實驗:探究實驗室裡制取二氧化碳的裝置

化學實驗專題:氣體的制取和收集以及淨化

命題要點：

1.發生裝置及原理

(1)固固加熱型

選擇依據：反應物為固體，反應條件為加熱。

例如：

(2)固液(或液液)常溫型

選擇依據：反應物為固體和液體或液體和液體，不需要加熱。

D裝置控制反應停止的原理：當用彈簧夾夾緊橡膠管時，産生的氣體使裝置内的壓強增大，液體被壓回到長頸漏鬥中，與固體反應物分離，反應即停止。

例如：

2. 收集裝置

(1)排空氣法：操作簡單，收集的氣體幹燥但純度不高。

(2)排水法：收集的氣體純度高，但不幹燥(含有一定量的水蒸氣)

3. 氣體的檢驗與驗滿

(1)氣體的檢驗

氧氣：将帶火星的木條伸入集氣瓶中，若木條複燃，則證明氣體為O2

二氧化碳：将氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則證明氣體為CO2

氨氣：将濕潤的紅色石蕊試紙放在集氣瓶瓶口，試紙變藍

水蒸氣：通過白色的無水硫酸銅，無水硫酸銅變藍

氫氣：将燃着的木條放在集氣瓶内，氣體燃燒并産生淡藍色火焰

(2)氣體的驗滿

氧氣：将帶火星的木條放在集氣瓶瓶口，若木條複燃，則證明O2已收集滿

二氧化碳：将燃着的木條放在集氣瓶瓶口，若木條立即熄滅，則證明CO2已收集滿

4.氣體的淨化及儀器連接

(1)常用裝置

(2)常見其他的吸收試劑和方法

氣體 常用試劑或方法

O2 通過灼熱的銅網

CO2 通入NaOH溶液

HCl 通入飽和NaHCO3溶液

H2 先通過灼熱的CuO将其轉化為水，再用濃硫酸或堿石灰将水吸收

CO 先通過灼熱的CuO将其轉化為CO2，再用NaOH溶液将CO2吸收

(3)氣體的幹燥(即除去水蒸氣)

幹燥劑 可幹燥的氣體

濃H2SO4 酸性或中性氣體：CO2、SO2、HCl、H2、O2、CO、N2、CH4等

生石灰、堿石灰、NaOH固體 堿性或中性氣體：NH3、H2、O2、CO、N2、CH4等

(4)氣體除雜和幹燥的先後順序

①若用洗氣裝置除雜，一般除雜在前，幹燥在後。因為從除雜溶液中出來的氣體會混有水蒸氣，幹燥在後可将水蒸氣完全除去；如CO2氣體中HCl、H2O的除雜

a. 飽和NaHCO3溶液的作用：除去CO2中混有的HCl；

b. AgNO3溶液的作用：檢驗HCl是否除盡；

c. 濃H2SO4的作用：除去H2O。

②若用加熱裝置除雜，一般是幹燥在前，除雜在後。如混合氣體中CO2、CO、H2和H2O的檢驗及除雜

各裝置中的作用及現象：

針對訓練：

1.在實驗室中，可選擇如圖裝置制取氣體。

(1)用A、C裝置制取氧氣，寫出一個反應的化學方程式；停止加熱時，應如何操作？

操作：先将導管移出水面，再熄滅酒精燈。

(2)确定B作為氣體發生裝置應滿足的條件是什麼？

反應物是塊狀固體和液體，反應條件為常溫

2.下圖是初中化學實驗室制取氣體的一種簡易裝置，請回答以下問題：

(1)實驗室用高錳酸鉀制氧氣能否選用該裝置？

(2)若用該裝置來制取CO2，應選用的藥品有哪些？請寫出有關反應的化學方程式。

大理石(或石灰石)和稀鹽酸。 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

(3)若要制取H2，該裝置應如何調整？寫出制取H2的化學方程式。

應将集氣瓶口調整為向下的方式收集氫氣； Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑

3.氨氣是一種極易溶于水的氣體，密度比空氣小。我們可通過多種方法制得氨氣，其反應原理通常為：

①2NH4Cl(固)＋Ca(OH)2(固) CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；

②CaO(固)＋NH3•H2O=== Ca(OH)2＋NH3↑。

可能用到的實驗儀器和裝置如圖：

(1)若選用反應①來制取氨氣，其發生裝置應選擇____(填序号)，該裝置還可用于制取中學學過的一種常見氣體，寫出該反應的化學方程式。

(2)若選用反應②來制取氨氣，其發生裝置還可用于制取中學學過的一種常見氣體，請寫出制取該氣體反應的化學方程式。

(3)若選用C裝置收集氨氣，則氣體應從________(填“a”或“b”)端進入。

4.某化學興趣小組用下圖裝置制取氣體。

(1)寫出儀器a的名稱。

(2)用AE裝置制取氧氣，寫出反應的化學方程式。

(3)實驗室用BC裝置制取二氧化碳時，若用鐵絲網代替銅網，會有什麼後果？

制得的二氧化碳中混有氫氣

5. 下圖是實驗室制取氣體的常用裝置。

(1)寫出用裝置A制取氧氣的化學方程式。

(2)B和C都能制取CO2，相比較B，C的優點有哪些？(寫出一點即可)

