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1、1第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物 课题课题 2 2 二氧化碳制取的研究二氧化碳制取的研究1.实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。确定气体发生装置时应考虑的因素有反应物的状态和反应条件;确定气体收集装置时应考虑的因素是气体的性质,包括气体的密度和溶解性。2.密度比空气大的气体可用向上排空气法收集,密度比空气小的气体可用向下排空气法收集,不易溶于水且不与水发生反应的气体可用排水法收集。3.实验室制取二氧化碳常用大理石(或石灰石)与稀盐酸,反应的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。4.二氧化碳的检验方法为向集气瓶中倒入澄清石灰水,振荡,看石灰水是
2、否变浑浊;验满方法为将燃着的木条放在集气瓶口处,如果木条熄灭,证明已满。知识点 1:制取二氧化碳1.实验药品:大理石(或石灰石)和稀盐酸。2.实验仪器和其他用品:锥形瓶(或试管、广口瓶等)、双孔橡皮塞(或单孔橡皮塞)、导管、长颈漏斗(或分液漏斗)、集气瓶、玻璃片、火柴、澄清石灰水。3.实验原理:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。4.实验装置(如图所示)。5.实验步骤:组装仪器装置(如图所示);检验装置的气密性;向锥形瓶中加入石灰石,然后堵上橡皮塞;从长颈漏斗倒入适量的稀盐酸;收集二氧化碳;验满二氧化碳。6.收集方法: 向上排空气法(二氧化碳密度比空气大,且能溶于水)。7.检验方法
3、:倒入澄清石灰水,振荡,看石灰水是否变浑浊。28.验满方法:将燃着的木条放在集气瓶口处,如果木条熄灭,证明已满。9.放置方法:盖上玻璃片,然后瓶口向上正放在桌面上。易错警示 (1)不能用稀硫酸,因为稀硫酸与石灰石反应会生成微溶于水的硫酸钙,覆盖在大理石表面,阻碍反应继续进行。(2)不能用浓盐酸,因为浓盐酸具有强烈挥发性,会挥发出大量的氯化氢气体,使制得的二氧化碳气体不纯净。(3)不能用碳酸钠粉末或纯的碳酸钙粉末,它们与酸反应太剧烈不利于气体收集。归纳拓展 (1)实验室制取二氧化碳气体的发生装置基本有以下几种(如图所示):A 装置:最简易的装置,伸入试管内的导管稍露出橡皮塞。伸入集气瓶内的导管要
4、接近瓶底。B 装置:为随时向反应装置内加注液体,常加装长颈漏斗,但长颈漏斗下端管口必须伸入液面以下,导气管刚露出橡皮塞。C 装置:分液漏斗可通过调节活塞控制液体的滴加速度,来调节反应速率的快慢。D 装置:启普发生器。反应容器也可由以下仪器来代替(如下图):(2)氧气和二氧化碳实验室制法的比较(如下表):氧 气二氧化碳反应原理2KClO32KCl+3O22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2气体发生装置收集方法排水法或向上排空气法向上排空气法检验方法将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃通入澄清石灰水,振荡,石灰水变浑浊验满方法将带火星的木条靠近将燃
5、着的木条靠近集3集气瓶口,木条复燃气瓶口,木条熄灭【例】 如图中的 AF 是实验室制备某些常见气体的装置示意图。(1)实验室制备 CO2的化学方程式为 。可用的发生装置有 (填字母)。 (2)装置 E 或 F 相对于装置 C 在操作方面的优势为 。 (3)排水法收集与排空气法收集 CO2的比较(分别用体积相同的 2 个集气瓶收集):比较项目排水法向上排空气法收集方法可行性分析CO2气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率CO2密度比空气大,且 收集过程分析集满现象: “验满”分析:因气体无色,故集满与否较难确定。即便用燃着木条移近容器口火焰熄灭,也难以证明空气完全排尽向收集到 C
6、O2的集气瓶内倒入等体积适量澄清石灰水,并振荡先浑浊后变澄清所需时间较短先浑浊后变澄清所需时间较长由上述实验可得结论 ; 答案:(1)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2;B、C、D、E、F(2)便于控制反应的发生或停止(3)不与空气成分反应;集气瓶内液面下降至瓶口,且有气泡从瓶口逸出;排水法集满二氧化碳现象明显或操作方便;排水法收集到的二氧化碳气体浓度较大或纯度较高点拨：(1)实验室是利用大理石或石灰石跟稀盐酸反应来制取二氧化碳的,根据反应物为 CaCO3和 HCl,生成物为 CaCl2、H2O、CO2可写出化学方程式;然后根据反应物的状态和反应条件确定发生装置可为 B、C、D、E
