九年级化学上册第六单元碳和碳的化合物课题2二氧化碳制取的研究习题（新人教版）

课题 2　二氧化碳制取的 研究 答案： (1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　(2)将生成的气体通入澄清石灰水，若石灰水变 浑浊，证明气体是二氧化碳　(3)口　(4)熄灭　(5)反应物的状态　(6)反应条件　(7)密度　 (8)是否溶于水，是否与水反 应 1．实验室制取二氧化碳的反应原理 (1 )药品 大理石(或石灰石)和稀盐酸 大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，化学式是 CaCO3。 (2)反应原理 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2CO3 碳酸钙 氯化钙　碳酸 碳酸不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。 H2CO3===H2O＋CO2↑ 总的化学方程式是： CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 释疑点 实验室制取 CO2 时不用稀硫酸、浓盐酸的原因　①实验室制取二氧化碳不用稀 硫酸，因为稀硫酸与石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石与 硫酸接触，使反应中断。②不用浓盐酸。浓盐酸易挥发出氯化氢气体，导致二氧化碳不纯。 【例 1】在实验室里 制取二氧化碳气体，可选择的药品是(　　) A．碳酸钠粉末与浓盐酸 B．块状石灰石与稀硫酸 C．石灰石 D．块状大理石和稀盐酸 解析： A × 碳酸钠粉末与浓盐酸反应过快，且浓盐酸易挥发，碳酸钠价格贵 B × 不能用稀硫酸，因为反应生成的硫酸钙会阻止反应继续进行 C × 高温分解石灰石是二氧化碳的工业制法 D √ 反应速率适中，易于操作和收集，是合适的药品 答案：D 2．制取气体的一般思路 (1)制取装置的选择 实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置。发生装置主要由反应物的状态、反应 条件决定，收集装置主要考虑生成气体的物理性质(溶解性、密度大小)。 (2)发生装置的选择 装置 反应类型 反应条件 举例固体＋固 体(加热)型 加热 KMnO4 制 O2 固体＋液 体(常温)型 不加热 H2O2 制 O2， 制 CO2 (3)收集装置的选择 装置 收集方法 气体性质 举例 排水法 不易溶于水，不与水 反应 O2、H2 向上排 空气法 密度比空气大，不与空气反应 O2、CO2 向下排 空气法 密度比空气小，不与空气反应 H2 点技巧 判断气体的密度比空气的大还是小的方法　空气的平均相对分子质量为 29。 如果某气体的相对分子质量大于 29，则这种气体的密度比空气大；如果小于 29，则密度比 空气小。 【例 2】下图是 A～E 的仪器装置示意图。 (1) 在 实 验 室 里 ， 装 置 A 一 般 用 于 制 取 反 应 物 状 态 为 __________ 、 反 应 条 件 为 ____________的气体；装置 B 一般用于制取反应物状态为____________、反应条件为 __________的气体。装 置 C、D、E 都是用来收集气体的实验装置，用装置 C 收集气体的方 法叫____________；用装置 D 收集气体的方法叫__________；用装置 E 收集气体的方法叫 ____________。 (2)实验室常用氯化铵(NH4Cl)晶体和熟石灰[Ca(OH)2]粉末混合加热来制取氨气，同时 生成氯化钙和水。 ①写出上述制取氨气反应的化学方程式____________________。 ②实验时应该选取上述____________(填写字母)作为制取氨气的发生装置。 ③根据下表提供的数据分析，实验时收集氨气应选用上述装置__________(填写字母)而 不用__________装置，其原因是____________。 气体 空气 氧气 氢气 氨气 二氧化碳 密度/ (g·L－1) 1.29 1.43 0.09 0.77 1.98 溶解度/L — 0.031 0.018 680 0.88 解析：实验室制取氨气，是用氯化铵晶体和熟石灰粉末混合后加热制取，故选装置 B 制 气。从题给的数据分析，氨气极易溶于水，1 L 水可以溶解 680 L 氨气，故不能用排水集气 法；氨气的密度小于空气的密度，故可用向下排空气集气法来收集。 答案：(1)固态和液态　常温　固态和固态　加热　排水集气法　向上排空气集气法　向下排空气集气法　(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)2 =====△ 2NH3↑＋2H2O＋CaCl2　②B　③E　C 和 D　 氨气的密度比空气的密度小，而且氨气极易溶于水 3．实验室制取二氧化碳 (1)发生装置：实验室制取二氧化碳是固体和液体反应，不需加热，因此可任意选择下 列发生装置： 谈重点 制取 CO2 的不同装置　A 装置为简易装置，不便于加液体；B、C 装置使用了长 颈漏斗，便于添加液体，使用 B、C 装置时应注意，长 颈漏斗下端管口应伸入液面以下，防 止产生的气体从长颈漏斗逸出；D 装置使用了分液漏斗，便于加液体，还可以利用活塞控制 滴液的快慢，便于控制反应速率。 (2)收集装置：二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集，其密度比空气大，所以只 能采用向上排空气法收集。如图。 (3)实验步骤 ①组装仪器；②检查装置的气密性；③将大理石或石灰石放入反应容器内；④塞紧双孔 塞；⑤由长颈漏斗加稀盐酸；⑥用向上排 空气法收集。 (4)检验 通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明 是二氧化碳。 (5)验满、存放 将燃着的木条放于瓶口，若木条熄灭证明已集满。收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片 盖住并正放在桌面上。 【例 3】如图所示是制取并收集二氧化碳的装置。 (1)当发生装置连接好后，接着进行的实验 步骤是__________________________。 (2)实验时应怎样加试剂 ？___________________________________________________。 (3)收集气体时，导管为什么要伸入集气瓶底部？__________________________。 (4)长颈漏斗的下端要伸到液面以下，原因是__________________________。 解析：制取气体以前，先检查装置是否漏气，装药品时先加固体，再加液体；为了防止 产生的 CO2 从长颈漏斗逸出，长颈漏斗下端必须插到液面以下。用排空气法收集气体时，导 管伸到集气瓶底部便于将瓶中空气排尽。 答案：(1)检查装置的气密性　(2)先向锥形瓶中加入大理石或石灰石，再从长颈漏斗处 加入稀盐酸　(3)便于排尽集气瓶内的空气，收集到纯 CO2　(4)防止产生的 CO2 从长颈漏斗 逸出4．比较 O2、CO2 的实验室制法 比较 O2 CO2 发生 装置 收集 装置 实验 原理 药品① 方程式③ 药品② 方程式④ 检验 方法 带火星的木条放入瓶内 通入澄清石灰水 验满 方法 带火星的木条放在瓶口 燃着的木条放在瓶口 注：①：过氧化氢与二氧化锰； 高锰酸钾；氯酸钾与二氧化锰 ②石灰石(或大理石)与稀盐酸 ③2KClO3 =====MnO2 △ 2KCl＋3O2↑； 2KMnO4 =====△ K2MnO4＋MnO2＋O2↑； 2H2O2 =====MnO2 2H2O＋O2↑ ④CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 【例 4】(实验综合题)实验室制取气体所需装置如下图所示。 请回答以下问题： (1)装置中标“a”的仪器名称是______________。 (2)用高锰酸钾制取氧气时，所选用的发生装置是__________(填字母序号，下同)，收 集装置是 C 或____________________。 (3)用大理石与稀盐酸制取二氧化碳时，所选用的发生装置是__________________，其 反应的化学方程式为______________________。该装置还可用于制氧气，其反应的化学方程 式为_____________ ___________。 解析：本题考查实验室制取气体时，实验装置的选择。发生装置的选择考虑反应物状态 和反应条件，如反应物是固体，反应需要加热，用 A 装置；反应物是固体和液体，反应不需 要加热，用 B 装置。收集装置的选择一般考虑气体的性质，如果气体不易溶于水，也不与水 反应，首先考虑用排水法；若不能用排水法，密度比空气大的，用向上排空气法；密度比空 气小的，用向下排空气法。 答案：(1)集气瓶　(2)A　D　(3)B　CaCO 3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　2H2O2 =====MnO2 2H2O＋O2↑5．实验室制取气体时应考虑哪些因素 (1)选择反应速度适中、价格便宜、来源广泛、 污染少、实验安全，所制气体纯净或易 分离的药品。例如，实验室制取二氧化碳时，不用浓盐酸制取，因易挥发；不用碳酸钠制取， 因其价格贵且反应太快；不用稀硫酸制取，因其与石灰石反应生成微溶物硫酸钙，使反应难 以继续进行。 (2)选择原理科学、节能、操作简便的反应。例如，高温分解石灰石也能产生二氧化碳， 但需消耗燃料，不节能，且操作麻烦，不适合实验室制取。 【例 5】(探究题)下列反应都能生成二氧化碳： ①人和动物的呼吸作用 ②木炭在空气中燃烧 ③蜡烛燃烧 ④碳和氧化铜反应 ⑤石灰石(块状)与硫酸 ⑥碳酸钙粉末与稀盐酸 ⑦石灰石(块状)与浓盐酸 ⑧石灰石(块状)与稀盐酸 其中可用于实验室制 CO2 的是(　　) A．⑥⑧　　　 B．⑧ C．⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑥⑦⑧ 解析：⑥反应太快，不易收集；⑦用浓盐酸制取，得到的二氧化碳不纯，混有从发生装 置中挥发出来的氯化氢气体，故不选 A、C、D；⑧反应符合实验室制取气体选用药品的原则， 故选 B。 答案：B 课题 2　二氧化碳制取的研究 一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意) 1.下列四瓶气体放置方法正确的是(　　)。 2.检验集气瓶中的 CO2 是否收集满的正确方法是(　　)。 A.向瓶内倒入澄清石灰水振荡 B.在瓶口闻其气味 C.将带火星的木插入瓶里 D.将燃着的木条放在瓶口 3.