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三、实验设计
1. 实验原理
翻阅教材 p155-p159 的内容，掌握实验室制取二氧化碳的原理。
（1）反应物：固体物质是
（2）反应条件：
（3）用化学方程式表示二氧化碳制备原理。
①
②
总反应的化学方程式：
2. 实验用品
1. 实验原理
翻阅教材 p155-p159 的内容，掌握实验室制取二氧化碳的原理。
（1）反应物：固体物质是
大理石
，液体物质是稀盐酸
。（2）反应条件：
常温（不需要加热）
。（3）用化学方程式表示二氧化碳制备原理。
①
CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2CO3
。②
H2CO3 === H2O + CO2↑
。总反应的化学方程式：
CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
。2. 实验用品
答案
1. （1）大理石 稀盐酸
（2）常温（不需要加热）
（3）① CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2CO3
② H2CO3 === H2O + CO2↑
总反应的化学方程式：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
（2）常温（不需要加热）
（3）① CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2CO3
② H2CO3 === H2O + CO2↑
总反应的化学方程式：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
解析
【分析】
本题考查实验室制取二氧化碳的基础原理，需结合教材对应内容回忆相关知识点：首先明确制取二氧化碳的反应物状态，再确定反应条件，最后根据反应的分步过程书写化学方程式，合并得到总反应式。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的固体反应物为大理石（主要成分为碳酸钙），液体反应物为稀盐酸；
（2）该反应在常温下即可发生，不需要加热；
（3）反应分两步进行：第一步碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙和碳酸，第二步碳酸不稳定分解为水和二氧化碳；将两步反应合并，消去中间产物碳酸，得到总反应式。
【答案】
（1）大理石；稀盐酸
（2）常温（不需要加热）
（3）① $\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}CO_{3}}$；② $\ce{H_{2}CO_{3} === H_{2}O + CO_{2}↑}$；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
【知识点】
实验室制取二氧化碳、化学方程式书写
【点评】
本题为化学实验的基础知识点考查，属于课本核心内容，需准确记忆药品、反应条件及反应的分步与总反应式，难度较低。
【难度系数】
0.9
本题考查实验室制取二氧化碳的基础原理，需结合教材对应内容回忆相关知识点：首先明确制取二氧化碳的反应物状态，再确定反应条件，最后根据反应的分步过程书写化学方程式，合并得到总反应式。
【解析】
（1）实验室制取二氧化碳的固体反应物为大理石（主要成分为碳酸钙），液体反应物为稀盐酸；
（2）该反应在常温下即可发生，不需要加热；
（3）反应分两步进行：第一步碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙和碳酸，第二步碳酸不稳定分解为水和二氧化碳；将两步反应合并，消去中间产物碳酸，得到总反应式。
【答案】
（1）大理石；稀盐酸
（2）常温（不需要加热）
