备战2023年新中考二轮化学专题导练 考点21 二氧化碳的制法

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考点21   二氧化碳的制法考点精讲中考对二氧化碳制取的考查多为综合性试题，结合氧气的制取一起考查，会给出具体的气体制备原理，结合具体的条件选择发生装置和收集装置，只要熟记装置选择的考虑因素，解题不是什么问题。气体制取和收集装置的选择应根据制取气体从原理上是否科学，严谨、合理，装置上和操作中是否安全、简便、现象是否明显，药品是否经济、易得、环保节能等方面进行分析。1.实验室制取气体的思路和方法。2.实验室制取二氧化碳的原理、装置、收集、验满。2.二氧化碳的检验考向一、制取气体的思路和方法通过对实验室制取氧气和二氧化碳的研究，我们能得到实验室制取气体的一般思路和方法：（一）、确定制取气体的化学反应原理，即在实验室条件下选择什么药品、通过什么反应来制取这种气体；（二）、确定制取气体时应采用的实验装置，包括气体发生装置和收集装置；1.发生装置A、选择依据：药品状态、反应条件B、类型（1）基本类型装置类型固——固加热型固（液）——液不加热型举例高锰酸钾制取氧气，氯酸钾制取氧气双氧水制取氧气，大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，锌和稀硫酸反应制取氢气装置图注意事项①试管口应稍向  下 倾斜；②用排水法收集气体完毕后，应先 撤离导管 ，然后再 熄灭酒精灯 ；③用高锰酸钾制取氧气时试管口处应塞一团疏松的 棉花 。①若使用长颈漏斗，长颈漏斗下端管口应插入_液面以下_，目的是防止 气体从下端逸出  。②块状固体大小应适当，不能很碎，防止反应_剧烈，不易控制__。（2）固（液）——液不加热型发生装置的评价 常规装置改进实验装置装置图评价安装简便便于添加液体  可控制反应速率   可以控制反应的发生和停止  （固体应为块状，不能放置MnO2)（3）其他可控类型可控制反应发生停止的发生装置    2.收集装置A、选择依据：（1）气体的密度（2）气体的溶解性（3）其它因素：是否与空气成分反应、是否与水反应B、类型（1）基本类型方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置满足条件难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应密度比空气的大，且气体不与空气中的成分发生反应密度比空气的小，且气体不与空气的成分反应举例  H2、O2               H2、CO2               H2               （2）变式类型方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置 （三）、确定如何验证制得的气体就是所要制取的气体。根据气体的化学性质，选择合适的检验方法，力争做到现象明显、唯一。1. 排水法的变形装置一定从a口进气，b口排水。2. 排空气法的变形装置 向上排空气法：a进b出向下排空气法：b进a出常见液体和固体(或液体和液体)反应不需加热型(装置如图A及变形装置图B)使用这类装置应注意：若使用长颈漏斗，长颈漏斗导管下端应形成液封。解答这类题目首先要熟记实验室制取二氧化碳的反应原理、实验步骤、装置示意图及其中仪器（如上图中的标号a、b等）的名称、注意事项等等。然后根据所给的实验、问题情景信息，或者是图表信息等，结合所学的相关知识和技能，细心地探究后，按照题目要求进行选择、填写或评价实验室制取二氧化碳的实验步骤，或者画出、选配、评价装置示意图（或部分装置的示意图）等等。 另外，有时根据实验室制取二氧化碳的装置示意图或实验步骤来推断制取的反应原理、回答常见仪器的名称和有关操作的理论依据（即有关操作的原因），或者改良某一装置示意图等；有时还会根据实验室制取二氧化碳的过程中发生的意外情况来推断二氧化碳的有关性质、操作注意事项及改进方案等。  真题解析  1. 甲乙是两套气体制取的发生装置，对两套装置分析正确的是（　　）A．都可以用双氧水和粉末状二氧化锰制取氧气B．都可以用块状大理石和稀盐酸来制取二氧化碳C．甲乙装置通过长颈漏斗都能及时添加液体试剂D．甲装置N处需要添加止水夹【答案】BC【解析】A、有孔塑料板上不能放粉末状二氧化锰，错误；B、甲装置中锥形瓶和乙装置有孔塑料板上放块状大理石，盐酸都从长颈漏斗加入，正确；C、甲乙装置通过长颈漏斗都能及时添加液体试剂，正确；D、甲装置中无法把固体药品和液体药品分开，可以不用装止水夹，错误；故选BC。2．导管位置正确的实验装置是（    ）氢气还原氧化铜实验室制氧气实验室制二氧化碳收集氧气ABCD 【答案】D【解析】A、氢气还原氧化铜时，为排净试管内的空气，通入氢气的导管需要伸到试管的底部，氧化铜的上方，故A不正确；B、加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气时，为便于氧气导出，导管刚露出橡皮塞即可，故B不正确；C、导气管伸入了液面以下，产生的气体无法导出，故C不正确；D、氧气不易溶于水，且密度比水小，用装置来收集氧气时，氧气从短管进入，故D正确。