中考化学复习学案题2二氧化碳制取的研究

中考化学复习学案题2二氧化碳制取的研究

‎2011-2012学年九年级人教版初中化学同步练习第六单元 课题2二氧化碳制取的研究 一、教学内容 二氧化碳制取的研究 二、考点清单 ‎1. 掌握实验室制取二氧化碳的反应原理。‎ ‎2. 探究实验室制取二氧化碳的装置。‎ ‎3. 了解实验室制取气体的一般思路和方法。‎ 三、全面突破 知识点1：二氧化碳的实验室制法：‎ 一）实验室制取气体的方法和思路 ‎1. 选择合适的反应物和反应条件：‎ ‎2. 选择合适的实验装置 ‎（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：‎ 反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。‎ 反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用过氧化氢溶液制O2的发生装置。‎ ‎ ‎ 反应物是固体和液体且不需加热 反应物是固体且需加热 ‎（2）收集方法：由气体的密度及溶解性（能否溶于水，能否与水反应）决定：‎ ‎①凡难溶于水或不易溶于水且不和水反应的气体均可采用排水法收集；‎ ‎②凡密度比空气大的气体可采用瓶口向上排空气法收集；‎ ‎③凡密度比空气小的气体可采用瓶口向下排空气法收集。‎ ‎3. 验证所制得的气体 二）二氧化碳的实验室制法 ‎1. 药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸 ‎2. 原理：‎ CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑‎ 注意：（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，使制得的CO2不纯（混有氯化氢气体）；‎ ‎（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的表面，阻止反应的进行；‎ ‎（3）不能用Na2CO3 或CaCO3代替大理石（或石灰石），因为Na2CO3与稀盐酸的反应速度太快，不便于收集。‎ ‎3. 装置的选择 ‎（1）发生装置：选用与过氧化氢溶液制O2相同的发生装置 ‎ ‎（2）气体收集方法：向上排空气法（因为CO2能溶于水，密度比空气大）‎ ‎4. 验证方法：将气体通入澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，则该气体为CO2。‎ 化学方程式：CO2 + Ca（OH）2 == CaCO3↓+ H2O ‎5. 验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。‎ ‎★实验室制取CO2的实验操作过程 ‎（1）检查装置的气密性；（2）装入大理石，塞紧胶塞；（3）固定装置；（4）从长颈漏斗加入稀盐酸至长颈漏斗下端管口液封；（5）收集气体，导管一定要伸入集气瓶底部；⑹检验是否集满。‎ ‎【典型例题】‎ 例1：已知实验室里制取气体丙的化学方程式为：甲（固）+乙（固）丙↑+丁，且气体丙易溶于水，密度比空气的大，则应选用的装置和收集方法是（ ）‎ A. 制取CO2的发生装置和排水法收集 B. 用KMnO4制取O2的发生装置和向上排空气法收集 C. 制取CO2的发生装置和向下排空气法收集 D. 用KMnO4制取O2的发生装置和排水法收集 ‎【解析】根据发生装置的选择（由反应物状态及反应条件决定）和收集装置的选择依据【由气体的密度及溶解性（能否溶于水，能否与水反应）决定】‎ ‎【答案】B 例2：实验室制取二氧化碳气体，有如下图所示的仪器可供选用 请你回答下列问题：‎ ‎（1）制取二氧化碳气体所需的药品是 ；‎ ‎（2）收集二氧化碳气体的方法是 ；‎ ‎（3）制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是（用仪器的序号回答） ；‎ ‎（4）检验二氧化碳气体是否收集满的方法是 ；‎ ‎（5）制取二氧化碳的化学方程式是 。‎ ‎【解析】这是一道实验室制二氧化碳的基础题，考查了学生组合装置的能力。