(定稿)二氧化碳制取的研究(提高)知识讲解.pdf

二氧化碳制取的研究 撰稿：郑磊 【学习目标】 1. 掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点。 2. 了解实验室中制取气体的思路和方法。 【要点梳理】 要点一、二氧化碳的实验室制法 1. 药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸。 2. 反应原理： CaCO +2HCl=CaCl + H O+CO ↑ 3 2 2 2 3. 发生装置和收集装置： （1）发生装置：“固——液不加热型”。气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。制取二氧 化碳常用的发生装置如下： （2 ）装置连接时要注意以下两点： ①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉； ②导气管伸入容器内无需太长， 更不能插入到液面以下。 若伸入到液面下， 气体就无法从导管口排出。 （3 ）收集装置：气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧 化碳能溶于水，密度比空气的大，通常采用向上排空气法收集（如右图所 示）。收集时要注意将导管插到瓶底。 4. 验满：将燃着的木条置于集气瓶口，如木条熄灭，则二氧化碳收集满了。 5. 检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明 有 CO2 生成。 【要点诠释】 药品选用应注意的问题： （1）不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中，导致所收集的二氧化碳不纯。 （2 ）不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应（ H2SO4 +CaCO3=CaSO4+H2 O+CO2 ↑） 生成的硫酸钙微溶于水，它 覆盖在石灰石的表面，阻碍了石灰石与硫酸进一步接触，使反应难以继续进行。 （3）不可用碳酸钠。 因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水， 它与盐酸反应 （Na2CO3 +2HCl =2NaCl+H 2O+CO2 ↑）速率太快，不便于控制，且碳酸钠比石灰石价格高，不经济。 要点二、实验室制取二氧化碳的研究与实践 1. 化学反应原理的确定：可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如： 2 2 （1）碳在氧气（或空气）中燃烧： C+O CO 2 2 3 2 (2) 碳在高温下还原金属氧化物： 2CuO+C 2Cu+CO ↑ 2Fe O +3C 4Fe+3CO ↑ 第 1 页 共 6 页 (3) 石灰石高温分解： CaCO3 CaO+CO2 ↑ (4) 大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应： CaCO +2HCl=CaCl + H O+CO ↑ 3 2 2 2 (5) 蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。 有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳。首先要考虑可操作性，其次再考 虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。（ 1）和（ 5）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃 烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体 收集也很困难，所以在实验室里可操作性差；（ 2 ）和（ 3 ）需在高温下进行，操作较复杂且消耗能源。 （4 ）方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。 2. 实验室制取气体装置的确定：制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，其选择依据如下： （1）气体发生装置的选择：由反应物的状态和反应条件来确定。①若反应物只有固体，反应需要加热 时，应选择下图 A 所示的实验装置。②若反应物状态为固体 +液体，反应不需要加热时，应选择下图 B 所示的实验装置。 （2 ）气体收集装置的选择：依据气体的物理性质（是否溶解于水、密度比空气大还是小）和化学性质 （是否与水、