二氧化碳的制取
年 级
初三 学 科 化学 编稿老师 李艳红 课程标题
二氧化碳的制取 一校 黄楠 二校 林卉 审核 张美玲
一、考点突破
1. 了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。
2. 探究实验室中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。
3. 了解实验室中制取气体的思路和方法。
二、重难点提示
重点是制取气体时实验仪器和收集方法的选择。
本节的知识导图：
1. 二氧化碳的实验室制法
（1）实验室制取二氧化碳的药品选择
稀盐酸和大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）。理由是反应速率适中，原料价廉易得。所以实验室大都用上述药品制取二氧化碳。
注意：①不能选用硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在碳酸钙的表面上，阻止了反应继续进行。
②不能选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，得不到纯净的CO 2气体。
③不能用碳酸钠代替石灰石，因为反应太剧烈，产生的气体难以收集，反应速率的快慢与反应的物质的接触面积和质量分数有关。接触面积越大，反应物质的质量分数越大，反应速率就越快，反之，则越慢。
（2）实验室制取二氧化碳的原理
↑++=+22232CO O H CaCl HCl CaCO
（3）实验室制取二氧化碳的装置
①根据制取CO 2所用的反应物状态、反应条件（常温）和CO 2的性质等方面的因素，选择如下装置（图A 或图B ）来制取CO 2。
A 装置用来制取较多的CO 2气体，
B 装置用来制取较少的CO 2气体。
②注意：
a. 反应物为固体（块状）与液体，不需加热，气体密度比空气的大，能溶于水。可以采用与制氢气相同的装置，但收集方法不同。
b. 装置A 中的锥形瓶可用大试管、平底烧瓶、广口瓶等仪器代替。
c. A 中长颈漏斗末端必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉。
d. B 中导管伸入试管内无需太长，更不能插到液面以下，而导管伸入集气瓶时，末端必须插入到集气瓶底。
（4）实验室制取CO 2气体的实验操作过程
①检验反应装置的气密性。
②装入大理石、塞紧塞子、发生装置内导管刚露出塞子即可。（装入大理石时，平放试管，用镊子将大理石块放进试管口慢慢滑下。）
③把反应装置固定好
④从长颈漏斗加入稀盐酸至浸没漏斗末端。
⑤收集气体，导管末端插入集气瓶底部。 ⑥检验是否集满。
（5）二氧化碳的净化
实验室制得的CO 2往往含有少量的HCl 气体和水蒸气，若要得到纯净的CO 2，就必须要净化（如下图所示）。
注意：NaHCO 3溶液能除去HCl 气体，同时产生CO 2气体；浓H 2SO 4吸收水分，作干燥剂。
（6）二氧化碳的检验
利用澄清石灰水来检验CO 2。如下图所示。化学方程式为：
O H CaCO OH Ca CO 2322)(+↓=+。具体方法：将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，则通入的气体为CO 2；如果未变浑浊，则不是CO 2。
（7）二氧化碳的验满
将燃着的木条放在集气瓶口，观察燃着的木条的燃烧情况。如果木条熄灭，证明CO 2气体已集满。利用CO 2不能燃烧，也不能支持燃烧的性质。 2. 二氧化碳的工业制法
在工业上，常用高温煅烧石灰石的方法制得CO 2气体，反应的化学方程式为：
↑+23CO CaO CaCO 高温
反应的主要产物是氧化钙（CaO ）俗称生石灰，副产品为CO 2。
能力提升类 例1 （湖北中考题）下图是实验室制取CO 2的装置图，请你回答：
（1）装置中有一处错误，它是 ，其造成的后果是 。
（2）可用图示方法收集CO 2气体的原因是 。
（3）此发生装置在实验室还可用于制取O 2，检验O 2是否收集满的方法是 。 一点通：（1）长颈漏斗的下端应伸到锥形瓶中的溶液的液面下，以免二氧化碳气体从漏斗中逃逸。
（2）二氧化碳的密度比空气的大，所以可用向上排空气法收集。
（3）如果用过氧化氢溶液与二氧化锰的混合物制取氧气可用上述装置。将带火星的木条放到瓶口检验氧气是否收集满。
答案：（1）漏斗下端没有伸到液面下 CO 2从漏斗逸出
（2）CO 2气体密度比空气的大
（3）将带火星的木条放在瓶口，木条复燃说明氧气收集满
例2 （河北中考题）请你和小明一起进行实验室制取二氧化碳的探究。
（级别
药品 实验现象 ① 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中
② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止 ③ 碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
从制取和收集的角度分析，一般选择第①组药品，该组药品发生反应的化学方程式为 ；不选择第③组药品的原因是 。
（2）选择装置。通过对制取氧气装置的分析，他选择用过氧化氢制取氧气的发生装置。你认为他选择的依据是 。
（3）制取气体。将药品装入所选装置制取气体，并用向上排空气法收集。 验满方法是 。
（4）气体检验。将生成的气体通入石蕊溶液中，溶液变红，因此他确定该气体是二氧化碳。他的检验方法是否正确请说明理由。
。
一点通：确定发生装置的因素是反应物状态和反应条件，确定收集装置的因素是气体的密度和溶解性。气体通入石蕊溶液，溶液变红，能说明该气体呈酸性，而酸性气体除二氧化碳外，还有二氧化硫、氯化氢等。
答案：（1）↑++=+22232CO O H CaCl HCl CaCO 反应速率太快，不易控制和收集
（2）固体和液体反应，不需要加热（或反应物状态和反应条件与用过氧化氢制取氧气相同）
（3）将燃着的木条放在集气瓶口，观察火焰是否熄灭
（4）不正确。其他气体也可能使石蕊溶液变红（或应该用澄清的石灰水）
综合运用类
例3 （北京中考题）老师用下图所示装置为同学们做了一个实验。A 装置中盛有二氧化锰黑色粉末，B 装置中盛有足量的澄清石灰水，C 装置中盛有足量的稀盐酸，气球中装有少量的碳酸钠粉末。
（1）打开分液漏斗的活塞和玻璃塞，使A 装置与大气相通，将气球中的碳酸钠粉末全部倒入稀盐酸中，可以观察到C 装置中的现象是 。
（2）待上述反应结束后，从分液漏斗注入足量的过氧化氢溶液，关闭活塞和玻璃塞，A 装置中发生反应的化学方程式为 。
（3）在整个实验过程中，B 装置中的现象是 。
（4）C 装置中气球的作用是 （填字母）。
a. 收集纯净气体
b. 添加固体药品
c. 调节C 装置容积
d. 控制气体总量
一点通：（1）碳酸钠能与稀HCl 发生复分解反应，生成二氧化碳。故能观察到的现象为：白色固体消失，有无色气泡逸出，气球膨胀。
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化下能迅速分解，方程式为↑+2222222O O H O H MnO 。
（3）在第（1）个反应中，C 中生成的CO 2进入B 使澄清石灰水变浑浊，在第（2）个反应中，生成的O 2进入B 使B 内压强变大，可观察到部分浑浊液体进入C 中。
（4）在整个实验过程中气球开始时的作用是向C 内添加药品，反应时的作用是生成的CO 2使气球胀大从而调节C 的容积。
答案：（1）有无色气泡逸出，白色固体消失，气球微微鼓起
（2）↑+2222222O O H O H MnO
（3）溶液先变浑浊，后有部分变浑浊的液体被压入C 装置中
（4）b 、c
思维拓展类
例 4 通常使用的灭火器有泡沫灭火器、干粉灭火器和液态二氧化碳灭火器等，扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾应用 。Na 2CO 3和盐酸的反应与泡沫灭火器的反应原理相似，写出其化学方程式： 。
答案：液态二氧化碳灭火器 ↑++=+223222CO O H NaCl HCl CO Na
例5 按下图的装置制取二氧化碳并检验它的性质，完成下列问题：
（1）用装置A 来制取二氧化碳，所用药品为_________和_________。
（2）若用装置C 检验二氧化碳，装置C 中发生反应的化学方程式为：______________。
（3）若用装置B 证明二氧化碳与水反应生成碳酸，装置B 中盛放的试剂是_________。
（4）利用已收集到的二氧化碳气体，设计一个实验证明二氧化碳气体具有既不能燃烧，又不能支持燃烧，且密度比空气大的性质。（要求用语言叙述实验过程和现象）
一点通：利用石灰石与稀盐酸反应制得二氧化碳，二氧化碳中混有氯化氢气体，通过水洗除去氯化氢气体杂质；然后用澄清的石灰水检验二氧化碳的存在。最后证明利用向小烧杯中点燃的高低不同的蜡烛上倒入二氧化碳气体，蜡烛熄灭。说明二氧化碳比空气重，且不支持燃烧，也不可燃。
答案：（1）石灰石（或大理石） 稀盐酸
（2）CO 2+ Ca （OH ）2＝CaCO 3↓+ H 2O
（3）紫色石蕊试液
（4）利用向小烧杯中点燃的高低不同的蜡烛上倒入二氧化碳气体，下面蜡烛先熄灭。说明二氧化碳气体比空气重，且不支持燃烧，也不可燃。
O2CO2
工业制法分离液态空气
高温煅烧石灰石：
↑
+
2
CO
CaO
高温
3
CaCO
实
验
室
制
法
药品、
2
2
O
H MnO2KMnO
4
或KClO3、MnO2石灰石、稀盐酸原理
（化
学方
程
式）
↑
+
2
2
2
2
2
22O
O
H
O
H MnO
↑
+
↑
+
+
?