根据实验室制二氧化碳的原理、装置及验满方法，我们很容易得到答案。‎ ‎【答案】（1）石灰石或大理石和稀盐酸；（2）向上排空气法；（3）ACDE；（4）将燃着的木条放在集气瓶口；（5）CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O ＋CO2↑‎ 例3：在实验台上摆放着供你选择的如下药品和仪器（实验常备用品图中略）：‎ 请你设计一种制备某气体的实验方案，填写实验报告中的以下几项：‎ 制备气体名称 实验药品（填写序号）‎ 实验仪器（填写序号）‎ 实验原理 收集方法 反思与评价 ‎（从装置的优、缺点方面说明）‎ ‎【解析】本题是一道考查气体制取的实验题。不但考查了学生对于仪器和药品的选择，还考查了学生对于实验方案的评价意识，培养学生的一种“选优”思想。‎ 要解答好本题，要熟知实验室制取气体的思路：①根据反应物和生成物的状态、反应条件选择实验仪器和药品；②根据气体的密度和溶解性决定气体的收集方法等。‎ 本题分为两大类制取方案，涵盖了初中化学中气体制备的所有类型，‎ 即：固体＋液体气体；固体＋固体气体。‎ ‎【答案】‎ 制备气体名称 制取CO2‎ 制取O2‎ 制取O2‎ 实验药品（填写序号）‎ ‎①④‎ ‎③⑤‎ ‎⑥‎ 实验仪器 ‎（填写序号）‎ ACDH或GDH或ACBEH或GBEH 与制取CO2的仪器相同 ACFHIK 实验原理 CaCO3＋2HCl =CaCl2＋H2O ＋CO2↑‎ ‎2H2O22H2O+O2↑‎ ‎2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑‎ 收集方法 向上排空气法 向上排空气法或排水法 向上排空气法或排水法 反思与评价 ‎（从装置的优、缺点方面说明）‎ 分析你设计装置的优缺点，如：制取CO2用ACDH装置，优点：该装置操作简单方便，应用于课堂演示实验；缺点：不便于制备量多的CO2气体。（只要符合题意均可）‎ 例4：实验室里常用大理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，某同学认真研究了课本中的实验装置（如下图甲），对其中的气体发生装置进行了改进（如下图乙）。请回答下列问题。‎ ‎ ‎ 甲 乙 ‎（1）写出实验室里制取二氧化碳的化学反应方程式___________________________；‎ ‎（2）写出标号仪器的名称：a________________，b_________________，c_____________，d____________________；‎ ‎（3）说明该同学进行实验装置改进的目的：_________________________________；‎ ‎（4）如何检查乙装置的气密性 ‎ ‎ ‎ ‎【解析】图甲是实验室里制取二氧化碳的装置图，该装置的优点是可随时添加稀盐酸，缺点是不能使反应随时发生，随时停止。图乙对图甲的装置进行了改进，该装置就可以通过控制弹簧夹使反应随时发生和停止——当打开弹簧夹，长颈漏斗中的酸液由于重力作用进入试管与大理石接触，反应开始；当关闭弹簧夹，装置内气压增加，把稀盐酸压回到长颈漏斗中，大理石与稀盐酸脱离接触，反应停止。‎ 装置乙的气密性用普通方法是无法检查的，检查装置气密性必须只让装置一头与大气联通 ‎【答案】（1）（2）长颈漏斗 集气瓶 铁架台 大试管 （3）使反应容易控制，可随时使反应发生或停止 （4）方法1，用弹簧夹夹住胶皮管，从长颈漏斗向试管内加水，长颈漏斗中会形成一段液柱，停止加水，液柱不下降，证明装置的气密性良好。方法2‎ ‎，先从长颈漏斗中向试管内加水，使长颈漏斗下端形成液封，将导管另一端放入盛水的容器中，再向长颈漏斗中加热，如果盛水的容器中有气泡出现，证明装置的气密性良好。‎ 知识点2：二氧化碳的工业制法：‎ 工业上利用煅烧石灰石制取生石灰的同时，得到副产品二氧化碳。煅烧石灰石用的“石灰窑”如图所示。把石灰石放在石灰窑里高温煅烧，在窑顶就可收集到二氧化碳。‎ ‎ ‎ 高温煅烧石灰石：CaCO3高温CaO+CO2↑ ‎ ‎【典型例题】‎ 例1：可生成二氧化碳的反应很多，例如：①酒精的燃烧 ②木炭在空气中燃烧 ③碳与氧化铜反应 ④高温煅烧石灰石 ⑤石灰石（块状）与稀硫酸 ⑥石灰石（块状）与稀盐酸 ⑦碳酸钙粉末与浓盐酸 ⑧人和动物的呼吸作用，其中可用于实验室制CO2的是（ ）‎ A. ④⑥ B. ⑤⑥ C. ⑥ D. 