实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质
过实验 实验考点全练 √答案 P32
实验内容
制取二氧化碳
实验原理：①（用化学方程式表示）
实验装置、步骤及注意事项
发生装置 固液常温型；收集装置 向上排空气法
a.查：连接装置，检查装置的气密性
b.装：在试管中放入石灰石（或大理石），塞紧双孔橡胶塞
c.没：由长颈漏斗小心地注入稀盐酸至浸没②
d.收：用向上排空气法收集气体
e.验：检验收集到的气体是二氧化碳→将制取的气体通入澄清石灰水→若澄清石灰水③，证明该气体是二氧化碳；检测二氧化碳已收集满→将④放在⑤→若⑥，证明二氧化碳已收集满
二氧化碳的性质
塑料瓶变瘪，说明CO₂⑦水
两支蜡烛自下而上依次熄灭，说明CO₂⑧，且密度比空气的⑨
滴有石蕊溶液的蒸馏水：溶液由紫色变为⑩色，说明⑪（用化学方程式表示）
溶液由⑫色变为⑬色，说明⑭（用化学方程式表示）
澄清石灰水变浑浊，原理是⑮（用化学方程式表示）
检验物理性质 检验化学性质

①$\ce{CaCO_{3} +2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
②漏斗下端管口
③变浑浊
④燃着的木条
⑤集气瓶口
⑥木条熄灭
⑦能溶于
⑧不可燃也不支持燃烧
⑨大
⑩红
⑪$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$
⑫红
⑬紫
⑭$\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{△}CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
⑮$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$

【分析】
本题围绕二氧化碳的实验室制取与性质展开，需回忆实验室制取二氧化碳的反应原理、实验步骤的注意事项、二氧化碳的检验与验满方法，以及二氧化碳的相关性质（物理和化学性质）对应的实验现象和化学方程式。解题时，先明确制取二氧化碳的反应原理，再依次分析实验步骤中各操作的目的，接着结合二氧化碳的性质分析各实验现象对应的结论和化学方程式，最终完成所有填空。
【解析】
1. 实验原理：实验室制取二氧化碳利用大理石（或石灰石，主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$）与稀盐酸反应，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} +2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$，对应①。
2. 实验步骤中，长颈漏斗注入稀盐酸需浸没②漏斗下端管口，防止生成的气体从长颈漏斗逸出。
3. 检验二氧化碳：将气体通入澄清石灰水，若③澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳；验满时，将④燃着的木条放在⑤集气瓶口，若⑥木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。
4. 二氧化碳性质：
塑料瓶变瘪，说明$\ce{CO_{2}}$⑦能溶于水；
两支蜡烛自下而上依次熄灭，说明$\ce{CO_{2}}$⑧不可燃也不支持燃烧，且密度比空气的⑨大；
二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使滴有石蕊的蒸馏水变红，对应⑩红，化学方程式为⑪$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；
碳酸不稳定，加热时分解，溶液由⑫红变为⑬紫，化学方程式为⑭$\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{△}CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$；
二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，对应⑮$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】
①$\ce{CaCO_{3} +2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$；②漏斗下端管口；③变浑浊；④燃着的木条；⑤集气瓶口；⑥木条熄灭；⑦能溶于；⑧不可燃也不支持燃烧；⑨大；⑩红；⑪$\ce{CO_{2} + H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}CO_{3}}$；⑫红；⑬紫；⑭$\ce{H_{2}CO_{3}\xlongequal{△}CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$；⑮$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}\xlongequal{\;\;}CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】
二氧化碳的实验室制取、二氧化碳的性质、化学方程式书写
【点评】
本题为初中化学核心基础实验题，全面考查二氧化碳制取的反应原理、实验操作要点及二氧化碳的物理和化学性质，需准确记忆实验现象、反应方程式和操作规范，是学生必须掌握的基础内容。
【难度系数】
0.3

1 某兴趣小组的同学们在实验室练习制取二氧化碳,并探究二氧化碳性质的实验。
Ⅰ.根据所学知识,以$\ce{CO_{2}}$为例对制取原理进行探究。
同学们设计了如下实验:

(1)在试管A、B、C中分别加入相同的稀盐酸,观察到试管A中反应平稳,试管B中反应速率很快,试管C中反应瞬间完成。据此可得出实验室制取$\ce{CO_{2}}$应选择的固体物质是。
(2)将原试管A换成新的空试管A,另取等量的块状石灰石在新试管A中。分别向试管A、D中加入等量的稀盐酸和稀硫酸,观察到试管A中石灰石表面持续不断产生气泡,试管D中开始时石灰石表面冒出气泡,随着时间推移反应逐渐停止。由此得出实验室制取$\ce{CO_{2}}$不能用。
(3)试管E中观察到试管中充满白雾,可得出实验室制取$\ce{CO_{2}}$不用浓盐酸的原因是。
【反思交流】
(4)实验室制取$\ce{CO_{2}}$用块状石灰石而不用纯净的碳酸钙粉末的原因是(写一点)。
Ⅱ.实验室制取二氧化碳。
按照下图选择实验装置。

