“过五关”制取二氧化碳

□

“过五关”制取二氧化碳

□叶立华

很多同学看过《三国演义》，小说中关云长“过五关、斩六将”的故事一定令大家赞叹不已吧！其实，我们在学习二氧化碳的实验室制法时，也必须要“过五关”呢.下面，就让我们一起来闯关吧！

第一关：反应原理

例1对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验，记录如下：

组别①②③药品碳酸钠粉末和稀盐酸块状石灰石和稀硫酸块状石灰石和稀盐酸实验现象产生气泡速率很快产生气泡速率缓慢并逐渐停止产生气泡速率适中

从制取和收集的角度分析，一般选择第（填序号）组药品，所发生反应的化学方程式为

解析：在实验室制取二氧化碳时，常采用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应的方法.一般不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石（或大理石）表面，阻碍反应的进一步进行.也不要用纯碳酸钙粉末或碳酸钠粉末代替石灰石（或大理石），因为纯碳酸钙粉末或碳酸钠粉末与稀盐酸接触面积大，反应太剧烈，不易控制实验和收集二氧化碳气体.

答案：

点评：实验室制取气体时，首先要研究实验室制取气体的化学反应原理，即在实验室条件下（如常温、加热、加催化剂等），可用什么药品、通过什么反应来制取这种气体.在选择反应原理时，还要综合考虑药品的价格、反应速率的快慢、操作是否简便安全、是否节能环保等多方面因素.

第二关：发生装置

例2我们学习过常见气体的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法.

（1）实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素有（填序号）.

A.反应物的状态B.气体的密度

C.反应的条件D.气体的溶解性

（2）某实验室的仪器柜里有如下仪器：

仪器①的名称是.实验室用大理石和稀盐酸制备并收集二氧化碳时，不可能选择的仪器是（填序号）.

（3）老师提出用碳酸钠粉末与稀盐酸制取二氧化碳，其反应的化学方程式为.为了完成该实验，有四位同学组装了以下发生装置，你认为最合适的一套装置是（填序号），该装置的最大优点是.

解析：我们可以根据反应物的状态和反应条件来选择或设计气体发生装置.由于实验室制取二氧化碳气体的反应物状态分别是固体和液体，反应又不需要加热，因此不需要酒精灯，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，所以不用⑤.碳酸钠粉末与稀盐酸常温下反应剧烈，若用于制取二氧化碳，需控制反应速率，因此装置D最为合适.

答案：（1）AC（2）长颈漏斗②⑤（3）能控制反应速率

点评：实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素是反应物的状态和反应条件.初中化学实验室制取气体的发生装置主要有两大类型，即固体加热型和固液不加热型.其中属于固液不加热型的发生装置比较多，各种装置分别具有不同的优缺点，在选择时要注意认真分析，学会迁移运用.

第三关：收集方法

例3右图所示装置（不可倒置）有多种用途，下列叙述正确的是（）.

A.若用排空气法往装置内收集H2时，气体应从A端通入B.若要除去H2中的CO2可在此装置中装入NaOH溶液，气体从B端通入

C.若用排空气法往装置内收集CO2时，气体应从A端通入

D.若用水将此装置中的O2排出，水应从B端进入

解析：图示装置用途广泛，可用于集气、洗气、贮气等.收集气体时，密度比空气大的气体从长管进入，密度比空气小的气体从短管进入.作洗气瓶时气体应从长管进入；作贮气瓶时水应该从长管进入从而排出贮存的气体.氢气用向下排空气法收集时，气体从装置的B端通入；二氧化碳用向上排空气法收集，气体应从装置的A端通入；除去H2中的CO2可在此装置中装入NaOH溶液，气体应从A端通入；用水将此装置中的O2排出，水应从A端进入.

答案：C

点评：气体的收集方法主要由气体的密度和溶解性决定.实验室收集气体的方法通常有三种：排水法适宜于收集不易溶于水且不与水反应的气体；向上排空气法适宜于收集密度比空气大且不与空气反应的气体；向下排空气法适宜于收集密度比空气小且不与空气反应的气体.

第四关：检验与验满

例4实验室部分仪器或装置如下图所示，请回答下列问题.双孔单孔

ABCDEFG

（1）实验室常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体，发生装置可选择图中的（填仪器字母）进行组装，反应的化学方程式为________.

（2）在制取过程中，小雨同学选用F装置收集二氧化碳，并用燃着的小木条放在瓶口验证二氧化碳是否收集满，结果发现小木条始终不灭，说明该瓶气体没有集满.出现上述情况的原因可能是①__________；②_________；③___________（写出其中3条）.

解析：在制取过程中，选用F装置收集二氧化碳，因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，所以可用燃着的小木条放在瓶口验证二氧化碳是否收集满.如果发现小木条始终不灭，说明该瓶气体没有集满.出现上述情况的原因可能是装置漏气、药品量不足（稀盐酸或石灰石不足）、长颈漏斗下端管口未伸入液面下等.

答案：（2）见解析

点评：气体的检验方法是由气体的性质决定的.我们可根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质来检验二氧化碳.若要检验集气瓶中二氧化碳是否集满，根据二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧的性质，可以将燃着的木条伸到集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已集满.

第五关：净化除杂

例5已知：二氧化碳气体既不溶于饱和NaHCO3溶液也不与NaHCO3

（1）仪器①的名称是，仪器②的名称是.

（2）实验室制取二氧化碳气体的反应原理是（用化学方程式表示）.

（3）装置A、B都可作发生装置，其中可控制反应进行的是（填装置序号）.

（4）装置C中浓硫酸的作用是.

（5）两个净化装置相连接时，其仪器接口顺序应为接（填接口序号）.

（6）若用装置E收集二氧化碳气体，则气体应从（填接口序号）进入.

解析：浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂，因此除去水蒸气用浓硫酸.除去氯化氢用饱和碳酸氢钠溶液，如果先除掉水蒸气后，再通过碳酸氢钠溶液时会又带出水蒸气，所以净化二氧化碳气体的顺序是先通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，再通过浓硫酸除去水蒸气，在气体通过洗气瓶时要遵循长进短出的原则，故仪器接口顺序应为d接a.

答案：（1）长颈漏斗，锥形瓶A；（4）除水蒸气；（5）d，a；（6）e.

点评：气体在进行净化除杂时的顺序一般是“先除杂，后干燥”；气体在通过洗气瓶吸收杂质时导管通常要遵循“长进短出”的原则.

同学们，我们已经闯过五关了，相信大家一定斩获颇丰吧！祝大家愈战愈勇，勇攀高峰！