二氧化碳制取的研究

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，你還記得在實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣的方法有哪幾種嗎？2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑加熱2H2O22H2O+O2↑MnO2

2KClO32KCl+3O2↑MnO2

△新課導(dǎo)入上述制取氧氣的實(shí)驗(yàn)分別可用下列所示的哪種裝置作為發(fā)生裝置和收集裝置？ABCDEF事實(shí)上，二氧化碳也是一種與人類(lèi)生產(chǎn)、生活有密切關(guān)系的氣體。想必大家已經(jīng)知道了，氧氣是是一種與人類(lèi)生產(chǎn)、生活有密切關(guān)系的氣體。那么，在實(shí)驗(yàn)室里該如何制取二氧化碳呢？一、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳新課講解生成二氧化碳的反應(yīng)很多，那么我們究竟該選擇哪種反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳呢？A．碳在氧氣（或空氣）中燃燒：C＋O2CO2點(diǎn)燃另外，蠟燭、木柴、酒精、汽油等含碳物質(zhì)的燃燒都可產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。1．實(shí)驗(yàn)原理

雖然上述反應(yīng)能生成二氧化碳，但由于燃燒需要在氧氣（或空氣）中進(jìn)行，不易收集到純凈的二氧化碳；同時(shí)，反應(yīng)放出大量的熱，對(duì)儀器、裝置的要求高而且復(fù)雜，燃燒后的高溫氣體收集也很困難，所以在實(shí)驗(yàn)室里可操作性差。分析：B．碳在高溫下還原金屬氧化物：C．石灰石高溫分解：分析：B和C的反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室也不容易達(dá)到其條件。2CuO＋C2Cu＋CO2↑高溫2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑高溫CaCO3CaO＋CO2↑高溫D．大理石（或石灰石）與稀鹽酸在常溫下反應(yīng)：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑分析：上述方案操作簡(jiǎn)便，故實(shí)驗(yàn)室通常選用大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳。E．大理石（或石灰石）與稀硫酸在常溫下反應(yīng)：CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋H2O＋CO2↑分析：上述方案雖然開(kāi)始會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，但由于生成的硫酸鈣是微溶物質(zhì)，會(huì)覆蓋在大理石的表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。綜上：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常用的理想藥品是________和________，反應(yīng)的化學(xué)方程是：_________________________________________。石灰石稀鹽酸CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑所以，實(shí)驗(yàn)室制取氣體需要考慮：①反應(yīng)條件是否容易達(dá)到；②產(chǎn)生氣體的速率是否合適；③收集的氣體是否純凈；④裝置、操作是否簡(jiǎn)單；⑤原料是否易得、價(jià)廉。

1．如果用濃鹽酸代替稀鹽酸與石灰石反應(yīng)制取CO2可以嗎？思考：答：不行。因?yàn)闈恹}酸易揮發(fā)，使制得的二氧化碳?xì)怏w中含有較多的氯化氫（HCl）氣體，導(dǎo)致CO2不純。

2．實(shí)驗(yàn)室為何不用碳酸鈉粉末跟稀鹽酸反應(yīng)制取CO2？

答：碳酸鈉粉末跟稀鹽酸反應(yīng)生成CO2，但反應(yīng)速度太快，不利于氣體的收集，因此不用于實(shí)驗(yàn)室制取CO2。2．實(shí)驗(yàn)裝置以下儀器可供設(shè)計(jì)制取二氧化碳發(fā)生裝置時(shí)選擇，你也可以另選或自制儀器，請(qǐng)組裝發(fā)生裝置。實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的常見(jiàn)裝置有時(shí)我們需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)某些實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，一般來(lái)說(shuō)改進(jìn)的思路有：（1）將試管換成如錐形瓶、燒瓶等，以制取較多量的氣體。（2）使用長(zhǎng)頸漏斗、分液漏斗，以方便補(bǔ)充藥品、控制藥品加入速度、控制反應(yīng)速率。（3）將裝置改進(jìn)為能固液分離形式，可讓反應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行、停止。實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的最簡(jiǎn)單裝置思考與討論：1．長(zhǎng)頸漏斗可否用普通漏斗代替？2．錐形瓶可否用別的儀器代替？3．能否用濃鹽酸或稀硫酸代替稀鹽酸來(lái)制取二氧化碳？為什么？4．根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)，可以采用什么方法收集二氧化碳？5．如何檢驗(yàn)二氧化碳是否收集滿(mǎn)？6．能否用碳酸鈉代替大理石來(lái)制取二氧化碳？實(shí)驗(yàn)室制取氧氣、二氧化碳的比較氣體名稱(chēng)氧氣二氧化碳反應(yīng)原理

