製取碳的氧化物的實驗裝置

⑨ 二氧化碳製取裝置

二氧化碳（carbon dioxide），一種碳氧化合物，化學式為CO2，化學式量為44.0095[1]，常溫常壓下是一種無色無味[2]或無色無嗅而其水溶液略有酸味[3]的氣體，也是一種常見的溫室氣體[4]，還是空氣的組分之一（佔大氣總體積的0.03%-0.04%[5]）。在物理性質方面，二氧化碳的熔點為-56.6℃，沸點為-78.5℃，密度比空氣密度大（標准條件下），溶於水。在化學性質方面，二氧化碳的化學性質不活潑，熱穩定性很高（2000℃時僅有1.8%分解），不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬於酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。[2][3]

二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應製得，主要應用於冷藏易腐敗的食品（固態）、作致冷劑（液態）、製造碳化軟飲料（氣態）和作均相反應的溶劑（超臨界狀態）等。[2]關於其毒性，研究表明：低濃度的二氧化碳沒有毒性，高濃度的二氧化碳則會使動物中毒。[6]

中文名
二氧化碳
外文名
carbon dioxide
別名
碳酸氣、碳酸酐、乾冰（固態）等[7]
化學式
CO2
分子量
44.0095[1]
快速
導航
分子結構

理化性質

產生途徑

制備方法

主要應用

計算化學數據

安全措施

相關法規
研究簡史
原始社會時期，原始人在生活實踐中就感知到了二氧化碳的存在，但由於歷史條件的限制，他們把看不見、摸不著的二氧化碳看成是一種殺生而不留痕跡的凶神妖怪而非一種物質。[10]
3世紀時，中國西晉時期的張華（232年－300年）在所著的《博物志》一書記載了一種在燒白石（CaCO3）作白灰（CaO）過程中產生的氣體，這種氣體便是如今工業上用作生產二氧化碳的石灰窯氣。[10]
17世紀初，比利時醫生海爾蒙特（即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，Jan Baptista van Helmont，1580年－1644年）發現木炭燃燒之後除了產生灰燼外還產生一些看不見、摸不著的物質，並通過實驗證實了這種被他稱為「森林之精」的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認了二氧化碳是一種氣體；還發現燭火在該氣體中會自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質的第一次發現。不久後，德國化學家霍夫曼（即弗里德里希·霍夫曼，Friedrich Hoffmann，1660年－1742年）對被他稱為「礦精（spiritus mineralis）」的二氧化碳氣體進行研究，首次推斷出二氧化碳水溶液具有弱酸性。[10]
1756年，英國化學家布萊克（即約瑟夫·布萊克，Joseph Black，1728年－1799年）第一個用定量方法研究了被他稱為「固定空氣」的二氧化碳氣體，二氧化碳在此後一段時間內都被稱作「固定空氣」。[11]
1766年，英國科學家卡文迪許（即亨利·卡文迪許，Henry Cavendish，1731年－1810年）成功地用汞槽法收集到了「固定空氣」，並用物理方法測定了其比重及溶解度，還證明了它和動物呼出的和木炭燃燒後產生的氣體相同。[12]
1772年，法國科學家拉瓦錫（即安托萬-洛朗·拉瓦錫，Antoine-Laurent de Lavoisier，1743年－1794年）等用大火鏡聚光加熱放在汞槽上玻罩中的鑽石，發現它會燃燒，而其產物即「固定空氣」。同年，科學家普里斯特利（即約瑟夫·普里斯特利，Joseph Priestley，1733年－1804年）研究發酵氣體時發現：壓力有利於「固定空氣」在水中的溶解，溫度增高則不利於其溶解。這一發現使得二氧化碳能被應用於人工製造碳酸水（汽水）。[12]
1774年，瑞典化學家貝格曼（即托貝恩·奧洛夫·貝格曼，Torbern Olof Bergman，1735年－1784年）在其論文《研究固定空氣》中敘述了他對「固定空氣」的密度、在水中的溶解性、對石蕊的作用、被鹼吸收的狀況、在空氣中的存在、水溶液對金屬鋅、鐵的溶解作用等的研究成果。[11]
1787年，拉瓦錫在發表的論述中講述將木炭放進氧氣中燃燒後產生的「固定空氣」，肯定了「固定空氣」是由碳和氧組成的，由於它是氣體而改稱為「碳酸氣」。同時，拉瓦錫還測定了它含碳和氧的質量比（碳佔23.4503%，氧佔76.5497%），首次揭示了二氧化碳的組成。[10] [11]
1797年，英國化學家坦南特（即史密森·坦南特，Smitbson Tennant，1761年－1815年，[13] 又譯「台耐特」[14] 等）用分析的方法測得「固定空氣」含碳27.65%、含氧72.35%。[10]
1823年，英國科學家法拉第（即邁克爾·法拉第，Michael Faraday，1791年－1867年）發現加壓可以使「碳酸氣」液化。同年，法拉第和戴維（即漢弗里·戴維，Humphry Davy，1778年－1829年，又譯「笛彼」）首次液化了「碳酸氣」。[15] [16] [17]
1834年或1835年，德國人蒂羅里爾（即阿德里安·讓·皮埃爾·蒂羅里爾，Adrien-Jean-Pierre Thilorier，1790年－1844年，又譯「蒂洛勒爾」、「狄勞里雅利」[18] 、「奇洛列」[19] 等）成功地製得乾冰（固態二氧化碳）。[20] [21]
1840年，法國化學家杜馬（即讓-巴蒂斯特·安德烈·杜馬，Jean-Baptiste André Dumas，1800年－1884年）把經過精確稱量的含純粹碳的石墨放進充足的氧氣中燃燒，並且用氫氧化鉀溶液吸收生成的「固定空氣」，計算出「固定空氣」中氧和碳的質量分數比為72.734：27.266。此前，阿伏伽德羅（即阿莫迪歐·阿伏伽德羅，Amedeo Avogadro，1776年8月9日—1856年7月9日）於1811年提出了假說——「在同一溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數目的分子。」化學家們結合氧和碳的原子量得出「固定空氣」中氧和碳的原子個數簡單的整數比是2：1，又以阿伏伽德羅於1811年提出的假說為依據，通過實驗測出「固定空氣」的分子量為44，從而得出「固定空氣」的化學式為CO2，與此化學式相應的名稱便是「二氧化碳」。[11]