全部 ‎【解析】操作简单、安全，易于实现；反应速度适中；所制得的气体纯度高，符合演示实验的需要是实验室选择制气方法的依据。‎ ‎①②两类方法虽然能生成CO2，但燃烧需在空气中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧生成的气体也难收集，故在实验室里操作性差；③④两类方法在高温下进行，操作不便；⑤反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石的表面，反应逐渐停止；⑦反应剧烈，不易收集，并且浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使CO2气体不纯；⑧中CO2气体不纯，含量低，不易收集。‎ ‎【答案】C 例2：欲除去热水瓶胆内壁附着的水垢（主要成份是碳酸钙），可采用的办法是（ ）‎ A. 加热 B. 用砂子擦洗 C. 加稀盐酸浸洗 D. 用水洗 ‎【解析】碳酸钙是不溶于水的物质，水无法洗去；用砂子擦洗会对热水瓶胆造成破坏；高温时碳酸钙可以分解，但高温进行操作不便。最好的办法是与稀盐酸反应生成能溶于水的氯化钙后再用水冲洗干净。‎ ‎【答案】C 例3：两份质量相同的碳酸钙，一份与足量的盐酸反应，一份充分煅烧，它们所生成的二氧化碳的质量 A. 一样多 B. 充分煅烧生成的CO2多 C. 与盐酸反应放出的CO2多 D. 很难确定 ‎【解析】 CaCO3高温CaO+CO2↑ ‎ ‎ 100 44 100 44‎ ‎【答案】A ‎﹡例4：小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查，他取回了若干块矿石样品，对样品中碳酸钙的质量分数进行检测，采用如下办法：取用‎8g这种石灰石样品，把‎40g稀盐酸分4‎ 次加入，测量过程所得数据见下表（已知石灰石样品中含的杂质不溶于水，不与盐酸反应）。请计算：（化学方程式：CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑）‎ ‎（1）‎8g石灰石样品中含有杂质多少克？‎ ‎（2）样品中碳酸钙的质量分数是多少？‎ ‎（3）下表中m的数值应该为多少？‎ 序号 加入稀盐酸质量（g）‎ 剩余固体质量（g）‎ 第1次 ‎10‎ ‎5.5‎ 第2次 ‎10‎ m 第3次 ‎10‎ ‎1.2‎ 第4次 ‎10‎ ‎1.2‎ ‎（4）要得到280kgCaO，需要质量分数为80%的石灰石多少千克？（化学方程式：CaCO3高温==CaO+CO2↑）‎ ‎【解析】此题通过不断改变所加入的稀盐酸的质量，观察剩余固体的质量来判断稀盐酸何时不足，石灰石中CaCO3何时完全反应。由表中数据可知，在第三次加入‎10g盐酸后，固体剩余物质量不再减少，说明剩余的‎1.2g固体不和稀盐酸反应，应为杂质。然后，用‎8g石灰石样品质量－杂质质量＝CaCO3质量。再除以样品质量，即可求出样品中碳酸钙的质量分数。第三小问也可从题意得出正解，即第一次加‎10g酸时固体的质量减少应和第二次一样，所以第二次剩余的固体质量就是‎3g。最后一问可利用含杂质问题的解题方法处理。‎ ‎【答案】（1）‎8g石灰石样品中含有杂质为‎1.2g。‎ ‎（2）样品中碳酸钙的质量分数＝＝85％‎ ‎（3）m＝‎5.5g－（‎8g－‎5.5g）＝‎‎3g ‎（4）设需要80%的石灰石的质量为x CaCO3高温==CaO+CO2↑‎ ‎ 100 56‎ ‎ x×80％ ‎‎280kg ‎ x＝‎‎625kg 四、本讲小结 ‎1. 本节课学习了实验室制取二氧化碳的原理、实验装置和验满方法 ‎2. 通过已学习过的氧气、二氧化碳的实验室制取，归纳出气体实验室制取的设计思路及方法，必须明确制取气体的顺序是：‎ ‎（1）了解实验室制取气体所需药品及相应的化学反应方程式。‎ ‎（2）根据反应物、生成物的状态及反应条件选择合适的反应装置。‎ ‎（3）根据气体的物理性质（尤其是密度及其在水中的溶解性），选择合适的收集方法及验满方法。