实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质
【实验目的】
1.练习实验室里制取二氧化碳和用向上排空气法收集气体。
2.加深对二氧化碳性质的认识。
【实验记录】
实验一 制取二氧化碳
1.制取原理：（填化学方程式）。
2.实验装置：

3.实验步骤。
(1)按实验装置图连接装置，并检查装置的气密性。
将导管的一端浸入水中，用手紧握试管，若观察到，说明该装置的气密性较好。
(2)装试剂。
先在试管里放入几小块或，然后小心地注入15 mL，立即用带有导管的橡胶塞塞住试管口，观察到的现象为。
(3)收集气体并验满。
用法收集二氧化碳气体，过一会儿，将燃着的木条放在，若木条，说明已收集满二氧化碳。
4.操作要点。
(1)检查装置的气密性时，先将导管插入水中，后紧握试管至导管口冒气泡。
(2)用镊子取块状固体试剂，先装固体，再倒液体。
(3)将铁夹夹在试管中上部，并竖直固定试管。

1. CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
2. 实验装置如图所示
3.(1) 导管口有气泡冒出
3.(2) 大理石；石灰石；稀盐酸；块状固体表面产生大量气泡，固体逐渐溶解
3.(3) 向上排空气；集气瓶口；熄灭
4. 操作要点：
(1) 检查装置的气密性时，先将导管插入水中，后紧握试管至导管口冒气泡。
(2) 用镊子取块状固体试剂，先装固体，再倒液体。
(3) 将铁夹夹在试管中上部，并竖直固定试管。

【分析】
本题考查实验室制取二氧化碳的基础实验知识，解题时需结合实验原理、操作步骤、物质性质逐一分析：
1. 制取二氧化碳的反应原理是碳酸钙与稀盐酸反应，对应化学方程式需准确书写；
2. 装置气密性检查利用气体受热膨胀的原理，气密性良好时导管口会出现气泡；
3. 制取药品为大理石/石灰石（块状固体）和稀盐酸，反应会产生气泡；
4. 二氧化碳密度比空气大、能溶于水，因此用向上排空气法收集，验满利用其不支持燃烧的性质，将燃着木条放瓶口，木条熄灭则满。
【解析】
1. 实验室制取二氧化碳的反应原理是碳酸钙与稀盐酸反应，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$；
2. 检查装置气密性时，将导管一端浸入水中，紧握试管，试管内气体受热膨胀，若装置气密性良好，会观察到导管口有气泡冒出；
3. 装试剂时，先加入块状固体（大理石或石灰石，用镊子取用），再注入稀盐酸，反应后可观察到块状固体表面产生大量气泡，固体逐渐溶解；
4. 二氧化碳密度比空气大且能溶于水，因此用向上排空气法收集；验满时将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明已收集满（二氧化碳不燃烧也不支持燃烧）。
【答案】
1. $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
2. 实验装置如图所示
3.(1) 导管口有气泡冒出
3.(2) 大理石；石灰石；稀盐酸；块状固体表面产生大量气泡，固体逐渐溶解
3.(3) 向上排空气；集气瓶口；熄灭
4. 操作要点：
(1) 检查装置的气密性时，先将导管插入水中，后紧握试管至导管口冒气泡。
(2) 用镊子取块状固体试剂，先装固体，再倒液体。
(3) 将铁夹夹在试管中上部，并竖直固定试管。
【知识点】
二氧化碳实验室制取；化学方程式书写；气体收集与验满
【点评】
本题为二氧化碳实验室制取的基础实验题，全面考查实验核心知识点，紧扣教材实验内容，注重基础操作与原理的掌握，是学生需熟练掌握的核心实验题型。
【难度系数】
0.8

1.倾倒二氧化碳。
（1）操作:把一支短蜡烛固定在烧杯底部,点燃。拿起收集满二氧化碳的集气瓶向烧杯内缓慢倾倒二氧化碳。
（2）现象:蜡烛。
（3）结论:。
2.二氧化碳与水的反应。
(1)实验步骤。
①向两支试管中分别加入2 mL蒸馏水,然后各滴入1~2滴石蕊溶液,观察到试管内溶液呈色。
②向其中一支试管中通入二氧化碳,观察到溶液变为色。将通入二氧化碳的试管放在酒精灯火焰上加热,观察到溶液又变为色。
(2)实验结论(用化学方程式表示)。
①二氧化碳能与水反应:。
②碳酸易分解:。
3.二氧化碳与澄清石灰水反应。
(1)实验步骤及现象:取一支试管,向其中加入少量澄清石灰水,然后通入二氧化碳,观察到澄清石灰水变浑浊。
(2)实验结论:(用化学方程式表示)。
4.问题与交流。
怎样用实验证明碳酸饮料(如汽水)中含有二氧化碳?


