課題2二氧化碳制取的研究（原卷版）

一、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法1.藥品的選擇：在實(shí)驗(yàn)室里，可用如下藥品作為制取二氧化碳的反應(yīng)物：碳酸鈉固體(Na2CO3)，石灰石或大理石(主要成分CaCO3)，稀鹽酸(HCl)、濃鹽酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4)藥品產(chǎn)生現(xiàn)象分析稀鹽酸與塊狀大理石產(chǎn)生氣泡，速率適中反應(yīng)速率適中，便于氣體收集，原料廉價(jià)易得濃鹽酸與塊狀大理石劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡，并伴有白霧濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，氯化氫氣體易混入產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w內(nèi)。并且反應(yīng)速率快，不易控制稀硫酸與塊狀大理石剛開始時(shí)產(chǎn)生氣泡，后速率減慢并逐漸停止稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣，附著在大理石的表面，阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行稀鹽酸與碳酸鈉粉末(或純碳酸鈣粉末)劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡碳酸鈉粉末(或純碳酸鈣粉末)與稀鹽酸反應(yīng)速率過快，產(chǎn)生的氣體不便于收集由上述反應(yīng)可知，實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品應(yīng)選擇：稀鹽酸和石灰石或大理石(主要成分CaCO3)2.反應(yīng)原理：選擇上述藥品制取二氧化碳時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3碳酸鈣氯化鈣碳酸碳酸很不穩(wěn)定，容易分解成二氧化碳和水：H2CO3=H2O+CO2↑因此，總的化學(xué)方程式為：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑1．（2022秋·江蘇南京·九年級(jí)期末）興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置中連接上壓強(qiáng)傳感器如圖一，測(cè)得實(shí)驗(yàn)過程中試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化情況如圖二、下列說法不正確的是A．a(chǎn)b段試管中液面逐漸下降 B．bc段石灰石與鹽酸脫離接觸C．a(chǎn)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)操作是關(guān)閉彈簧夾 D．c點(diǎn)時(shí)溶液中溶質(zhì)一定只有CaCl21．（2023秋·陜西西安·九年級(jí)統(tǒng)考期末）下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的方法不合理的是A．因?yàn)橥ǔＧ闆r下二氧化碳密度大于空氣，故能用向上排空氣法收集B．在發(fā)生裝置中加入塊狀石灰石和硫酸C．在發(fā)生裝置中加入塊狀石灰石和鹽酸D．因?yàn)樘妓徕}和鹽酸在常溫下即可迅速反應(yīng)，故氣體發(fā)生裝置不需要加熱2．（2023秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）有關(guān)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的過程正確的是A．原料B．發(fā)生裝置C．收集裝置 D．驗(yàn)滿3．（2023秋·安徽六安·九年級(jí)?？计谀⒁欢舛鹊淖懔康南←}酸、稀硫酸分別加入裝有等質(zhì)量CaCO3粉末的容器中，相同條件下測(cè)得兩者產(chǎn)生的CO2體積（V）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．理論上最終兩者產(chǎn)生的氣體質(zhì)量不相等B．0～300s內(nèi)，反應(yīng)Ⅱ的容器內(nèi)壓強(qiáng)比Ⅰ的大C．反應(yīng)Ⅱ中，0～100s內(nèi)產(chǎn)生的CO2體積比100200s內(nèi)的少D．反應(yīng)Ⅱ比反應(yīng)Ⅰ的速率快二、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置實(shí)驗(yàn)室里制取氣體裝置的確定(1)氣體發(fā)生裝置的選擇

常見的氣體發(fā)生裝置如下：裝置由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件決定：由實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理可知，該反應(yīng)為固體與液體制取氣體的反應(yīng)，不需要加熱，因此可選用固液常溫型的氣體發(fā)生裝置(圖B)

