红婵化学笔记 · 第88篇二氧化碳制取探究

二氧化碳制取探究

红婵化学笔记 · 第88篇

实验室制取CO₂的三个关键：药品、装置、验满！

今天我们在实验室探究了二氧化碳的制取方法，这是一种既基础又重要的实验操作。作为初中化学气体制取的重要内容，二氧化碳的制取不仅让我们巩固了实验技能，更为后续学习其他气体的制取打下了坚实基础。

一、实验原理

实验室制取二氧化碳采用大理石（主要成分为碳酸钙CaCO₃）与稀盐酸（HCl）反应，其化学反应方程式为：

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

为什么选择大理石和稀盐酸？

1. 反应速率适中，便于控制

2. 产物纯净，不产生其他干扰气体

3. 原料易得，操作简便安全

4. 不需要加热，常温即可反应

二、实验装置

根据反应物的状态（固态+液态）和反应条件（常温），我们选择了"固液常温型"发生装置和"向上排空气法"收集装置。

实验装置图示

→ →

锥形瓶 → 导管 → 集气瓶

注意事项：

1. 长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成液封

2. 导管伸入锥形瓶不宜过长，伸入集气瓶则应尽量到底部

3. 不能用稀硫酸代替盐酸（会生成微溶CaSO₄阻止反应）

4. 不能用碳酸钠代替大理石（反应过快难以控制）

三、实验步骤

二氧化碳制取实验流程

检查装置气密性：夹紧胶皮管，向长颈漏斗加水形成液封，观察液面是否保持不变

锥形瓶中加入约10g块状大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞

通过长颈漏斗缓慢加入稀盐酸至浸没漏斗下端

将导管伸入集气瓶底部，用向上排空气法收集气体

用燃着的木条放在瓶口验满，火焰熄灭表示已收集满

将气体通入澄清石灰水检验，观察是否变浑浊

四、实验现象与结论

实验过程中我们观察到了以下现象：

✔️ 锥形瓶内：大理石表面产生大量气泡，固体逐渐减少

✔️ 澄清石灰水：通入气体后变浑浊（证明是CO₂）

✔️ 验满操作：燃着的木条在瓶口熄灭

实验思考：

1. 为什么不用排水法收集CO₂？

→ 因为CO₂能溶于水并与水反应生成碳酸

2. 为什么集气瓶要正放？

→ 因为CO₂密度比空气大，倒放会导致气体逸出

3. 为什么验满时木条放在瓶口而不是伸入瓶内？

→ 避免干扰集气瓶内气体纯度

五、实验改进与创新

在老师的指导下，我们还尝试了几种实验改进方法：

创新方案

1. 控制反应启停：将石灰石装入纱网后用铜丝扎好，需要停止反应时提起纱网

2. 增强气密性：用注射器代替长颈漏斗加入盐酸

3. 节约药品：使用分液漏斗可以控制酸液加入量

六、CO₂性质验证实验

利用制得的二氧化碳，我们还进行了以下性质验证：

密度实验

将CO₂缓慢倒入放有点燃蜡烛的烧杯中 → 蜡烛自下而上熄灭 → 证明CO₂密度比空气大且不支持燃烧

溶解性实验

向收集CO₂的矿泉水瓶中加入1/3水，迅速盖紧振荡 → 瓶子变瘪 → 证明CO₂易溶于水

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