故选D。3. 实验室制取某些气体的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A. 装置①和⑤组合可以用来制取氧气   B. 装置③收集的氧气比装置⑤要纯净得多C. 装置②和④组合可以用来制取二氧化碳 D. 装置②可以较好地控制反应速率【答案】A【解析】A、实验室制取氧气可用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法，属于固体加热型，应选用的发生装置是①；氧气不易溶于水，可用排水法收集，正确；B、排水法比排空气法收集到的气体纯净，故装置③收集的氧气不如装置⑤收集的纯净，错误；C、实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装置是②；但二氧化碳密度比空气的大，应用向上排空气法收集，错误；D、装置②固体与液体接触后不能进行分离，不能控制反应速率，错误。故选A。4.(2021山东潍坊中考)如图A～H是实验室制取某些常见气体的装置示意图。请完成下列相关问题。 (1)写出图中仪器②的名称________。(2)实验室要制取一瓶干燥的氧气所选择的装置是________(填序号)。(3)实验室制备CO2的化学方程式为________________________，若用装置H收集CO2气体，产生的气体应从________(填“a”或“b”)端通入。(4)用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，选取装置C或D相对于装置B在操作方面的优势为________________________；若选择装置D用双氧水和二氧化锰制备氧气，能否体现该优点________________________________(填“能”或“否”)。(5)用排水法与排空气法收集CO2及相关性质的比较(分别用体积相同的2个集气瓶收集)。已知：向收集满CO2的集气瓶内倒人等体积适量澄清石灰水，并振荡。二氧化碳纯度越高，澄清石灰水先变浑浊后变澄清的时间越短。比较项目排水法向上排空气法 收集方法可行性分析CO2气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率 Ⅰ.                    ，且不与空气发生反应 收集过程分析 集满现象：Ⅱ.                        “验满”分析：因气体无色，是否集满难以确定，即便用燃着的木条移近容器口熄灭，也难以证明空气完全排尽石灰水变浑浊时间分析 时间较短 时间较长由上述实验可得结论：①二氧化碳可用排水法或向上排空气法收集；②与排空气法相比，排水法的优点是________________________________ 。【答案】(1)水槽 (2)AG(或AH) (3)CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑  a  (4)能随时控制反应的发生和停止(或随开随用，随关随停)  否  (5)I.CO2密度比空气大  Ⅱ.集气瓶口有气泡冒出②用排水法收集到的二氧化碳更纯净(或用排水法集满二氧化碳现象明显，易操作)【解析】(1)②为水槽。  (2)制取一瓶干燥的氧气，发生装置选择固体加热型装置A；收集方法采用向上排空气法，选择G或H为收集装置。  (3)盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，书写化学方程式时注意配平及标注气体符号；二氧化碳密度比空气大，所以从长管a进气，空气从短管b排出。  (4)C或D装置通过一定的操作可实现固液接触及分离，因此可以控制反应的发生和停止；二氧化锰为固体粉末，利用C、D装置实现不了固液分离，所以不能体现两装置的优点。  (5)二氧化碳密度比空气大，并且不与空气反应，故可采用向上排空气法收集；采用排水法收集气体时，集气瓶内集满气体后，气体逸出集气瓶，在集气瓶口形成气泡，根据该现象判断气体已集满。②分析澄清石灰水先变浑浊后变澄清的时间，可以推测排水法收集的二氧化碳的纯度高。5．（2021辽宁沈阳模拟）二氧化碳能溶于水，并能与水反应生成碳酸，所以很多资料上都认为二氧化碳一般不用排水法收集。那二氧化碳气体究竟能否用排水法收集呢？某化学兴趣小组利用如图1所示的两套装置进行了深入的探究。请写出石灰石与稀盐酸反应的化学方程式：____________________________。（定性实验）实验后，装置 Ⅱ 水槽中的液体应该呈酸性，向此液体中滴加紫色石蕊试液溶液颜色会变为_______。但是取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象。对此你认为可能的原因是____________________________。