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记录与分析
1. 用给出的仪器设计几种制取二氧化碳的装置(用装置图表示)。
2. 用其他仪器、自制仪器或代用品设计几种制取二氧化碳的装置(用装置图表示)。
3. 实际选用的制取二氧化碳的装置有(填字母)。
4. 制取二氧化碳。
(1)制取二氧化碳的操作步骤：
(2)收集二氧化碳的方法及原因：
(3)检验二氧化碳是否收集满的方法：
(4)检验气体是二氧化碳的方法：
问题与讨论
同学之间互相交流,展示本组所设计的制取二氧化碳的装置,讨论实验成败的原因。
比较与归纳
比较氧气和二氧化碳的实验室制法,归纳实验室制取气体的一般思路和方法。
1. 用给出的仪器设计几种制取二氧化碳的装置(用装置图表示)。
2. 用其他仪器、自制仪器或代用品设计几种制取二氧化碳的装置(用装置图表示)。
3. 实际选用的制取二氧化碳的装置有(填字母)。
4. 制取二氧化碳。
(1)制取二氧化碳的操作步骤：
(2)收集二氧化碳的方法及原因：
(3)检验二氧化碳是否收集满的方法：
(4)检验气体是二氧化碳的方法：
问题与讨论
同学之间互相交流,展示本组所设计的制取二氧化碳的装置,讨论实验成败的原因。
比较与归纳
比较氧气和二氧化碳的实验室制法,归纳实验室制取气体的一般思路和方法。
答案
解：
1. 常规制取二氧化碳装置示例：
① 简易装置：试管搭配单孔橡胶塞、短玻璃导管，末端连接向上排空气法的集气瓶；
② 长颈漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入长颈漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶；
③ 分液漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入分液漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶。
（以上装置均为固液不加热型发生装置搭配向上排空气收集装置，绘图符合规范即可）
2. 自制代用制取二氧化碳装置示例：
① 用去底的塑料瓶搭配带导管的橡胶塞作为发生装置，瓶内放置大理石，将塑料瓶浸入盛有稀盐酸的敞口容器中，通过升降塑料瓶控制反应启停，导管连接向上排空气集气瓶；
② 用矿泉水瓶作为反应容器，在瓶盖上打孔插入饮料吸管作为导管，瓶内放入大理石，加入稀盐酸后旋紧瓶盖，用向上排空气法收集气体。
3. （示例，符合教材常规配置）B、C
4. (1) 制取二氧化碳的操作步骤：
连接仪器，检查装置的气密性；
向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 收集二氧化碳的方法及原因：
采用向上排空气法收集二氧化碳；
二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合用排水法收集。
(3) 检验二氧化碳是否收集满的方法：
将燃着的木条平放在集气瓶口；
若木条火焰熄灭，证明瓶内二氧化碳已收集满。
(4) 检验气体是二氧化碳的方法：
将生成的气体通入澄清石灰水中；
若澄清石灰水变白色浑浊，证明该气体是二氧化碳。
问题与讨论：
实验成功要点：装置气密性良好，长颈漏斗末端浸入液面下形成液封，药品选用大理石和稀盐酸，导管伸入集气瓶底部排尽空气；常见失败原因：装置漏气无法收集到气体，错用稀硫酸反应很快停止，错用浓盐酸导致收集的气体混有氯化氢杂质，长颈漏斗未液封导致气体从漏斗逸出。
比较与归纳：
| 实验 | 制取$\boldsymbol{O_2}$ | 制取$\boldsymbol{CO_2}$ |
| ---- | ---- | ---- |
| 反应物的状态和反应条件 | 若用高锰酸钾/氯酸钾制取：反应物为固体，反应需要加热；若用过氧化氢制取：反应物为固体和液体，反应不需要加热 | 反应物为固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸），反应不需要加热 |
| 反应原理 | $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$（或$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$） | $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
实验室制取气体的一般思路和方法：
① 确定反应原理：根据实验条件选择合适的药品和反应，明确制取气体的化学反应；
② 确定实验装置：根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的密度、溶解性选择气体收集装置；
③ 确定气体验证方法：利用气体的特征性质检验生成的气体，同时掌握气体验满的操作。
1. 常规制取二氧化碳装置示例：
