九年級化學上冊《二氧化碳制取的研究》知識點歸納及典例導析 （新版）新人教版

九年級化學上冊二氧化碳制取的研究知識點歸納及典例導析 （新版）新人教版【學習目標】1.掌握實驗室制取二氧化碳的原理、裝置和操作要點。2.了解實驗室中制取氣體的思路和方法。【要點梳理】要點一、二氧化碳的實驗室制法1.藥品：大理石（或石灰石）、稀鹽酸。2.反應原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO23.發(fā)生裝置和收集裝置：（1）發(fā)生裝置：“固液不加熱型”。氣體的發(fā)生裝置由反應物的狀態(tài)和反應條件決定。制取二氧化碳常用的發(fā)生裝置如下：（2）裝置連接時要注意以下兩點：長頸漏斗的下端管口必須插入到液面以下，否則生成的氣體會從長頸漏斗口跑掉；導氣管伸入容器內無需太長，更不能插入到液面以下。若伸入到液面下，氣體就無法從導管口排出。（3）收集裝置：氣體的收集方法由氣體的密度和氣體的溶解性決定。二氧化碳能溶于水，密度比空氣的大，通常采用向上排空氣法收集（如右圖所示）。收集時要注意將導管插到瓶底。 4.驗滿：將燃著的木條置于集氣瓶口，如木條熄滅，則二氧化碳收集滿了。5.檢驗：將產生的氣體通入澄清的石灰水中，若觀察到石灰水變渾濁，說明有CO2生成?！疽c詮釋】藥品選用應注意的問題：（1）不能用濃鹽酸。濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體混入二氧化碳中，導致所收集的二氧化碳不純。（2）不能用硫酸。因為硫酸跟碳酸鈣反應（H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2） 生成的硫酸鈣微溶于水，它覆蓋在石灰石的表面，阻礙了石灰石與硫酸進一步接觸，使反應難以繼續(xù)進行。（3）不可用碳酸鈉。因為碳酸鈉是固體粉末且易溶于水，它與鹽酸反應（Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2）速率太快，不便于控制，且碳酸鈉比石灰石價格高，不經濟。要點二、實驗室制取二氧化碳的研究與實踐1.化學反應原理的確定：可以生成二氧化碳的化學反應有很多，例如：（1）碳在氧氣（或空氣）中燃燒：C+O2CO2 (2)碳在高溫下還原金屬氧化物：2CuO+C2Cu+CO2 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2 (3)石灰石高溫分解： CaCO3 CaO+CO2 (4)大理石（或石灰石）與稀鹽酸在常溫下反應：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2 (5)蠟燭、木柴、酒精、汽油等含碳物質的燃燒都可產生二氧化碳氣體。有二氧化碳生成的化學反應不一定都適用于實驗室制取二氧化碳。首先要考慮可操作性，其次再考慮哪個更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。（1）和（5）雖然都能生成二氧化碳，但由于燃燒需要在氧氣（由空氣）中進行，放出大量的熱，對儀器、裝置的要求高而且復雜，燃燒后的高溫氣體收集也很困難，所以在實驗室里可操作性差；（2）和（3）需在高溫下進行，操作較復雜且消耗能源。（4）方案操作簡便，故實驗室通常選用大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應來制取二氧化碳。2.實驗室制取氣體裝置的確定：制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分，其選擇依據如下：（1）氣體發(fā)生裝置的選擇：由反應物的狀態(tài)和反應條件來確定。若反應物只有固體，反應需要加熱時，應選擇下圖A所示的實驗裝置。若反應物狀態(tài)為固體+液體，反應不需要加熱時，應選擇下圖B所示的實驗裝置。（2）氣體收集裝置的選擇：依據氣體的物理性質（是否溶解于水、密度比空氣大還是小）和化學性質（是否與水、空氣發(fā)生反應）來選擇。氣體的密度大于空氣的密度（或相對分子質量大于29），可用向上排空氣法收集（上圖D）。氣體的密度小于空氣的密度（或相對分子質量小于29），可用向下排空氣法收集（上圖E）。氣體不易（或難）溶于水且不與水反應，可用排水法收集（上圖C）?！疽c詮釋】1.實驗室制取氣體的一般思路和方法：（1）首先要研究實驗室制取氣體的化學反應原理，即選擇合適的反應物和反應條件（如常溫、加熱、加催化劑等），還要選擇合適的實驗裝置，研究如何驗證制得的氣體等。（2）選擇反應時，要考慮原料易得，反應條件要求不高，操作簡便安全，反應速率適中，生成氣體不混入其他氣體，便于收集。（3）制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。選擇氣體發(fā)生裝置要根據反應物的狀態(tài)和反應條件；選擇氣體的收集裝置應考慮氣體的密度和氣體的溶解性及氣體是否與水反應。（4）驗證氣體時，實驗現象要明顯。2.氧氣、二氧化碳的實驗室制法比較：氣體名稱氧氣二氧化碳反應原理過氧化氫催化分解或高錳酸鉀受熱分解大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應化學方程式2H2O22H2O+O22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2發(fā)生裝置（注意：加熱高錳酸鉀制氧氣時，試管口處要放一小團棉花）收集裝置檢驗方法將帶火星的木條伸入集氣瓶內，木條復燃通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁驗滿方法將帶火星的木條靠近集氣瓶口，木條復燃，則證明滿了將燃著的木條靠近集氣瓶口，木條熄滅，則證明滿了【典型例題】類型一、考查二氧化碳的實驗室制法1實驗室制取二氧化碳可以選用的發(fā)生裝置是（ ） A B C D【答案】B【解析】制取二氧化碳一般選用石灰石（或大理石）和稀鹽酸為原料，且反應不需加熱，屬于“固液反應，不需加熱”型，故應選B。