二氧化碳的实验室制取方法是中学化(hua)学学习的重点,主要是通过盐酸与(yu)大理石反应制取二氧化碳,也可通(tong)过稀硫酸与大理石在加热条件(jian)下反应来制取二氧化碳(一般不采用(yong)此方法),具体(ti)如下:
一、盐酸与大理石反应制取二(er)氧化碳
1、实验原理:稀盐酸与大(da)理石(主要成分:碳(tan)酸钙)生成二氧化碳、氯化钙和水(shui)。
文字表达式与化学(xue)方程式如下:
2、试验仪器与药品
仪器(qi):锥形瓶、长颈漏斗、导管、集气瓶
药品:大(da)理石:块状固体,由碳酸钙(gai)(主要成分)和杂质组成,杂质不与盐酸反应。
稀盐酸:氯(lu)化氢(化学式:HCl)与水的混合(he)物,具有挥发性,会(hui)释放出少量的氯化氢(HCl)气体。
提问(wen):为什么用稀盐酸而不用浓盐酸(suan)?答:因为浓盐酸挥发性很强,会释放出大量氯化氢(HCl)气体,使生成的二氧化碳气体中混入大量的氯(lu)化氢气体,导致生成的二氧化(hua)碳不纯净。3、实验步骤
3.1、组装设备,检查装置气密性
装置气密性检查(注水法):组装好设备,打(da)开弹簧夹,向长颈漏斗中加入水,待(dai)长颈漏斗下端浸没在水中时,夹紧弹簧夹,继续(xu)向长颈漏斗中加入水(shui),长颈漏中的水高出锥形瓶内部(bu)水面形成液面差,停止加水,观察长颈(jing)漏中的液面不变化,说明气密性良好(hao)。
3.2、加入(ru)药品
组装好实验仪器,如(ru)下图:
先在锥形瓶中(zhong)加入大理石,塞(sai)紧瓶塞,向长颈漏斗的倒入稀盐酸,长颈漏斗的下端必须浸(jin)没在液体中,将长颈漏斗(dou)液封,防止生成的(de)气体从长颈漏斗中跑出。
3.3、生成气体的检(jian)验
将生成的气(qi)体通入澄清石灰水中,澄清石灰水(shui)变浑浊,说明生成的气体为二氧化碳(tan)气体。
3.4、气体收集
用向上(shang)排空气法收集二(er)氧化碳气体,将集气瓶瓶口朝上,正放(fang)在实验台上,导管插(cha)入瓶底,用毛玻璃片盖住部(bu)分瓶口,通入二氧化碳气体,一(yi)段时间后,用燃着的木条,放(fang)到集气瓶口,木条(tiao)熄灭,说明二氧化碳已收集满,拿出导管,平移(yi)推动玻璃片,将集气瓶口全部(bu)盖上,正放在实验(yan)台上。
3.5、实验现象
锥形瓶中大理(li)石逐渐溶解,溶液中有气泡(pao)冒出。
4、实验反思
4.1、提问:稀盐酸与大理石反应(ying)制取的二氧化碳(tan)气体中会混有哪些气体?
答:因(yin)稀盐酸具有挥发性,会释放出(chu)氯化氢(HCl)气体。另稀盐酸(suan)中有水,二氧化(hua)碳从溶液中出来,会带有水蒸(zheng)气。所以生成的二氧化碳中(zhong)混有氯化氢(HCl)和水蒸气。
4.2、除去二氧化碳中混有氯化(hua)氢(HCl)和水蒸(zheng)气的方法:
在发生装(zhuang)置与收集装置中加入除去氯化氢(HCl)和水蒸气的装置,如下图(tu):
饱和碳酸钠(na)溶液:用于除去氯化氢(qing)(HCl)气体,氯化(hua)氢与饱和碳酸氢钠反(fan)应生成二氧化碳和水,且(qie)二氧化碳不易溶于饱和碳酸(suan)氢钠溶液,所以氯化氢(qing)被除去,不会影响二氧化碳生(sheng)成量。浓硫酸溶液:用于除去水蒸(zheng)气,浓硫酸具有吸(xi)水性,可以将二(er)氧化碳中的水蒸气除去。注意:生成的二氧(yang)化碳气体要先通过饱(bao)和碳酸氢钠溶液再通过浓硫酸,顺序(xu)不可颠倒。若先通过浓硫酸(suan)再通过饱和碳酸氢钠溶液,水蒸气无法(fa)除掉,最终二氧(yang)化碳中含有水蒸气。
二、稀硫酸与大理石(shi)反应制取二氧化碳
1、实验原理:在加热(re)条件下稀硫酸与大理石(主要成分:碳酸钙)生成二氧化碳、硫酸钙和水(shui)。
2、试验仪器(qi)与药品
仪器:圆底烧瓶、分液漏斗、石棉(mian)网,导管、集气瓶、酒精(jing)灯、铁架台
药品:大理(li)石:块状固体,主要成分:碳酸钙,其他为杂质,杂质不与(yu)盐酸反应。
稀硫酸:H2SO4与H2O的混合物。
3、实验步骤
3.1、组装设备,检查装置气密性(同(tong)上);
3.2、加入药品,同时向烧瓶中加入少量瓷(ci)片,防止加热过程中(zhong)液体爆沸,点燃酒精灯加热;
3.3、气体收集与检(jian)验(同上)。
4、问题与解答
4.1、稀硫(liu)酸与大理石制取二氧化碳(tan)为什么要加热?
答:不加热时,刚(gang)开始稀硫酸与大理石能反应(ying)生成二氧化碳,但很(hen)快反应停止,因为反应过程中生(sheng)成微溶于水的硫酸钙(gai),硫酸钙附着在块状大理石(shi)的表面,阻止了稀硫酸与大理(li)石的继续反应,导(dao)致反应停止。当加热时,温度上升硫酸钙溶解(jie),稀硫酸与大理石就(jiu)可以继续反应。
若将大理石制成粉末状,增加(jia)与稀硫酸的接触面积,在不加热的条件下也可反应(ying)。
4.2、为什么稀硫酸与大(da)理石制取二氧化碳比稀(xi)盐酸与大理石反(fan)应制取的二氧化碳(tan)较纯净?
答:稀硫酸不具(ju)有挥发性,在反应中不会释放出其(qi)他气体,生成的二(er)氧化碳中只混有水蒸气。而(er)稀盐酸具有挥发性,释放出氯化氢气体,生成(cheng)的二氧化碳中只混(hun)有氯化氢和水蒸气。