2022年中考化学专题复习热点题型解读二氧化碳的制取及性质实验

二氧化碳的制取及性质实验

例1如图是实验室中常见装置，回答下列问题。

查阅资料：常温下，CO2难溶于饱和NaHCO3溶液。

(1)仪器X的名称是__________。

(2)实验室制取CO2应选用的发生装置是__________(填字母序号)，反应的化学方程式是__________，该反应属于__________(填反应类型)。

(3)常温下，下列收集CO2的方法中不可行的是__________(填字母序号)。

a.向上排空气法

b.向下排空气法

c.排饱和 NaHCO3溶液法

(4)某同学进行图D所示的操作时，观察到高的蜡烛先熄灭，其原因可能是__________。

解析  (1)仪器X是长颈漏斗。(2)实验室制取二氧化的药品是大理石(或石灰石)与稀盐酸，该反应在常温下进行，因此应选择的发生装置是A或B，但由于B装置中长颈漏斗没有伸入液面以下，会导致产生的二氧化逸出，因此实验室制取二氧化碳只能选择图中的A装置。大理石(或石灰石)的主要成分是碳酸钙，与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，该反应发生在溶液中，是两种化合物反应生成另外两种化合物，属于复分解反应。(3)由于二氧化碳密度比空气大，能用向上排空气法收集，且由于在常温下，二氧化碳难溶于饱和碳酸氢钠溶液，因此也可采用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳。(4)D操作是向烧杯中倾倒二氧化碳，若倾倒速度过快则会导致上方蜡烛周围氧气浓度减少，从而使得高的蜡烛先熄灭。

答案  (1)长颈漏斗  (2)A  CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  复分解反应  (3)b  (4)倾倒二氧化碳过快，先使高蜡烛火焰附近氧气浓度减少

例2  某同学设计了如图所示的装置，用于实验室制取CO2，并对它的部分性质进行探究，按要求回答问题。

(1)A装置用于制取CO2，反应的化学方程式为__________。

(2)用B装置收集CO2，气体应从__________(选填“a”或“b”)端通入；

(3)若要C中的两个气球悬浮在空气中，则气体甲可能是__________(填序号)；

A.氢气     B.氧气      C.空气

(4)往D试管中通入CO2，当出现__________现象，表示石灰水中的溶质恰好完全沉淀；

(5)E装置的集气瓶中充满CO2，打开分液漏斗①，滴入少量NaOH浓溶液，气球明显胀大，写出发生反应的化学方程式__________；若要气球恢复原状，应关闭分液漏斗①，打开分液漏斗②，滴入__________溶液(填化学式，忽略滴入液体体积)。

解析  (1)用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。(2)二氧化碳的密度比空气大，用B装置收集CO2，气体应从长管进入。(3)若要C中的两个气球悬浮在空气中，则里面装的气体的密度要比空气的密度小，故选A。(4)氢氧化钙溶液显碱性，故酚酞显红色，当氢氧化钙与二氧化碳恰好完全反应时溶液显中性，酚酞变为无色，故当观察到溶液的红色刚刚消失，说明石灰水中的溶质恰好完全沉淀。(5)气球明显胀大是由于氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，使内压降低而引起的，该反应的方程式为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；反应生成了碳酸钠，可以加入HCl或H2SO4，使碳酸钠反应生成二氧化碳气体。

答案  (1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  (2)a  (3)A  (4)溶液红色刚好消失  (5)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O  HCl(或H2SO4)

例3下列是实验室常用仪器，据图回答问题：

(1)仪器G的名称是蒸发皿，仪器E的名称是_________。

(2)实验室可用过氧化氢溶液制取氧气，反应的化学方程式是_________，利用过氧化氢溶液制取并收集氧气，需从上述仪器中选择_________(填序号)。在发生装置和收集装置均不改变的情况下，我们还可用它来制取另一种气体，制取该气体的化学方程式是_________。

(3)可用排水法收集氧气，是因为_________。某同学用排水法收集了一瓶氧气，将带火星的木条伸入集气瓶中，木条没有复燃，你认为可能的原因是_________。用向上排空气法收集氧气时，验满的方法是_________。

