2025年初中化学版九年级上《二氧化碳的实验室制法》附答案解析.docxVIP

2025年初中化学版九年级上《二氧化碳的实验室制法》附答案解析

实验室制取二氧化碳是初中化学气体制备的重要内容，涉及反应原理选择、装置设计、操作步骤及误差分析等核心知识。以下从原理探究、装置选择、操作规范及典型例题解析四部分展开。

一、反应原理的科学选择

实验室制取气体时，反应原理需满足三个条件：反应速率适中（便于收集）、产物纯净（无干扰气体）、原料易得（成本低且安全）。二氧化碳的实验室制法中，常用药品为大理石（或石灰石，主要成分为CaCO?）与稀盐酸（HCl），反应方程式为：

CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑

1.药品选择的对比分析

-为何不用浓盐酸？浓盐酸具有强挥发性，会挥发出HCl气体，导致制得的CO?中混有HCl杂质。若将此气体通入澄清石灰水，HCl会与Ca(OH)?反应（2HCl+Ca(OH)?=CaCl?+2H?O），干扰CO?的检验（澄清石灰水可能不变浑浊）。

-为何不用稀硫酸？稀硫酸与CaCO?反应生成微溶于水的CaSO?（硫酸钙），反应方程式为：CaCO?+H?SO?=CaSO?+H?O+CO?↑。生成的CaSO?会覆盖在大理石表面，形成一层致密的膜，阻止硫酸与内部CaCO?接触，反应会逐渐停止，无法持续产生CO?。

-为何不用碳酸钠（Na?CO?）？碳酸钠是粉末状固体，与稀盐酸反应速率极快（Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑），短时间内产生大量气泡，难以控制反应速率，不便于收集气体。

2.原料的优化选择

实际实验中，大理石（块状）因颗粒较大，与稀盐酸接触面积适中，反应速率平稳；若需加快反应速率，可将大理石粉碎（增大接触面积），但需注意控制盐酸浓度（仍需为稀盐酸）。

二、发生装置与收集装置的设计

气体制备装置分为发生装置和收集装置两部分，需根据反应物状态、反应条件及气体性质选择。

1.发生装置的选择依据

-反应物状态：大理石（固体）+稀盐酸（液体）

-反应条件：常温（无需加热）

因此选择“固液不加热型”发生装置。常见装置有以下三种：

|装置类型|仪器组成|优点与局限性|

|-||--|

|简易装置|试管、单孔橡胶塞、长颈漏斗|操作简单，但无法控制反应的开始与停止；长颈漏斗需插入液面以下（液封），防止气体从漏斗口逸出|

|改进装置（分液漏斗）|锥形瓶、双孔橡胶塞、分液漏斗|可通过控制分液漏斗活塞调节液体滴加速率，从而控制反应速率；无需液封（分液漏斗颈较短，气体不易逸出）|

|启普发生器|球形漏斗、容器、导气管|可通过开关导气管活塞控制反应的发生与停止（关闭活塞时，气体将液体压回球形漏斗，固液分离，反应停止）；适用于块状固体与液体常温反应|

操作注意事项：使用长颈漏斗时，漏斗下端必须伸入液面以下（液封），否则生成的CO?会从漏斗口逸出，导致收集不到气体；若使用分液漏斗，因漏斗颈有活塞，无需液封。

2.收集装置的选择依据

-密度：CO?的密度（约1.977g/L）比空气（约1.293g/L）大，可用向上排空气法收集。

-溶解性：CO?能溶于水（1体积水约溶解1体积CO?），且与水反应生成碳酸（CO?+H?O?H?CO?），因此一般不用排水法收集（若需收集较纯净的CO?，可短暂使用排水法，但需快速收集）。

收集装置操作规范：用向上排空气法收集时，导气管需伸入集气瓶底部（接近瓶底），便于将瓶内空气完全排出，确保收集的CO?更纯净。

三、实验操作步骤与误差分析

完整的实验流程为：检查装置气密性→装入药品（先固后液）→收集气体→检验与验满→整理仪器。

1.检查装置气密性

操作方法：连接好装置后，将导气管一端浸入水中，用手紧握试管（或用热毛巾捂住锥形瓶），若观察到导管口有气泡冒出，松开手（或移开热毛巾）后，导管内形成一段稳定的水柱，则说明装置气密性良好。

原理：手捂使装置内气体受热膨胀，压强增大，气体从导管口逸出形成气泡；冷却后，装置内气体收缩，压强减小，外界大气压将水压入导管，形成水柱。

2.装入药品的顺序

先加入块状大理石（固体），再通过漏斗加入稀盐酸（液体）。若顺序颠倒（先加液体后加固体），可能导致固体加入时液体溅出，存在安全隐患。

3.检验与验满

-检验气体是否为CO?：将气体通入