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6.3 二氧化碳的實驗室制取—九年級化學人教版（2024）上冊課前導學
【基礎(chǔ)知識】
1.實驗室制取氣體的思路
實驗室制取氣體的研究與實踐：
發(fā)生裝置：由反應(yīng)物的 及反應(yīng) 決定。
收集裝置：由氣體的 及 決定。
2.二氧化碳制取的藥品原理
實驗室制取二氧化碳用的藥品是 （或 ）和 。反應(yīng)原理為 。
3.二氧化碳的收集、檢驗、驗滿
（1）二氧化碳的密度比空氣的密度 ， 溶于水，只能用 收集。
（2）實驗室里制取二氧化碳的反應(yīng)原理是 ；收集二氧化碳的方法是 ，因為 ；檢驗二氧化碳的方法是 ；用集氣瓶收集二氧化碳時，證明是否集滿的方法是 。
4.二氧化碳制取裝置比較
如下圖：相比簡易裝置，裝置①的優(yōu)點是 ； 裝置②的優(yōu)點是 。
5.氣體制取裝置的選擇
圖甲、乙是實驗室制取氣體時常用的發(fā)生裝置，A、B、C是實驗室制取氣體時常用的收集裝置。
實驗室制取二氧化碳時，選擇的發(fā)生裝置為上圖的 ，原因是反應(yīng)物為 ，反應(yīng)條件是 ，收集裝置為上圖的 。
【隨堂訓練】
1.實驗室制取的有關(guān)操作如圖所示，正確的是( )
A. B.
C. D.
2.如圖是實驗室制取并收集二氧化碳的主要操作，其中不正確的是( )。
A. B.
C. D.
3.如圖所示實驗設(shè)計，能制取二氧化碳并可控制反應(yīng)發(fā)生或停止的是( )
A. B.
C. D.
4.小金通過實驗室制取和收集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳氣體。接著利用這瓶二氧化碳氣體完成了圖示實驗，觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說法錯誤的是( )。
A.實驗室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸
B.實驗室可采用向上排空氣法收集二氧化碳
C.圖示實驗說明二氧化碳密度比空氣大
D.圖示實驗可說明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒
5.利用生活中的廢棄材料來做家庭小實驗，其樂無窮！小美同學設(shè)計了如圖所示的裝置（a、d為浸有紫色石蕊溶液的濕潤棉花，b、c為用紫色石蕊溶液浸過的干燥棉花。垂直固定玻璃管的裝置未畫出）來制取二氧化碳并探究其性質(zhì)。下列關(guān)于該實驗裝置的敘述不正確的是( )
A.通過推拉注射器活塞，可以控制進入飲料瓶內(nèi)液體的量
B.利用該裝置制取二氧化碳時注射器內(nèi)的液體可為稀硫酸
C.利用該裝置可驗證二氧化碳的密度比空氣大及二氧化碳能與水發(fā)生反應(yīng)
D.該裝置的左半部分也可用于制取氧氣
6.實驗室制備并收集二氧化碳，按下表進行實驗，取等質(zhì)量的同種大理石加入足量酸中（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)），產(chǎn)生二氧化碳氣體隨時間變化曲線如圖所示，下列說法錯誤的是( )
實驗編號 藥品
Ⅰ 塊狀大理石、10%溶液
Ⅱ 塊狀大理石、7%HCl溶液
Ⅲ 大理石粉末、7%HCl溶液
A.實驗Ⅲ對應(yīng)的變化曲線為甲
B.實驗Ⅱ和Ⅲ對比，說明影響反應(yīng)速率的因素是固體的顆粒大小
C.實驗Ⅰ和Ⅱ?qū)Ρ?，說明影響反應(yīng)速率的因素是酸的濃度
D.實驗Ⅱ和Ⅲ完全反應(yīng)后，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是相等的
7.如圖A~H是實驗室制取某些常見氣體的裝置示意圖。請完成下列相關(guān)問題。
（1）寫出圖中儀器②的名稱：_____；
（2）實驗室要制取一瓶干燥的氧氣所選擇的裝置是_________（填字母）；
（3）實驗室制備的化學方程式為______，若用裝置H收集氣體，產(chǎn)生的氣體應(yīng)從___________（填“a”或“b”）端通入；
（4）用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，選取裝置C或D相對于裝置B在操作方面的優(yōu)勢為__________；若選擇裝置D用雙氧水和二氧化錳制備氧氣，能否體現(xiàn)該優(yōu)點________（填“能”或“否”）；