‎ 五、应考锦囊 ‎1. 理解实验室选择块状石灰石或大理石与稀盐酸反应而不选其他反应物制二氧化碳的原因，可从反应条件、成本、是否容易收集、反应速率等方面考虑；‎ ‎2. 建立碳酸钙可与稀盐酸反应的印象，并运用这一知识解释现象，需要了解的是鸡蛋壳、贝壳、石灰石、大理石、水泥中都含有碳酸钙这种物质。‎ 六、超前思维（课题3 二氧化碳和一氧化碳）‎ ‎1. 二氧化碳的物理性质： 色 味的 体，密度比空气 ， 溶于水，高压低温下可得固体——干冰 ‎2. 二氧化碳的化学性质：‎ ‎1）一般情况下不能 ，也不支持 ，不能供给 ‎ ‎2）与水反应生成碳酸：化学方程式 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变 ，H2CO3 == H2O+ CO2↑ 碳酸不稳定，易 ‎ ‎3）能使澄清的石灰水变浑浊： 本反应可用于检验二氧化碳!‎ ‎4）与灼热的碳反应： C+CO2高温2CO ‎ ‎（吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是 剂，C是 剂）‎ ‎3. 用途：灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）‎ 既利用其物理性质，又利用其化学性质 干冰用于 、制冷剂 温室肥料 ‎4. 二氧化碳对环境的影响：过多排放引起 。‎ ‎5. 一氧化碳的物理性质： 色 味的 体，密度比空气略 ， 溶于水 ‎6. 有毒：吸进肺里与血液中的 结合，使人体缺少氧气而中毒。‎ ‎7. 一氧化碳的化学性质： （CO、C具有相似的化学性质：① ② ）‎ ‎1）可燃性： （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）‎ H2和O2的燃烧火焰是：发出 色的火焰。‎ CO和O2的燃烧火焰是：发出 色的火焰。‎ ‎2）还原性： （非置换反应） 应用：冶金工业 现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。‎ ‎ （现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）‎ ‎【模拟试题】（答题时间：30分钟）‎ 一、填空题 ‎1. 实验室制取二氧化碳所用的药品是________和________（或_________），收集方法采用_________________，这是因为①_____________，②______________。验满的方法是___________________。‎ ‎2. 写出实验室制二氧化碳及实验室制氧气的化学方程式：‎ ‎（1） ‎ ‎（2） ‎ ‎（3） ‎ ‎（4） ‎ 二、选择题 ‎1. 下列四瓶气体存放方法正确的是（ ）‎ ‎2. 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 ‎3. 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 ‎4. 实验室制取二氧化碳气体应选用的仪器是（ ）‎ A. 长颈漏斗、集气瓶、水槽、导气管 B. 集气瓶、试管、水槽、导气管 C. 酒精灯、广口瓶、集气瓶、长颈漏斗 D. 广口瓶、集气瓶、长颈漏斗、带导管的橡皮塞 ‎5. 实验室里制取并收集二氧化碳气体时一般有以下操作步骤：①检查装置的气密性；②连接装置；③加入大理石；④加入稀盐酸；⑤收集；⑥验满。其中排列顺序正确的是（ ）‎ A. ①②③④⑤⑥ B. ②①④③⑤⑥‎ C. ②①③④⑤⑥ D. ②③④①⑤⑥‎ ‎6. 要鉴别空气、O2、CO2三瓶气体最简便的方法是（ ）‎ A. 将带火星的木条分别伸入集气瓶内 B. 分别通入澄清石灰水中 C. 将燃着的木条分别伸入集气瓶内 D. 测定和比较三种气体的密度 ‎7.为证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，可在鸡蛋壳上滴加 （ ）‎ A. 酒精 B. 水 C. 石灰水 D. 稀盐酸 ‎8. 集气瓶被誉为“万能瓶”，如下图装置是其中的一种。当被收集的气体从a口进入时，瓶内空气从b口排出，相当于向上排空气法收集气体。