实验表明，不能用块状大理石与稀硫酸反应来制取二氧化碳气体，而能用大理石粉末 与稀硫酸制取二氧化碳气体。由此得出的合理结论是(　　)。 A.能发生反应的物质之间是否发生反应，与反应条件有关 B.反应物之间接触面积越大，越有利于反应的进行 C.块状大理石与大理石粉末的化学性质不同 D.块状大理石与大理石粉末的组成不同 4.实验室制取二氧化碳气体应选用的仪器是(　　)。 A.长颈漏斗、集气瓶、水槽、导气管 B.集气瓶、试管、水槽、导气管 C.酒精灯、广口瓶、集气瓶、长颈漏斗 D.广口瓶、集气瓶、长颈漏斗、带导管的橡皮塞 5.欲除去热水瓶胆内壁附着的水垢(主要成分是碳酸钙)，可采用的办法是(　　)。A.加热 B.用砂纸擦洗 C.加稀盐酸浸洗 D.用水洗 6.两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.很难确定 7.集气瓶被誉为“万能瓶”，如下图装置是其中的一种。当被收集的气体从 a 口进入时， 瓶内空气从 b 口排出，相当于向上排空气法收集气体。现若将被收集的气体从 b 口进入，则 它可收集的气体为(　　)。 ①H2；②O2；③CO2。 A.只有① B.只有①和② C.只有③ D.①②③均可 二、实验题 8.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__________； (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：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 9.测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，其方法是：将样品与稀盐酸反应，测定反应 后生成 CO2 的体积，再根据体积换算为质量，最后根据 CO2 的质量求出样品中碳酸钙的质量。 下图(Ⅰ)为大理石与稀盐酸反应的反应装置，图(Ⅱ)用于测量 CO2 的体积。 (1)写出图(Ⅰ)中仪器的名称：①____________，②____________，③____________。 (2)检查图(Ⅰ)装置气密性的方法是：________________________________________； 检查图(Ⅱ)装置气密性的方法是：__________________________________________。 (3)图(Ⅱ)装置中油层的作用是_____________________________________________。 (4)________________________________________________________(填操作方法)可使 反应前后油层上方气体压强和外界大气压相同，此时排出水的体积即为生成二氧化碳的体积。三、计算题 10.以下是我省生产的某种钙盐包装标签上的部分文字。为了测定此盐中的钙元素含量， 取 10 g 这种盐溶于水，加入足量盐酸，生成 0.132 g 二氧化碳。请计算此加钙食盐中钙元素 的质量分数。由此判断该加钙食盐是否符合标准。 配料表：氯化钠、食用碳酸钙、 碘酸钾　净含量：500 g 成分表：氯化钠≥88% 钙(以 Ca 计)(0.5～1.3)% 碘(以 I 计)(20～50) mg/kg 课题 2　二氧化碳制取的研究 1．B　解析：磨砂面应与玻璃瓶磨口接触，密度比空气大的气体要正放，密度比空气小 的气体倒放。 2．D　解析：CO2 的验满是将燃着的木条放在瓶口，立即熄灭则已满。 3．B 4．D　解析：实验室制取二氧化碳不用加热，所以不要酒精灯；不能用排水法收集，所 以也不要水槽。 5．C　解析：碳酸钙是不溶于水的物质，水无法洗去；用砂纸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。 6．A　解析：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，CaCO3 =====高温 CaO＋CO2↑，根据反应前 后碳原子质量守恒，可知答案选 A。 7．A　解析：从 b 口进入收集气体，相当于向下排空气法收集密度比空气小的气体，只 有 H2。 8．(1)石灰石或大理石和稀盐酸　(2)向上排空气法　(3)ACDE (4)将燃着的木条放到集气瓶口，若火焰立即熄灭，则已集满 (5)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 9．(1)①长颈漏斗　②铁架台　③试管 (2)在乳胶管上夹弹簧夹，向长颈漏斗内加水至形成液封，再加适量水，静置一段时间 后，若长颈漏斗液面与试管内液面差保持不变，说明气密性良好 在乳胶管上夹上弹簧夹，向量气管加适量水，提高量气管，一段时间后，若量气管内液 面不下降，说明气密性良好 (3)防止 CO2 溶于水 (4)调节量气管高度，使反应前后两边液面相平 10．解：设含有 CaCO3 x g。 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 100　　　　　　　　　　　　　44 　x　　　　　　　　　　　　0.132 g 100 x ＝ 44 0.132 g 解得 x＝0.3 g 0．3 g×40/100＝0.12 g 0．12 g÷10 g×100%＝1.2% 在 0.5%～1.3%之间，符合标准。 答：略。