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实验室制氧气1

发布时间:2013-12-28 10:39:28  

一、空气中氧气含量的测定

教学流程:介绍空气的组成→与氧气反应的可燃物的选择→装置的选择(比较装置的优缺点)→实验现象→误差分析→习题讲练

1、空气中氧气含量的测定(初中经典的五大基础实验之一)

原理:

利用可燃物燃烧消耗空气中的氧气(且只消耗空气中的氧气),导致装置中气体压强减小,从而通过装置中的液面的变化(或针筒中活塞的移动)测量装置中空气中氧气的体积,进而达到测量空气中氧气含量的目的

药品的选择:

选择可燃物是应满足的二个条件:一、该物质在空气中就能燃烧且只与空气中的氧气反应与其他成分不反应;二、该物质燃烧后的产物不能为气体

硫+氧气 点燃 二氧化硫

碳+氧气 点燃 二氧化碳

磷+氧气 点燃 五氧化二磷

铁+氧气 点燃 四氧化三铁

4.装置气密性检验(缺三套图)

目的:主要是检验容器的各连接部位是否有漏气现象。

原理:在密闭的前提下,构建压强差

三套经典装置的气密性的检验

检验方法:仪器组装之后,将导管插入到水槽中的液面

以下,双手握住试管的底部,观察导管口。

若导管口有气泡产生,松开手后导管内出现

一小段水柱,则装置的气密性良好。

检验方法:仪器组装之后,关闭导管上的弹簧夹,从长

颈漏斗内向容器内注入水。若一段时间之后

长颈漏斗内液面的高度高于容器内液面的高

度,且保持一段时间不变,则装置的气密性

良好。

检验方法:仪器组装之后,用橡皮帽堵住针筒的出口,

向内缓缓的推动活塞一段距离之后松开手。

若活塞回到原刻度,则装置的气密性良好。

硫和碳在空气中燃烧产物为气体,生成气体的体积会弥补反应所消

耗的氧气的体积,而铁丝在空气中难以燃烧,需要在较为纯净的氧

气中才能点燃。所以做在空气中氧气含量测定的实验所选药品为:磷

实验步骤:(选用装置一)

1.组装好实验仪器。

2.检验装置的气密性。

3.在集气瓶内加少量的水,并做好记号。

4.点燃燃烧匙中的红磷,立即伸入集气瓶中,并塞紧双孔塞。

5.待红磷熄灭,装置冷却后打开弹簧夹。

6.记录集气瓶中液面变化的情况,计算空气中氧气的含量

误差分析:

若测得氧气的体积小于五分之一,可能的原因:

①红磷的量不足,集气瓶内的氧气不能消耗完,瓶内气体的压强

没有降到最低,进入瓶内的水小于集气瓶体积的五分之一,导致测得的氧气的体积分数偏小。

②装置的气密性不好,当红磷燃烧使瓶内氧气耗尽,瓶内压强减少时,外界空气会进入瓶中,导致进入瓶内的水减少,测得的氧气的体积分数偏小。

③未等瓶子冷却就打开弹簧夹,因为气体的压强与温度有关,温度越高,压强越大;若瓶子没有冷却到室温,瓶内压强还没有降到最低,进入的水会小于集气瓶容积的五分之一,导致测得的氧气的体积分数偏小。

若测得氧气的体积大于五分之一,可能的原因:

弹簧夹没有夹紧。红磷刚开始燃烧时,放出热量,使瓶内压强增大;若此时弹簧夹没有夹紧,瓶内气体会从导气管逸出,使瓶内压强减少,进入瓶内的水会多于五分之一,测得的氧气的体积分数偏大。

例题分析

例1 (2006?广东)下列装置操作图不能用于检查气密性的是( )

考点:检查装置的气密性.

分析:装置气密性检查的原理一般是通过压强差来产生明显的现象来判断.压强差主要来自两方面:一是利用温度的变化引起气体体积变化,二是利用外力产生压强差.

解答:解:A、装置即便没有塞子也会有气泡冒出现象.因此不能用来检查气密性;

B、用手握住试管使试管内空气温度升高,体积增大,如果气密性好就可以在烧杯中看到有气泡冒出.可以用来检查气密性;

C、注射器往时推使瓶内压强增大把水压入长颈漏斗,若气密性好可以看到一段稳定的水柱.可以用来检查气密性;

D、关闭止水夹往长颈漏斗时加水,若气密性好可以看到长颈漏斗中的液面不会下降.可以用来检查气密性;

故选A.

点评:装置气密性的检查是实验成功的第一个步骤,特别是在气体的制取实验中.