现若将被收集的气体从b口进入，则它可收集的气体为：‎ ‎①H2 ②O2 ③CO2 （ ）‎ A. 只有① B. 只有①和② C. 只有③ D. ①②③均可 三、实验题 ‎1. 实验室制取二氧化碳的装置如图所示。回答下列问题：‎ ‎（1）带有标号的仪器名称a b c ‎ ‎（2）指出装置图中的明显错误：‎ ‎① ；‎ ‎② ；‎ ‎③ 。‎ ‎2. 在化学实验室开放日，老师拿出两瓶无标签的试剂，分别是固体和液体，他取少量试剂在试管中混合，立即产生一种无色气体。同学们对此气体展开了一系列探究。‎ ‎（1）如果推测此气体是二氧化碳，验证它的实验方案如下：‎ 猜想 实验步骤 现象与结论 此气体可能是CO2‎ 产生此气体的化学方程式可能是_____________________________________________；‎ ‎（2）若想制取该气体，采用的发生装置可选取下图中的______________________，收集装置应选用______________（填序号）；‎ ‎（3）如用下图中F装置收集该气体，气体应由____________端导入（填“a”或“b”）。‎ A B C D E F ‎3. （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）若设计一种由活塞可以开闭导管的装置，使达到活塞随开随产生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 。‎ 四、计算题 ‎1. 含杂质10%的石灰石‎200克和足量的盐酸反应（杂质不反应），可以生成标准状况下的二氧化碳多少升？（标准状况下CO2密度为‎1.997g/L）‎ ‎2. 某学生为了测定一种以碳酸钙为摩擦剂的牙膏中碳酸钙的含量，用烧杯称取这种牙膏膏体‎100.0克，向烧杯中逐渐加入稀盐酸至不再有气体放出（除碳酸钙外，这种牙膏中的其他物质不与盐酸反应生成气体），共用去盐酸‎200.0克。反应完毕后称得烧杯内物质的质量为‎278.0克。（所有质量数据均不含烧杯质量）。请你计算：这种牙膏中碳酸钙的质量分数？‎ ‎【试题答案】‎ 一、填空题 ‎1. 稀盐酸 石灰石或大理石 向上排空气法 比空气重 能溶于水 ‎ 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条的火焰熄灭，证明已收集满。‎ ‎2. 制二氧化碳：CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑‎ 制氧气：‎ ‎2H2O2 2H2O+ O2 ↑‎ ‎2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑‎ 二、选择题 ‎1. B 2. D 3. B 4. D 5. C 6. C 7. D 8. A 三、实验题 ‎1.（1）a锥形瓶 b长颈漏斗 c集气瓶 ‎（2）①用浓盐酸和石灰石制二氧化碳错误 ‎②长颈漏斗下端管口未插入液面以下 ‎③导管没有伸入到接近集气瓶底部且集气瓶口应与外界相通 ‎2. （1）‎ 猜想 实验步骤 现象与结论 将产生的气体通入澄清石灰水中 如澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑‎ ‎（2）B E （3）a ‎3. （1）稀盐酸 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O ‎ ‎（2）① FDA 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 四、计算题 ‎1. ‎‎39.66L ‎2. 解：根据质量守恒定律先求出产生气体的质量。‎ CO2=‎100g+‎200g－‎278g=‎‎22g 设含碳酸钙的质量为x CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O ‎ ‎100 44‎ x ‎‎22g ‎100：44=xg：‎22g x=50‎ CaCO3%=‎50g/‎100g×100%=50%‎ 答：这种牙膏中碳酸钙的质量分数为50%。‎