实验活动2 二氧化碳的实验室制取与性质
测试时间：20分钟
一、选择题
1.(2023山东阳谷实验中学月考)如图，将充满CO2的试管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸馏水中，一段时间后，下列实验现象描述正确的是 ( )
①试管内液面上升 ②试管内液面不上升 ③试管内溶液变红
④试管内溶液变蓝 ⑤试管内溶液不变色
A.①③ B.①④ C.②③ D.②⑤
2.下列与CO2制取和性质相关的实验图示正确的是 ( )
A.制取CO2 B.收集CO2 C.验证CO2已集满 D.验证CO2能与水反应
3.(2023江苏徐州华顿国际学校月考)用如图装置可以探究二氧化碳的制取和性质。下列关于该实验的叙述正确的是 ( )
A.浸有紫色石蕊试液的棉花会变蓝
B.粗铜丝能控制反应的发生和停止
C.产生的二氧化碳只能用向下排空气法收集
D.能验证二氧化碳的密度比空气大
4.(2023安徽定远一中期末)某同学用如图所示装置验证二氧化碳与水的反应。已知：氦气的密度比空气的小；该装置气密性良好；锥形瓶中放入的是用石蕊试液染成紫色的干燥纸花。具体操作有：①从a端通入二氧化碳；②从a端通入氦气；③从分液漏斗中滴加适量水；④从b端通入二氧化碳；⑤从b端通入氦气。下列实验操作顺序最合理的是 ( )
A.①⑤③① B.④②③① C.④②①③ D.①③④
5.甲、乙是某同学设计的两套制取二氧化碳的发生装置，对两套装置分析正确的是 ( )
A.此时甲装置中的止水夹M处于打开状态
B.甲装置气体导出过程中容器内外气压相等
C.甲装置通过止水夹M可以控制反应的发生和停止
D.在乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能
二、实验题
6.(2023山东青岛黄岛期末)某兴趣小组的同学利用下列装置进行二氧化碳的制备与性质实验，请回答下列问题。
(1)二氧化碳的制备。
A B C D E
图1
①写出仪器X的名称： 。
②实验室可用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，写出其发生反应的化学方程式： ；可选用的发生装置为 (填字母)。选择收集装置需要考虑的因素有 。
(2)探究二氧化碳的性质。
用如图2所示装置进行实验。
图2
①若要证明b处二氧化碳与水发生反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红，可在a处放置 作为对照实验。
②写出c处发生反应的化学方程式： 。
③实验过程中观察到烧杯内下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，由此推断二氧化碳具有的性质有 。
7.某同学为了探究CO2的某些性质，设计了如图所示的实验。
实验一
实验二
实验三
(1)实验一：向两个充满了CO2气体的集气瓶中分别同时缓缓注入等量的澄清石灰水和水，可观察到U形管左侧的液面 (填“升高”或“降低”)，说明等量的澄清石灰水和水， 吸收的CO2较多。
(2)实验二：
①将注射器1中的水推入充满CO2的三颈烧瓶中，振荡；
②再将注射器3中的澄清石灰水推入三颈烧瓶中，观察到的现象是 。
③最后将注射器2中的稀盐酸推入三颈烧瓶中，溶液变澄清且 。
(3)实验三：用一根铁丝穿过4片干燥的紫色石蕊试纸，按照图示将醋酸和水滴加到相应的位置，图中 (填数字)会变红，说明 。
8.(2023辽宁沈阳铁西期中)用实验的方法研究CO2的制取和性质是初中化学的重要学习内容。
【活动一】探究CO2在水和食盐溶液中的溶解情况。
相同条件下，某化学兴趣小组的同学分别用排水法、排食盐溶液法收集CO2(如图1)，待收集100 mL CO2后，移出导管。每隔一段时间观察并记录量筒内CO2的体积。重复实验，所测数据平均值如下表。
图1
时间/h 0 0.5 6 12 24 48
排水法时量筒内CO2体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59
排食盐溶液法时量筒内CO2体积/mL 100 99 93 90.5 89 88
(1)图1中锥形瓶内发生反应的化学方程式为 。
(2)由上表数据可知：
①能用排水法收集CO2的理由是 。
②相同条件下，等体积水和食盐溶液吸收CO2更多的是 (填“水”或“食盐溶液”)。
【活动二】探究CO2的性质。
(3)一段时间后，图2中两只烧杯中蜡烛均熄灭。能证明“CO2密度大于空气”的烧杯是 (填烧杯序号)。
图2
(4)实验中观察到试纸变红，但不能得出“CO2与水发生反应”的结论，理由是 。
(5)实验后小心烘烤试纸，观察到的现象是 ，反应的化学方程式为 。
(6)除本实验外，我们还知道CO2的哪些化学性质 请利用化学方程式加以说明： 。
答案全解全析
一、选择题
1.答案 A 将充满二氧化碳的试管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸馏水中，二氧化碳能溶于水，且能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，试管中的气体体积减小，压强减小，则试管内的液面会上升。
