九年級化學(xué)上冊《二氧化碳制取的研究》知識點(diǎn)歸納及典例導(dǎo)析 (新版)新人教版

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1、九年級化學(xué)上冊二氧化碳制取的研究知識點(diǎn)歸納及典例導(dǎo)析 (新版)新人教版【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理、裝置和操作要點(diǎn)。2.了解實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的思路和方法?!疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法1.藥品:大理石(或石灰石)、稀鹽酸。2.反應(yīng)原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO23.發(fā)生裝置和收集裝置:(1)發(fā)生裝置:“固液不加熱型”。氣體的發(fā)生裝置由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件決定。制取二氧化碳常用的發(fā)生裝置如下:(2)裝置連接時要注意以下兩點(diǎn):長頸漏斗的下端管口必須插入到液面以下,否則生成的氣體會從長頸漏斗口跑掉;導(dǎo)氣管伸入容器內(nèi)無需太長,更不能插入到液面以下。若

2、伸入到液面下,氣體就無法從導(dǎo)管口排出。(3)收集裝置:氣體的收集方法由氣體的密度和氣體的溶解性決定。二氧化碳能溶于水,密度比空氣的大,通常采用向上排空氣法收集(如右圖所示)。收集時要注意將導(dǎo)管插到瓶底。 4.驗(yàn)滿:將燃著的木條置于集氣瓶口,如木條熄滅,則二氧化碳收集滿了。5.檢驗(yàn):將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中,若觀察到石灰水變渾濁,說明有CO2生成?!疽c(diǎn)詮釋】藥品選用應(yīng)注意的問題:(1)不能用濃鹽酸。濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體混入二氧化碳中,導(dǎo)致所收集的二氧化碳不純。(2)不能用硫酸。因?yàn)榱蛩岣妓徕}反應(yīng)(H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2) 生成的硫酸鈣微溶于水,它覆蓋在石

3、灰石的表面,阻礙了石灰石與硫酸進(jìn)一步接觸,使反應(yīng)難以繼續(xù)進(jìn)行。(3)不可用碳酸鈉。因?yàn)樘妓徕c是固體粉末且易溶于水,它與鹽酸反應(yīng)(Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2)速率太快,不便于控制,且碳酸鈉比石灰石價格高,不經(jīng)濟(jì)。要點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究與實(shí)踐1.化學(xué)反應(yīng)原理的確定:可以生成二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)有很多,例如:(1)碳在氧氣(或空氣)中燃燒:C+O2CO2 (2)碳在高溫下還原金屬氧化物:2CuO+C2Cu+CO2 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2 (3)石灰石高溫分解: CaCO3 CaO+CO2 (4)大理石(或石灰石)與稀鹽酸在常溫下反應(yīng):CaCO3+2HCl

4、=CaCl2+ H2O+CO2 (5)蠟燭、木柴、酒精、汽油等含碳物質(zhì)的燃燒都可產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。有二氧化碳生成的化學(xué)反應(yīng)不一定都適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。首先要考慮可操作性,其次再考慮哪個更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。(1)和(5)雖然都能生成二氧化碳,但由于燃燒需要在氧氣(由空氣)中進(jìn)行,放出大量的熱,對儀器、裝置的要求高而且復(fù)雜,燃燒后的高溫氣體收集也很困難,所以在實(shí)驗(yàn)室里可操作性差;(2)和(3)需在高溫下進(jìn)行,操作較復(fù)雜且消耗能源。(4)方案操作簡便,故實(shí)驗(yàn)室通常選用大理石(或石灰石)與稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳。2.實(shí)驗(yàn)室制取氣體裝置的確定:制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收

5、集裝置兩部分,其選擇依據(jù)如下:(1)氣體發(fā)生裝置的選擇:由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來確定。若反應(yīng)物只有固體,反應(yīng)需要加熱時,應(yīng)選擇下圖A所示的實(shí)驗(yàn)裝置。若反應(yīng)物狀態(tài)為固體+液體,反應(yīng)不需要加熱時,應(yīng)選擇下圖B所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(2)氣體收集裝置的選擇:依據(jù)氣體的物理性質(zhì)(是否溶解于水、密度比空氣大還是?。┖突瘜W(xué)性質(zhì)(是否與水、空氣發(fā)生反應(yīng))來選擇。氣體的密度大于空氣的密度(或相對分子質(zhì)量大于29),可用向上排空氣法收集(上圖D)。氣體的密度小于空氣的密度(或相對分子質(zhì)量小于29),可用向下排空氣法收集(上圖E)。氣體不易(或難)溶于水且不與水反應(yīng),可用排水法收集(上圖C)?!疽c(diǎn)詮釋】1.實(shí)驗(yàn)室制