(2)氣體收集裝置的選擇：可由生成的氣體的密度及其在水中的溶解性決定。由于生成物二氧化碳能溶于水，并可與水反應(yīng)，因此不能用排水法收集；二氧化碳的密度比空氣的大，因此不能采用向下排空氣法收集，可采向上排空氣法收集，即收集裝置選圖A2.二氧化碳和氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取及相關(guān)性質(zhì)比較氣體名稱氧氣二氧化碳反應(yīng)原理過氧化氫催化分解或高錳酸鉀和氯酸鉀受熱分解大理石(或石灰石)與稀鹽酸反應(yīng)化學(xué)方程式2H2O22H2O+O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO32KCl+3O2↑CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑發(fā)生裝置(注意：加熱高錳酸鉀制氧氣時(shí)，試管口處要放一小團(tuán)棉花)收集裝置相同條件下，氧氣的密度比空氣的略大相同條件下，二氧化碳的密度比空氣的大不易溶于水，也不與水反應(yīng)溶于水，與水反應(yīng)檢驗(yàn)方法將帶火星木條的伸入集氣瓶中，看是否復(fù)燃，如果木條復(fù)燃，則該氣體為氧氣將氣體通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水變渾濁，則證明該氣體為二氧化碳。驗(yàn)滿方法將帶火星的木條放在集氣瓶口處，若木條立即復(fù)燃則證明氧氣已滿將燃著的木條放在瓶口，若熄滅，則證明二氧化碳已滿3.設(shè)計(jì)制取二氧化碳的裝置根據(jù)制取二氧化碳的反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件和二氧化碳的性質(zhì)等方面的因素，可選擇如圖所示裝置來制取二氧化碳。A裝置：可用于制取較多量的二氧化碳，使用長(zhǎng)頸漏斗，便于隨時(shí)添加液體藥品。

B裝置：裝置簡(jiǎn)單，操作方便。

因此在實(shí)驗(yàn)室里，我們可以采用圖A的裝置來制取和收集二氧化碳。

1．（2023秋·湖南益陽·九年級(jí)校聯(lián)考期末）如圖①④為常見的氣體發(fā)生裝置。下列說法正確的是A．裝置①④中僅有套裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏wB．裝置③和裝置④都適合實(shí)驗(yàn)室制取氧氣C．裝置②可以方便控制反應(yīng)的開始與結(jié)束D．裝置④此時(shí)為反應(yīng)開始進(jìn)行的狀態(tài)1．（2023秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）請(qǐng)結(jié)合圖示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法正確的是A．利用裝置②④組合可制取并收集CO2B．利用石灰石和稀鹽酸制取CO2時(shí)，選用③⑤，收集時(shí)氣體由d端進(jìn)入C．利用裝置①④制氧氣，水槽中出現(xiàn)氣泡時(shí)收集O2D．利用雙氧水和MnO2制取O2，選用裝置③可以控制反應(yīng)的速率2．（2021秋·重慶黔江·九年級(jí)統(tǒng)考期末）用稀鹽酸和大理石制取二氧化碳時(shí)，以下裝置均能達(dá)到目的，但其中有一個(gè)裝置不能隨時(shí)控制反應(yīng)發(fā)生和停止，該裝置是A．

B．

C．

D．

3．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)假期作業(yè)）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制取氣體的說法中正確的是A．實(shí)驗(yàn)室可選用稀硫酸和塊狀大理石大量制取二氧化碳B．用排水法收集氧氣時(shí)，當(dāng)觀察到導(dǎo)管口有氣泡冒出立即開始收集C．圖中裝置A作為氣體發(fā)生裝置時(shí)應(yīng)將長(zhǎng)頸漏斗伸入液面以下D．用圖中裝置B所示裝置收集氧氣時(shí)，氣體從b端通入三、實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法1.確定制取氣體的化學(xué)反應(yīng)原理，即在實(shí)驗(yàn)室條件下(如常溫、加熱、加催化劑等)，選擇什么藥品、通過什么反應(yīng)來制取這種氣體；2.確定制取氣體時(shí)應(yīng)采用的實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣體發(fā)生裝置和收集裝置氣體發(fā)生裝置示例加熱高錳酸鉀制氧氣；加熱氯酸鉀或者二氧化錳制氧氣分解過氧化氫制氧氣；大理石和稀鹽酸反應(yīng)制二氧化碳；鋅粒和稀硫酸反應(yīng)制氫氣氣體收集裝置示例O2、CO2H2O2、H2氣體的密度大于空氣的密度（或相對(duì)分子質(zhì)量大于29），可用向上排空氣法收集氣體的密度小于空氣的密度（或相對(duì)分子質(zhì)量小于29），可用向下排空氣法收集氣體不易（或難）溶于水且不與水反應(yīng)，可用排水法收集3.研究如何驗(yàn)證制得的氣體就是所要制取的氣體，包括氣體的檢驗(yàn)和驗(yàn)滿等，驗(yàn)證氣體時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯。1．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)課堂例題）通過學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室制氧氣和二氧化碳，可以總結(jié)出制取氣體的一般思路和方法。在確定氣體的實(shí)驗(yàn)室制法時(shí)，下列因素不需要考慮的是A．反應(yīng)所需的藥品及反應(yīng)條件 B．氣體的收集和放置方法C．整個(gè)反應(yīng)體系是否安全、環(huán)保 D．氣體的顏色1．（2020秋·河北石家莊·九年級(jí)統(tǒng)考期末）化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中的“先”與“后”對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、師生安全等都具有重要的意義。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的“先”與“后”的敘述中不正確的是A．點(diǎn)燃可燃性氣體前，先檢驗(yàn)氣體的純度B．制備氣體時(shí)，先檢查裝置的氣密性，再裝藥品C．用木炭還原氧化銅后，先將導(dǎo)管移出石灰水，后停止加熱D．稱取規(guī)定質(zhì)量的固體藥品時(shí)，先向左盤加入藥品，再往右盤加砝碼2．（2023秋·山東濱州·九年級(jí)統(tǒng)考期末）根據(jù)氣體的性質(zhì)可以選擇氣體的收集裝置。下圖是收集M氣體的裝置，對(duì)M氣體的有關(guān)性質(zhì)推測(cè)正確的是ABCD密度比空氣小小大大水中的溶解性難溶易溶難溶易溶3．（2021秋·河北廊坊·九年級(jí)校考階段練習(xí)）某氣體只能用向下排空氣法收集，則該氣體具備的物理性質(zhì)是（

