與濃鹽酸反應(yīng)過快，且濃鹽酸易揮發(fā)，碳酸鈉價格貴 B 不能用稀硫酸，因為反應(yīng)生成的硫酸鈣會阻止反應(yīng)繼續(xù)進行 C 高溫分解石灰石是二氧化碳的工業(yè)制法 D √ 反應(yīng)速率適中，易于操作和收集，是合適的藥品 答案：D 2．制取氣體的一般思路 (1)制取裝置的選擇 實驗室制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置。發(fā)生裝置主要由反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件決定，收集裝置主要考慮生成氣體的物理性質(zhì)(溶解性、密度大小)。 (2)發(fā)生裝置的選擇 裝置 反應(yīng)類型 反應(yīng)條件 舉例 固體＋固 體(加熱)型 加熱 KMnO4 制O2 固體＋液 體(常溫)型 不加熱 H2O2制O2， 制CO2 (3)收集裝置的選擇 裝置 收集方法 氣體性質(zhì) 舉例 排水法 不易溶于水，不與水反應(yīng) O2、H2 向上排 空氣法 密度比空氣大，不與空氣反應(yīng) O2、CO2 向下排 空氣法 密度比空氣小，不與空氣反應(yīng) H2 點技巧 判斷氣體的密度比空氣的大還是小的方法　空氣的平均相對分子質(zhì)量為29。如果某氣體的相對分子質(zhì)量大于29，則這種氣體的密度比空氣大；如果小于29，則密度比空氣小。 【例2】下圖是A～E的儀器裝置示意圖。 (1)在實驗室里，裝置A一般用于制取反應(yīng)物狀態(tài)為__________、反應(yīng)條件為____________的氣體；裝置B一般用于制取反應(yīng)物狀態(tài)為____________、反應(yīng)條件為__________的氣體。裝置C、D、E都是用來收集氣體的實驗裝置，用裝置C收集氣體的方法叫____________；用裝置D收集氣體的方法叫__________；用裝置E收集氣體的方法叫____________。 (2)實驗室常用氯化銨(NH4Cl)晶體和熟石灰[Ca(OH)2]粉末混合加熱來制取氨氣，同時生成氯化鈣和水。 ①寫出上述制取氨氣反應(yīng)的化學方程式____________________。 ②實驗時應(yīng)該選取上述____________(填寫字母)作為制取氨氣的發(fā)生裝置。 ③根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)分析，實驗時收集氨氣應(yīng)選用上述裝置__________(填寫字母)而不用__________裝置，其原因是____________。 氣體 空氣 氧氣 氫氣 氨氣 二氧化碳 密度/ (gL－1) 1.29 1.43 0.09 0.77 1.98 溶解度/L — 0.031 0.018 680 0.88 解析：實驗室制取氨氣，是用氯化銨晶體和熟石灰粉末混合后加熱制取，故選裝置B制氣。從題給的數(shù)據(jù)分析，氨氣極易溶于水，1 L水可以溶解680 L氨氣，故不能用排水集氣法；氨氣的密度小于空氣的密度，故可用向下排空氣集氣法來收集。 答案：(1)固態(tài)和液態(tài)　常溫　固態(tài)和固態(tài)　加熱　排水集氣法　向上排空氣集氣法　向下排空氣集氣法　(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2?、贐?、跡　C和D　氨氣的密度比空氣的密度小，而且氨氣極易溶于水 3．實驗室制取二氧化碳 (1)發(fā)生裝置：實驗室制取二氧化碳是固體和液體反應(yīng)，不需加熱，因此可任意選擇下列發(fā)生裝置： 談重點 制取CO2的不同裝置　A裝置為簡易裝置，不便于加液體；B、C裝置使用了長頸漏斗，便于添加液體，使用B、C裝置時應(yīng)注意，長頸漏斗下端管口應(yīng)伸入液面以下，防止產(chǎn)生的氣體從長頸漏斗逸出；D裝置使用了分液漏斗，便于加液體，還可以利用活塞控制滴液的快慢，便于控制反應(yīng)速率。 (2)收集裝置：二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集，其密度比空氣大，所以只能采用向上排空氣法收集。如圖。 (3)實驗步驟 ①組裝儀器；②檢查裝置的氣密性；③將大理石或石灰石放入反應(yīng)容器內(nèi)；④塞緊雙孔塞；⑤由長頸漏斗加稀鹽酸；⑥用向上排空氣法收集。 (4)檢驗 通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明是二氧化碳。 (5)驗滿、存放 將燃著的木條放于瓶口，若木條熄滅證明已集滿。收集滿二氧化碳的集氣瓶要用玻璃片蓋住并正放在桌面上。 【例3】如圖所示是制取并收集二氧化碳的裝置。 (1)當發(fā)生裝置連接好后，接著進行的實驗步驟是__________________________。 (2)實驗時應(yīng)怎樣加試劑？___________________________________________________。 (3)收集氣體時，導管為什么要伸入集氣瓶底部？__________________________。 (4)長頸漏斗的下端要伸到液面以下，原因是__________________________。 解析：制取氣體以前，先檢查裝置是否漏氣，裝藥品時先加固體，再加液體；為了防止產(chǎn)生的CO2從長頸漏斗逸出，長頸漏斗下端必須插到液面以下。用排空氣法收集氣體時，導管伸到集氣瓶底部便于將瓶中空氣排盡。 答案：(1)檢查裝置的氣密性　(2)先向錐形瓶中加入大理石或石灰石，再從長頸漏斗處加入稀鹽酸　(3)便于排盡集氣瓶內(nèi)的空氣，收集到純CO2　(4)防止產(chǎn)生的CO2從長頸漏斗逸出 4．比較O2、CO2的實驗室制法 比較 O2 CO2 發(fā)生 裝置 收集 裝置 實驗 原理 藥品① 方程式③ 藥品② 方程式④ 檢驗 方法 帶火星的木條放入瓶內(nèi) 通入澄清石灰水 驗滿 方法 帶火星的木條放在瓶口 燃著的木條放在瓶口 注：①：過氧化氫與二氧化錳； 高錳酸鉀；氯酸鉀與二氧化錳 ②石灰石(或大理石)與稀鹽酸 ③2KClO32KCl＋3O2↑； 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑； 2H2O22H2O＋O2↑ ④CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 【例4】(實驗綜合題)實驗室制取氣體所需裝置如下圖所示。 請回答以下問題： (1)裝置中標“a”的儀器名稱是______________。 (2)用高錳酸鉀制取氧氣時，所選用的發(fā)生裝置是__________(填字母序號，下同)，收集裝置是C或____________________。 (3)用大理石與稀鹽酸制取二氧化碳時，所選用的發(fā)生裝置是__________________，其反應(yīng)的化學方程式為______________________。該裝置還可用于制氧氣，其反應(yīng)的化學方程式為________________________。 解析：本題考查實驗室制取氣體時，實驗裝置的選擇。發(fā)生裝置的選擇考慮反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件，如反應(yīng)物是固體，反應(yīng)需要加熱，用A裝置；反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)不需要加熱，用B裝置。收集裝置的選擇一般考慮氣體的性質(zhì)，如果氣體不易溶于水，也不與水反應(yīng)，首先考慮用排水法；若不能用排水法，密度比空氣大的，用向上排空氣法；密度比空氣小的，用向下排空氣法。 答案：(1)集氣瓶　(2)A　D　(3)B　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　2H2O22H2O＋O2↑ 5．