能随時控制反應的發生和停止

(3)若用裝滿水的D裝置收集一瓶O2，氣體從b進，請把裝置D補畫完整(隻畫導氣管)

6.實驗室用塊狀電石(主要成分是CaC2)與水在常溫下反應制取乙炔(C2H2)氣體，同時生成一種堿。

(1)請用化學方程式表示該反應原理。

CaC2＋2H2O=== C2H2↑＋Ca(OH)2

(2)已知乙炔密度與空氣接近且難溶于水，請在下圖基礎上畫出它的收集裝置。

7. (2013河南19題4分)在實驗室中可選擇如圖裝置制取氣體。

(1)若選擇A、F組合一套裝置制取了某氣體，請寫出有關反應的化學方程式。

(2)制取CO2的化學方程式為__________________________________；其發生裝置可選擇B或C，與B相比較，C的主要優點是什麼？

(3) 若用金屬與酸反應來制取H2，應選擇以上哪些裝置？(寫出一套即可)

8. [2014河南23(2)題3分]某化學小組選用以下裝置和藥品進行探究實驗。

①A中反應的化學方程式為________________________________。

②若将A、B連接，A中産生的氣體并不能使B中的溶液變渾濁，這是為什麼？

③若要制取一瓶較為純淨、幹燥的CO2，所選用裝置的導管接口從左到右的正确連接順序為：a接____、____接____、____接____。

9. [2017河南備用卷25(2)題4分]實驗室選用以下裝置制取純淨、幹燥的CO2，并驗證其部分性質。

①B裝置中發生反應的化學方程式為__________________。

②C裝置中濃硫酸的作用是______________________________。

③請在D中簡要補畫出CO2的收集裝置圖。

④要證明在E裝置中CO2與NaOH溶液發生了反應，應選用的試劑是______________。

10. [2019河南25(1)～(4)題5分]已知：2Na2O2＋2CO2=== 2Na2CO3＋O2；2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑。為了證明過氧化鈉(Na2O2)固體可在呼吸面具和潛水艇中做供氧劑，某化學興趣小組的同學利用下圖所示實驗裝置進行探究活動。(鐵架台等已略去)

(1)A裝置中所發生反應的化學方程式為________________________。

(2)請将右圖方框中A裝置的長頸漏鬥和玻璃導管補畫完整。

(3)D裝置的作用是________；E裝置中可能發生的有關反應的化學方程式為________________________________________。

(4)為了達到實驗的目的，以上裝置導管接口正确的連接順序為a接____、____接____、____接____、____接b。

11. [2010河南21(1)題4分]過氧化鈉(化學式為Na2O2)可用在呼吸面具中作為氧氣來源。Na2O2能跟CO2反應生成O2和另一種固體化合物(用X表示)；它也能跟H2O反應生成O2，化學方程式為：2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑。以下是某興趣小組進行的探究活動。

利用如圖所示實驗裝置制取氧氣，請回答有關問題。

①實驗室制取CO2的化學方程式為____________________________。

②表明CO2未被Na2O2完全吸收的實驗現象為________________________________。

③O2可采用D裝置收集，并用帶火星的木條檢驗，這是利用了O2的哪些性質？

④若A裝置産生的CO2中混有水蒸氣，要檢驗幹燥的CO2能否與Na2O2反應生成O2，以上實驗裝置應如何改進？

答案：7-11

7. (1)2KClO3=====MnO2△ 2KCl＋3O2↑(或2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑)(1分)

(2)CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑(1分)

可通過分液漏鬥的開關控制液體的滴加速率和滴加量，來控制反應的速率。(1分)

(3)BF(或CF、CE、BE)。(1分)

8. ①CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑(1分)

②濃鹽酸易揮發，使CO2中混有HCl，不能生成CaCO3沉澱。(1分)

③g f e d h (1分)

9. ①NaHCO3＋HCl === NaCl＋H2O＋CO2↑(1分)

②幹燥氣體(1分)

③ (1分)

④CaCl2溶液(或BaCl2溶液等)(1分)

10. (1)CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋CO2↑＋H2O(1分)

(2) (1分)

(3)吸收A裝置中揮發出的HCl(1分)

CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋H2O(1分)

(4)e f c d h g(1分)

11. ①CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑(1分)

②C裝置中澄清石灰水變渾濁(1分) ③氧氣的密度比空氣的大，氧氣具有助燃性。(1分)

④在A、B裝置之間和B、C裝置之間增加氣體幹燥裝置。(答出在A、B裝置之間增加氣體幹燥裝置即可)(1分)