）A．不溶于水，密度比空氣小B．不溶于水，密度比空氣大C．易溶于水，密度比空氣小D．易溶于水，密度比空氣大1．（2022秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制取氣體的說法中，正確的是A．選擇制取氣體的原理時(shí)，應(yīng)考慮反應(yīng)速率，且速率越快越好B．用排水法收集氣體時(shí)，提前將導(dǎo)管伸入盛滿水的集氣瓶以便于收集氣體C．用排空氣法收集氣體需要在瓶口處驗(yàn)滿D．用燃著的木條檢驗(yàn)CO22．（2023·全國(guó)·九年級(jí)專題練習(xí)）化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、安全性是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，同時(shí)也反映了實(shí)驗(yàn)者的化學(xué)素養(yǎng)。下列實(shí)驗(yàn)操作中正確的是A．過濾

B．測(cè)定空氣中氧氣含量

C．制取二氧化碳

D．讀取液體體積

3．（2023·全國(guó)·九年級(jí)專題練習(xí)）可用下圖裝置制取氣體的是A．塊狀大理石和稀鹽酸制取 B．塊狀大理石和濃鹽酸制取C．粉末狀大理石和稀鹽酸制取 D．雙氧水和二氧化錳制取4．（2023秋·九年級(jí)課前預(yù)習(xí)）甲、乙、丙是某同學(xué)設(shè)計(jì)的三套制取二氧化碳的發(fā)生裝置，對(duì)三套裝置分析不正確的是A．甲裝置此時(shí)容器內(nèi)右側(cè)大氣壓大于外界大氣壓B．此時(shí)甲裝置中的止水夾M處于打開狀態(tài)C．乙裝置N處添加止水夾可以與甲裝置具有相同功能D．丙裝置具有可控制反應(yīng)進(jìn)行或停止的功能5．（2023·福建福州·校考模擬預(yù)測(cè)）興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制取CO2發(fā)生裝置中，連接上壓強(qiáng)傳感器如圖一、測(cè)得實(shí)驗(yàn)過程中試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化情況如圖二。下列說法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)b段試管中液面逐漸上升 B．bc段石灰石與鹽酸脫離接觸C．c點(diǎn)的對(duì)應(yīng)操作是打開彈簧夾 D．cd段二氧化碳?xì)怏w輸出6．（2022秋·江西南昌·九年級(jí)?？茧A段練習(xí)）同學(xué)們學(xué)習(xí)了二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法，在課后同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖幾個(gè)裝置，請(qǐng)你分析以下，下列裝置在制取二氧化碳時(shí)不能使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生或停止的裝置是（）A．B． C． D．7．（2023秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖是實(shí)驗(yàn)室常用的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法錯(cuò)誤的是A．K2關(guān)閉、K1打開、若M中的水不能流下，則裝置的氣密性好B．M中盛放雙氧水，N中盛放二氧化錳，可以制取氧氣C．M中盛放稀鹽酸，N中盛放塊狀大理石，可以制取二氧化碳D．N中儲(chǔ)滿某種氣體時(shí)，將水不斷由M注入N中，即可將氣體排出8．（2018秋·江蘇蘇州·九年級(jí)統(tǒng)考期末）用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行CO2氣體的制取，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿．檢查裝置氣密性 B．旋轉(zhuǎn)活塞K控制反應(yīng)的發(fā)生與停止C．收集CO2 D．CO2驗(yàn)滿9．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)隨堂練習(xí)）實(shí)驗(yàn)室里制取并收集二氧化碳?xì)怏w時(shí)一般有以下操作步驟：①檢查裝置的氣密性；②連接裝置；③加入大理石；④加入稀鹽酸；⑤收集；⑥驗(yàn)滿。其中排列順序正確的是（