（3）① $\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}CO_{3}}$；② $\ce{H_{2}CO_{3} === H_{2}O + CO_{2}↑}$；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl === CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
【知识点】
实验室制取二氧化碳、化学方程式书写
【点评】
本题为化学实验的基础知识点考查，属于课本核心内容，需准确记忆药品、反应条件及反应的分步与总反应式，难度较低。
【难度系数】
0.9
[二氧化碳实验室制取]
（1）教材中给出的实验仪器
（2）实验试剂
稀盐酸、稀硫酸、块状大理石、碳酸钠、粉末状碳酸钙、澄清石灰水。
[二氧化碳的性质实验]
（1）实验仪器
试管、250 mL烧杯、100 mL烧杯、铁皮架、胶头滴管、试管夹、集气瓶、注射器、玻璃片、软质塑料瓶、酒精灯、木条、火柴、蜡烛（2支）。
（2）实验试剂
蒸馏水、紫色石蕊溶液、澄清石灰水。
3.设计装置
4.根据上述比较，分析与制取氧气相比，制取二氧化碳的发生装置和收集装置各有什么不同。
（1）发生装置的不同之处是
（2）收集装置的不同之处是
5.选择与组装仪器
根据上面的分析选择适当的仪器（也可另选仪器），组装成制取二氧化碳的发生装置和收集装置，你能在下面的框中画出不同的装置方案图吗？
6.哪些仪器在不同组合中均用不到？为什么？
7.比较不同的装置方案，评价各自装置的优点。如右图所示装置图，反思有什么可以改进的地方。
（1）教材中给出的实验仪器
（2）实验试剂
稀盐酸、稀硫酸、块状大理石、碳酸钠、粉末状碳酸钙、澄清石灰水。
[二氧化碳的性质实验]
（1）实验仪器
试管、250 mL烧杯、100 mL烧杯、铁皮架、胶头滴管、试管夹、集气瓶、注射器、玻璃片、软质塑料瓶、酒精灯、木条、火柴、蜡烛（2支）。
（2）实验试剂
蒸馏水、紫色石蕊溶液、澄清石灰水。
3.设计装置
4.根据上述比较，分析与制取氧气相比，制取二氧化碳的发生装置和收集装置各有什么不同。
（1）发生装置的不同之处是
不需要加热
。（2）收集装置的不同之处是
不能用排水法
。5.选择与组装仪器
根据上面的分析选择适当的仪器（也可另选仪器），组装成制取二氧化碳的发生装置和收集装置，你能在下面的框中画出不同的装置方案图吗？
6.哪些仪器在不同组合中均用不到？为什么？
酒精灯、水槽、烧杯。反应条件没涉及加热，故不需要酒精灯。实验室制取二氧化碳不用排水法收集，故不需要水槽。制备气体的反应发生在试管或锥形瓶中，也无须用到烧杯。
7.比较不同的装置方案，评价各自装置的优点。如右图所示装置图，反思有什么可以改进的地方。
可以将长颈漏斗换为分液漏斗，控制反应的速率。
答案
4. （1）不需要加热 （2）不能用排水法
5. 不同的装置方案图见
6. 酒精灯、水槽、烧杯。反应条件没涉及加热，故不需要酒精灯。实验室制取二氧化碳不用排水法收集，故不需要水槽。制备气体的反应发生在试管或锥形瓶中，也无须用到烧杯。
7. 可以将长颈漏斗换为分液漏斗，控制反应的速率。
解析
【分析】
要解决本题，需对比实验室制取氧气和二氧化碳的反应原理、反应条件、气体性质，进而分析发生装置和收集装置的差异；再结合反应和收集的特点，判断不需要的仪器；最后从装置的控制功能等角度评价和改进装置。首先，回忆实验室制取氧气的两种常见方式：加热高锰酸钾（或氯酸钾）属于固固加热型发生装置，用过氧化氢和二氧化锰属于固液不加热型；而制取二氧化碳是块状大理石和稀盐酸，属于固液不加热型，反应不需要加热，因此发生装置不同。其次，氧气不易溶于水且密度略大于空气，可用排水法或向上排空气法收集；二氧化碳能溶于水且密度比空气大，只能用向上排空气法收集，因此收集装置不同。然后，反应不需要加热，故不用酒精灯；不用排水法收集，故不用水槽；反应容器是试管或锥形瓶，不用烧杯，这些是都用不到的仪器。最后，现有装置用长颈漏斗，无法控制液体滴加速度，可换成分液漏斗来控制反应速率。