6、取氣體的一般思路和方法:(1)首先要研究實(shí)驗(yàn)室制取氣體的化學(xué)反應(yīng)原理,即選擇合適的反應(yīng)物和反應(yīng)條件(如常溫、加熱、加催化劑等),還要選擇合適的實(shí)驗(yàn)裝置,研究如何驗(yàn)證制得的氣體等。(2)選擇反應(yīng)時,要考慮原料易得,反應(yīng)條件要求不高,操作簡便安全,反應(yīng)速率適中,生成氣體不混入其他氣體,便于收集。(3)制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。選擇氣體發(fā)生裝置要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件;選擇氣體的收集裝置應(yīng)考慮氣體的密度和氣體的溶解性及氣體是否與水反應(yīng)。(4)驗(yàn)證氣體時,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯。2.氧氣、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法比較:氣體名稱氧氣二氧化碳反應(yīng)原理過氧化氫催化分解或高錳酸鉀受熱分解大理石(或石

7、灰石)與稀鹽酸反應(yīng)化學(xué)方程式2H2O22H2O+O22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2發(fā)生裝置(注意:加熱高錳酸鉀制氧氣時,試管口處要放一小團(tuán)棉花)收集裝置檢驗(yàn)方法將帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi),木條復(fù)燃通入澄清的石灰水,石灰水變渾濁驗(yàn)滿方法將帶火星的木條靠近集氣瓶口,木條復(fù)燃,則證明滿了將燃著的木條靠近集氣瓶口,木條熄滅,則證明滿了【典型例題】類型一、考查二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法1實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳可以選用的發(fā)生裝置是( ) A B C D【答案】B【解析】制取二氧化碳一般選用石灰石(或大理石)和稀鹽酸為原料,且反應(yīng)不需加熱,屬于“固液反應(yīng),不需

8、加熱”型,故應(yīng)選B。D裝置中產(chǎn)生的氣體直接從長頸漏斗中逸出,無法收集,是一錯誤裝置?!究偨Y(jié)升華】選擇氣體發(fā)生裝置時要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。2下列有關(guān)“固液反應(yīng),不需加熱”的氣體發(fā)生裝置合理的是( )【答案】D【解析】A中導(dǎo)氣管太長,應(yīng)稍伸出塞子即可,故A不合理;B中漏斗頸太短,C中長頸漏斗末端未伸入錐形瓶的底部,這樣生成的氣體容易從漏斗或長頸漏斗中逸出,故B、C不合理;只有D是合理的?!究偨Y(jié)升華】長頸漏斗的末端要伸入液面以下,防止生成的氣體從漏斗口逸出。3如圖A中錐形瓶裝石灰石,長頸漏斗中注入稀鹽酸,則下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)目的是( ) A圖A能成功制取并收集二氧化碳 B若圖B中試劑為足量澄清石

9、灰水,則可檢驗(yàn)二氧化碳C圖C用于干燥二氧化碳,則氣體應(yīng)a進(jìn)b出D圖D可用于證明二氧化碳密度比空氣大且能滅火【思路點(diǎn)撥】實(shí)驗(yàn)室通常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,反應(yīng)不需要加熱,大理石和石灰石的主要成分是碳酸鈣,能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳;二氧化碳能溶于水,密度比空氣大,不能燃燒,不支持燃燒,能使澄清石灰水變渾濁?!敬鸢浮緼【解析】A圖A能成功制取二氧化碳,由于沒有集氣瓶,因此不能收集二氧化碳,該裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?;B若圖B中試劑為足量澄清石灰水,則可檢驗(yàn)二氧化碳,該裝置能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?;C圖C用于干燥二氧化碳,則氣體應(yīng)a進(jìn)b出,該裝置能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?;DD中,能夠觀察到

