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二氧化碳制取的探究用

发布时间:2013-12-06 13:28:10  

课题2 二氧化碳制取的研究
田阳县五村乡初级中学 周碧丽

实验室制取气体的研究思路
反应原理 反应物及 化学反应 的方程式 反应物的状态 和反应发生的 条件

发生装置 制取装置 收集装置 利用气 体的化 学性质 验证、验满方法

气体的密 度、溶解 性以及气 体是否与 水反应

探究活动1:探究实验室制取CO2的反应原理

议一议 生成二氧化碳的反应有哪些?能否用于 实验室制取二氧化碳及理由。

你知道哪些方法可以产生二氧化碳? 它们都可以在实验室制取二氧化碳么?
生成二氧化碳的反应 能否用于实验室里制 取二氧化碳及理由 不能;制得气体可能不纯 不能;制得气体可能不纯 不能;条件较难满足

1
2 3 4

C+O2
石蜡+氧气 2CuO+C
点燃

CO2
二氧化碳+水 2Cu+CO2↑

人和动植物的呼吸

5



不能; CO2含量低,气体不纯



开动脑筋
列举你还知道哪些能生成二氧化碳 的反应,与同学讨论这些反应能否用于 在实验室里制取二氧化碳,并说明理由?
提示: ①可操作性是前提 ②操作是否简便易行、是否安全,原料是否 廉价易得,产生的气体是否有利于收集,整个过程 是否绿色环保等。

实验准备
? 阅读下列信息,并填写空白 ? 1、碳酸钠(Na2CO3)、大理石或石灰石(主要成分是 CaCO3)等碳酸盐,均能与稀盐酸(有效成分为HCl)【或 稀硫酸(有效成分为H2SO4】等直接反应生成二氧化碳, ? 2、二氧化碳的性质信息: ? 把燃着的木条放入二氧化碳中木条熄灭,说明了 ? 打开汽水瓶盖,可观察到 ,这个事实说明了二氧 化碳在水里的溶解性为 且它能与水反应。 ? 在标准状况下,二氧化碳的密度为1.977g∕L,说明了二氧化 碳的密度比空气密度 ? 由此可知,用 方法收集二氧化碳,验满方法为 ? 。

★药品:碳酸钠、石灰石、稀盐酸、稀硫酸。 ★仪器:4支试管。 后


① ② ③ ④

★注意:①将半药匙碳酸钠、两至三粒石灰石分 ②向三支试管中分别倒入1/5试管 别放入三支试管中; 的稀盐酸或稀硫酸;③观察的重点是比较三个反应中 气泡产生的快慢。

实验药品
1.稀盐酸和碳酸钠粉末

实验现象
产生气泡, 速率很快

2.稀硫酸和碳酸钠粉末
3.稀盐酸和块状石灰石 4.稀硫酸和块状石灰石 产生气泡, 速率适中 产生气泡,很快停止

实验室制取二氧化碳气体的最佳反应是: 3 (填序号)。

课外知识补充: 1、用浓盐酸代替稀盐酸 与石灰石反应有哪些缺点? 浓盐酸易挥发,使制得的二氧化碳气体中含有较多 的氯化氢气体,导致不纯。 2、实验室为何不用碳酸钠粉末跟稀盐酸反应制取CO2? 碳酸钙粉末跟稀盐酸反应生成CO2,但反应速度太快, 不利

于收集,因此不用于实验室制取CO2 气体。 3、可否用硫酸代替盐酸与石灰石反应制CO2,为什么? 不能用、因为开始时生成微溶于水的硫酸钙薄膜,附 着在石灰石的表面,使它不能接触到稀硫酸,阻止反 应继续进行 。

注意问题:

不能用浓盐酸(浓盐酸易挥发,制得的 二氧化碳气体不纯) 不能用碳酸钙粉末或碳酸钠(反应速度 太快,不利于收集) 不能用硫酸(生成微溶于水的硫酸钙, 阻止反应继续进行 )

实验室制取二氧化碳的反应原理
石灰石 稀盐酸
主要成分 主要成分

●药 品 (大理石)