（5）用排水法與排空氣法收集及相關(guān)性質(zhì)的比較（分別用體積相同的2個集氣瓶收集）。
已知：向收集滿的集氣瓶內(nèi)倒入等體積適量澄清石灰水，并振蕩。二氧化碳純度越高，澄清石灰水先變渾濁后變澄清的時間越短。
比較項目 排水法 向上排空氣法
收集方法可行性分析 氣體生成和從水面逸出 的速率遠大于其溶解和與水 反應(yīng)的速率 ____，且不與空氣發(fā)生反應(yīng)
收集過程分析 集滿現(xiàn)象：_______ “驗滿”分析：因氣體無色，是否集滿難確定，即便用燃著的木條移近容器口熄滅，也難以證明空氣完全排盡
石灰水變渾濁又變澄清所需 時間分析 時間較短 時間較長
由上述實驗可得結(jié)論：
①二氧化碳可用排水法或向上排空氣法收集；
②與排空氣法相比，排水法的優(yōu)點是______________。
8.根據(jù)下列裝置圖，回答有關(guān)問題：
（1）寫出裝置圖中標號儀器的名稱：a__________。
（2）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，其發(fā)生裝置可選擇______（填字母），反應(yīng)的化學方程式是____________?？捎肊裝置收集氧氣的原因是____________。
（3）實驗室通常用裝置B與______（填字母）相連制取二氧化碳，該反應(yīng)的化學方程式是______________。用圖F所示裝置制二氧化碳，有“隨用隨開、隨關(guān)隨停”的效果。在反應(yīng)的過程中，若關(guān)閉止水夾K，反應(yīng)停止，其原理是_________________。
（4）用純凈的二氧化碳氣體按圖G所示裝置進行實驗。觀察到的主要現(xiàn)象是甲中________、乙中澄清石灰水變渾濁。乙中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為_____________。
答案以及解析
1.答案：A
解析：應(yīng)用稀鹽酸和大理石或石灰石反應(yīng)制取，B錯誤；的密度比空氣大，應(yīng)用向上排空氣法收集，C錯誤；驗滿時，應(yīng)將燃著的木條放在集氣瓶口，而不是伸入瓶內(nèi)， D錯誤。
2.答案：D
解析：A.實驗前需檢查裝置的氣密性，操作正確；B往試管中加入塊狀固體時，將試管橫放，用鑷子夾取固體藥品放在試管口，緩緩直立試管，讓固體藥品滑落至試管底部，正確；C.實驗室制備二氧化碳采用固液不加熱型的發(fā)生裝置，正確；D.二氧化碳能溶于水，一般不用排水法收集。
3.答案：B
解析： A中生成的硫酸鈣會附著在大理石的表面而阻止反應(yīng)的進一步發(fā)生，不符合題意；B裝置中關(guān)閉止水夾，裝置內(nèi)的壓強增大，大理石與稀鹽酸分離，反應(yīng)停止，打開止水夾后，氣體排出，裝置內(nèi)的壓強減少，稀鹽酸與大理石接觸，反應(yīng)開始，符合題意；C、D無法控制反應(yīng)的發(fā)生或停止，不符合題意。
4.答案：A
解析：A.實驗室常采用稀鹽酸與大理石制取二氧化碳，稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣和水，硫酸鈣為微溶物，覆蓋在塊狀大理石表面不利于反應(yīng)進行，A錯誤；B.二氧化碳密度比空氣大，所以采用向上排空氣法收集，B正確；C.蠟燭自下而上熄滅說明二氧化碳先在底部聚集而后向上聚集，說明二氧化碳密度比空氣大，C正確；D.蠟燭熄滅，證明二氧化碳不支持燃燒，D正確。
5.答案：B
解析：注射器有刻度，通過推拉注射器活塞，可以控制進入飲料瓶內(nèi)液體的量，A正確；稀硫酸和塊狀石灰石（主要成分是碳酸鈣）反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣，覆蓋在石灰石的表面，使反應(yīng)停止，利用該裝置制取二氧化碳時注射器內(nèi)的液體應(yīng)為稀鹽酸，而不是稀硫酸，B錯誤；利用該裝置進行實驗時，在玻璃管內(nèi)a、b、c、d四處分別放置含有紫色石蕊的棉花，a 、d處放置濕潤的，b、c處放置干燥的，可觀察到濕潤的棉花變紅，且d處先變紅，a處后變紅，而干燥的棉花不變色，可驗證二氧化碳的密度比空氣大及二氧化碳能與水發(fā)生反應(yīng)，C正確；該裝置的左半部分相當于固液常溫型發(fā)生裝置，也可用于分解過氧化氫制取氧氣，D正確。
6.答案：C