【解析】
4. （1）实验室制取二氧化碳是固液常温型反应，不需要加热；而制取氧气若用加热法需要加热，若用过氧化氢法虽也常温，但对比核心是二氧化碳不需要加热，故发生装置不同之处是不需要加热。
（2）二氧化碳能溶于水且密度比空气大，只能用向上排空气法收集，不能用排水法；而氧气可用排水法或向上排空气法，故收集装置不同之处是不能用排水法。
6. 不需要的仪器有酒精灯、水槽、烧杯。原因：制取二氧化碳的反应条件是常温，不需要加热，故不用酒精灯；二氧化碳能溶于水，实验室不用排水法收集，故不用水槽；反应发生在试管或锥形瓶中，不需要用烧杯作为反应容器。
7. 图中装置用长颈漏斗，无法控制液体的滴加速率，进而不能控制反应速率；可将长颈漏斗换为分液漏斗，通过控制活塞调节液体滴加量，从而控制反应速率。
【答案】
4. （1）不需要加热 （2）不能用排水法
5. 不同的装置方案图见
6. 酒精灯、水槽、烧杯。反应条件没涉及加热，故不需要酒精灯。实验室制取二氧化碳不用排水法收集，故不需要水槽。制备气体的反应发生在试管或锥形瓶中，也无须用到烧杯。
7. 可以将长颈漏斗换为分液漏斗，控制反应的速率。
【知识点】
二氧化碳制取、气体发生装置、气体收集装置
【点评】
本题围绕实验室制取二氧化碳的装置选择展开，对比氧气制取的装置差异，考察基础实验知识，是气体制备实验的核心考点，注重对实验原理和装置选择逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需对比实验室制取氧气和二氧化碳的反应原理、反应条件、气体性质，进而分析发生装置和收集装置的差异；再结合反应和收集的特点，判断不需要的仪器；最后从装置的控制功能等角度评价和改进装置。首先，回忆实验室制取氧气的两种常见方式：加热高锰酸钾（或氯酸钾）属于固固加热型发生装置，用过氧化氢和二氧化锰属于固液不加热型；而制取二氧化碳是块状大理石和稀盐酸，属于固液不加热型，反应不需要加热，因此发生装置不同。其次，氧气不易溶于水且密度略大于空气，可用排水法或向上排空气法收集；二氧化碳能溶于水且密度比空气大，只能用向上排空气法收集，因此收集装置不同。然后，反应不需要加热，故不用酒精灯；不用排水法收集，故不用水槽；反应容器是试管或锥形瓶，不用烧杯，这些是都用不到的仪器。最后，现有装置用长颈漏斗，无法控制液体滴加速度，可换成分液漏斗来控制反应速率。
【解析】
4. （1）实验室制取二氧化碳是固液常温型反应，不需要加热；而制取氧气若用加热法需要加热，若用过氧化氢法虽也常温，但对比核心是二氧化碳不需要加热，故发生装置不同之处是不需要加热。
（2）二氧化碳能溶于水且密度比空气大，只能用向上排空气法收集，不能用排水法；而氧气可用排水法或向上排空气法，故收集装置不同之处是不能用排水法。
6. 不需要的仪器有酒精灯、水槽、烧杯。原因：制取二氧化碳的反应条件是常温，不需要加热，故不用酒精灯；二氧化碳能溶于水，实验室不用排水法收集，故不用水槽；反应发生在试管或锥形瓶中，不需要用烧杯作为反应容器。
7. 图中装置用长颈漏斗，无法控制液体的滴加速率，进而不能控制反应速率；可将长颈漏斗换为分液漏斗，通过控制活塞调节液体滴加量，从而控制反应速率。
【答案】
4. （1）不需要加热 （2）不能用排水法
5. 不同的装置方案图见
6. 酒精灯、水槽、烧杯。反应条件没涉及加热，故不需要酒精灯。实验室制取二氧化碳不用排水法收集，故不需要水槽。制备气体的反应发生在试管或锥形瓶中，也无须用到烧杯。
7. 可以将长颈漏斗换为分液漏斗，控制反应的速率。
【知识点】
二氧化碳制取、气体发生装置、气体收集装置
【点评】
本题围绕实验室制取二氧化碳的装置选择展开，对比氧气制取的装置差异，考察基础实验知识，是气体制备实验的核心考点，注重对实验原理和装置选择逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