CaCO3
HCl

●化学方程式
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 H2CO3=H2O+CO2↑ CaCO3+2HCl = CaCl2+ H2O+CO2↑ H2CO3

一、药品及反应原理

1、药品:

石灰石或大理石和稀盐酸
(主要成份为CaCO3)

2、反应原理:
CaCO3+2HCl==H2CO3+CaCl2 H2CO3==H2O+CO2 ↑ 总反应: CaCO3+2HCl==CaCl2 + H2O+CO2↑

实验室制取氧气的知识回顾
药品 反应原理
△ = 2KMnO4

KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 固体 加热

H2O2溶液和MnO2 2H2O2
MnO2



2H2O+O2↑

反应物 状态
反应条件 发生装置 收集装置 收集装置 验证方法 验满方法

固体、液体
不需要加热;催化剂

A
C或D

B

用带火星的木条伸进瓶内,木条复燃,则该气体是 氧气。
用带火星的木条放在瓶口,木条复燃,则氧气已满。

气体 发生 装置

固固加热型

固液不加热型

排水法

不易溶于水 的气体

气体 收集 装置

向上排空 气 法

密度比空 气大的气体

密度比空 气小的气体

向下排空 气 法

二、装置的确定
实验室制氧气的装置:

第1种方法:

第2种方法:

2 H2O === 2 H2O +O2↑
2KMnO4 === K2MnO4+MnO2+O2 ↑

MnO2

探究活动2:探究实验室制取CO2的装置

请同学们思考以下几个问题: 讨论
1、实验室制取气体的装置由哪几部分组成? 2、确定气体发生装置时应考虑哪些因素? 3、收集气体一般有哪些方法? 4、确定收集装置时应考虑哪些因素?

1、实验室制取气体的装置由哪几部分组成?

两部分装置:一、为发生装置 二、为收集装置

发生装置

收集装置

2、确定气体发生装置时应考虑哪些因素?

发生装置的确定需考虑的因素:
①反应物的状态(如液态、固态) ②反应条件(如是否加热,加催化剂等)

反应物是固体 需加热

反应物状态

反应物是固体+液体

反应条件

不需加热

3、收集气体一般有哪些方法?
排空气法
(1)向上排空气法 (2)向下排空气法

排水法

4、确定收集装置时应考虑哪些因素?
主要由两个方面的性质去考虑
(1)气体的密度与空气比较

(2)气体在水中的溶解性

实验室制取气体装置的确定
反应物的状态
气体发生装置

反应条件 排空气法
气体收

集装置

排水法

CO2和O2制取实验及相关性质比较: 制取原理
石灰石与稀盐酸反应
CO2

如何确定制取CO2的装置?
反应条件

反应物的状态

固体+液体
固体+固体

常温 加热
常温

加热高锰酸钾
O2

加热氯酸钾 分解过氧化氢溶液

固体+液体

气体的密度与空气的比较(大或小) CO2

是否溶于水,是否与水反应

密度比空气大
密度比空气略大

溶于水,与水反应

O2

不易溶于水

选用与H2O2分解制取O2相同的发生装置 发生装置:

实验室制取CO2

固液常温型 收集装置:向上排空气法

试一试: 利用桌上的仪器图片 拼出实验室 制取CO2的装置图, 并贴到硬纸片上

加油!

小组合作画装置的组装

×

×

×

以下是设计的部份装置可供参考
1、气体发生装置
A B C D E F

G

H

I

想一想:上述装置各有什么优缺点?

比较下列几套装置:

学会分析
发 生 装 置 特 点 装置简单 便于添加液体 便于随时添 反应物, 加反应物 便于控制反应

实验室制取二氧化碳主要仪器

锥形瓶(或平底烧瓶)、长颈漏斗、橡皮 塞、玻璃管、橡皮管、集气瓶、玻璃片。

三、实验室制取二氧化碳的装置
1、发生装置
发生仪器: 1、长颈漏斗 2、锥形瓶 3、双孔橡皮塞 4、导气管

2、收集装置:

收集仪器: 1、集气瓶 2、玻璃片
收集方法:只能用向上排气法 不能用排水法。为什么?