10、蠟燭由下往上依次熄滅,說明二氧化碳的密度比空氣大,不能燃燒,不支持燃燒,該裝置能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹9蔬xA。【總結(jié)升華】合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn),是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提,因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn),為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)。4現(xiàn)用大理石和稀鹽酸制取二氧化碳?xì)怏w(如下圖所示):(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。 (2)下圖是制取二氧化碳的裝置圖,指出圖中小試管A的作用 。(3)怎樣判斷集氣瓶中已集滿二氧化碳?xì)怏w ?!敬鸢浮浚?)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(2)液封,防止二氧化碳?xì)怏w從長頸漏斗中逸出(3)將一燃著的木條伸到集氣瓶口,若木條火焰熄滅,則氣體已

11、集滿【解析】(1)大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳的化學(xué)方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2。 (2)小試管的作用是使長頸漏斗的末端形成液封,防止生成的二氧化碳?xì)怏w逸出。 (3)CO2的驗(yàn)滿是將燃著的小木條放在瓶口,若木條熄滅,則證明已滿了?!究偨Y(jié)升華】實(shí)驗(yàn)室制備CO2氣體的反應(yīng)原理、發(fā)生裝置和收集裝置的選擇、檢驗(yàn)及驗(yàn)滿方法、注意事項(xiàng)等是中考考查的重要知識點(diǎn)。舉一反三:【變式1】某研究性學(xué)習(xí)小組欲利用下列裝置進(jìn)行相關(guān)氣體制取的探究,請你分析并填空。(1)寫出圖中儀器a、b的名稱 a ,b 。(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)方程式是 。應(yīng)選擇的氣體發(fā)生裝置是 ,氣體收集裝置是 。

12、(3)實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學(xué)方程式是 ,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是 ,若用盛滿水的F裝置收集氧氣,應(yīng)從導(dǎo)管 (填或)通入。 【答案】(1)試管 、 集氣瓶 (2)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 B D (3)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 A 【變式2】請根據(jù)下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置圖回答有關(guān)問題。(1)請?zhí)顚憳?biāo)號儀器的名稱: , ;(2)實(shí)驗(yàn)室中用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣時,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置為(填寫裝置代號,下同) ,將藥品加入裝置前,應(yīng)進(jìn)行的操作是 ;(3)實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳?xì)怏w時,應(yīng)選用的收集裝置是 ;用該裝置收集的氣體所具有的物理性質(zhì)是 ,

13、制取二氧化碳?xì)怏w時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ?!敬鸢浮浚?)酒精燈 試管 (2)B 檢驗(yàn)裝置的氣密性(3)D 氣體的密度大于空氣的密度 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2【變式3】下列四個裝置都能制取二氧化碳,其中能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的是( )ABCD【答案】D【解析】雖然有止水夾可以控制的導(dǎo)出使錐形瓶內(nèi)的氣壓增大,將將稀鹽酸部分壓入長頸漏斗,但是稀鹽酸總是浸沒大理石,所以無法控制反應(yīng)的停止。干燥管只要放入燒杯中,稀鹽酸可以隨時進(jìn)入干燥管產(chǎn)生氣體,不用時可以隨時移出干燥管使反應(yīng)停止,或通過止水夾的開關(guān)利用干燥管內(nèi)的氣壓加稀鹽酸壓出干燥管使反應(yīng)停止,打開止水夾使稀鹽酸進(jìn)入干燥管使反應(yīng)發(fā)生。故該裝置能夠使反應(yīng)隨時發(fā)生或停止。因?yàn)槭菃慰紫鹌と?,所以不能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。大理石通過玻璃珠放在U形管的一側(cè),要產(chǎn)生氣體時,打開止水夾,U型管的右邊壓強(qiáng)減小,稀鹽酸就會浸沒大理石產(chǎn)生氣體,不用時關(guān)閉止水夾,壓強(qiáng)增大鹽酸又被壓到U形管的左側(cè),控制了反應(yīng)的進(jìn)行。故該裝置能夠使反應(yīng)隨時發(fā)生或停止;所以都能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。故選D。

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