（定量实验）采用数字化实验测定排水法和向上排空气法收集的二氧化碳纯净度的差异。因实验设备有限，本实验通过氧气传感器测出收集气体中残留的氧气(来自于空气)，推算出空气的含量，再求出CO2的含量。请填写下列表格中相应的空白(精确到1%即可)： 测得氧气含量推算出CO2含量结论排空气法6.6%69%排水法收集到的二氧化碳更纯净排水法4.2%80%通过实验可知，若对CO2纯度要求较高，应该使用排水法收集二氧化碳。（实验反思）利用装置Ⅰ和装置Ⅱ收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是___________________________。（交流讨论）证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，还有什么方法？_____________________________。（拓展应用）利用传感器对二氧化碳性质再探究。步骤 1：如图2所示装置的气密性良好，三瓶250mL的烧瓶内收集满CO2气体，三个注射器内各装有等体积的液体(分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液)。连接好装置和压强传感器。步骤2：三位同学同时迅速将注射器内等体积的液体(水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液)注入各自烧瓶中，关闭活塞。步骤3：一段时间后，同时振荡烧瓶。观察传感器定量实时地传回烧瓶内气压变化形成的图象情况如图3所示。（查阅资料）氢氧化钙微溶于水，氢氧化钠易溶于水，两种物质均可与CO2发生反应。①导致曲线AB段气压增大的主要原因是：____________________________。②图中曲线1中_______段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的。③利用现有的装置，在不使用其他试剂的情况下，请你写出除振荡烧瓶外继续降低E点的操作方法_________________________。④曲线2与曲线3差异较大的原因是_____________________。写出曲线1所反应的化学方程式____________________________。【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑    红色    二氧化碳在水中溶解度较小    锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶    向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度    注射器中的液体加入烧瓶时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大    CD    使烧瓶内物质冷却(或抽气等)    饱和石灰水浓度太低(氢氧化钙微溶于水)影响了二氧化碳的吸收；    CO2 + H2O=H2CO3    石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。[定性实验]酸性溶液能使紫色的石蕊试液变红色；而取几次实验后的液体样品，滴加紫色石蕊试液，均无明显变色现象，这可能是由于二氧化碳在水中溶解度较小造成的，故填：红；二氧化碳在水中溶解度较小。[实验反思]利用装置Ⅰ和装置Ⅱ收集到的二氧化碳都会混有少量空气，原因是装置本身含有空气,故填：锥形瓶中的空气随二氧化碳气体进入集气瓶。[交流讨论]证明排水法比排空气法所收集的二氧化碳气体纯度更高，可以选择如下方法向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度，故填：向两集气瓶中分别加入相同体积、相同浓度的澄清石灰水振荡，观察变浑浊的程度。[拓展应用]①注射器中的液体加入烧瓶时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大，所以曲线AB段气压增大，故填：注射器中的液体加入烧瓶时速度太快，而反应程度较小，导致压强突然增大。②振荡烧瓶会加快二氧化碳溶解，所以曲线1中CD段气压的变化是由于充分振荡烧瓶导致的，故填：CD。③使烧瓶内物质冷却，温度降低压强也会减小或抽气也会造成压强减小，故填：使烧瓶内物质冷却(或抽气等)。④曲线3装置内的气压减小程度最大，所以是二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，生成了碳酸钠和水；曲线2与曲线3差异较大的原因是氢氧化钙微溶于水，饱和氢氧化钙溶液中含有氢氧化钙的量很少，影响了二氧化碳的吸收；曲线1涉及的反应是二氧化碳与水反应生成碳酸，该反应的化学方程式为：CO2+H2O=H2CO3，故填：饱和石灰水浓度太低(氢氧化钙微溶于水)影响了二氧化碳的吸收；CO2+H2O=H2CO3。