:根据检查装置气密性的原理分析即可.装置气密性检验的原理是:通过气体发生器与附设的液 体构成封闭体系,依据改变体系内压强时产生的现象(如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等) 来判断装置气密性的好坏. 解答:解:向外拉活塞时广口瓶中气体体积减小,外界大气压迫使外边的空气通过长颈漏斗进入锥形 瓶,从而观察到长颈漏斗下端口由气泡冒出. 故 选 : D. 点评:装置气密性的检验是常考的实验题,也是难点,这需要同学们在做这类题时多总结,多思考, 这类题目不要死记硬背,关键是理解,等同学们见的这类题多了,问题自然就会迎刃而解.同学们需 要注意,检验装置气密性时可以通过两种方法来改变体系内的压强,①升温:用手掌捂热装置或用酒 精灯微热装置②充气:常用注射器充气③抽气:常用注射器抽出装置中的一部分气体.同学们可以根 据不同的实验装置来选择恰当的方法. 变式 2 例2.为测定空气中氧气的含量,小华同学打算设计如下方案:选用实际容积为40mL的试管作反应容器,0 将过量 的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管,通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如下图的实验装 置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行,且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计,请回答下列问题: )(缺少图)

(1)实验前,打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL 刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20mL 刻度处,则说明_________________; (2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为 __________________________________________________________________; (3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,充分反应直至燃烧结束,试管冷却。可观察到的现象为 _____________________________________________________________________;

考点: 空气组成的测定。 分析:本 题 是 测 定 空 气 中 氧 气 的 含 量 , 我 们 常 用 燃 烧 红 磷 或 白 磷 的 方 法 , 因 为 磷 燃 烧 生 成 白 色 固 体 五 氧化二磷,几乎不占空间,使得内外产生气压差,从而得到正确的结论.因此在选择可燃物时,必须 考虑到:燃烧的条件;生成物的状态;不与空气中其他物质发生反应.保证本实验成功的关 键是:① 装置气密性好;②白磷要足量;③要冷却至室温再读数.如图所示,试管和注射器内空气的总体积为 60 毫 升 , 可 以 根 据 氧 气 约 占 空 气 体 积 的 五 分 之 一 , 来 推 算 活 塞 的 位 置 . 解 答 : 解 : ① 打 开 弹 簧 夹 , 将 注 射 器 活 塞 前 沿 从 20mL 刻 度 处 推 至

考点: 空气组成的测定。

分析:本题是测定空气中氧气的含量,我们常用燃烧红磷或白磷的方法,因为磷燃烧生成白色固体五氧化二磷,几乎不占空间,使得内外产生气压差,从而得到正确的结论.因此在选择可燃物时,必须考虑到:燃烧的条件;生成物的状态;不与空气中其他物质发生反应.保证本实验成功的关键是:①装置气密性好;②白磷要足量;③要冷却至室温再读数.如图所示,试管和注射器内空气的总体积为60毫升,可以根据氧气约占空气体积的五分之一,来推算活塞的位置.

解答:解:①打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20mL刻度处,则说明该装置不漏气;

②由于白磷燃烧消耗了容积为40mL的试管内空气的1/5,也就是8mL(即400mL×的1/5);所以活塞所处的刻度值为20mL-8mL=12mL;

③试管和注射器内空气的总体积为60毫升,用酒精灯加热白磷,充分反应直至燃烧结束,试管冷却,活塞向左移动12毫升,因此活塞固定在20mL-12mL=8mL处;

④造成该实验失败的原因较多,例如:装置漏气,白磷不足等.

故答为:①装置不漏气;②12;③8;④装置漏气,白磷不足等.

点评:本题主要考查用白磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项,难度稍大.注意尤其是注射器类似的本身内部有气体的可能的干扰就是要强调对题意的准确把握.

变式.如图所示,用该装置测量空气中氧气的含量,在

燃烧匙中加入红磷,红磷与氧气发生化学反应生

成五氧化二磷,请按要求填空:

(1)在空气中点燃红磷,并迅速插入玻璃罩内,塞

紧橡皮塞,此时看到的主要现象是___________

_________________________________________,

该变化的化学方程式为_____________________

__________________________________

(2)当红磷燃烧完毕,玻璃罩冷却到室温后,看到玻璃罩内水面的变化是,出现该现象的______,原因是:红磷燃烧消耗了空气中的_______而生成了固态的____________,从而使罩内的气体体积______,玻璃罩内气体压强______玻璃罩外大气压。

(3)上述试验除了可以得出氧气约占空气体积的______结论外,还可以得出有关氮气的性质有

哪些?______________,________________。

(4)若实验中测得氧气的体积分数低于21%,则造成此误差的可能原因有哪些?