解析：理論上，等質(zhì)量的大理石與足夠的酸反應(yīng)應(yīng)該生成等量的二氧化碳，但是大理石與稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面阻止了反應(yīng)的進一步發(fā)生，因此實驗Ⅰ對應(yīng)的變化曲線是丙，另外大理石是粉末狀比塊狀反應(yīng)的速率快，所以實驗Ⅲ對應(yīng)的變化曲線是甲，實驗Ⅱ?qū)?yīng)的變化曲線是乙，A、D正確；實驗Ⅱ和實驗Ⅲ中選擇的酸都是7%HCl溶液，實驗Ⅱ中是塊狀大理石，實驗Ⅲ中是大理石粉末，實驗Ⅱ和實驗Ⅲ對比，說明影響反應(yīng)速率的因素是固體的顆粒大小，B正確；實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中所用酸的種類、濃度均不同，沒有可比性，C錯誤。
7.答案：（1）水槽
（2）AG或AH
（3）；a
（4）可以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止；否
（5）密度比空氣大；集氣瓶口產(chǎn)生大氣泡；氣體純度較高
解析： （2）制取干燥的氧氣可選擇加熱高錳酸鉀或氯酸鉀二氧化錳的混合物，并用向上排空氣法收集，即選擇固體加熱型發(fā)生裝置和向上排空氣法收集裝置，故選擇AG或AH；
（3）二氧化碳的密度比空氣大，所以收集二氧化碳時可選擇向上排空氣法，用H裝置收集時，二氧化碳應(yīng)該從長導管即a端通入；
（4）用C裝置制取二氧化碳時，如果關(guān)閉導管上的活塞，容器內(nèi)產(chǎn)生的氣體會將酸液從中間玻璃管壓入上面的球體容器中，使液體和固體分離，從而使反應(yīng)停止，需要反應(yīng)時，打開導管的活塞，液體滴下與固體接觸，反應(yīng)繼續(xù)，可以起到控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的作用；D裝置中，需要產(chǎn)生氣體時，將干燥管插入液面以下，使固液接觸、發(fā)生反應(yīng)，不需要產(chǎn)生氣體時，只需要移出干燥管，即可實現(xiàn)固液分離，使反應(yīng)停止，也能起到控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的作用。故C、D和B相比，優(yōu)點是能控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。用過氧化氫制氧氣，二氧化錳作催化劑時，由于二氧化錳是粉末狀固體，C、D裝置難以使固體和液體分離開，所以不能體現(xiàn)控制反應(yīng)發(fā)生和停止的優(yōu)點；
（5）比較可行性中，二氧化碳能用向上排空氣法收集，是因為二氧化碳的密度比空氣大，且不與空氣成分發(fā)生反應(yīng)。由題意可知，氣體生成和從水面逸出的速率遠大于其溶解和與水反應(yīng)的速率，即實際操作時，可以采用排水法收集二氧化碳，則判斷氣體收集滿的現(xiàn)象為集氣瓶口有大氣泡冒出時，證明二氧化碳已經(jīng)集滿。通過表格中的比較和分析，可知二氧化碳除了用向上排空氣法收集外，還可用排水法收集，根據(jù)排水法收集的二氧化碳使石灰水變渾濁后再變澄清需要的時間短，可知排水法收集的二氧化碳更純、濃度更高。
8.答案：（1）長頸漏斗
（2）A；；氧氣不易溶于水，且不與水反應(yīng)
（3） C；；關(guān)閉止水夾K，干燥管內(nèi)壓強增大，將液體壓回燒杯，固體與液體完全分離，反應(yīng)停止
（4）紫色石蕊溶液變紅；
解析：（2）題給制取裝置包括固固加熱型和固液常溫型兩種，用雙氧水和二氧化錳制氧氣采用固液常溫型，用高錳酸鉀或氯酸鉀和二氧化錳制氧氣采用固固加熱型。氧氣的密度比空氣大，不易溶于水，用向上排空氣法或排水法收集。
（3）實驗室制取用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)不需要加熱，采用固液常溫型。二氧化碳能溶于水，密度比空氣大，只能用向上排空氣法收集。用圖F所示裝置制取二氧化碳，有“隨用隨開、隨關(guān)隨?！钡男Ч诜磻?yīng)的過程中，若關(guān)閉止水夾K，反應(yīng)停止，原因是干燥管內(nèi)壓強增大，將液體壓回燒杯，固體與液體完全分離，反應(yīng)停止。
（4）用純凈的二氧化碳氣體按圖G裝置進行實驗，觀察到的主要現(xiàn)象是甲中紫色石蕊溶液變紅、乙中澄清石灰水變渾濁。

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