?
2
3
2
2
4
2
4
3
2
2
2
2O
KCl
KClO
O
MnO
MnO
K
KMnO
MnO
↑
+
+
=
+
2
2
2
3
2
CO
O
H
CaCl
HCl
CaCO
发
生
装
置装置特点：长颈漏斗末端在
液面以下，导管露出橡皮塞
少许
装置特点：试管口略向下倾
斜，导管露出橡皮塞少许
装置特点：长颈漏斗末
端在液面以下，导管露
出橡皮塞少许
收
集
装
置
向上排空气法排水法向上排空气法排空气法收集验满方法
将带火星的木条放在集气
瓶口，若木条复燃则气体已
收集满
将燃着的木条放在集气
瓶口，若木条熄灭则气
体已收集满
检验方法
将带火星的木条伸入集气
瓶内，若木条复燃则是O2
通入澄清石灰水，若石
灰水变浑浊则是CO2
注意事项
①常温下，用MnO2作催化
剂分解过氧化氢的方法制
氧气；②用KMnO4制氧气
时，在试管口应放一团棉花
用稀盐酸制CO2，不能
使用浓盐酸和硫酸
碳酸钙和盐酸反应制取二氧化碳可启发大家运用这一反应原理解决一些实际问题。
1. 碳酸盐的检验（检验-23
CO）
含有碳酸根的物质都可与盐酸反应产生气体，产生的气体都能使澄清石灰水变浑浊。如
检验一块矿石是否是石灰岩可用此法，检验的方法如下：取少量样品于试管中，加入少量盐
酸，将产生的气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，则证明样品中含有-
23CO 离子。
2. 水垢的洗涤
烧开水的壶和装开水的暖瓶，使用时间长了都会附着水垢，洗涤水垢可用醋酸： O H CO COO CH Ca COOH CH CaCO 222333)(2+↑+=+
3. 配制二氧化碳灭火剂
①CO 2不能燃烧，也不能支持燃烧，密度比空气的大，能使物体跟空气隔绝而停止燃烧。 ②灭火器的反应原理：
↑++=+223222CO O H NaCl HCl CO Na
说明：灭火器里隔离分装碳酸钠溶液和盐酸，使用时倒转灭火器，两溶液在容器里混合，剧烈反应产生较大的气压，气体带着溶液一齐喷射到燃烧物上，CO 2气体隔绝空气，溶液吸热降低温度达到灭火的目的。
③灭火器的种类（如下图所示）：
A. 泡沫灭火器
B. 干粉灭火器
C. 液态二氧化碳灭火器
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. （江苏中考题）下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是（ ）
A. 干冰用于人工降雨
B. 二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变蓝
C. 用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳
D. 将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳
2. 实验室制备干燥的二氧化碳，应选择的试剂组是（ ）
A. 纯碱、稀盐酸和稀硫酸
B. 碳酸钙、稀盐酸和氢氧化钠
C. 大理石、稀硫酸和浓硫酸
D. 石灰石、稀盐酸和浓硫酸
3. 用排空气法收集CO 2，下列装置（左进气，右出气）中空气含量最少的是（ ）
4. （山东中考题）下图分别是二氧化碳的制取、干燥、收集和性质检验的装置图。其中正确的是（ ）
5. （湖南模拟题）家庭中要除去水壶中的少量水垢，可采用的方法是（）
A. 用食用醋洗涤
B. 用洗洁精洗涤
C. 用食盐水洗涤
D. 用淘米水洗涤
二、非选择题
6. （安徽中考题）小明同学在实验操作考核中，抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。
（1）要制取二氧化碳，小明同学应该从以上药品中选择和反应。
（2）选择以上药品的理由是（填序号）。
①不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，使氯化氢气体混入二氧化碳气体中
②一般不选用碳酸钠粉末，因为它与酸反应速率太快，不便于收集
③可用木炭和氧气反应，因为反应可生成二氧化碳
④可用稀盐酸和石灰石反应，因为反应速率适中，条件要求不高，气体产物纯净，易于收集
（3）写出用你选择的药品制取二氧化碳的化学方程式：。
（4）下图是小明实验时的主要步骤，这些步骤的正确顺序是（填字母标号，下同）_____________，其中操作有误的是。