7、、F。(2)装置 E 或 F 可以随时控制反应的发生或停止。(3)由于二氧化碳的密度比空气大,且不与空气成分反应可用向上排空气法收集;根据集气瓶中液面的下降情况及是否有气4泡冒出确定是否已收集满二氧化碳,利用排水法收集二氧化碳操作简便,便于观察是否收集满了,同时收集的二氧化碳纯度较高。知识点 2:实验室制取气体的装置的确定实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。1.气体发生装置的选择(1)固体加热制取气体时可选用下图所示装置,如:加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气、加热高锰酸钾制取氧气等。(2)固体和液体反应且不需加热制取气体时可选用下图所示装置,如:过氧化氢与二氧化锰制取氧气、
8、石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳等。2.气体收集装置的选择(1)排水集气法:收集难溶或微溶于水,且不跟水发生反应的气体,如氢气、氧气、一氧化碳、甲烷等,见图中的 a。(2)向上排空气法:用于收集密度比空气大且不跟空气成分反应的气体,如二氧化碳、氧气等,见图中的 b。(3)向下排空气法:用于收集密度比空气小且不跟空气成分反应的气体,如氢气、甲烷等,见图中的 c。拓展延伸 气体的实验室制取方法和思路为:首先要研究合适的反应物和反应条件(如加热、常温、加催化剂等),还要选择合适的实验装置,并需验证所制得的气体。【例】 下图是实验室常用的仪器。5(1)图甲中仪器 A 的名称为 。 (2)实验
9、室制取二氧化碳需要选择下列药品中的 (填字母)。 A.大理石 B.纯碱 C.稀盐酸 D.稀硫酸(3)组装二氧化碳的发生和收集装置时,除选择仪器 A 和 B 外,还要从图甲中选择的仪器有 (填字母)。 (4)上述装置还可用于制某气体,制取该气体的化学方程式为 ;若要制取干燥气体,发生装置应与图乙装置中的 (填“a”或“b”)连接。 答案:(1)锥形瓶 (2)A、C (3)C、D、G (4)2H2O22H2O+O2;a点拨：实验室制取二氧化碳应选择大理石(或石灰石)和稀盐酸,不能选择纯碱,因为纯碱为粉末状固体,和稀盐酸反应速率快,不易控制;不能选择稀硫酸,因为稀硫酸与大理石(或石灰石)反应生成微溶
10、物 CaSO4,覆盖在固体表面,阻止反应的进一步进行;也不能选择浓盐酸,因为浓盐酸易挥发产生 HCl 气体,使制得的 CO2气体不纯。由于 CO2能溶于水,故收集 CO2气体时应采用向上排空气法,故导管应选择 G 而不是 F,还应选择 C、D。发生装置的特点是固体+液体不加热制气体,收集装置的特点是用向上排空气法收集气体,故还可用于实验室用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解制氧气,化学方程式为 2H2O22H2O+O2,干燥气体时应“长管进,短管出”。考点:制取氧气和二氧化碳【例】 化学是一门以实验为基础的学科,化学所取得的丰硕成果,是与实验的重要作用分不开的。结合下列实验装置图(如图所示)回答问题
11、:6(1)写出指定仪器的名称: ; 。 (2)写出实验室中用过氧化氢、高锰酸钾两种途径制取氧气的化学方程式 、 。 (3)实验室用高锰酸钾制取氧气时,可选用的发生装置是 (填字母)。用排水法收集氧气完毕后,停止加热时的操作顺序是先 ,然后 ,以防止水倒吸进入热的试管中,造成试管炸裂。 (4)实验室制取二氧化碳时,可选用的发生和收集装置是 (填字母),反应方程式是 。如果用该装置制取气体,反应进行较长时间后,将燃着的火柴放在集气瓶口,火焰仍不熄灭的原因可能是 。 答案:(1)试管;集气瓶 (2)2H2O22H2O+O2;2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 (3)A;把导气管从水中移出;熄灭
12、酒精灯 (4)B、C;CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O;制气装置(或 B 装置)中长颈漏斗的下端管口未插入液面以下(其他答案合理也可)点拨：(2)根据过氧化氢、高锰酸钾制取氧气的反应物和生成物及反应条件可写出化学方程式。(3)用高锰酸钾制取氧气的装置适合“固体加热型”的装置,故选 A;在停止加热时应先撤导管,后移去酒精灯,从而防止水倒流使试管炸裂。(4)根据实验室制取二氧化碳的反应原理知应选用 B 作发生装置,又由于二氧化碳密度比空气大,且能溶于水,应选用 C 作收集装置;如果燃着的火柴放在集气瓶口,火焰仍不熄灭,可能是由于制取装置 B 中长颈漏斗末端未插入液面以下,生成的气体从长颈漏斗口跑掉了。