3、制取二氧化碳的具体装置图

实验室制取二氧化碳的简易最佳装置:

导管只需突出 胶塞少许 长颈漏斗下 端应插到液 面以下

导管口应插 到集气瓶底

注意事项:

1、连接好仪器,检查装置气密性; 2、 先加固体药品后加液体药品; 3、长颈漏斗的作用是加入液体药品; 4、长颈漏斗下端的管口应伸入液面下; 5、锥形瓶中的导气管不应伸入液面以 下,应刚露出胶塞为宜; 6、伸入集气瓶中的导气管口应位于集气 瓶底部,而不应位于集气瓶口或中部。

验证二氧化碳气体的方法
1、检验方法
将生成的气体通入澄清的石 灰水中,若石灰水变浑浊, 证明生成的气体是二氧化碳
澄清石灰水 变浑浊

2、验满方法
将一根燃着的木条放在集 气瓶口,若木条熄灭,则 说明二氧化碳已收集满。

探究活动3:制取一瓶二氧化碳气体
相信你会操作 实验室制取CO2的主要步骤:
1.按要求连接好仪器; 石灰石取 一药匙, 2.检查装置的气密性; 稀盐酸取 10mL 3.装入固、液体药品; 4.验证并收集气体。 5、验满

期待你的参与,再加把劲啊

请利用最简易的装置图 制取一瓶CO2
注意:取一药匙石灰石; 稀盐酸取体积试管的1/3 。

请归纳出实验室制取CO2的步骤

四、实验室制取二氧化碳的实验步骤

连接仪器
① 检

验气 体 ⑤

检查气密性


验满 ⑥

装药品 收集气体 (先固后液) ④ ③

澄清石灰水 变浑浊

盖上玻 璃片。 正放

2013-12-6

制取二氧化碳的实验步骤:
1、按要求连接好仪器。 2、检查装置的气密性。
向长颈漏斗中加水,使长颈漏斗的下端浸入液面以下, 堵住导气管,继续向长颈漏斗加水,发现长颈漏斗中 的液面不下降,说明装置的气密性良好

3、加药品。 先加固体,后加液体 4、收集气体。 导气管插入到集气瓶的底部 5、验满。 用燃着的木条平放在集气瓶口

本课题小结:
1、反应的药品 大理石(或石灰石)和稀盐酸

二 氧 化 碳 实 验 室 制 法

2、反应的原理

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

3、装置图

4、验满方法 5、检验方法

将燃着的木条伸到集气瓶口, 木条熄灭,则说明集满。 将气体通入澄清的石灰水,石灰水 变浑浊,证明生成的气体是CO2。

1、甲烷的实验室制法是:用无水醋酸钠和碱石灰 两种固态药品,经研磨均匀混合后装入反应装置 中,加热产生甲烷气体。甲烷是一种无色、无味, 比空气轻,极难溶于水的气体。 (1)本实验中反应物的状态为——反应条件为— ——(2)请你画出本实验的气体发生装置。此实 验的气体发生装置与什么气体的发生装置相同 (3)甲烷气体是否难溶于水,密度是否比空气大。 利用此性质应用什么方法来收集甲烷

信息给予题:
2. 硫化氢是没有颜色,有臭鸡蛋气味的有剧毒 气体。它的密度比空气略大,能溶于水,1体积水 能溶解2.6体积的硫化氢,溶于水形成氢硫酸。 硫化氢是一种可燃性气体, 点燃 2H2S+3O2===2H2O+2SO2 实验室里常用块状固体硫化亚铁(FeS)与稀 硫酸反应来制取。 (1)实验室制取硫化氢的发生装置可用 (2)收集应用 (3)为了防止多余的气体逸出污染环境,可将其 通入 中。

4.实验室制取二氧化碳,选用的反应物最好的是: A. 碳酸钠和稀硫酸 B. 石灰石和稀硫酸 C.大理石和稀盐酸 D. 石灰石和浓盐酸 5.下列哪个反应可用于实验室制取二氧化碳: 点燃 点燃 A. C+O2 CO2 高温 高温 B. C+2CuO 2Cu+CO2 C. CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 高温 高温 D . CaCO3 CaO+CO2

