“過五關”制取二氧化碳

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“過五關”制取二氧化碳

□葉立華

很多同學看過《三國演義》，小說中關云長“過五關、斬六將”的故事一定令大家贊嘆不已吧！其實，我們在學習二氧化碳的實驗室制法時，也必須要“過五關”呢.下面，就讓我們一起來闖關吧！

第一關：反應原理

例1對實驗室制取二氧化碳藥品選擇的探究實驗，記錄如下：

組別①②③藥品碳酸鈉粉末和稀鹽酸塊狀石灰石和稀硫酸塊狀石灰石和稀鹽酸實驗現象產生氣泡速率很快產生氣泡速率緩慢并逐漸停止產生氣泡速率適中

從制取和收集的角度分析，一般選擇第（填序號）組藥品，所發生反應的化學方程式為

解析：在實驗室制取二氧化碳時，常采用石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應的方法.一般不能用稀硫酸代替稀鹽酸，因為稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，會覆蓋在石灰石（或大理石）表面，阻礙反應的進一步進行.也不要用純碳酸鈣粉末或碳酸鈉粉末代替石灰石（或大理石），因為純碳酸鈣粉末或碳酸鈉粉末與稀鹽酸接觸面積大，反應太劇烈，不易控制實驗和收集二氧化碳氣體.

答案：

點評：實驗室制取氣體時，首先要研究實驗室制取氣體的化學反應原理，即在實驗室條件下（如常溫、加熱、加催化劑等），可用什么藥品、通過什么反應來制取這種氣體.在選擇反應原理時，還要綜合考慮藥品的價格、反應速率的快慢、操作是否簡便安全、是否節能環保等多方面因素.

第二關：發生裝置

例2我們學習過常見氣體的實驗室制法，知道了制取氣體的一般思路和方法.

（1）實驗室制取氣體時，確定發生裝置需要考慮的兩種因素有（填序號）.

A.反應物的狀態B.氣體的密度

C.反應的條件D.氣體的溶解性

（2）某實驗室的儀器柜里有如下儀器：

儀器①的名稱是.實驗室用大理石和稀鹽酸制備并收集二氧化碳時，不可能選擇的儀器是（填序號）.

（3）老師提出用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制取二氧化碳，其反應的化學方程式為.為了完成該實驗，有四位同學組裝了以下發生裝置，你認為最合適的一套裝置是（填序號），該裝置的最大優點是.

解析：我們可以根據反應物的狀態和反應條件來選擇或設計氣體發生裝置.由于實驗室制取二氧化碳氣體的反應物狀態分別是固體和液體，反應又不需要加熱，因此不需要酒精燈，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，所以不用⑤.碳酸鈉粉末與稀鹽酸常溫下反應劇烈，若用于制取二氧化碳，需控制反應速率，因此裝置D最為合適.

答案：（1）AC（2）長頸漏斗②⑤（3）能控制反應速率

點評：實驗室制取氣體時，確定發生裝置需要考慮的兩種因素是反應物的狀態和反應條件.初中化學實驗室制取氣體的發生裝置主要有兩大類型，即固體加熱型和固液不加熱型.其中屬于固液不加熱型的發生裝置比較多，各種裝置分別具有不同的優缺點，在選擇時要注意認真分析，學會遷移運用.

第三關：收集方法

例3右圖所示裝置（不可倒置）有多種用途，下列敘述正確的是（）.

A.若用排空氣法往裝置內收集H2時，氣體應從A端通入B.若要除去H2中的CO2可在此裝置中裝入NaOH溶液，氣體從B端通入

C.若用排空氣法往裝置內收集CO2時，氣體應從A端通入

D.若用水將此裝置中的O2排出，水應從B端進入

解析：圖示裝置用途廣泛，可用于集氣、洗氣、貯氣等.收集氣體時，密度比空氣大的氣體從長管進入，密度比空氣小的氣體從短管進入.作洗氣瓶時氣體應從長管進入；作貯氣瓶時水應該從長管進入從而排出貯存的氣體.氫氣用向下排空氣法收集時，氣體從裝置的B端通入；二氧化碳用向上排空氣法收集，氣體應從裝置的A端通入；除去H2中的CO2可在此裝置中裝入NaOH溶液，氣體應從A端通入；用水將此裝置中的O2排出，水應從A端進入.

答案：C

點評：氣體的收集方法主要由氣體的密度和溶解性決定.實驗室收集氣體的方法通常有三種：排水法適宜于收集不易溶于水且不與水反應的氣體；向上排空氣法適宜于收集密度比空氣大且不與空氣反應的氣體；向下排空氣法適宜于收集密度比空氣小且不與空氣反應的氣體.

第四關：檢驗與驗滿

例4實驗室部分儀器或裝置如下圖所示，請回答下列問題.雙孔單孔

ABCDEFG

（1）實驗室常用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳氣體，發生裝置可選擇圖中的（填儀器字母）進行組裝，反應的化學方程式為________.

（2）在制取過程中，小雨同學選用F裝置收集二氧化碳，并用燃著的小木條放在瓶口驗證二氧化碳是否收集滿，結果發現小木條始終不滅，說明該瓶氣體沒有集滿.出現上述情況的原因可能是①__________；②_________；③___________（寫出其中3條）.

解析：在制取過程中，選用F裝置收集二氧化碳，因為二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，所以可用燃著的小木條放在瓶口驗證二氧化碳是否收集滿.如果發現小木條始終不滅，說明該瓶氣體沒有集滿.出現上述情況的原因可能是裝置漏氣、藥品量不足（稀鹽酸或石灰石不足）、長頸漏斗下端管口未伸入液面下等.

答案：（2）見解析

點評：氣體的檢驗方法是由氣體的性質決定的.我們可根據二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的性質來檢驗二氧化碳.若要檢驗集氣瓶中二氧化碳是否集滿，根據二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒的性質，可以將燃著的木條伸到集氣瓶口，若木條熄滅，證明二氧化碳已集滿.

第五關：凈化除雜

例5已知：二氧化碳氣體既不溶于飽和NaHCO3溶液也不與NaHCO3

（1）儀器①的名稱是，儀器②的名稱是.

（2）實驗室制取二氧化碳氣體的反應原理是（用化學方程式表示）.

（3）裝置A、B都可作發生裝置，其中可控制反應進行的是（填裝置序號）.

（4）裝置C中濃硫酸的作用是.

（5）兩個凈化裝置相連接時，其儀器接口順序應為接（填接口序號）.

（6）若用裝置E收集二氧化碳氣體，則氣體應從（填接口序號）進入.

解析：濃硫酸具有吸水性，可用作干燥劑，因此除去水蒸氣用濃硫酸.除去氯化氫用飽和碳酸氫鈉溶液，如果先除掉水蒸氣后，再通過碳酸氫鈉溶液時會又帶出水蒸氣，所以凈化二氧化碳氣體的順序是先通過飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫，再通過濃硫酸除去水蒸氣，在氣體通過洗氣瓶時要遵循長進短出的原則，故儀器接口順序應為d接a.

答案：（1）長頸漏斗，錐形瓶A；（4）除水蒸氣；（5）d，a；（6）e.

點評：氣體在進行凈化除雜時的順序一般是“先除雜，后干燥”；氣體在通過洗氣瓶吸收雜質時導管通常要遵循“長進短出”的原則.

同學們，我們已經闖過五關了，相信大家一定斬獲頗豐吧！祝大家愈戰愈勇，勇攀高峰！