1.(08北京)下图所示装置可用于测定空气中氧气的含量,实验前在集气瓶内加入少量水,并做上记号。下列说法中,不正确的是( )

A.实验时红磷一定过量

B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管

C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹

D.最终进入瓶中水的体积约为氧气的体积

2、下列属于混合物的是( )

A.冰水共存物 B.液氨 C.食盐水 D.蒸馏水

4 (2010.崇文期末)某化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”实验的基础上,改进了教材中的实验,设计出如右图所示的实验装置。

实验步骤如下:

①如图所示连接仪器,

检查装置的气密性良好。

②在集气瓶里装入适量a体积的水,燃烧匙里放一块白磷,在酒精灯上把玻璃棒下端加热后,立刻将集气瓶上的三孔胶塞塞紧。

③迅速将预热过的玻璃棒按下与白磷接触。观察到白磷燃烧,产生

大量白烟。

④待白磷燃烧完毕,将集气瓶稍加振荡,白烟消失。

⑤待集气瓶完全冷却至室温,打开止水夹,量出集气瓶中水的体积

为b,整个集气瓶的体积为c。

⑥根据a、b、c三个数据,计算出空气中氧气的体积分数。 根据以上实验信息,回答下列有关问题:

(1)为了充分消耗容器中的氧气,药品中白磷的用量应保证_____足量_________.

(2)若实验非常成功,请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系

c+4a=5b.

(3)小组成员小张对“实验前向集气瓶内装入适量a体积的水”不理解.咨询组长小明后,他终于明白加入水的作用,其一是加快集气瓶的冷却;其二是吸收(或溶解)白磷燃烧生成的五氧化二磷.

(4)小组成员小红无意间发现,向b体积水中滴加几滴石蕊溶液,溶液会变成红色.请你对“变红”现象的原因提出大胆地猜想白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水显酸性.

考点:空气组成的测定;酸碱指示剂及其性质.

专题:实验性简答题;填写实验报告题.

分析:(1)要充分消耗掉氧气白磷的用量应该足量.

(2)利用氧气的量约占空气体积的五分之一解决问题.

(3)围绕“降温以及吸收燃烧产物”这一因素进行分析;

(4)从使石蕊试液变红色的溶液显酸性的知识进行猜想.

解答:解:(1)氧气是由于白磷燃烧而消耗的,所以要想使氧气消耗的更充分一些,需要加入过量的白磷

.故答案为:过量(或足量)

(2)由于氧气约占空气体积的五分之一,进入的水也是这一比例,则有b-a=(c-a)×1/5,化简得:c+4a=5b故答案为:c+4a=5b

(3)由于温度的改变会影响水的进入,所以需要使集气瓶温度尽快降低至室温,同时水也对吸收产物有一定作用.故答案为:加快集气瓶的冷却;吸收(或溶解)白磷燃烧生成的五氧化二磷.

(4)酸性溶液能使石蕊试液变红,所以可从这一角度分析问题.故答案为:白磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水显酸性(或五氧化磷与水反应生成酸等合理答案)

点评:空气中氧气含量的测定也是中考考查的一个热点,重点考查实验过程中看到的现象以及导致实验结果偏大或偏小的原因.

2、实验室制备氧气

2H2O2==2H2O+O2↑

2KClO3===2KCl+3O2↑

2KMnO4===K2MnO4+MnO2+O2↑

发生装置的选择(根据反应物的状态和反应条件)

(1) 固固加热型。

适用范围:反应物是固体,反应需要加热

装置注意事项:

①试管口略向下倾斜:防止冷凝水倒流使试管炸裂

②夹持试管中上部

③导管稍露胶塞:便于气体的导出

④用外焰加热

(2)固液不加热型

适用范围:反应物是固体和液体或液体和液体、反应不需要加热{适合于过氧化氢制氧气}

①铁夹夹持试管中上部

②导管稍露胶塞

③长颈漏斗(无活塞)末端伸到液面以下:防止气体从长颈漏斗逸出

④分液漏斗(有活塞)末端不用伸到液面以下。

收集装置(根据气体的溶解性和密度)

(1)排水法:不易溶于水的气体且不与水反应

注意事项:气泡连续、均匀放出时开始收集。气泡从瓶口逸出时,开明已收集满

适用范围:气体不易溶于水且不与水反应

(2)向上排空气法:气体密度比空气大

注意事项:导管伸到集气瓶底,以便于气体的排出

使用范围:气体密度比空气大

(3)向下排空气法:气体密度比空气小

注意事项:导管伸到集气瓶底,以便于气体的排出

使用范围:气体密度比空气小

高锰酸钾加热分解制备氧气:2KMnO4===K2MnO4+MnO2+O2↑

步骤:查→装→定→点→收→离→熄(简记:茶庄定点收利息)

注意:①停止反应时,应先把导管从水槽里拿出,再熄灭酒精灯 ?