6.确定某种气体的实验室制法时不需考虑的是: A.反应所需的药品和条件; B.实验装置; C气体的验证; D气体的用途

7.实验室制取二氧化碳分为如下五步(1)检查装置 的气密性(2)按要求装备好仪器(3)向长颈漏斗 中加入稀盐酸(4)向锥行瓶中加入石灰石(5)收 集气体,其正确的操作顺序是: A .(1)(2)(3)(4)(5) B .(2)(1)(4)(3)(5) C .(1)(4)(3)(2)(5) D. (1)(2)(4)(3)(5)

8.下图是某同学制取二氧化碳的装置

图,请说出其 中的错误: 长颈漏斗下端没有插入液面以下 1、 ; 2、锥形瓶中的导管插入到了液面以下 ; 3、 应该用向上排空气法收集气体 ;

9.实验室制取氧气和二氧化碳都必须用到的仪器是: A .酒精灯 B. 锥形瓶 C. 铁架台 D. 导气管

10.某同学利用下图制取二氧化碳的装置图,回答下列问题: (1).当左边气体发生装置连接好了之后,接着应进行的步骤是: 检查装置的气密性 。 向长颈漏斗中加水,使得长颈漏斗的下端浸入液面以下, 堵住导管继续向长颈漏斗中加水, 如何进行 如发现长颈漏斗中液面不下降,说明装置的气密性良好。 。 (2).实验时,加入试剂的顺序 先加石灰石再加稀盐酸 。 (3).收集时,导管接近集气瓶底部的原 因 排尽集气瓶中的空气,以便收集较纯净的CO2 。 (4).长颈漏斗下端插入液面以下的原因是 防止产生的气体从长颈漏斗下端管口逸出 。 (5).实验时,二氧化碳始终收集不满的原因, 可能是 装置的气密性不好;长颈漏斗的下端未浸入液面 。

a

A

B

C

D

E

F

G

11.已知H2S是一种易溶于水的有毒气体,实验室制取H2S用块状 的FeS2和稀硫酸反应,其发生装置应选 B ,收集装置应选 G 。 但如果选用上述正确的发生装置还存在一个缺点 不能控制产生气体的速率 是 , 如何进行进 将长颈漏斗改成分液漏斗;或将长颈漏斗改为装有稀硫酸的注射器 。 上图中a的名称叫 锥形瓶 ,实验室中我们还可以用别的仪器 试管;广口瓶;烧瓶 代替a,它们是 。(至少写两个) 已知NH3是一种有刺激性气味的气体,极易溶于水,在实验室中 常用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体的方法制取。其发生装置应 选 C ,收集装置应选 F 。如果将其发生装置用来加热 KMnO4制取氧气,必需注意 在试管口加一团棉花 。

12.在珍珠粉上滴几滴稀盐酸,能产生使澄清的石灰 水变浑浊的气体,这说明珍珠中含有:
A .硫酸根离子 B. 碳酸根离子 C. 氯离子 D . 钙离子

13.实验室中检验二氧化碳用 澄清的石灰水 ; 14.实验室中检验氧气用 带火星的木条 ; 用燃着的木条放在集气瓶口 15.实验室中验满二氧化碳用 ; 16.实验室中验满氧气 (向上排空气法)用 用带火星的木条放在集气瓶口 ; 17.实验室中用排水法收集氧气时看到瓶口出现大气泡 现 象时,说明氧气已经满了。

补充: 1、比较氧气、氢气、二氧化碳的实验室制法
制氧
原料 氯酸钾(二氧化锰) 仪器

制氢
锌粒、稀硫酸

制二氧化碳
、 石灰石(或大理石) 、盐酸

或高锰酸钾 硬质大试管、酒精灯、铁 大试管、小试管、玻璃导 锥形瓶、长颈漏斗、橡皮塞、 架台、玻璃导管、胶管、 管、胶管、橡皮塞、

铁架 胶管、玻璃导管、集气瓶 橡皮塞、集气瓶、木块、 台、 (水槽) (水槽)

原理

反 应 加热 条件 收 集 1、 排水法 方法 2、 向上排空气法

不加热 1、 2、 排水法 向下排空气法

不加热 向上排空气法


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