⑩ 誰知道化學H2，O2，CO2的製取反應方程式，裝置和反映類型

一、 氧氣的性質：

（1）單質與氧氣的反應：（化合反應）

1. 鎂在空氣中燃燒：2Mg + O2 點燃 2MgO

2. 鐵在氧氣中燃燒：3Fe + 2O2 點燃 Fe3O4

3. 銅在空氣中受熱：2Cu + O2 加熱 2CuO

4. 鋁在空氣中燃燒：4Al + 3O2 點燃 2Al2O3

5. 氫氣中空氣中燃燒：2H2 + O2 點燃 2H2O

6. 紅磷在空氣中燃燒（研究空氣組成的實驗）：4P + 5O2 點燃 2P2O5

7. 硫粉在空氣中燃燒： S + O2 點燃 SO2

8. 碳在氧氣中充分燃燒：C + O2 點燃 CO2

9. 碳在氧氣中不充分燃燒：2C + O2 點燃 2CO

（2）化合物與氧氣的反應：

10. 一氧化碳在氧氣中燃燒：2CO + O2 點燃 2CO2

11. 甲烷在空氣中燃燒：CH4 + 2O2 點燃 CO2 + 2H2O

12. 酒精在空氣中燃燒：C2H5OH + 3O2 點燃 2CO2 + 3H2O

（3）氧氣的來源：

13．玻義耳研究空氣的成分實驗 2HgO 加熱 Hg+ O2 ↑

14．加熱高錳酸鉀：2KMnO4 加熱 K2MnO4 + MnO2 + O2↑（實驗室制氧氣原理1）

15．過氧化氫在二氧化錳作催化劑條件下分解反應： H2O2 MnO22H2O+ O2 ↑（實驗室制氧氣原理2）

二、自然界中的水：

16．水在直流電的作用下分解（研究水的組成實驗）：2H2O 通電 2H2↑+ O2 ↑

17．生石灰溶於水：CaO + H2O === Ca(OH)2

18．二氧化碳可溶於水： H2O + CO2=== H2CO3

三、質量守恆定律：

19．鎂在空氣中燃燒：2Mg + O2 點燃 2MgO

20．鐵和硫酸銅溶液反應：Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu

21．氫氣還原氧化銅：H2 + CuO 加熱 Cu + H2O

22. 鎂還原氧化銅：Mg + CuO 加熱 Cu + MgO

四、碳和碳的氧化物：

（1）碳的化學性質

23. 碳在氧氣中充分燃燒：C + O2 點燃 CO2

24．木炭還原氧化銅：C+ 2CuO 高溫 2Cu + CO2↑

25． 焦炭還原氧化鐵：3C+ 2Fe2O3 高溫 4Fe + 3CO2↑

（2）煤爐中發生的三個反應：（幾個化合反應）

26．煤爐的底層：C + O2 點燃 CO2

27．煤爐的中層：CO2 + C 高溫 2CO

28．煤爐的上部藍色火焰的產生：2CO + O2 點燃 2CO2

（3）二氧化碳的製法與性質：

29．大理石與稀鹽酸反應（實驗室制二氧化碳）：

CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑

30．碳酸不穩定而分解：H2CO3 === H2O + CO2↑

31．二氧化碳可溶於水： H2O + CO2=== H2CO3

32．高溫煅燒石灰石（工業制二氧化碳）：CaCO3 高溫 CaO + CO2↑

33．石灰水與二氧化碳反應（鑒別二氧化碳）：

Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O

（4）一氧化碳的性質：

34．一氧化碳還原氧化銅：CO+ CuO 加熱 Cu + CO2

35．一氧化碳的可燃性：2CO + O2 點燃 2CO2

其它反應：

36．碳酸鈉與稀鹽酸反應（滅火器的原理）:

Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑

五、燃料及其利用：

37．甲烷在空氣中燃燒：CH4 + 2O2 點燃 CO2 + 2H2O

38．酒精在空氣中燃燒：C2H5OH + 3O2 點燃 2CO2 + 3H2O

39． 氫氣中空氣中燃燒：2H2 + O2 點燃 2H2O

六、金屬

（1）金屬與氧氣反應：

40． 鎂在空氣中燃燒：2Mg + O2 點燃 2MgO

41． 鐵在氧氣中燃燒：3Fe + 2O2 點燃 Fe3O4

42. 銅在空氣中受熱：2Cu + O2 加熱 2CuO

43. 鋁在空氣中形成氧化膜：4Al + 3O2 = 2Al2O3

（2）金屬單質 + 酸 -------- 鹽 + 氫氣 （置換反應）

44. 鋅和稀硫酸Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

45. 鐵和稀硫酸Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

46. 鎂和稀硫酸Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

47. 鋁和稀硫酸2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑

48. 鋅和稀鹽酸Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑

49. 鐵和稀鹽酸Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑

50. 鎂和稀鹽酸Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑

51．鋁和稀鹽酸2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2↑

（3）金屬單質 + 鹽（溶液） ------- 新金屬 + 新鹽

52. 鐵和硫酸銅溶液反應：Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu

53. 鋅和硫酸銅溶液反應：Zn + CuSO4 === ZnSO4 + Cu

54. 銅和硝酸汞溶液反應：Cu + Hg(NO3)2 === Cu(NO3)2 + Hg

（3）金屬鐵的治煉原理：

55．3CO+ 2Fe2O3 高溫 4Fe + 3CO2↑

七、酸、鹼、鹽

1、酸的化學性質

（1）酸 + 金屬 -------- 鹽 + 氫氣（見上）

（2）酸 + 金屬氧化物-------- 鹽 + 水

56. 氧化鐵和稀鹽酸反應：Fe2O3 + 6HCl === 2FeCl3 + 3H2O

57. 氧化鐵和稀硫酸反應：Fe2O3 + 3H2SO4 === Fe2(SO4)3 + 3H2O

58. 氧化銅和稀鹽酸反應：CuO + 2HCl ==== CuCl2 + H2O

59. 氧化銅和稀硫酸反應：CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2O

（3）酸 + 鹼 -------- 鹽 + 水（中和反應）

60．鹽酸和燒鹼起反應：HCl + NaOH ==== NaCl +H2O

61. 鹽酸和氫氧化鈣反應：2HCl + Ca(OH)2 ==== CaCl2 + 2H2O

62. 氫氧化鋁葯物治療胃酸過多：3HCl + Al(OH)3 ==== AlCl3 + 3H2O

63. 硫酸和燒鹼反應：H2SO4 + 2NaOH ==== Na2SO4 + 2H2O

（4）酸 + 鹽 -------- 另一種酸 + 另一種鹽

64．大理石與稀鹽酸反應：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑

65．碳酸鈉與稀鹽酸反應: Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑

66．碳酸氫鈉與稀鹽酸反應：NaHCO3 + HCl=== NaCl + H2O + CO2↑

67. 硫酸和氯化鋇溶液反應：H2SO4 + BaCl2 ==== BaSO4 ↓+ 2HCl

2、鹼的化學性質

（1） 鹼 + 非金屬氧化物 -------- 鹽 + 水

68．苛性鈉暴露在空氣中變質：2NaOH + CO2 ==== Na2CO3 + H2O

69．苛性鈉吸收二氧化硫氣體：2NaOH + SO2 ==== Na2SO3 + H2O

70．苛性鈉吸收三氧化硫氣體：2NaOH + SO3 ==== Na2SO4 + H2O

71．消石灰放在空氣中變質：Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O

72. 消石灰吸收二氧化硫：Ca(OH)2 + SO2 ==== CaSO3 ↓+ H2O

（2）鹼 + 酸-------- 鹽 + 水（中和反應，方程式見上）

（3）鹼 + 鹽 -------- 另一種鹼 + 另一種鹽

73. 氫氧化鈣與碳酸鈉：Ca(OH)2 + Na2CO3 === CaCO3↓+ 2NaOH

3、鹽的化學性質

（1）鹽（溶液） + 金屬單質------- 另一種金屬 + 另一種鹽

74. 鐵和硫酸銅溶液反應：Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu

（2）鹽 + 酸-------- 另一種酸 + 另一種鹽

75．碳酸鈉與稀鹽酸反應: Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑

碳酸氫鈉與稀鹽酸反應：NaHCO3 + HCl=== NaCl + H2O + CO2↑

（3）鹽 + 鹼 -------- 另一種鹼 + 另一種鹽

76. 氫氧化鈣與碳酸鈉：Ca(OH)2 + Na2CO3 === CaCO3↓+ 2NaOH

（4）鹽 + 鹽 ----- 兩種新鹽

77．氯化鈉溶液和硝酸銀溶液：NaCl + AgNO3 ==== AgCl↓ + NaNO3

78．硫酸鈉和氯化鋇：Na2SO4 + BaCl2 ==== BaSO4↓ + 2NaCl