【知识点详解】
1. 实验室制取二氧化碳的反应原理:实验室中常用大理石(或石灰石,主要成分是碳酸钙)与稀盐酸反应来制取二氧化碳,化学方程式为CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑。反应条件为常温,无需加热。
2. 二氧化碳的收集方法:由于二氧化碳密度比空气大且能溶于水,通常采用向上排空气法收集。不能使用排水法,因为二氧化碳会溶于水。
3. 实验操作顺序:在制取二氧化碳时,应先检查装置的气密性,然后按照要求连接好仪器,再向容器中放入大理石,最后注入酸液。这样可以防止酸液溅出,确保安全。
4. 二氧化碳的验满方法:检验二氧化碳是否收集满,应将燃着的木条放在集气瓶口,而不是瓶内。如果火焰熄灭,则表明已集满。
5. 二氧化碳的除杂:如果制得的二氧化碳中混有氯化氢气体,可以利用饱和碳酸氢钠溶液进行吸收,因为氯化氢气体能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳和水,从而达到除杂目的。
6. 不适宜的药品组合:实验室制取二氧化碳时,不能使用大理石与稀硫酸,因为生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在大理石表面阻碍反应进行。
7. 气体发生装置的选择:石灰石与稀盐酸反应不需要加热,因此应选用不需要加热的气体发生装置。
8. 二氧化碳性质验证:二氧化碳不支持燃烧,不燃烧,能溶于水,用于灭火。它能使澄清石灰水变浑浊,这是其特性之一。
9. 错误的制取方法:制备二氧化碳时不应使用块状石灰石与硫酸,因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶于水的,会影响反应的进行。
10. 正确的实验步骤:实验室制取二氧化碳的正确操作顺序是先连接好仪器并检查气密性,然后放入大理石,注入酸液,最后收集气体。
11. 检验CO2的方法:证明汽水中含有二氧化碳,可以通过打开瓶盖,将气体通入澄清石灰水,观察是否变浑浊。
12. 实验装置的控制:实验室制取二氧化碳时,需要能够控制反应的开始和停止,通常通过开关活塞或阀门实现,而题目中的某些装置可能无法实现这一功能。
13. 不适宜的发生装置:加热固体制取气体的装置不适用于二氧化碳的制备,因为它不需要加热。
14. 可以进行的实验:①用过氧化氢溶液与MnO2制取氧气和④用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳气体的实验可以通过类似装置完成。
15. 实验室制气装置的选择:选择能随开随用、随关随停的装置,通常需要一个可以控制反应的装置,如分液漏斗。
二、填空题:
16. (1)仪器名称:a是试管,b是集气瓶。
(2)氯酸钾制取氧气应选择加热固体制气的装置,即A;常温下,用氯酸钾制取氧气不能用向下排空气法收集,因为氧气密度比空气大。
(3)E装置收集二氧化碳,气体应从①端进入。
(4)C装置的优点是可以控制反应的开始和停止。
17. (1)标号①的仪器名称是长颈漏斗。
(2)高锰酸钾制取氧气选择的发生装置为A;反应方程式:2KMnO4 Δ → K2MnO4 + MnO2 + O2↑;D装置收集氧气,验满方法是带火星的木条放在瓶口,若木条复燃则已满。
(3)除去二氧化碳中混入的氯化氢气体和水蒸气,可以采用固体干燥剂如碱石灰。
以上知识点详细介绍了实验室制取二氧化碳的反应原理、实验操作注意事项、收集方法、除杂策略以及实验装置的选择和使用,包括实验步骤、气体性质验证和除杂方法等。