防止水倒吸到试管,导致试管炸裂

②高锰酸钾加热分解制备氧气试管口要塞棉花,氯酸钾加热分解制备氧气试管口不用塞棉花,其他与高锰酸

钾加热分解制备氧气的相同。

例1、如图是实验室制取气体常用的气体发生装置和收集装置:

(1)写出图中标有数字的仪器名称 ①酒精灯 ②长颈漏斗;

(2)实验室制取氧气时可选用的气体发生装置是〔填标号〕A,因为氧气不易溶于水,所以用E〔填标号〕装置收集.

(3)实验室制取二氧化碳气体时可选用的气体发生装置是〔填标号〕B;发生反应的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+CO2↑+H2O;收集二氧化碳气体的装置应为C〔填标号);检验二氧化碳气体是否收集满,可将燃着木条放在集气瓶口位置;若实验室制备氢气可选用的发生装置是B〔填标号〕.

(4)实验室用无水醋酸钠和碱石灰两种固体加热来制取甲烷气体,甲烷的密度比空气小,极难溶于水,请你根据上述内容回答:①制取甲烷时可选用的发生装置与实验室制取氧气的发生装置相同.②收集甲烷可选用的装置是D或E〔填标号〕.

考点:常用气体的发生装置和收集装置与选取方法;二氧化碳的实验室制法;二氧化碳的检验和验满;书写化学方程式、文字表达式、电离方程式.

专题:常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化.

分析:(1)熟记仪器名称;

(2)根据反应物状态选择发生装置,根据气体的密度选择收集方法;

(3)根据制取二氧化碳的反应物状态考虑发生装置,根据方程式的写法写出反应原理;根据二氧化碳的性质决定验满方法;

(4)根据反应条件选择与什么气体制取方法相同,根据甲烷的性质决定收集方法.

解答:解:(1)熟记常见仪器的名称和用途;

(2)用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气需要加热就用A装置,用双氧水制取氧气就用B装置,由于氧气不易溶于水可以用排水法收集;

(3)实验室制取二氧化碳用碳酸钙和稀盐酸,是固体和液体不需要加热,所以选择B;实验室制取二氧化碳的反应物是碳酸钙和盐酸,生成物是氯化钙、水、二氧化碳,用观察法配平即可;由于二氧化碳能溶于水不能用排水法收集,密度比空气大,可以用向上排空气法收集;由于二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧,所以验满方法是将燃着的木条放到集气瓶口,看是否熄灭.实验室制备氢气用的是锌与稀硫酸,是固体和液体不需要加热;

(4)由无水醋酸钠和碱石灰两种固体加热来制取甲烷气体.可知制取甲烷需要加热,所以与制取氧气的装置相同;甲烷的密度比空气小用向下排空气法收集,极难溶于水用排水法收集.

故答案为:

(1)①酒精灯 ②长颈漏斗;

(2)A; E

(3)B; CaCO3+2HCl═CaCl2+CO2↑+H2O;C;集气瓶口;B.

(4)氧气;D或E.

点评:解答本题的关键是要知道反应物的状态是固体和液体,不需要加热,如果固体与固体反应制取气体需要加热,收集方法的选择是根据:难溶于水或不易溶于水用排水法收集,密度比空气大用向上排空气法收集,密度比空气小用向下排空气法收集.

变式 下面是实验室制取和收集气体的装置,请按要求作答:

(1)用B装置制取气体并能随时停止反应,上部与下部对接应选c(填“b”、“c”).

(2)从装置A~D中选择:加热KMnO4制取O2并用排水法收集,应选用图中的AD(填字母),现要制取32g 氧气,需要高锰酸钾的质量为79g,实验室制取并收集CO2应选用图中的BC(填字母).

(3)用装置E排空气收集H2,气体应从导管的e(填“d”、“e”)端进入;若制取的O2用F装置排水收集,气体应从导管的g(填“f”、“g”)端进入.

(4)如图2为制取H2并还原Fe3O4的微型实验装置,针筒与青霉素瓶组合部分相当于如图装置B(填字母);检查此装置气密性的具体操作是用热水浸泡(或手握)青霉素瓶一会儿,若现象为针筒活塞略向左移动,则气密性良好.

考点:常用气体的发生装置和收集装置与选取方法;检查装置的气密性;根据化学反应方程式的计算. 专题:常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化.