化學(xué)方程式

高錳酸鉀受熱分解或過(guò)氧化氫催化分解大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應(yīng)

CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑加熱2H2O22H2O+O2↑MnO2

發(fā)生裝置收集裝置檢驗(yàn)方法

驗(yàn)滿(mǎn)方法

使帶火星的木條復(fù)燃使澄清的石灰水變渾濁將帶火星的木條平放在瓶口，木條復(fù)燃，則證明已集滿(mǎn)將燃著的木條平放在瓶口，木條熄滅，則證明已集滿(mǎn)二、實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法

通過(guò)二氧化碳和氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取的研究，我們可以總結(jié)出實(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(guò)什么反應(yīng)來(lái)制取這種氣體；

2．確定制取氣體時(shí)應(yīng)采取的實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣體發(fā)生裝置和收集裝置；

3．確定如何驗(yàn)證制得的氣體是所要制取的氣體。實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑實(shí)驗(yàn)裝置：本節(jié)通過(guò)學(xué)習(xí)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取，歸納出氣體實(shí)驗(yàn)室制取的設(shè)計(jì)思路及方法，使我們體會(huì)到化學(xué)之美，在本節(jié)課中我們學(xué)習(xí)了：課堂小結(jié)1．實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳最適合的反應(yīng)物是（）A．碳酸鈉粉末和稀硫酸B．石灰石和稀鹽酸C．大理石和稀硫酸D．大理石和濃鹽酸B課堂練習(xí)2．檢驗(yàn)集氣瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（）A．加入澄清石灰水，觀察是否變渾濁B．將燃著的木條插入集氣瓶中，觀察是否立即熄滅C．加入紫色石蕊溶液，觀察是否變紅色D．將燃著的木條放在集氣瓶口，觀察是否立即熄滅A3．實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)物為_(kāi)______和_______之間的反應(yīng)，反應(yīng)________（填“需要”或“不需要”）加熱，所以選擇的氣體發(fā)生裝置簡(jiǎn)稱(chēng)為固液常溫型；又由于生成的二氧化碳?xì)怏w密度比空氣___，___溶于水，且二氧化碳還能與水發(fā)生反應(yīng)，所以選擇的收集方法只能是_______________。固態(tài)液體不需要大能向上排空氣法4．在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳時(shí)一般采取以下操作步驟：①裝入塊狀的大理石或石灰石；②用向上排空氣法收集二氧化碳；③連接儀器，檢查裝置的氣密性；④倒入稀鹽酸。正確的操作步驟為_(kāi)________（填序號(hào)）。③①④②九年級(jí)化學(xué)人教版·上冊(cè)課題2二氧化碳制取的研究

新課引入從學(xué)過(guò)的知識(shí)和一些資料中得知：哪些方法和途徑可以得到二氧化碳？①木炭燃燒；②人呼吸；③煅燒石灰石；④碳酸氫鈣分解；⑤酸（稀鹽酸、稀硫酸）跟石灰石反應(yīng)；⑥酸（稀鹽酸、稀硫酸）跟碳酸鈉粉末反應(yīng)；⑦堿式碳酸銅受熱分解……

從能源和環(huán)保的角度、經(jīng)濟(jì)的角度、操作的難易等方面，各抒己見(jiàn)，排除明顯不適合的原料、方法，選擇合適的實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的方法。新課講解一、二氧化碳制取原理大理石石灰石1、藥品：實(shí)驗(yàn)室常用大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應(yīng)來(lái)制取CO2。主要成分是碳酸鈣（CaCO3）溶質(zhì)是氯化氫（HCl）2、化學(xué)方程式：CaCO3＋2HCl==CaCl2＋H2CO3H2O＋CO2↑CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑新課講解

【思考】結(jié)合實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理，請(qǐng)回答：

1、能否用濃鹽酸代替稀鹽酸來(lái)制取CO2？

不能，因?yàn)闈恹}酸易揮發(fā)，使制得的CO2混入氯化氫氣體不純。

2、能否用稀硫酸代替稀鹽酸來(lái)制取CO2？

不能，因?yàn)榱蛩崤c碳酸鈣反應(yīng)，生成的微溶于水的硫酸鈣會(huì)覆蓋在塊狀固體的表面，阻止反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生。

3、能否用粉末狀的純堿或碳酸鈣代替塊狀的大理石或石灰石來(lái)制取CO2？

不能，因?yàn)樗鼈兎磻?yīng)速率太快，不易控制，難以收集。新課講解二、二氧化碳制取的裝置新課講解【問(wèn)題探究】1、請(qǐng)你認(rèn)真觀察，實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中有哪些現(xiàn)象？大理石逐漸溶解，有大量氣泡冒出。2、實(shí)驗(yàn)中選擇怎樣的裝置來(lái)制取CO2？該裝置中長(zhǎng)頸漏斗的作用是什么？為什么要伸入液面以下？由于反應(yīng)物中石灰石是固體，稀鹽酸是液體，反應(yīng)不需要加熱，應(yīng)選擇固液不加熱制氣裝置。

