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“過(guò)五關(guān)”制取二氧化碳

□葉立華

很多同學(xué)看過(guò)《三國(guó)演義》，小說(shuō)中關(guān)云長(zhǎng)“過(guò)五關(guān)、斬六將”的故事一定令大家贊嘆不已吧！其實(shí)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法時(shí)，也必須要“過(guò)五關(guān)”呢.下面，就讓我們一起來(lái)闖關(guān)吧！

第一關(guān)：反應(yīng)原理

例1對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳藥品選擇的探究實(shí)驗(yàn)，記錄如下：

組別①②③藥品碳酸鈉粉末和稀鹽酸塊狀石灰石和稀硫酸塊狀石灰石和稀鹽酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡速率很快產(chǎn)生氣泡速率緩慢并逐漸停止產(chǎn)生氣泡速率適中

從制取和收集的角度分析，一般選擇第（填序號(hào)）組藥品，所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

解析：在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)，常采用石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應(yīng)的方法.一般不能用稀硫酸代替稀鹽酸，因?yàn)橄×蛩崤c碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，會(huì)覆蓋在石灰石（或大理石）表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行.也不要用純碳酸鈣粉末或碳酸鈉粉末代替石灰石（或大理石），因?yàn)榧兲妓徕}粉末或碳酸鈉粉末與稀鹽酸接觸面積大，反應(yīng)太劇烈，不易控制實(shí)驗(yàn)和收集二氧化碳?xì)怏w.

答案：

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，首先要研究實(shí)驗(yàn)室制取氣體的化學(xué)反應(yīng)原理，即在實(shí)驗(yàn)室條件下（如常溫、加熱、加催化劑等），可用什么藥品、通過(guò)什么反應(yīng)來(lái)制取這種氣體.在選擇反應(yīng)原理時(shí)，還要綜合考慮藥品的價(jià)格、反應(yīng)速率的快慢、操作是否簡(jiǎn)便安全、是否節(jié)能環(huán)保等多方面因素.

第二關(guān)：發(fā)生裝置

例2我們學(xué)習(xí)過(guò)常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法，知道了制取氣體的一般思路和方法.

（1）實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，確定發(fā)生裝置需要考慮的兩種因素有（填序號(hào)）.

A.反應(yīng)物的狀態(tài)B.氣體的密度

C.反應(yīng)的條件D.氣體的溶解性

（2）某實(shí)驗(yàn)室的儀器柜里有如下儀器：

儀器①的名稱是.實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸制備并收集二氧化碳時(shí)，不可能選擇的儀器是（填序號(hào)）.

（3）老師提出用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制取二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為.為了完成該實(shí)驗(yàn)，有四位同學(xué)組裝了以下發(fā)生裝置，你認(rèn)為最合適的一套裝置是（填序號(hào)），該裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是.

解析：我們可以根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來(lái)選擇或設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置.由于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)物狀態(tài)分別是固體和液體，反應(yīng)又不需要加熱，因此不需要酒精燈，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，所以不用⑤.碳酸鈉粉末與稀鹽酸常溫下反應(yīng)劇烈，若用于制取二氧化碳，需控制反應(yīng)速率，因此裝置D最為合適.

答案：（1）AC（2）長(zhǎng)頸漏斗②⑤（3）能控制反應(yīng)速率

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，確定發(fā)生裝置需要考慮的兩種因素是反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置主要有兩大類型，即固體加熱型和固液不加熱型.其中屬于固液不加熱型的發(fā)生裝置比較多，各種裝置分別具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇時(shí)要注意認(rèn)真分析，學(xué)會(huì)遷移運(yùn)用.

第三關(guān)：收集方法

例3右圖所示裝置（不可倒置）有多種用途，下列敘述正確的是（）.

A.若用排空氣法往裝置內(nèi)收集H2時(shí)，氣體應(yīng)從A端通入B.若要除去H2中的CO2可在此裝置中裝入NaOH溶液，氣體從B端通入

C.若用排空氣法往裝置內(nèi)收集CO2時(shí)，氣體應(yīng)從A端通入

D.若用水將此裝置中的O2排出，水應(yīng)從B端進(jìn)入

解析：圖示裝置用途廣泛，可用于集氣、洗氣、貯氣等.收集氣體時(shí)，密度比空氣大的氣體從長(zhǎng)管進(jìn)入，密度比空氣小的氣體從短管進(jìn)入.作洗氣瓶時(shí)氣體應(yīng)從長(zhǎng)管進(jìn)入；作貯氣瓶時(shí)水應(yīng)該從長(zhǎng)管進(jìn)入從而排出貯存的氣體.氫氣用向下排空氣法收集時(shí)，氣體從裝置的B端通入；二氧化碳用向上排空氣法收集，氣體應(yīng)從裝置的A端通入；除去H2中的CO2可在此裝置中裝入NaOH溶液，氣體應(yīng)從A端通入；用水將此裝置中的O2排出，水應(yīng)從A端進(jìn)入.