分析:(1)用B装置制取气体并能随时停止反应,选择有带孔塑料片的;

(2)从装置A~D中选择:加热KMnO4制取O2并用排水法收集,需根据反应需要加热以及气体的气密性和水溶性选择仪器装置;同理,实验室选择仪器装置,制取并收集CO2;计算制取32g 氧气,需要高锰酸钾的质量需用氧气的质量除以氧元素在高锰酸钾中的质量分数得到;

(3)用装置E排空气收集H2,根据氢气的密度比空气的小,气体应从短管进,以便排净空气;若制取的O2用F装置排水收集,由短管进,以便排净水;

(4)如图为制取H2并还原Fe3O4的微型实验装置,针筒与青霉素瓶组合部分能控制反应速率,相当于上图装置装置B;了解检查此装置气密性的具体操作.

解答:解:(1)用B装置制取气体并能随时停止反应,上部与下部对接应选择有带孔塑料片的c试管.故答案为:c

(2)从装置A~D中选择:加热高锰酸钾制取氧气,根据反应需要加热和氧气不易溶于水,应选用图中的A、D;同理,实验室用大理石和稀盐酸在常温下反应制取二氧化碳,且二氧化碳的能溶于水,密度比空气大,因此制取并收集二氧化碳应选用图中的B、C.要制取32g 氧气,需要高锰酸钾的质量为32g÷

64

158

═79g.故答案为:AD;79g;BC;

(3)用装置E排空气收集H2,根据氢气的密度比空气的小,气体应从导管的e端进入,以便排净空气;若制取的O2用F装置排水收集,则如图,以便排净瓶内水.故答案为:e;g

(4)如图为制取H2并还原Fe3O4的微型实验装置,针筒与青霉素瓶组合部分能控制反应速率,相当于上图装置装置B;检查此装置气密性的具体操作:用热水浸泡(或手握)青霉素瓶一会儿;若现象

为针筒活塞略向左移动,则气密性良好.故答案为:B;用热水浸泡(或手握)青霉素瓶一会儿;针筒活塞略向左移动

点评:本题主要考查了实验室制取和收集氧气、二氧化碳、氢气的装置的选取依据;了解检查气体发生装置气密性的具体操作.

作业:

1、要除去密闭容器内空气的氧气,并不使混入其他气体,在其中燃烧的可燃物可以是( )

A、硫粉 B、木炭 C、铁丝 D、红磷

2、证明集气瓶里盛的是氧气,其最简便的方法是( )

A、能使蜡烛燃烧的是氧气

B、测定密度,若密度大于空气的是氧气

C、放入带火星的木条,可使木条复燃的是氧气

D、放入发红的木炭后加入澄清石灰水,可使石灰水变浑浊的一瓶一定是氧气

3、判断硫在氧气里燃烧是化学变化的主要依据是( )

A. 放出大量的热

B. 生成有刺激性气味的二氧化硫气体

C. 物质的颜色发生变化

D. 固体变成液体最后变成气体。

4.下列关于氧气的化学性质的说法正确的是( )

A.氧气不易溶于水 B.氧气具有可燃性

C.化学性质不活泼 D.氧气具有氧化性

5.实验室制取气体选择收集方法时,对气体的下列性质不必考虑得是( )

A.颜色 B.密度 C.溶解度 D.是否与水反应

6、(2011.广州)下列关于空气中各组成成分说法正确的是( )

A.空气中的O2只有点燃时才能发生化学反应

B.空气中的CO2是导致酸雨的主要原因

C.空气中的N2可作为生产氮肥的原料

D.空气中的稀有气体没有任何使用价值

7、(2010.云南昆明)到我省迪庆州梅里雪山旅游时,有的人常常会感到呼吸困难,这是因为空气成分中(

A.氧气的体积分数远大于21%

B.氮气的体积分数远小于78%

C.氧气的体积分数仍约为21%,主要是由于高原空气稀薄

D.二氧化碳的含量太高

8、(2011.吉林长春)下列有关氧气的认识中,正确的是( )

A.氧气变成液氧发生化学变化

B.可用带火星的木条检验氧气

C.可燃物接触氧气就能燃烧

D.铁制品生锈只与氧气有关

9、(2011.江苏苏州)下列物质在空气或氧气中燃烧时,现象描述正确的是( )

A.镁条在空气中燃烧,冒出浓烈的黑烟,放出热量,生成黑色粉末

B.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四溅,放出热量,生成红色粉末 )

C.木炭在氧气中燃烧,发出白光,放出热量,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体

D.硫在氧气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量,产生没有气味的气体

10、.通过学习,我们掌握了一些气体的制备方法,例如制取氧气的方法有:A.分离空气;B.加热分解高锰酸钾;