突破提升        一、填空题三星堆遗址是迄今为止西南地区发现的范围最大、延续时间最长、文化内涵最丰富的古蜀文化遗址，出土了大量的金、铜、玉、陶、贝等珍贵文物。请运用所学化学知识，就相关问题表达观点，完成下面小题。1．图I：青铜神树(一号)是中国现存最大的单件青铜文物。青铜属于_____材料，其硬度比铜____(填“大”或“小”)。我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早的原因是____。2．图Ⅱ：黄金面具的发现，为古蜀文明中对于金器的崇拜，增添了一大实证。人们能够把黄金打造成精美的面具，利用了金的_______性。在生活中一些不良商家常用黄铜(铜锌合金)做成饰品冒充真黄金欺骗消费者，要鉴别真假黄金，我们可以采取的一种方法是___________。3．图Ⅲ：玉琮是从新石器时代一直延续下来的重要礼器之一，是一件外方、内圆、中间空的立体状瑞玉。三星堆出土的玉琮，外观光滑显浅绿色，专家们经过鉴定为龙溪玉。龙溪玉中含有大量的透闪石和少量的方解石，属于__________(填“纯净物”或“混合物”)。其中，方解石的主要成分是碳酸钙，能与酸反应，请写出相关化学方程式：_________(任写一个)。4．图IV：陶器作为古代人民日常用具，是我国考古发现最多的一类器物。陶器的主要化学成分是硅和铝的盐类如CaSiO3等，CaSiO3中硅元素的化合价为__________。考古学上通过碳-14原子(质了数为6，中子数为8)测定文物年代。碳-14和碳-12原子在原子结构上的不同之处是__________。二、简答题5．下图是实验室制取气体常用的装置，请回答下列问题：(1)小明用高锰酸钾制取氧气，他选择了装置A，并在试管口放了一小团棉花，放棉花的作用是什么？_____。(2)制取氢气时，既可选用装置B，也可选用装置C．C与B相比，其优点是什么？_____。(3)若用装置D收集二氧化碳，检验二氧化碳收集满的方法是什么？_____。三、推断题6．已知A、B、C、D、E、F是初中化学中常见的六种物质，均含有同一种元素。其中A是一种红棕色固体，B、E的组成元素相同，C→F常用于实验室检验某种气体。它们在一定条件下的一些转化关系如图所示（→表示转化）。请按要求回答：(1)物质F的化学式______；(2)日常生活中为避免D→A，可采用的措施是______；(3)物质C的一种用途______；四、实验题7．如图是实验室常用的部分实验装置，请回答下列问题： (1)写出下列仪器的名称：a_______；b____。用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式为______。(2)检查B装置气密性的方法是_________。(3)若用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，并能随时控制反应的发生和停止，应选用的发生装置是_____(填字母)，若用F装置收集该气体，则气体应从_____(填“c”或“d”)端进入。(4)C装置的分液漏斗可以用生活中常见的_____代替。(5)若用E来收集氧气，收集完毕的操作顺序是________(填序号)。①在水中盖上玻璃片②正放在实验台上③取出集气瓶8．化学兴趣小组的同学在实验室中制取氧气，老师提供了如图所示的常用装置，请按要求回答有关问题：(1)写出仪器a的名称：__________。(2)实验室需制取并收集较纯净的氧气用于硫燃烧实验，从A~E中选择合适的装置组合是_____(填字母)。若用A装置制取氧气，则发生反应的化学方程式是_______。(3)实验室欲收集一瓶干燥的二氧化碳，还需选用F装置，则F装置中应装入的药品是_______ ，CO2应从______(填“b”或“c”)瑞通入。五、计算题9．“石头纸”是一种介于纸张和塑料之间的新型材料，其主要成分为碳酸钙：为测定其中碳酸钙的含量，课外活动小组的同学称取24g“石头纸”样品杂质不溶于水也不与稀盐酸反应。向其中逐渐加入100g稀盐酸，所用稀盐酸的质量与剩余固体的质量关系如图所示，请根据图中的数据进行计算：(1)“石头纸”样品中碳酸钙的质量为________g。(2)样品与100g稀盐酸充分反应后产生二氧化碳的质量为多少？请根据化学方程式写出完整的计算步骤。10．某校学生为了检测石灰石样品中碳酸钙的含量，甲、乙、丙、丁四位同学用浓度相同的盐酸与样品充分反应来进行实验测定（样品中的杂质不溶于水，且不与盐酸反应），测得数据如下表：（附：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O） 甲乙丙丁所取石灰石质量/g10.010.010.010.0加入盐酸质量/g20.030.045.050.0剩余固体质量/g6.04.02.02.0 试回答：(1)10.0 g样品与45 g盐酸充分反应后，盐酸是否还剩余______（填“是”或“否”），样品中碳酸钙的质量是______。(2)10.0 g样品与足量稀盐酸反应后可产生二氧化碳多少克？（写出计算过程，计算结果精确到小数点后两位）