答案：C

點(diǎn)評(píng)：氣體的收集方法主要由氣體的密度和溶解性決定.實(shí)驗(yàn)室收集氣體的方法通常有三種：排水法適宜于收集不易溶于水且不與水反應(yīng)的氣體；向上排空氣法適宜于收集密度比空氣大且不與空氣反應(yīng)的氣體；向下排空氣法適宜于收集密度比空氣小且不與空氣反應(yīng)的氣體.

第四關(guān)：檢驗(yàn)與驗(yàn)滿

例4實(shí)驗(yàn)室部分儀器或裝置如下圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題.雙孔單孔

ABCDEFG

（1）實(shí)驗(yàn)室常用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生裝置可選擇圖中的（填儀器字母）進(jìn)行組裝，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________.

（2）在制取過(guò)程中，小雨同學(xué)選用F裝置收集二氧化碳，并用燃著的小木條放在瓶口驗(yàn)證二氧化碳是否收集滿，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小木條始終不滅，說(shuō)明該瓶氣體沒有集滿.出現(xiàn)上述情況的原因可能是①__________；②_________；③___________（寫出其中3條）.

解析：在制取過(guò)程中，選用F裝置收集二氧化碳，因?yàn)槎趸疾蝗紵膊恢С秩紵?，所以可用燃著的小木條放在瓶口驗(yàn)證二氧化碳是否收集滿.如果發(fā)現(xiàn)小木條始終不滅，說(shuō)明該瓶氣體沒有集滿.出現(xiàn)上述情況的原因可能是裝置漏氣、藥品量不足（稀鹽酸或石灰石不足）、長(zhǎng)頸漏斗下端管口未伸入液面下等.

答案：（2）見解析

點(diǎn)評(píng)：氣體的檢驗(yàn)方法是由氣體的性質(zhì)決定的.我們可根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的性質(zhì)來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳.若要檢驗(yàn)集氣瓶中二氧化碳是否集滿，根據(jù)二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒的性質(zhì)，可以將燃著的木條伸到集氣瓶口，若木條熄滅，證明二氧化碳已集滿.

第五關(guān)：凈化除雜

例5已知：二氧化碳?xì)怏w既不溶于飽和NaHCO3溶液也不與NaHCO3

（1）儀器①的名稱是，儀器②的名稱是.

（2）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)原理是（用化學(xué)方程式表示）.

（3）裝置A、B都可作發(fā)生裝置，其中可控制反應(yīng)進(jìn)行的是（填裝置序號(hào)）.

（4）裝置C中濃硫酸的作用是.

（5）兩個(gè)凈化裝置相連接時(shí)，其儀器接口順序應(yīng)為接（填接口序號(hào)）.

（6）若用裝置E收集二氧化碳?xì)怏w，則氣體應(yīng)從（填接口序號(hào)）進(jìn)入.

解析：濃硫酸具有吸水性，可用作干燥劑，因此除去水蒸氣用濃硫酸.除去氯化氫用飽和碳酸氫鈉溶液，如果先除掉水蒸氣后，再通過(guò)碳酸氫鈉溶液時(shí)會(huì)又帶出水蒸氣，所以凈化二氧化碳?xì)怏w的順序是先通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫，再通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，在氣體通過(guò)洗氣瓶時(shí)要遵循長(zhǎng)進(jìn)短出的原則，故儀器接口順序應(yīng)為d接a.

答案：（1）長(zhǎng)頸漏斗，錐形瓶A；（4）除水蒸氣；（5）d，a；（6）e.

點(diǎn)評(píng)：氣體在進(jìn)行凈化除雜時(shí)的順序一般是“先除雜，后干燥”；氣體在通過(guò)洗氣瓶吸收雜質(zhì)時(shí)導(dǎo)管通常要遵循“長(zhǎng)進(jìn)短出”的原則.

同學(xué)們，我們已經(jīng)闖過(guò)五關(guān)了，相信大家一定斬獲頗豐吧！祝大家愈戰(zhàn)愈勇，勇攀高峰！