C.分解过氧化氢;D.加热分解氯酸钾;E.电解水等等;也熟悉一些气体的制取和收集装置,例如:

11、(2011.广东)下面是实验室制取和收集气体的装置,请按

要求作答:

⑴写出图中标号仪器的名称:b_________。

⑵用双氧水和二氧化锰制取氧气时,可选用的发生装置是____(填上图字母),可选用C装置收集氧气,其原因是____________________。

⑶实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气(NH3),应选择的发生装置是____(填上图字母)。已知氨气是一种密度比空气小且极易溶于水的气体。将收集满氨气的集气瓶倒扣在滴有无色酚酞的水中,观察到的现象是_____________________________。

⑷该小组设计了如下图所示的实验装置,既可用于制取气体,又可用于探究物质性质。

①当打开K1、关闭K2时,利用I、Ⅱ装置,可进行的实验是___。

a.大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳

b.锌与稀硫酸反应制取氢气

②当打开K2、关闭K1时,可以利用Ⅰ、Ⅲ装置制得二氧化碳并验证其性质。若要证明二氧化碳能与水发生反应,应向烧杯的水中加入_________。

3 二氧化碳的实验室制法

知识点:制取原理、实验装置、检验及验满的方法

内容解读:

(1)工业制法

高温工业上利用煅烧石灰石的方法制取CO2,化学方程式CaCO3====CaO+CO2↑。

(2)实验室制法

①反应原理

利用石灰石或大理石和稀盐酸反应制取,方程式CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。

②实验装置

③收集和验满方法

收集:向上排空气法收集;

验满:将燃烧的木条靠近集气瓶口,若木条火焰熄灭说明已收集满。

④检验方法

将澄清石灰水倒入瓶中振荡,溶液变浑浊,说明气体为CO2。

⑤干燥方法

通常使用浓硫酸对CO2进行干燥,不能使用碱石灰、NaOH固体进行干燥。

例1、某课外活动小组研究CO2的性质,进行了下列的实验:

实验一:制取CO2气体:

⑴实验室制取和收集CO2应选用下列装置中的 (填序号);

⑵活动小组经查阅资料,知道CaCO3CaO+CO2↑,同学们研究得出实验室为什么不用A装置加热碳酸钙制取二氧化碳?其原因是 。

实验二:探究CO2气体的性质,活动小组进行了如下的实验:

同学们对上述实验现象提出猜想,产生该现象的主要原因可能是:①因为CO2气体溶于水(溶液中的溶剂),②因为CO2气体与水发生反应,③因为CO2气体与NaOH发生反应。

⑶你认为上述猜想正确的是 (填序号);并请你设计一个实验,进一步证明你的猜想是正确的,并完成下列实验报告:

(2008?从化市一模)某课外活动小组研究CO2的性质,进行了下列的实验:

实验一:制取CO2气体:

(1)实验室制取和收集CO2应选用下列装置中的BE(填序号);

(2)活动小组经查阅资料,知道CaCO3

.

1

变式、(09北京) 32.(5分)小刚和小丽两位同学用下图所示装置进行实验,验证二氧化碳与氢氧化钠、氢氧化钙都能发生反应。

⑴小刚关闭K,通入二氧化碳,A、B中均无明显变化。B 中盛放 溶液。

⑵小刚打开K,继续通入二氧化碳。B中反应的化学方程式为 。 此步实验的目的是 。

小丽认为:通常状况下,1体积的水约能溶解1体积二氧化碳,因此上述实验不足以证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。

⑶小丽用洗涤干净的上述装置重新实验,分别量取50 mL上述溶液放入A、B中,关闭K,通入约500mL二氧化碳,

A、B中均无明显变化。此实验可以说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应,其理由

专题:实验性简答题;实验设计题.

分析:(1)小强关闭k,通入二氧化碳,如果A中为氢氧化钙,则会出现浑浊现象;而A、B中均无明显变化,则B中一定为氢氧化钙.

(2)二氧化碳与澄清石灰水反应,出现浑浊现象.

(3)说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应,

如果没反应,则B中会出现浑

现象.

(4)将二氧化碳通入氢氧化钠,过一会儿;再向其中注入一定量的氯化钙溶液,如果出现浑浊现象,则证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应.

解答:解:(1)二氧化碳与氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙,所以会出现浑浊现象.

(2)利用现象,得出本质:Ca(OH)2+C02=CaCO3↓+H20

(3)A、B中均无明显变化.由于通入的二氧化碳体积很大,所以当石灰水不变浑浊,则证明氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应,因为二氧化碳溶解于水时溶解度很小.则二氧化碳已与氢氧化钠反应,否则B中会出现浑浊现象.

