新人教版九年級化學(xué)上冊例題精講：第6單元 課題2二氧化碳制取的研究

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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(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)方程式是： CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 釋疑點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室制取CO2時不用稀硫酸、濃鹽酸的原因?、賹?shí)驗(yàn)室制取二氧化碳不用稀硫酸，因?yàn)橄×蛩崤c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(dǎo)致二氧化碳不純。 【例1】在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳?xì)怏w，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(jià)格貴 B 不能用稀硫酸，因?yàn)榉磻?yīng)生成的硫酸鈣會阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xué)方程式____________________。 ②實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳 (1)發(fā)生裝置：實(shí)驗(yàn)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(diǎn) 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(shí)驗(yàn)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(yàn) 通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明是二氧化碳。 (5)驗(yàn)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(dāng)發(fā)生裝置連接好后，接著進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟是__________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)怎樣加試劑？___________________________________________________。 (3)收集氣體時，導(dǎo)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)室制法 比較 O2 CO2 發(fā)生 裝置 收集 裝置 實(shí)驗(yàn) 原理 藥品① 方程式③ 藥品② 方程式④ 檢驗(yàn) 方法 帶火星的木條放入瓶內(nèi) 通入澄清石灰水 驗(yàn)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(shí)驗(yàn)綜合題)實(shí)驗(yàn)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(biāo)“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(xué)方程式為______________________。該裝置還可用于制氧氣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。 解析：本題考查實(shí)驗(yàn)室制取氣體時，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jià)格便宜、來源廣泛、污染少、實(shí)驗(yàn)安全，所制氣體純凈或易分離的藥品。例如，實(shí)驗(yàn)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(jià)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(jìn)行。 (2)選擇原理科學(xué)、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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室制取氣體選用藥品的原則，故選B。 答案：B 5