（5）用制取二氧化碳的气体发生装置还可以制取其他气体，请举出一例：可制取的气体是，制气反应的化学方程式是，从反应物状态和反应条件说明为什么可用制二氧化碳的装置制该气体：。
7. （湖南中考题）实验室有如下图所示的实验装置：
（1）写出图中有标号仪器的名称：a b. 。
（2）实验室制取气体时均应检查装置的。
（3）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，应选用的发生装置是（填装置的字母代号，下同），收集装置是，检验二氧化碳是否集满的方法是。
（4）在实验室里，通常用下列方法制氧气：①双氧水和二氧化锰混合；②氯酸钾和二氧化锰混合加热；③加热分解高锰酸钾，其中最能体现“节能环保”理念的制备方法是。（填序号）。
（5）某同学用C装置集满一瓶氧气后，实验时发现氧气不纯、原因可能是。
8. 实验室里制取气体的装置包括___________和_________两部分。确定气体的发生装置应考虑的因素是_________和_________，确定气体的收集装置应考虑的因素是气体的______和_________等。
9. 下列四瓶气体存放方法正确的是（）
10. 检验集气瓶中的CO2是否收集满的正确方法是（）
A. 向瓶内倒入澄清石灰水振荡
B. 在瓶口闻其气味
C. 将带火星的木插入瓶里
D. 将燃着的木条放在瓶口
11. 实验表明，不能用块状大理石与稀硫酸反应来制取二氧化碳气体，而能用大理石粉末与稀硫酸制取二氧化碳气体。由此得出的合理结论是（）
A. 能发生反应的物质之间是否发生反应，与反应条件有关
B. 反应物之间接触面积越大，越有利于反应的进行
C. 块状大理石与大理石粉末的化学性质不同
D. 块状大理石与大理石粉末的组成不同
12. 聪聪同学收集了一些家庭装修时废弃的大理石碎片，并设计了如下图所示的装置来制取二氧化碳，该装置能随时控制反应的发生。请回答问题：
（1）大理石放在_________中，装置（a）中的反应的方程式为______ 。
（2）装置（a）中的粗铜丝能否用粗铁丝代替_______，原因可用化学方程式表示
_____________________________；
（3）用装置（b）收集二氧化碳，验满时应把燃着的木条放在（选填字母）________处。
三、实验题
13. 根据下面所提供的实验装置图，回答问题：
（1）写出带标号仪器的名称①__________________；②_________________。
（2）实验室制取H2和CO2时，都可选用的气体发生装置是_________（填序号，下同）收集O2和CO2时都可选用的装置是_______。
（3）实验室加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为___________________________。
（4）小冬选用上图中的装置进行CO2的制取，他看到发生装置中有气泡冒出，然后把导气管插入到澄清的石灰水中，未观察到浑浊现象。其原因可能是（写出一条即可）_____________________________________________。
（5）小冬为了探究H2CO3具有酸性，而CO2不具有酸性，他设计了如下实验。请写出将观察到的现象：
问：你认为他通过上述实验___________（能、不能）达到实验目的。
（6）工业上可将CO2与氨气合成尿素[CO（NH2）2]，给农作物施用，主要是为了补充____
元素。
14. （如图A）下列是实验室常用的仪器：
图A 图B
请回答下列问题：
⑴图A中仪器①的名称是，仪器④的名称是。
⑵实验室用石灰石和盐酸制取二氧化碳的化学方程式：。
⑶选用上图A所示的仪器组装一套制取二氧化碳的发生装置（填编号）。
⑷图B为某同学设计并进行的有关CO2性质的探究实验过程筒图。请回答：
①该实验的实验目的是；
②该实验得到的结论是。
15. （1）实验室用大理石与酸制二氧化碳，使用的酸是（浓盐酸、稀盐酸、浓硫酸、稀硫酸），其化学方程式为
（2）若设计一种有活塞可以开闭导管的装置，使达到活塞随开随发生CO2气体，随关随停止出CO2气体的要求，请从下面仪器中选用一些最起码的仪器以完成这种设计：
①按装置自上而下的安排顺序应选用的仪器是。
②这套装置能随开随用，随关随停的原因是。
一、选择题
1. A 解析：干冰易升华吸热，可用于人工降雨；二氧化碳通入紫色石蕊溶液，能和水反应生成碳酸，使石蕊变红；石灰石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶，会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行；燃着的木条熄灭，也可能是氮气，检验二氧化碳应用澄清石灰水。