(4)二氧化碳和氯化钙不反应,但碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应,生成白色沉淀.

故答为:(1)氢氧化钙

(2)Ca(OH)2+C02=CaCO3↓+H20 验证二氧化碳与氢氧化钙能反应

(3)如果没反应,则B中会出现浑浊现象

(4)实验步骤:将二氧化碳通入氢氧化钠,过一会儿;再向其中注入一定量的氯化钙溶液

实验现象:出现浑浊现象.

点评:掌握反应现象与本质的联系,了解碱的化学性质;正确书写化学方程式.

例2 、竹子是“有节、中空、四季常绿”的植物。同学们对竹子中的 气体成分展开了探究,测定其成分。

(1)收集竹子中的气体。

小华提出:将一节竹子浸没在水中,在竹子上钻孔,用排水法收集气体。

小刚提出:可用注射器从竹子中抽取气体。

大家认为两人的想法都可行,于是分为A、B两组,在相同的条件下,A组采用小华的取气方法,B组采用小刚的取气方法,分别完成下面的实验。

(2(3)测定氧气含量。

【查阅资料】红磷的着火点为240 ℃,白磷的着火点为40 ℃。

【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

方案一 方案二

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。

【反思与评价】

a.实验中磷的量应为足量,原因是。

b.两个方案的实验测定结果不同,测定结果比较准确的是方案

c.经过A、B两组同学的实验,A组测得的含氧量总是大于B组的,你认为原因是 。

(2005?宿迁)化学反应往往伴随着一些现象发生,但CO2与NaOH溶液的反应没有明显的现象.为了通过一些现象说明CO2与NaOH发生了反应,某班同学分两组作了如下探究实验:

(1)第一组同学把一支收集有CO2的试管倒立在装有饱和NaOH溶液的烧杯中(如图所示),看到试管内液面上升.这种现象是因为试管内外产生(C)

A、温度差B、重力差C、压强差D、浮力差

(2)第二组同学从中得到启发,也设计了如下实验装置进行探究:A现象为塑料瓶瘪掉,B现象为熟鸡蛋被吸入瓶中,C现象为气球膨胀变大.你认为以上设计能达到实验要求的是A、B、C(填序号).

(3)同学们经过分析讨论,认为第一组的实验中产生液面上升现象的原因可能有两种.一种是因为CO2与溶液中的NaOH反应,消耗了CO2,你认为另一种原因是二氧化碳被水吸收了.

(4)为了进一步证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应,他们设计了如下方案:取上述实验后的溶液,第一组同学滴加稀盐酸,现象为有气泡产生;第二组同学滴加CaCl2溶液,现象为有白色沉淀.他们虽然看到的现象不同,但都可以证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应.

考点:证明碳酸盐;二氧化碳的化学性质;碱的化学性质;反应现象和本质的联系.

专题:物质的性质与用途;压轴实验题.

分析:验证二氧化碳确实与氢氧化钠发生了反应,只需证明有碳酸钠产生即可.要证明有碳酸钠只需滴加盐酸,若有气泡产生说明二氧化碳确实与氢氧化钠发生了反应,生成了碳酸钠.

解答:解:(1)氢氧化钠吸收了二氧化碳气体,使试管内的压强小于大气压强,所以大气压压着液体进入试管.

(2)在A中氢氧化钠吸收了二氧化碳,使塑料瓶内的压强变小,所以塑料瓶变瘪了.在B中氢氧化钠吸收了二氧化碳,使集气瓶内的压强变小,所小鸡蛋被吸进集气瓶.在C中氢氧化钠吸收了二氧化碳后,使烧瓶内的压强减小,所以烧瓶内的气球膨胀.

(3)二氧化碳不但能跟氢氧化钠反应,而且也能溶于水.

(4)二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠,所以可用盐酸来检验是否有碳酸钠,也可用氯化钙来检验是否有碳酸钠生成.

故答案为:

(1)C.

(2)塑料瓶瘪掉;熟鸡蛋被吸入瓶中;气球膨胀变大;A、B、C.

(3)二氧化碳被水吸收了.

(4)稀盐酸;有气泡产生;CaCl2溶液;有白色沉淀.

点评:二氧化碳与氢氧化钠发生的反应不属于初中任何一种基本反应类型.这是学生经常容易犯错误的地方.

