《二氧化碳的实验室制取与性质》 讲义

《二氧化碳的实验室制取与性质》讲义
一、二氧化碳的性质
在了解二氧化碳的实验室制取方法之前，我们先来认识一下二氧化碳的性质。

二氧化碳是一种无色、无味的气体。

它的密度比空气大，所以在实验中，我们可以看到二氧化碳会向下沉。

二氧化碳能溶于水，通常一体积水大约能溶解一体积的二氧化碳。

溶解在水中的二氧化碳会与水发生反应，生成碳酸，这使得二氧化碳的水溶液呈现弱酸性。

二氧化碳不支持燃烧，也不能燃烧。

这一性质在灭火中得到了广泛的应用。

在一定条件下，二氧化碳会变成固体，也就是我们常说的“干冰”。

干冰升华时会吸收大量的热，可用于人工降雨、舞台效果等。

二、实验室制取二氧化碳的原理
实验室制取二氧化碳通常采用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，化学方程式为：CaCO₃＋ 2HCl ＝ CaCl₂＋ H₂O ＋ CO₂↑选择大理石（或石灰石）作为原料，是因为它们的主要成分是碳酸钙（CaCO₃），价格相对便宜，且在自然界中分布广泛。

而稀盐酸具有挥发性小、反应速率适中的特点，适合用于实验室制
取二氧化碳。

三、实验装置
1、发生装置
制取二氧化碳的发生装置与制取氢气的发生装置相似。

一般选用“固液不加热型”装置，由长颈漏斗、锥形瓶（或大试管）、双孔橡皮
塞等组成。

如果使用长颈漏斗，长颈漏斗的下端要伸入液面以下，形成液封，
防止生成的气体从长颈漏斗逸出。

2、收集装置
由于二氧化碳的密度比空气大，且能溶于水，所以通常采用向上排
空气法收集二氧化碳。

收集装置一般由集气瓶、玻璃片等组成。

在收集时，导管要伸到集
气瓶的底部，以便将集气瓶内的空气排尽，收集到较纯净的二氧化碳。

四、实验步骤
1、检查装置的气密性
连接好装置后，将导管的一端放入水中，用手握住锥形瓶（或大试管），若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，说明
装置的气密性良好。

2、装入药品
先在锥形瓶（或大试管）中加入大理石（或石灰石），然后从长颈漏斗（如果使用）中加入稀盐酸。

3、收集气体
用向上排空气法收集二氧化碳，将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。

4、验满
将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。

五、注意事项
1、药品的选择
不能用碳酸钠（或碳酸钾）代替大理石（或石灰石），因为它们与稀盐酸反应速率太快，不易控制。

也不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，会使制取的二氧化碳中混有氯化氢气体。

2、装置的选择
如果使用长颈漏斗，长颈漏斗的下端必须伸入液面以下，防止气体从长颈漏斗逸出。

如果使用分液漏斗，则不需要将其下端伸入液面以下，因为分液漏斗可以控制液体的滴加速度，从而控制反应速率。

3、收集方法
只能用向上排空气法收集二氧化碳，不能用排水法，因为二氧化碳能溶于水。

六、二氧化碳的检验
将生成的气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。

化学方程式为：CO₂＋ Ca(OH)₂＝ CaCO₃↓ ＋ H₂O
七、二氧化碳的用途
1、灭火
由于二氧化碳不支持燃烧且密度比空气大，可用于灭火，如灭火器中的二氧化碳。

2、人工降雨
干冰升华时吸收大量的热，使周围的温度降低，水蒸气凝结成小水滴，从而实现人工降雨。

3、气体肥料
植物进行光合作用需要二氧化碳，适当增加二氧化碳的浓度可以提高农作物的产量。

4、工业原料
在许多工业生产过程中，二氧化碳被用作原料，如生产碳酸饮料、制造尿素等。

八、实验拓展
1、探究二氧化碳的制取速率与哪些因素有关
可以探究不同的大理石颗粒大小、稀盐酸的浓度、反应温度等因素
对制取二氧化碳速率的影响。

2、对比不同的二氧化碳制取方法
除了上述常用的方法，还可以尝试使用其他含碳酸根的物质与酸反
应制取二氧化碳，比较它们的优缺点。

总之，通过实验室制取二氧化碳的实验，我们不仅可以掌握二氧化
碳的制取方法和性质，还能培养我们的实验操作能力和科学探究精神。

希望同学们在实验过程中认真观察、积极思考，感受化学实验的魅力。