(5)实验室制取二氧化碳选用的一套装置是(填字母)。
【实验步骤】
(6)①查:检查该装置的气密性。先,再加水至长颈漏斗下端形成一段水柱,静置,若观察到,则说明该装置的气密性良好。
②装:在反应容器里放入几小块大理石,然后小心地注入适量稀盐酸。立即用带有导管的橡胶塞塞住容器口,观察到。
③没:制取二氧化碳时,长颈漏斗末端伸入液面下的目的是。
④收:用向上排空气法收集二氧化碳的依据是。
⑤验:检验二氧化碳是否集满的方法是。验满后用玻璃片盖住集气瓶,备用。
【问题与交流】
(7)该实验成功的关键是(写一点)。

(1)块状石灰石
(2)稀硫酸与块状石灰石
(3)浓盐酸易挥发
(4)利用块状石灰石制备二氧化碳反应平稳,有利于收集二氧化碳;利用碳酸钙粉末制备二氧化碳反应速率很快,不利于收集二氧化碳
(5)BE(或 CE)
(6)①用弹簧夹夹紧乳胶管 长颈漏斗内水柱不下降 ②有气泡产生 ③防止二氧化碳从长颈漏斗上口逸出 ④二氧化碳的密度比空气的大 ⑤将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则说明已收集满
(7)制取二氧化碳时,长颈漏斗末端要伸入液面以下(合理即可)

【分析】
本题围绕实验室制取二氧化碳的实验展开，解题时需结合实验现象分析反应速率、原料特性，根据反应物状态和反应条件选择发生装置，依据气体性质选择收集装置，同时掌握实验操作的规范要点（如气密性检查、长颈漏斗使用、验满方法等）。具体思路：(1)根据反应速率平稳的原料选择块状石灰石；(2)利用稀硫酸与石灰石反应的产物特性判断不能用稀硫酸；(3)结合浓盐酸的挥发性分析原因；(4)对比块状石灰石与碳酸钙粉末的反应速率差异；(5)根据制取CO₂的反应物状态和反应条件选发生装置，结合CO₂密度选收集装置；(6)回忆气密性检查、反应现象、装置注意事项、收集依据、验满方法；(7)总结实验成功的关键操作。
【解析】
(1) 实验室制取气体需选择反应速率适中的原料，试管A中反应平稳，对应固体为块状石灰石，故选择块状石灰石。
(2) 稀硫酸与块状石灰石反应生成微溶的硫酸钙，会覆盖在石灰石表面阻止反应持续进行，因此不能用稀硫酸制取CO₂。
(3) 浓盐酸具有强挥发性，会使制得的CO₂中混有HCl气体，导致气体不纯，故不用浓盐酸。
(4) 块状石灰石与稀盐酸反应速率平稳，利于收集CO₂；而碳酸钙粉末反应速率过快，不利于气体收集，因此选块状石灰石。
(5) 实验室制取CO₂为固液不加热型，发生装置选B或C；CO₂密度比空气大，用向上排空气法收集，故装置选BE或CE。
(6) ①检查气密性时，先夹紧乳胶管，加水至长颈漏斗下端形成水柱，若水柱不下降则气密性良好；②反应时大理石表面会产生气泡；③长颈漏斗末端伸入液面下是防止CO₂从长颈漏斗上口逸出；④向上排空气法依据是CO₂密度比空气大；⑤验满时将燃着的木条放集气瓶口，木条熄灭则满。
(7) 实验成功的关键如长颈漏斗末端伸入液面下（防止气体逸出）等合理操作。
【答案】
(1)块状石灰石
(2)稀硫酸与块状石灰石
(3)浓盐酸易挥发
(4)利用块状石灰石制备二氧化碳反应平稳，有利于收集二氧化碳；利用碳酸钙粉末制备二氧化碳反应速率很快，不利于收集二氧化碳
(5)BE(或 CE)
(6)①用弹簧夹夹紧乳胶管；长颈漏斗内水柱不下降 ②有气泡产生 ③防止二氧化碳从长颈漏斗上口逸出 ④二氧化碳的密度比空气的大 ⑤将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满
(7)制取二氧化碳时，长颈漏斗末端要伸入液面以下(合理即可)
【知识点】
实验室制取二氧化碳、化学实验基本操作、气体的制取与收集
【点评】
本题为实验室制取二氧化碳的基础实验题，全面考察了制取原理、装置选择、实验操作及注意事项，紧扣课本核心知识点，注重实验细节的理解与应用，是初中化学实验的重点内容。
【难度系数】
0.7