① 简易装置：试管搭配单孔橡胶塞、短玻璃导管，末端连接向上排空气法的集气瓶；
② 长颈漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入长颈漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶；
③ 分液漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入分液漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶。
（以上装置均为固液不加热型发生装置搭配向上排空气收集装置，绘图符合规范即可）
2. 自制代用制取二氧化碳装置示例：
① 用去底的塑料瓶搭配带导管的橡胶塞作为发生装置，瓶内放置大理石，将塑料瓶浸入盛有稀盐酸的敞口容器中，通过升降塑料瓶控制反应启停，导管连接向上排空气集气瓶；
② 用矿泉水瓶作为反应容器，在瓶盖上打孔插入饮料吸管作为导管，瓶内放入大理石，加入稀盐酸后旋紧瓶盖，用向上排空气法收集气体。
3. （示例，符合教材常规配置）B、C
4. (1) 制取二氧化碳的操作步骤：
连接仪器，检查装置的气密性；
向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 收集二氧化碳的方法及原因：
采用向上排空气法收集二氧化碳；
二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合用排水法收集。
(3) 检验二氧化碳是否收集满的方法：
将燃着的木条平放在集气瓶口；
若木条火焰熄灭，证明瓶内二氧化碳已收集满。
(4) 检验气体是二氧化碳的方法：
将生成的气体通入澄清石灰水中；
若澄清石灰水变白色浑浊，证明该气体是二氧化碳。
问题与讨论：
实验成功要点：装置气密性良好，长颈漏斗末端浸入液面下形成液封，药品选用大理石和稀盐酸，导管伸入集气瓶底部排尽空气；常见失败原因：装置漏气无法收集到气体，错用稀硫酸反应很快停止，错用浓盐酸导致收集的气体混有氯化氢杂质，长颈漏斗未液封导致气体从漏斗逸出。
比较与归纳：
| 实验 | 制取$\boldsymbol{O_2}$ | 制取$\boldsymbol{CO_2}$ |
| ---- | ---- | ---- |
| 反应物的状态和反应条件 | 若用高锰酸钾/氯酸钾制取：反应物为固体，反应需要加热；若用过氧化氢制取：反应物为固体和液体，反应不需要加热 | 反应物为固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸），反应不需要加热 |
| 反应原理 | $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$（或$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$） | $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
实验室制取气体的一般思路和方法：
① 确定反应原理：根据实验条件选择合适的药品和反应，明确制取气体的化学反应；
② 确定实验装置：根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的密度、溶解性选择气体收集装置；
③ 确定气体验证方法：利用气体的特征性质检验生成的气体，同时掌握气体验满的操作。
解析
【分析】
本题围绕实验室制取二氧化碳展开，需从装置设计（常规仪器和自制代用品）、制取操作、收集方法、气体检验、实验成败分析，以及对比氧气制法归纳气体制取一般思路来思考。核心是依据反应物状态（固体+液体）和反应条件（不加热）选择发生装置，依据二氧化碳的密度（比空气大）和溶解性（能溶于水且与水反应）选择收集装置，同时掌握气密性检查、药品选择（大理石+稀盐酸）、验满与检验的操作要点，最后通过对比氧气和二氧化碳的制法，总结实验室制取气体的通用思路。
【解析】
按照题目要求分步骤解答：
1. 常规制取二氧化碳装置为固液不加热型发生装置搭配向上排空气法收集装置，示例有：①试管+单孔塞+短导管+向上排空气集气瓶；②锥形瓶+双孔塞（长颈漏斗+短导管）+向上排空气集气瓶；③锥形瓶+双孔塞（分液漏斗+短导管）+向上排空气集气瓶。
2. 自制代用装置示例：①去底塑料瓶（装大理石，浸入稀盐酸容器，可升降控制反应）+导管+向上排空气集气瓶；②矿泉水瓶（瓶盖插吸管作导管，装大理石加稀盐酸）+向上排空气法收集。
3. 常规选用装置为B、C（符合教材常规配置）。
4. (1) 操作步骤：连接仪器，检查装置的气密性；向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 收集方法：向上排空气法；原因：二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合排水法。