2. D 解析：实验室制取二氧化碳用碳酸钙和稀盐酸，浓硫酸和氢氧化钠固体都有吸水性，都可作干燥剂，但干燥二氧化碳应用浓硫酸。因为氢氧化钠性质与氢氧化钙相似，和二氧化碳能发生反应，所以不能用于干燥二氧化碳。
3. C 解析：二氧化碳气体密度比空气密度大，收集时应用向上排空气集气法，收集气体中空气含量最少，说明收集气体最纯。A 项右导气管露出塞子太长，不利于空气排出；B 项左端导气管又太短，很难把二氧化碳气体收集满；C 项正确，左管进气，因为二氧化碳密度大，所以二氧化碳气体先在集气瓶下部聚集，逐渐把空气向上由右导管排出；D 项与C 项相反，是错误的。
4. D 解析：CO 2的密度比空气的密度大，应用向上排空气法收集。
5. A 解析：水垢的主要成分为CaCO 3，能与酸性物质发生反应生成可溶于水的物质。
二、非选择题
6. （1）稀盐酸 石灰石 （2）①②④
（3）↑++=+22232CO O H CaCl HCl CaCO （4）cabd d （5）氧气（或O 2） ↑+2222222O O H O H MnO 该反应为固体和液体不需加热的反应，与制二氧化碳的反应物状态和反应条件相同，故可用制二氧化碳的装置制该气体（其他合理解答均可，如用Zn 和稀H 2SO 4制H 2）
解析：（1）实验室用稀盐酸和石灰石制取CO 2；（2）浓盐酸具有挥发性，使CO 2中混有HCl 气体，Na 2CO 3易溶于水，反应速率太快不利于收集，木炭和氧气反应产生CO 2，但CO 2中常混有O 2，所以①②④是选择药品的理由；（3）CaCO 3和HCl 反应生成CaCl 2、H 2O 和CO 2；
（4）先检查装置气密性，再装药品，然后收集，验满；（5）反应物是固体和液体且反应不需加热都可以用C 装置制取，如实验室制H 2和用双氧水制O 2都可用C 装置。
7. （1）酒精灯 集气瓶
（2）气密性
（3）B E 将燃着的木条放在集气瓶口 （4）①
（5）未等气泡连续均匀冒出时就收集（或集气瓶中未装满水，或未在水底下盖玻璃片）（其他合理答案也可）
解析：（1）、（2）仪器名称不难作答，但应注意不要写错别字。
（3）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取CO 2，反应物为固体和液体，反应不需加热，因而选用B 作发生装置；CO 2溶于水、密度比空气的大，只能选E 来收集；CO 2的验满方法是将燃着的木条放在集气瓶口即可。
（4）②③制氧气均要在加热的条件下才能进行，会消耗能源，而①在常温下即可进行，符合“节能环保”理念。
（5）用排水法收集的氧气不纯原因有多种，如集气瓶中未装满水或未等到气泡均匀连续冒出时即进行收集。
8. 发生装置 收集装置 反应物的状态 反应条件 密度 水溶性
解析：本题考查实验室制备气体时装置的选择原则和气体收集时需要考虑的主要因素。
9. B 10. D 11. B
12. （1）小药瓶，CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑；
（2）不能，Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑；
（3）a。
三、实验题
13. （1）①集气瓶②长颈漏斗（2）B、E （3）2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
（4）答案有多种，只要写对了一点即可，如：①选择了C装置作气体发生装置；②装置的气密性不好；③盐酸的浓度过大，制得的CO2气体中含有HCl气体；④石灰水是久置的等等。
（5）能不变色，变红色
（6）氮（或N）
14. ⑴锥形瓶长颈漏斗⑵CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
⑶①④⑤（或③⑥或①⑥或③④⑤）
⑷①验证二氧化碳气体的密度比空气大（或比较二氧化碳气体和空气的密度大小）
②二氧化碳密度比空气大
15. （1）稀盐酸CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2 ＋H2O
（2）①FDA ②活塞开放，气体导出，酸液上升与CaCO3接触而反应生成CO2；活塞关闭，CO2不导出而使内部压强加大，把酸液压下脱离CaCO3而使反应停止