實驗室制取氣體時應(yīng)考慮哪些因素 (1)選擇反應(yīng)速度適中、價格便宜、來源廣泛、污染少、實驗安全，所制氣體純凈或易分離的藥品。例如，實驗室制取二氧化碳時，不用濃鹽酸制取，因易揮發(fā)；不用碳酸鈉制取，因其價格貴且反應(yīng)太快；不用稀硫酸制取，因其與石灰石反應(yīng)生成微溶物硫酸鈣，使反應(yīng)難以繼續(xù)進行。 (2)選擇原理科學、節(jié)能、操作簡便的反應(yīng)。例如，高溫分解石灰石也能產(chǎn)生二氧化碳，但需消耗燃料，不節(jié)能，且操作麻煩，不適合實驗室制取。 【例5】(探究題)下列反應(yīng)都能生成二氧化碳： ①人和動物的呼吸作用 ②木炭在空氣中燃燒 ③蠟燭燃燒 ④碳和氧化銅反應(yīng) ⑤石灰石(塊狀)與硫酸 ⑥碳酸鈣粉末與稀鹽酸 ⑦石灰石(塊狀)與濃鹽酸 ⑧石灰石(塊狀)與稀鹽酸 其中可用于實驗室制CO2的是(　　) A．⑥⑧　　　 B．⑧ C．⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑥⑦⑧ 解析：⑥反應(yīng)太快，不易收集；⑦用濃鹽酸制取，得到的二氧化碳不純，混有從發(fā)生裝置中揮發(fā)出來的氯化氫氣體，故不選A、C、D；⑧反應(yīng)符合實驗室制取氣體選用藥品的原則，故選B。 答案：B 課題2　二氧化碳制取的研究 一、選擇題(每個小題只有一個選項符合題意) 1.下列四瓶氣體放置方法正確的是(　　)。 2.檢驗集氣瓶中的CO2是否收集滿的正確方法是(　　)。 A.向瓶內(nèi)倒入澄清石灰水振蕩 B.在瓶口聞其氣味 C.將帶火星的木插入瓶里 D.將燃著的木條放在瓶口 3.實驗表明，不能用塊狀大理石與稀硫酸反應(yīng)來制取二氧化碳氣體，而能用大理石粉末與稀硫酸制取二氧化碳氣體。由此得出的合理結(jié)論是(　　)。 A.能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)之間是否發(fā)生反應(yīng)，與反應(yīng)條件有關(guān) B.反應(yīng)物之間接觸面積越大，越有利于反應(yīng)的進行 C.塊狀大理石與大理石粉末的化學性質(zhì)不同 D.塊狀大理石與大理石粉末的組成不同 4.實驗室制取二氧化碳氣體應(yīng)選用的儀器是(　　)。 A.長頸漏斗、集氣瓶、水槽、導氣管 B.集氣瓶、試管、水槽、導氣管 C.酒精燈、廣口瓶、集氣瓶、長頸漏斗 D.廣口瓶、集氣瓶、長頸漏斗、帶導管的橡皮塞 5.欲除去熱水瓶膽內(nèi)壁附著的水垢(主要成分是碳酸鈣)，可采用的辦法是(　　)。 A.加熱 B.用砂紙擦洗 C.加稀鹽酸浸洗 D.用水洗 6.兩份質(zhì)量相同的碳酸鈣，一份與足量的鹽酸反應(yīng)，一份充分煅燒，它們所生成的二氧化碳的質(zhì)量(　　)。 A.一樣多 B.充分煅燒生成的CO2多 C.與鹽酸反應(yīng)放出的CO2多 D.很難確定 7.集氣瓶被譽為“萬能瓶”，如下圖裝置是其中的一種。當被收集的氣體從a口進入時，瓶內(nèi)空氣從b口排出，相當于向上排空氣法收集氣體?，F(xiàn)若將被收集的氣體從b口進入，則它可收集的氣體為(　　)。 ①H2；②O2；③CO2。 A.只有① B.只有①和② C.只有③ D.①②③均可 二、實驗題 8.實驗室制取二氧化碳氣體，有如下圖所示的儀器可供選用： 請你回答下列問題： (1)制取二氧化碳氣體所需的藥品是__________； (2)收集二氧化碳氣體的方法是____________； (3)制取并收集二氧化碳氣體所需的儀器是(用儀器的序號回答)________________； (4)檢驗二氧化碳氣體是否收集滿的方法是______________________________； (5)制取二氧化碳的化學方程式是：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 9.