(4)用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，充分反应后，要对剩余的两种固体进行分离并回收。分别回收得到两种固体需要用到上述仪器中的_________(填序号)。

解析  (1)仪器E是烧杯。(2)双氧水在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为2H2O22H2O+O2↑，双氧水是液体，二氧化锰是固体，反应条件是常温，发生装置选择固液常温型装置，选择的仪器为铁架台(A)、试管(F)、带导管的单孔橡胶塞(C)；氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，选择的仪器为集气瓶(D)。实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳也是用固液常温型装置，二氧化碳密度比空气大，也可用向上排空气法收集，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。(3)氧气不易溶于水，可用排水法收集；带火星的木条没有复燃，说明收集的氧气浓度大低，可能是导管口有气泡冒出时就开始收集或者集气瓶未装满水；用向上排空气法收集氧气，验满时可将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃。(4)氯酸钾在二氧化锰和加热条件下分解生成氯化钾和氧气，反应后的固体为氯化钾和二氧化锰，氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，可先将固体在烧杯中溶解，然后过滤，将滤渣洗涤、烘干得到二氧化锰，将滤液蒸发得到化钾，用到的仪器有架台、酒精灯、烧杯、蒸发皿、漏斗、玻璃棒。

答案  (1)烧杯  (2)2H2O22H2O+O2  ACDF  CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  (3)氧气不易溶于水  导管口有气泡就开始收集(合理即可)  将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了  (4)ABEGHI

例4在实验桌上有如下几种气体发生装置和收集装置。请你参与实验并回答问题：

(1)写出标号①的仪器名称：__________。

(2)实验室制取二氧化碳气体的发生装置为__________(填字母)。

(3)用C装置收集二氧化碳，其验满的方法是__________。

解析  (1)①为铁架台。(2)实验室常用石灰石或大理石跟稀盐酸反应制取二氧化碳气体，反应不需要加热，发生装置应选固液不加热型，即选B。(3)二氧化碳不具有助燃性，所以验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已经集满。

答案  (1)铁架台  (2)B  (3)将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明收满

例5  某兴趣小组用图1装置进行实验时发现：烧杯中饱和石灰水先变浑浊，后逐渐澄清。

(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式________；石灰水“变浑浊”是因为生成了________(填化学式)。

(2)为探究“饱和石灰水浑浊后变澄清的原因”，该小组同学开展了如下活动：

【查阅文献】碳酸钙(碳酸钠等)与二氧化碳、水反应生成或可溶于水的碳酸氢钙(碳酸氢钠等)。

【提出假设】假设1：挥发出的HCl使浑浊变澄清。

假设2：________。

【设计实验】为除去CO2中的HCl，小华在图1中甲、乙装置之间增加图2装置，装置的连接顺序是甲→________→________→乙(填字母序号)；其中盛放的试剂合理的是________(填选项序号)。