1、下列关于二氧化碳的用途只利用了其物理性质( )

A.二氧化碳用作灭火剂

B.干冰能用于人工降雨

C.二氧化碳能用来生产汽水等碳酸饮料 D.二氧化碳参加绿色植物的光合作用可提高农作物产量

2、下列有关二氧化碳说法正确的是( )

A.二氧化碳可由甲烷在足量氧气中充分燃烧产生

B.二氧化碳可用燃着的木条鉴定

C.二氧化碳在实验室可以用块状石灰石和浓硫酸反应制备

D.干冰用于制造舞台云雾是因为二氧化碳能溶于水

3、(1)下列所示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( )

A. B. C. D.

(2)检验集气瓶中是否已收集满二氧化碳的正确操作方法是( )

A.向集气瓶中倒入石灰水 B.将燃着的木条横放在集气瓶口

C.将燃着的木条插入集气瓶中 D.用带火星的木条放入集气瓶中

4、对人体吸入的空气和呼出的气体的探究人呼吸时吸入空气,呼出二氧化碳气体。为了证明人呼出的气体中含有二氧化碳气体且二氧化碳不是来自空气,某课外小组设计了如图所示的实验装置,回答下列问题:

1.吸气时,应开_______,关闭_______。(填A或B)

2.呼气时,应开_______,关闭_______。(填A或B) 此时观察到瓶Ⅱ内的现象是_____________________。

3.Ⅰ瓶中澄清石灰水的作用是___________________________, Ⅱ瓶中澄清石灰水的作用是

_____________________________________。

5、下列有关二氧化碳的实验中,只能证明二氧化碳物理性质的是( )

6、二氧化碳气体可以用来灭火与下列二氧化碳的哪些性质是无关的( )

A.不支持燃烧

B.不可燃

C.密度比空气大

D.可以溶于水

7、人吸入空气,排出CO2等气体。为了证明人呼出的气体中含有CO2且能有效排除空气中CO2的干扰,某学生设计了下图所示的实验装置,为了除去空气中的CO2和检验人呼出的气体中含有CO2,则锥形瓶Ⅰ、Ⅱ中加入的试剂为(

)

8、(2011.成都市)实验室常用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳。

⑴该反应的化学方程式为___________________________________。

⑵图Ⅰ表示加入药品前的一个操作,其目的是__________________。

⑶检验生成的气体是二氧化碳的方法是____________________________________________________。 ⑷实验室通常不选用稀硫酸和石灰石反应制取二氧 化碳,因成的微溶物硫酸钙会阻碍反应 的进一步进行。某小组经研究,用所示方法成功制得了大量CO2(反应物为稀硫酸和石灰石)。 ① 该方法中加热仪器名称是________;

②推测:在硫酸溶液中加入氯化铵和对溶液加热,目的都是___________________________; ② 思考图Ⅱ方法,你认为相比用稀盐酸和石灰石反应,其改进的出发点是

_______________________________________________________。

9、(2011?北京)化学课上,同学们做了人体呼出的气体使澄

清石灰水变浑浊的实验后,对呼出的气体中主要成分及含量非常

好奇,设计实验进行探究。

【提出问题】呼出的气体中有哪些主要成分,它们的含量是多少?

【查阅资料】①呼出的气体中仍含有O2。②CO2在饱和NaHCO3

溶液中的溶解度非常小。

【猜想与实验】猜想:呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、

水蒸气等。

实验I:验证呼出的气体中含有水蒸气.

⑴实验操作如下图所示。

⑵观察到的现象为,根据该现象________________________________ 可以判断呼出的气体中含有水蒸气。

实验II:验证呼出的气体中含有N2、O2、CO2,并测定其 含量。同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(B是 带刻度的量气装置)。

同学

们经过3次重复实验,确认了呼出气体中的主要成分及其含量。

【实验反思】

⑴该实验设计依据的N2性质有____________ (填字母序号)。

A.难溶于水 B.不能和NaOH溶液反应

C.无色无味的气体D.不能燃烧,也不支持燃烧

⑵实验II操作⑤中,若C中气体未完全冷却就打开f并读数,则所

测O2的体积分数____________ (填“偏小”、“不变”或“偏大”)。

:【猜想与实践】(2)干而冷的玻璃片上会有一层水雾;(1)实验记录由题可知实验现象为

【实验反思】(1)由题可知实验的依据是氮气难溶于水,可以用排水法测定体积,另外还有不能和NaOH溶液反应,不能燃烧,也不支持燃烧;(2)未完全冷却至室温打开f并读数会造成所测的氧气体积分数偏小,因为未冷却至室温空气体积受热膨大较多。

考点:探究人呼出的气体中主要成分及含量

点评:这是一道非常典型的探究题,题目给的知识点没有学过,较为陌生,但是重点考察的反应的思想,装置等,所以这种题目不要害怕,仔细审题

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