2.答案 A 二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，且用排水法收集气体时，气体应从短管通入；验满时要把燃着的木条放在集气瓶口；通过观察滴有紫色石蕊试液的蒸馏水的颜色变化不能验证二氧化碳能和水反应，因为没有排除二氧化碳使紫色石蕊变红的可能。
3.答案 B 碳酸钙和稀盐酸反应生成CO2，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红；粗铜丝上下移动，能控制反应的停止和发生；二氧化碳能溶于水，密度比空气大，故产生的二氧化碳只能用向上排空气法收集；题图实验无法证明二氧化碳的密度比空气大。
4.答案 A 用题图装置验证二氧化碳与水的反应，首先从a端通入二氧化碳，观察到纸花不变色，证明二氧化碳不能使紫色石蕊变色，然后从b端通入氦气，将二氧化碳从a管口排出，再从分液漏斗中滴加适量水，观察到纸花不变色，说明水不能使紫色石蕊变色，最后从a端通入二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，故可观察到纸花变红，可证明二氧化碳与水发生了化学反应。
5.答案 C 通过图示可以看出，在装置甲中，固体药品和液体药品没有接触，此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态；甲装置气体导出过程中容器内气压大于外界大气压；甲装置通过止水夹M可以控制反应的发生和停止；在乙装置中无法把固体药品和液体药品分开。
二、实验题
6.答案 (1)①分液漏斗 ②CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ A 气体的密度、溶解性 (2)①用紫色石蕊溶液浸泡过的干燥纸花(合理即可) ②Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O ③密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧
解析 (1)①仪器X是分液漏斗。②碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；此反应中反应物为固体和液体，反应在常温下进行，故可选用的发生装置为A；选择收集装置需要考虑的因素有气体的密度、溶解性。(2)①若要证明b处二氧化碳与水发生反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红，可在a处放置用紫色石蕊溶液浸泡过的干燥纸花作为对照。②c处氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水。③实验过程中观察到烧杯内下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，由此推断二氧化碳具有的性质有密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧。
7.答案 (1)升高 澄清石灰水 (2)②小气球胀大，澄清石灰水变浑浊 ③产生气泡，小气球变瘪 (3)1、3 二氧化碳能与水反应生成酸性物质
解析 (1)二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，导致左边集气瓶内气压减小得更多，所以可观察到U形管左侧的液面升高，说明等量的澄清石灰水吸收的二氧化碳较多。(2)②二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，导致三颈烧瓶内气压减小，故可观察到小气球胀大，澄清石灰水变浑浊。③碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故可观察到溶液变澄清且有气泡产生，小气球变瘪。(3)紫色石蕊遇酸变红，在1处滴加醋酸，醋酸可使紫色石蕊变红；在2处滴加水，水不会使紫色石蕊变红；3处二氧化碳能与水反应生成酸性物质，也能使紫色石蕊变红；4处二氧化碳气体不能使紫色石蕊变红。
8.答案 (1)CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ (2)①短时间内二氧化碳在水中溶解得少 ②水 (3)A (4)没有排除二氧化碳使紫色石蕊试纸变红的可能，没有对照实验 (5)红色石蕊试纸变为紫色 H2CO3 CO2↑+H2O (6)CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
解析 (1)碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。(2)①根据题表数据分析可知，短时间内二氧化碳在水中溶解得少，因此可以用排水法收集二氧化碳。②根据题表数据可知，用排水法收集的二氧化碳的体积减小得更快，用排食盐溶液法收集的二氧化碳的体积减小得慢，说明相同条件下，等体积水吸收的CO2更多。(3)能证明“CO2密度大于空气”的烧杯是A，A中蜡烛熄灭，是因为二氧化碳的密度比空气的大，二氧化碳下沉，使蜡烛熄灭。(4)观察到试纸变红，不能得出“CO2与水发生反应”的结论，因为也可能是二氧化碳使紫色石蕊试纸变红。(5)碳酸不稳定，在加热条件下可分解生成二氧化碳和水，所以观察到的现象是红色石蕊试纸又变为紫色。
()