測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，其方法是：將樣品與稀鹽酸反應(yīng)，測定反應(yīng)后生成CO2的體積，再根據(jù)體積換算為質(zhì)量，最后根據(jù)CO2的質(zhì)量求出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量。下圖(Ⅰ)為大理石與稀鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)裝置，圖(Ⅱ)用于測量CO2的體積。 (1)寫出圖(Ⅰ)中儀器的名稱：①____________，②____________，③____________。 (2)檢查圖(Ⅰ)裝置氣密性的方法是：________________________________________； 檢查圖(Ⅱ)裝置氣密性的方法是：__________________________________________。 (3)圖(Ⅱ)裝置中油層的作用是_____________________________________________。 (4)________________________________________________________(填操作方法)可使反應(yīng)前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，此時排出水的體積即為生成二氧化碳的體積。 三、計算題 10.以下是我省生產(chǎn)的某種鈣鹽包裝標簽上的部分文字。為了測定此鹽中的鈣元素含量，取10 g這種鹽溶于水，加入足量鹽酸，生成0.132 g二氧化碳。請計算此加鈣食鹽中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)。由此判斷該加鈣食鹽是否符合標準。 配料表：氯化鈉、食用碳酸鈣、 碘酸鉀　凈含量：500 g 成分表：氯化鈉≥88% 鈣(以Ca計)(0.5～1.3)% 碘(以I計)(20～50) mg/kg 課題2　二氧化碳制取的研究 1．B　解析：磨砂面應(yīng)與玻璃瓶磨口接觸，密度比空氣大的氣體要正放，密度比空氣小的氣體倒放。 2．D　解析：CO2的驗滿是將燃著的木條放在瓶口，立即熄滅則已滿。 3．B 4．D　解析：實驗室制取二氧化碳不用加熱，所以不要酒精燈；不能用排水法收集，所以也不要水槽。 5．C　解析：碳酸鈣是不溶于水的物質(zhì)，水無法洗去；用砂紙擦洗會對熱水瓶膽造成破壞；高溫時碳酸鈣可以分解，但高溫進行操作不便；最好的辦法是與稀鹽酸反應(yīng)生成能溶于水的氯化鈣后再用水沖洗干凈。 6．A　解析：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，CaCO3CaO＋CO2↑，根據(jù)反應(yīng)前后碳原子質(zhì)量守恒，可知答案選A。 7．A　解析：從b口進入收集氣體，相當于向下排空氣法收集密度比空氣小的氣體，只有H2。 8．(1)石灰石或大理石和稀鹽酸　(2)向上排空氣法　(3)ACDE (4)將燃著的木條放到集氣瓶口，若火焰立即熄滅，則已集滿 (5)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 9．(1)①長頸漏斗?、阼F架臺　③試管 (2)在乳膠管上夾彈簧夾，向長頸漏斗內(nèi)加水至形成液封，再加適量水，靜置一段時間后，若長頸漏斗液面與試管內(nèi)液面差保持不變，說明氣密性良好 在乳膠管上夾上彈簧夾，向量氣管加適量水，提高量氣管，一段時間后，若量氣管內(nèi)液面不下降，說明氣密性良好 (3)防止CO2溶于水 (4)調(diào)節(jié)量氣管高度，使反應(yīng)前后兩邊液面相平 10．解：設(shè)含有CaCO3 x g。 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 100　　　　　　　　　　　　　44 　x　　　　　　　　　　　　0.132 g ＝ 解得x＝0.3 g 0．3 g40/100＝0.12 g 0．12 g10 g100%＝1.2% 在0.5%～1.3%之間，符合標準。 答：略。