(3) 验满方法：将燃着的木条平放在集气瓶口；若木条火焰熄灭，证明已收集满。
(4) 检验方法：将生成的气体通入澄清石灰水中；若澄清石灰水变白色浑浊，证明是二氧化碳。
问题与讨论：实验成功要点为装置气密性良好，长颈漏斗末端液封，药品选大理石和稀盐酸，导管伸到集气瓶底部；失败原因有装置漏气、用稀硫酸（反应停止）、浓盐酸（混氯化氢）、长颈漏斗未液封（气体逸出）。
比较与归纳：对比氧气和二氧化碳的制法，实验室制取气体的一般思路为：①确定反应原理（选合适药品和反应）；②确定实验装置（发生装置看反应物状态和反应条件，收集装置看气体密度、溶解性）；③确定气体验证方法（利用气体特征性质检验和验满）。
【答案】
1. 常规装置示例：①简易装置：试管搭配单孔橡胶塞、短玻璃导管，末端连接向上排空气法的集气瓶；②长颈漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入长颈漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶；③分液漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入分液漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶。（绘图符合规范即可）
2. 自制代用装置示例：①用去底的塑料瓶搭配带导管的橡胶塞作为发生装置，瓶内放置大理石，将塑料瓶浸入盛有稀盐酸的敞口容器中，通过升降塑料瓶控制反应启停，导管连接向上排空气集气瓶；②用矿泉水瓶作为反应容器，在瓶盖上打孔插入饮料吸管作为导管，瓶内放入大理石，加入稀盐酸后旋紧瓶盖，用向上排空气法收集气体。
3. B、C
4. (1) 连接仪器，检查装置的气密性；向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 采用向上排空气法收集二氧化碳；二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合用排水法收集。
(3) 将燃着的木条平放在集气瓶口；若木条火焰熄灭，证明瓶内二氧化碳已收集满。
(4) 将生成的气体通入澄清石灰水中；若澄清石灰水变白色浑浊，证明该气体是二氧化碳。
问题与讨论：实验成功要点：装置气密性良好，长颈漏斗末端浸入液面下形成液封，药品选用大理石和稀盐酸，导管伸入集气瓶底部排尽空气；常见失败原因：装置漏气无法收集到气体，错用稀硫酸反应很快停止，错用浓盐酸导致收集的气体混有氯化氢杂质，长颈漏斗未液封导致气体从漏斗逸出。
比较与归纳：
| 实验 | 制取$\boldsymbol{O_2}$ | 制取$\boldsymbol{CO_2}$ |
| ---- | ---- | ---- |
| 反应物的状态和反应条件 | 若用高锰酸钾/氯酸钾制取：反应物为固体，反应需要加热；若用过氧化氢制取：反应物为固体和液体，反应不需要加热 | 反应物为固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸），反应不需要加热 |
| 反应原理 | $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$（或$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$） | $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
实验室制取气体的一般思路和方法：①确定反应原理：根据实验条件选择合适的药品和反应，明确制取气体的化学反应；②确定实验装置：根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的密度、溶解性选择气体收集装置；③确定气体验证方法：利用气体的特征性质检验生成的气体，同时掌握气体验满的操作。
【知识点】
二氧化碳的实验室制取；气体发生与收集装置选择；气体的检验与验满
【点评】
本题为实验探究类题目，全面考查实验室制取二氧化碳的装置设计、操作步骤、收集与检验方法，以及实验成败分析，还通过对比氧气制法归纳气体制取的通用思路，注重实验原理与操作规范的结合，能有效考查学生的实验探究能力和知识迁移能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕实验室制取二氧化碳展开，需从装置设计（常规仪器和自制代用品）、制取操作、收集方法、气体检验、实验成败分析，以及对比氧气制法归纳气体制取一般思路来思考。核心是依据反应物状态（固体+液体）和反应条件（不加热）选择发生装置，依据二氧化碳的密度（比空气大）和溶解性（能溶于水且与水反应）选择收集装置，同时掌握气密性检查、药品选择（大理石+稀盐酸）、验满与检验的操作要点，最后通过对比氧气和二氧化碳的制法，总结实验室制取气体的通用思路。
【解析】
按照题目要求分步骤解答：