D裝置中產生的氣體直接從長頸漏斗中逸出，無法收集，是一錯誤裝置?！究偨Y升華】選擇氣體發(fā)生裝置時要根據反應物的狀態(tài)和反應條件。2下列有關“固液反應，不需加熱”的氣體發(fā)生裝置合理的是（ ）【答案】D【解析】A中導氣管太長，應稍伸出塞子即可，故A不合理；B中漏斗頸太短，C中長頸漏斗末端未伸入錐形瓶的底部，這樣生成的氣體容易從漏斗或長頸漏斗中逸出，故B、C不合理；只有D是合理的?！究偨Y升華】長頸漏斗的末端要伸入液面以下，防止生成的氣體從漏斗口逸出。3如圖A中錐形瓶裝石灰石，長頸漏斗中注入稀鹽酸，則下列實驗不能達目的是（ ） A圖A能成功制取并收集二氧化碳 B若圖B中試劑為足量澄清石灰水，則可檢驗二氧化碳C圖C用于干燥二氧化碳，則氣體應a進b出D圖D可用于證明二氧化碳密度比空氣大且能滅火【思路點撥】實驗室通常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應不需要加熱，大理石和石灰石的主要成分是碳酸鈣，能和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；二氧化碳能溶于水，密度比空氣大，不能燃燒，不支持燃燒，能使澄清石灰水變渾濁?！敬鸢浮緼【解析】A圖A能成功制取二氧化碳，由于沒有集氣瓶，因此不能收集二氧化碳，該裝置不能達到實驗目的；B若圖B中試劑為足量澄清石灰水，則可檢驗二氧化碳，該裝置能夠達到實驗目的；C圖C用于干燥二氧化碳，則氣體應a進b出，該裝置能夠達到實驗目的；DD中，能夠觀察到蠟燭由下往上依次熄滅，說明二氧化碳的密度比空氣大，不能燃燒，不支持燃燒，該裝置能夠達到實驗目的。故選A?！究偨Y升華】合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎。4現用大理石和稀鹽酸制取二氧化碳氣體（如下圖所示）：（1）寫出該反應的化學方程式 。 （2）下圖是制取二氧化碳的裝置圖，指出圖中小試管A的作用 。（3）怎樣判斷集氣瓶中已集滿二氧化碳氣體 ?！敬鸢浮浚?）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（2）液封，防止二氧化碳氣體從長頸漏斗中逸出（3）將一燃著的木條伸到集氣瓶口，若木條火焰熄滅，則氣體已集滿【解析】（1）大理石和稀鹽酸反應制取二氧化碳的化學方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2。 （2）小試管的作用是使長頸漏斗的末端形成液封，防止生成的二氧化碳氣體逸出。 （3）CO2的驗滿是將燃著的小木條放在瓶口，若木條熄滅，則證明已滿了?！究偨Y升華】實驗室制備CO2氣體的反應原理、發(fā)生裝置和收集裝置的選擇、檢驗及驗滿方法、注意事項等是中考考查的重要知識點。舉一反三：【變式1】某研究性學習小組欲利用下列裝置進行相關氣體制取的探究，請你分析并填空。（1）寫出圖中儀器a、b的名稱 a ，b 。（2）實驗室制取二氧化碳的化學方程式是 。應選擇的氣體發(fā)生裝置是 ，氣體收集裝置是 。（3）實驗室加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式是 ，應選擇的發(fā)生裝置是 ，若用盛滿水的F裝置收集氧氣，應從導管 （填或）通入。 【答案】（1）試管 、 集氣瓶 （2）CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 B D （3）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 A 【變式2】請根據下圖所示實驗裝置圖回答有關問題。（1）請?zhí)顚憳颂杻x器的名稱： ， ；（2）實驗室中用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣時，應選擇的發(fā)生裝置為（填寫裝置代號，下同） ，將藥品加入裝置前，應進行的操作是 ；（3）實驗室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳氣體時，應選用的收集裝置是 ；用該裝置收集的氣體所具有的物理性質是 ，制取二氧化碳氣體時發(fā)生反應的化學方程式為 。【答案】（1）酒精燈 試管 （2）B 檢驗裝置的氣密性（3）D 氣體的密度大于空氣的密度 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2【變式3】下列四個裝置都能制取二氧化碳，其中能隨時控制反應的發(fā)生和停止的是（ ）ABCD【答案】D【解析】雖然有止水夾可以控制的導出使錐形瓶內的氣壓增大，將將稀鹽酸部分壓入長頸漏斗，但是稀鹽酸總是浸沒大理石，所以無法控制反應的停止。干燥管只要放入燒杯中，稀鹽酸可以隨時進入干燥管產生氣體，不用時可以隨時移出干燥管使反應停止，或通過止水夾的開關利用干燥管內的氣壓加稀鹽酸壓出干燥管使反應停止，打開止水夾使稀鹽酸進入干燥管使反應發(fā)生。故該裝置能夠使反應隨時發(fā)生或停止。因為是單孔橡皮塞，所以不能隨時控制反應的發(fā)生和停止。大理石通過玻璃珠放在U形管的一側，要產生氣體時，打開止水夾，U型管的右邊壓強減小，稀鹽酸就會浸沒大理石產生氣體，不用時關閉止水夾，壓強增大鹽酸又被壓到U形管的左側，控制了反應的進行。故該裝置能夠使反應隨時發(fā)生或停止；所以都能隨時控制反應的發(fā)生和停止。故選D。