為了方便加入鹽酸，因此使用長(zhǎng)頸漏斗。長(zhǎng)頸漏斗的下端要伸入液面以下，是為了防止生成的CO2從長(zhǎng)頸漏斗逸出。新課講解4、如何檢驗(yàn)CO2氣體已集滿(mǎn)？3、用什么方法來(lái)收集CO2氣體？為什么？用燃著的木條平放在集氣瓶口，如果木條的火焰熄滅，證明CO2已集滿(mǎn)。由于CO2能溶于水且密度比空氣大，因此采用向上排空氣法收集。5、集滿(mǎn)CO2的集氣瓶如何放置？由于CO2的密度比空氣大，應(yīng)蓋上玻璃片并正放在桌面上。新課講解三、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(guò)什么反應(yīng)來(lái)制取這種氣體；2、確定制取氣體采用的實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣體發(fā)生裝置和收集裝置；3、確定如何驗(yàn)證制得的氣體就是所要制取的氣體。思路和方法歸納小結(jié)1、實(shí)驗(yàn)室選用大理石（或石灰石）和稀鹽酸反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳。反應(yīng)原理用化學(xué)方程式可表示為CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑。2、實(shí)驗(yàn)室常用“固液不加熱制氣裝置”來(lái)制取CO2，利用“向上排空氣法”收集CO2。3、用燃著的木條平放在集氣瓶口，如果木條的火焰熄滅，證明CO2已集滿(mǎn)。1、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)，向盛有石灰石的錐形瓶中加入酸后，過(guò)一會(huì)兒石灰石表面幾乎沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，其原因是（）

A、錐形瓶塞處漏氣B、沒(méi)有加熱

C、加入的是硫酸溶液D、沒(méi)有用玻璃棒攪拌溶液強(qiáng)化練習(xí)C

【方法】向盛有石灰石的錐形瓶中加入酸后，過(guò)一會(huì)兒石灰石表面幾乎沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，應(yīng)根據(jù)此現(xiàn)象展開(kāi)分析。說(shuō)明開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)，后慢慢停止?！窘馕觥繉?shí)驗(yàn)室用稀鹽酸和塊狀大理石或石灰石反應(yīng)，不需要加熱，所得CO2氣流平穩(wěn)，氣體又較為純凈，所以選用稀鹽酸制CO2最合適，排除B、D的可能；再者，實(shí)驗(yàn)前，必須檢驗(yàn)裝置的氣密性，不反應(yīng)與漏氣與否無(wú)關(guān)系，從而又排除A；所以可能的原因就是C，若加入的酸是硫酸溶液，其反應(yīng)生成CaSO4，CaSO4微溶于水，隨著生成物量的增多CaSO4不能繼續(xù)溶解，最終沉積于大理石表面，阻礙稀H2SO4與CaCO3的接觸，反應(yīng)停止。2、下列所示分別是二氧化碳的制取、干燥、收集和性質(zhì)檢驗(yàn)的裝置圖，其中正確的是（）強(qiáng)化練習(xí)D

【方法】根據(jù)制取氣體反應(yīng)所使用藥品的狀態(tài)及反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置，根據(jù)氣體的密度和溶解性選擇收集氣體的方法，逐一分析裝置圖，即可找出正確答案?！窘馕觥緼、圖示為制取二氧化碳的發(fā)生裝置，裝置中長(zhǎng)頸漏斗未伸入液面以下，氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出，故A不正確；B、圖示為使用濃硫酸干燥二氧化碳?xì)怏w的裝置，進(jìn)氣口和出氣口反了，應(yīng)為“長(zhǎng)進(jìn)短出”，故B不正確；C、圖示為氣體的收集裝置，集氣瓶瓶口向下，為向下排空氣法收集氣體；二氧化碳密度大于空氣，應(yīng)采取向上排空氣法收集，故C不正確；D、圖示為把二氧化碳?xì)怏w通過(guò)伸入試液中的導(dǎo)管通入紫色石蕊試液，二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，使石蕊試液變紅色，故D正確。強(qiáng)化練習(xí)3、實(shí)驗(yàn)表明，不能用塊狀大理石與稀硫酸反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳?xì)怏w，而能用大理石粉末與稀硫酸制取二氧化碳?xì)怏w。由此得出的合理結(jié)論是（）

A、能發(fā)