）A．①②③④⑤⑥ B．②①④③⑤⑥C．②①③④⑤⑥ D．②③④①⑤⑥10．（2023秋·廣西欽州·九年級(jí)統(tǒng)考期末）實(shí)驗(yàn)室用雙氧水制取氧氣和大理石與鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳相比較，下列說法正確的是（

）A．反應(yīng)都不需要加熱 B．都能用排水法收集氣體C．所需藥品的顏色相同 D．元素的化合價(jià)都發(fā)生了變化二、填空題11．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)期中）我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法，知道了制取氣體的一般思路和方法?，F(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)裝置：(1)圖中儀器①的名稱是。(2)若實(shí)驗(yàn)室用相同的裝置制取并收集氧氣和二氧化碳，應(yīng)從上圖中選擇(填字母，從A~E中選)裝置進(jìn)行組合。(3)實(shí)驗(yàn)室用裝置A制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為。(4)用B裝置制取氣體時(shí)，長(zhǎng)頸漏斗末端應(yīng)伸至液面以下，可以防止。(5)若用F裝置收集二氧化碳，驗(yàn)滿的方法為。12．（2023秋·黑龍江大慶·九年級(jí)大慶市第六十九中學(xué)?？计谀┘讏D是實(shí)驗(yàn)室制備CO2的裝置圖。該裝置的特點(diǎn)是：打開彈簧夾，大理石和鹽酸接觸，發(fā)生反應(yīng)；關(guān)閉彈簧夾后，鹽酸被反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體壓回長(zhǎng)頸漏斗，與大理石分離，停止反應(yīng)。用該裝置制備CO2可起到節(jié)約藥品和取用方便的效果。A、B、C、D裝置中哪些可以起到與甲圖裝置相同的效果?(填寫編號(hào))。13．（2023秋·山東棗莊·九年級(jí)統(tǒng)考期末）第24屆冬奧會(huì)于2022年2月4日在北京隆重舉行，本屆冬奧會(huì)體現(xiàn)了綠色辦奧的理念。(1)冬奧會(huì)速滑館“冰絲帶”制冰采用了世界上最先進(jìn)的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)。固態(tài)二氧化碳叫做。(2)本屆冬奧會(huì)用氫能源汽車作為交通工具，這將需要大量高純度、低成本的氫氣以滿足氫燃料汽車的使用。有專家研究出一種新型的催化劑，在光照下實(shí)現(xiàn)水的高效分解制氫氣，其中部分過程的微觀示意圖如下圖所示：請(qǐng)寫出反應(yīng)I的化學(xué)方程式(注明反應(yīng)條件)，該反應(yīng)屬于反應(yīng)(填化合、分解、復(fù)分解)。(3)冬奧會(huì)“北京8分鐘”驚艷世界，演員們穿著的服裝是一種由碳原子組成的石墨烯制成的服裝，其特點(diǎn)是質(zhì)輕、堅(jiān)硬、防寒。石墨烯屬于(填“單質(zhì)”、“化合物”)。石墨烯燃燒的產(chǎn)物可用(填化學(xué)式)檢驗(yàn)。14．（2023秋·廣東廣州·九年級(jí)統(tǒng)考期末）我國(guó)提出2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，彰顯了負(fù)責(zé)任大國(guó)的作為與擔(dān)當(dāng)。實(shí)現(xiàn)碳中和有多種途徑。(1)礦物質(zhì)碳化封存：其反應(yīng)之一是氧化鎂與CO2反應(yīng)生成碳酸鎂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)海洋封存：原理是利用CO2在水等溶劑中的溶解性來吸收CO2。某實(shí)驗(yàn)小組利用下圖裝置探究CO2在水和食鹽水（模擬海水）中的溶解情況：在相同條件下，分別用排水法、排食鹽水法收集CO2，待收集100mLCO2后，移出導(dǎo)管，每隔一段時(shí)間觀察并記錄量筒內(nèi)CO2體積。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，所測(cè)數(shù)據(jù)平均值如下表：時(shí)間/h06122448排水法時(shí)CO2體積/mL100776659排食鹽水法時(shí)CO2體積/mL10099938988①發(fā)生裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②由上表數(shù)據(jù)分析：a.相同條件下，等體積的水和食鹽水吸收CO2更