【实验评价】
1.某同学在实验室制取二氧化碳时进行了如图操作,其中错误的是 ()

A.连接仪器 B.检查气密性 C.收集气体 D.验满
2.下列实验中,能证明二氧化碳与水发生反应的是 ()

A B C D

1.(2) 熄灭
1.(3) 二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧,二氧化碳的密度比空气的密度大
2.(1)① 紫
2.(1)② 红 紫
2.(2)① CO₂+H₂O====H₂CO₃
2.(2)② H₂CO₃====H₂O+CO₂↑
3.(2) Ca(OH)₂+CO₂====CaCO₃↓+H₂O
4. 将饮料倒入一个小烧杯中,可以观察到饮料中有大量无色气泡冒出,在烧杯上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的大烧杯,若观察到大烧杯内壁出现白色浑浊,则说明饮料中冒出的无色气泡是二氧化碳气体。

【分析】
本题围绕二氧化碳的核心性质展开，分为基础实验探究和实验操作评价两部分：
1. 倾倒二氧化碳实验：利用二氧化碳密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧的特性，分析蜡烛熄灭的现象及对应结论。
2. 二氧化碳与水反应实验：通过石蕊溶液的颜色变化，推导二氧化碳与水反应生成碳酸、碳酸不稳定易分解的规律，对应化学方程式的书写。
3. 二氧化碳与澄清石灰水反应：利用生成碳酸钙沉淀的特性，推导反应的化学方程式。
4. 证明碳酸饮料中含二氧化碳：利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的特性，设计实验收集并检验气体。
实验评价部分：
制取二氧化碳的操作：逐一判断连接仪器、气密性检查、收集、验满的正确性，验满需在瓶口操作，故错误项为D。
证明二氧化碳与水反应：需设计对比实验，排除二氧化碳或水单独使石蕊变色的干扰，正确选项为对应对比实验的选项。
【解析】
1. 倾倒二氧化碳实验：
（2）二氧化碳密度比空气大，会沉在烧杯底部，且不燃烧也不支持燃烧，因此蜡烛熄灭。
（3）结论为二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，且密度比空气大。
2. 二氧化碳与水反应实验：
（1）①蒸馏水呈中性，滴入石蕊溶液后呈紫色；②通入二氧化碳后，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变红；加热时碳酸分解，溶液又变回紫色。
（2）①二氧化碳与水反应的化学方程式：$\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$；②碳酸分解的化学方程式：$\ce{H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2}↑}$。
3. 二氧化碳与澄清石灰水反应：
（2）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式：$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
4. 证明碳酸饮料中含二氧化碳：
将饮料中的气体导出，利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的特性检验，具体操作：将饮料倒入小烧杯，观察到大量气泡冒出，在烧杯上方罩内壁涂有澄清石灰水的大烧杯，若内壁出现白色浑浊，证明气体为二氧化碳。
实验评价：
1. 制取二氧化碳的操作：验满时应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶内，故错误操作是D。
2. 证明二氧化碳与水反应：需对比干燥和湿润的石蕊纸花在二氧化碳中的变色情况，排除单一物质的干扰，正确选项为对应对比实验的选项（通常为C）。
【答案】
1.(2) 熄灭
1.(3) 二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧,二氧化碳的密度比空气的密度大
2.(1)① 紫
2.(1)② 红 紫
2.(2)① $\ce{CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3}}$
2.(2)② $\ce{H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2}↑}$
3.(2) $\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
4. 将饮料倒入一个小烧杯中,可以观察到饮料中有大量无色气泡冒出,在烧杯上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的大烧杯,若观察到大烧杯内壁出现白色浑浊,则说明饮料中冒出的无色气泡是二氧化碳气体。
实验评价1：D
实验评价2：C
【知识点】
二氧化碳的性质、化学方程式书写、实验设计与评价
【点评】
本题是初中化学二氧化碳性质的核心基础题，涵盖了二氧化碳的物理性质和主要化学性质，同时考查实验操作评价和实验设计能力，是中考高频考点，需熟练掌握实验现象与结论的对应关系，以及化学方程式的规范书写。
【难度系数】
0.6