1. 常规制取二氧化碳装置为固液不加热型发生装置搭配向上排空气法收集装置，示例有：①试管+单孔塞+短导管+向上排空气集气瓶；②锥形瓶+双孔塞（长颈漏斗+短导管）+向上排空气集气瓶；③锥形瓶+双孔塞（分液漏斗+短导管）+向上排空气集气瓶。
2. 自制代用装置示例：①去底塑料瓶（装大理石，浸入稀盐酸容器，可升降控制反应）+导管+向上排空气集气瓶；②矿泉水瓶（瓶盖插吸管作导管，装大理石加稀盐酸）+向上排空气法收集。
3. 常规选用装置为B、C（符合教材常规配置）。
4. (1) 操作步骤：连接仪器，检查装置的气密性；向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 收集方法：向上排空气法；原因：二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合排水法。
(3) 验满方法：将燃着的木条平放在集气瓶口；若木条火焰熄灭，证明已收集满。
(4) 检验方法：将生成的气体通入澄清石灰水中；若澄清石灰水变白色浑浊，证明是二氧化碳。
问题与讨论：实验成功要点为装置气密性良好，长颈漏斗末端液封，药品选大理石和稀盐酸，导管伸到集气瓶底部；失败原因有装置漏气、用稀硫酸（反应停止）、浓盐酸（混氯化氢）、长颈漏斗未液封（气体逸出）。
比较与归纳：对比氧气和二氧化碳的制法，实验室制取气体的一般思路为：①确定反应原理（选合适药品和反应）；②确定实验装置（发生装置看反应物状态和反应条件，收集装置看气体密度、溶解性）；③确定气体验证方法（利用气体特征性质检验和验满）。
【答案】
1. 常规装置示例：①简易装置：试管搭配单孔橡胶塞、短玻璃导管，末端连接向上排空气法的集气瓶；②长颈漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入长颈漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶；③分液漏斗装置：锥形瓶搭配双孔橡胶塞，一孔插入分液漏斗，一孔插入短玻璃导管，末端连接向上排空气集气瓶。（绘图符合规范即可）
2. 自制代用装置示例：①用去底的塑料瓶搭配带导管的橡胶塞作为发生装置，瓶内放置大理石，将塑料瓶浸入盛有稀盐酸的敞口容器中，通过升降塑料瓶控制反应启停，导管连接向上排空气集气瓶；②用矿泉水瓶作为反应容器，在瓶盖上打孔插入饮料吸管作为导管，瓶内放入大理石，加入稀盐酸后旋紧瓶盖，用向上排空气法收集气体。
3. B、C
4. (1) 连接仪器，检查装置的气密性；向反应容器中加入大理石（或石灰石），塞紧带导管的橡胶塞，从长颈漏斗加入稀盐酸，收集气体。
(2) 采用向上排空气法收集二氧化碳；二氧化碳密度比空气大，且能溶于水、可与水反应，不适合用排水法收集。
(3) 将燃着的木条平放在集气瓶口；若木条火焰熄灭，证明瓶内二氧化碳已收集满。
(4) 将生成的气体通入澄清石灰水中；若澄清石灰水变白色浑浊，证明该气体是二氧化碳。
问题与讨论：实验成功要点：装置气密性良好，长颈漏斗末端浸入液面下形成液封，药品选用大理石和稀盐酸，导管伸入集气瓶底部排尽空气；常见失败原因：装置漏气无法收集到气体，错用稀硫酸反应很快停止，错用浓盐酸导致收集的气体混有氯化氢杂质，长颈漏斗未液封导致气体从漏斗逸出。
比较与归纳：
| 实验 | 制取$\boldsymbol{O_2}$ | 制取$\boldsymbol{CO_2}$ |
| ---- | ---- | ---- |
| 反应物的状态和反应条件 | 若用高锰酸钾/氯酸钾制取：反应物为固体，反应需要加热；若用过氧化氢制取：反应物为固体和液体，反应不需要加热 | 反应物为固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸），反应不需要加热 |
| 反应原理 | $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$（或$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$） | $\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
实验室制取气体的一般思路和方法：①确定反应原理：根据实验条件选择合适的药品和反应，明确制取气体的化学反应；②确定实验装置：根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的密度、溶解性选择气体收集装置；③确定气体验证方法：利用气体的特征性质检验生成的气体，同时掌握气体验满的操作。
【知识点】
二氧化碳的实验室制取；气体发生与收集装置选择；气体的检验与验满
【点评】
本题为实验探究类题目，全面考查实验室制取二氧化碳的装置设计、操作步骤、收集与检验方法，以及实验成败分析，还通过对比氧气制法归纳气体制取的通用思路，注重实验原理与操作规范的结合，能有效考查学生的实验探究能力和知识迁移能力。
【难度系数】
0.5