A.浓硫酸     B.NaOH溶液      C.饱和Na2CO3溶液     D.饱和NaHCO3溶液

【实验现象】饱和石灰水浑浊后，继续通入足量CO2，沉淀部分溶解但最终并未完全澄清。

【得出结论】由上述探究可得出的结论是________。

(3)该兴趣小组在老师指导下，用pH传感器测得图1烧杯中溶液的pH随通入气体时间的变化曲线如图3。

①AB段pH几乎不变的原因可能是________；D点所得澄清溶液的成分除H2O外还有________。

②BC段发生反应的化学方程式主要有________。

解析  (1)甲装置中石灰石与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。石灰水变浑浊是因为二氧化碳与石灰水反应生成了不溶于水的碳酸钙(CaCO3)。(2)根据【查阅文献】碳酸钙能与二氧化碳和水反应生成或可溶于水的碳酸氢钙，可知饱和石灰水浑浊后变澄清的原因是过量的二氧化碳通入石灰水中，使得生成的碳酸钙与过量的二氧化碳以及水反应生成碳酸氢钙的缘故。【设计实验】用图2装置除去CO2中的HCl气体时，气体应从长导管进入，除去HCl时要用饱和的碳酸氢钠溶液，因为饱和碳酸氢钠溶液能与氯化氢反应生成二氧化碳，能将杂质除掉，又不引入其他杂质，同时碳酸氢钠溶液不与二氧化碳反应，符合除杂原则，故选D。【得出结论】由实验现象饱和石灰水浑浊后，继续通入足量CO2，沉淀部分溶解但最终并未完全澄清，可知饱和石灰水浑浊后变澄清的原因是挥发出来的HCl使浑浊变澄清。(3)由于装置中有空气，刚开始通入石灰水中的气体是空气，空气不与石灰水反应，从而使得AB段pH几乎不变；由于挥发出的HCl使石灰水浑浊变澄清，因此BC段pH减小，是因为石灰水中氢氧化钙被消耗，氢氧化钙被消耗的原因有二氧化碳和浓盐酸挥发出的HCl与其反应，由此可知BC段发生的反应主要是二氧化碳与氢氧化钙反应、HCl与氢氧化钙反应；当氢氧化钙被消耗完时，HCl过量，使得溶液的pH小于7，因此D点的溶液中除了水外，还有反应生成的氯化钙和过量的HCl。

答案  (1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  CaCO3 

(2)【提出假设】产生的CO2使浑浊变澄清(或HCl和CO2共同作用使浑浊变澄清)

【设计实验】b  a  D 

【得出结论】挥发出来的HCl使饱和石灰水产生的浑浊最终变澄清；CO2只能使饱和石灰水生成的沉淀部分溶解，不能最终使其变澄清(其他合理答案均可)

(3)①先排出的是装置内的空气，不会使溶液的pH明显变化(其他合理答案均可)  CaCl2和HCl(或Ca2+、H+和Cl－)  ②CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O  Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O

跟踪练习

1.如图1是实验室制取氧气或二氧化碳时经常用到的仪器，请回答有关问题。

(1)写出仪器名称：⑧____________。

(2)实验室用大理石和稀盐酸反应制取较多量CO2时，发生装置的仪器组合是_______(选填序号)，反应的化学方程式为_________________________________。

(3)若用图2装置收集二氧化碳气体，进气口应为_________端。(选填“m”或“n”)

2.结合下列图示装置，回答有关问题：

(1)写出标号①仪器的名称：__________。

(2)实验室用装置A制取氧气，其反应的化学方程式是____________________，若用排水法收集氧气，要把集满氧气的集气瓶转移到桌面上的具体操作是____________________。

(3)实验室常用__________和稀盐酸反应制取二氧化碳，其反应的化学方程式是______________________________，生成的二氧化碳中常含有少量__________气体杂质，为获得纯净的二氧化碳气体，导管口连接的正确顺序是：a→_____→_____→_____→_____b。

3.实验室用如图装置制取CO2。

(1)反应的化学方程式为_________。

(2)用向上排空气法收集CO2的原因是_________。

4.下列是实验室发生和收集气体的简易装置图，请按题意要求完成填空。

(1)a仪器名称为__________，b仪器名称为__________；

(2)实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的装置是__________，发生化学反应的方程式为__________；将该气体通入装置E发生的现象是__________，其化学反应方程式为__________；用装置F收集气体的原因是__________。

5.如图是实验室制取常见气体及检验相关性质的装置图，据图回答问题。

(1)指出②、④装置中标号仪器的名称：X_________，Y_________。

(2)用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时，需要选用的发生装置是_________(填装置标号，下同)，反应的化学方程式为__________________。

(3)二氧化碳的收集装置可选用_________，二氧化碳的检验装置可选用_________。

(4)实验室常用加热无水醋酸钠与碱石灰固体混合物来制取甲烷气体。要制取并收集甲烷(密度比空气小，难溶于水)，可选用的发生、收集装置依次是__________________。

答案  1.长颈漏斗  ⑦②⑧  CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑  m

2.(1)集气瓶  (2)2H2O22H2O+O2↑  在水中用玻璃片盖住集气瓶口，把集气瓶移出水槽，正放在桌面上  (3)大理石  CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  HCl  f→g→d→e

3.(1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  (2)二氧化碳的密度比空气的大

4.(1)试管  长颈漏斗  (2)BC  CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑澄清的石灰水变浑浊  Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O  气体不易溶于水或难溶于水

5.(1)分液漏斗  集气瓶   (2)②  2H2O22H2O+O2↑  (3)⑤  ⑥  (4)①③(或①④)