實驗室co2製取裝置

A. 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]

B. 求製取二氧化碳、氫氣、氧氣、氯氣、氨氣的實驗裝置、反應原理和收集方法

製取CO2
裝置：廣口瓶、長頸漏斗、集氣瓶。 葯品：大理石（或石灰石）、稀鹽酸。
原理：強酸置弱酸
收集方法：向上排空氣法

製取H2
裝置：啟普發生器、大試管、長頸漏斗、集氣瓶、
水槽、帶橡皮塞的導管、酒精燈、小試管 葯品：除Na,K,Ca外的相對活潑的金屬，稀HCL或稀H2SO4（不可以用HNO3）
原理：用活潑金屬置換出H2
收集方法：排水或向下排空氣

製取O2
裝置：鐵架台（含鐵夾）、大試管、集氣瓶、玻璃片、
帶導管的橡皮塞、水槽（有水）酒精燈。葯品：氯酸鉀和二氧化錳（或高錳酸鉀）。
原理：2KCLO3=2KCL+3O2
收集方法：排水法（因為O2的密度和空氣差不多，所以不能用排空氣法）

製取CL2
裝置：分液漏斗，圓底燒瓶，導管，酒精燈，集氣瓶，鐵架台，盛有飽和氫氧化鈉溶液的燒杯，盛有濃硫酸的集氣瓶(不要裝滿)，盛有飽和食鹽水的集氣瓶． 葯品：濃鹽酸，二氧化錳
原理：MnO2+4HCl=（加熱）MnCl2+Cl2+2H20
收集方法：先通入飽和食鹽水（除去揮發的HCL），再用向上排空氣法

製取NH3
裝置：和製取O2的相同。葯品：氯化銨固體，氫氧化鈣固體（不可以使用硝酸銨）
原理：2NH4CL + Ca(OH)2 === CaCL2 + 2NH3 + 2H2O
收集方法： 用向下排氣法取氣法收集。

C. 二氧化碳的製取裝置

試管、錐形瓶（或廣口瓶）、集氣瓶、燒杯、分液漏斗、橡皮塞（單孔和雙孔）、導氣管（玻璃和橡膠）、玻璃片、鑷子、火柴、大理石、稀鹽酸、澄清石灰水

實驗步驟：

（1）按圖安裝好製取二氧化碳的簡易裝置

（2）錐形瓶中加入10克左右塊狀大理石，塞緊帶有長頸漏斗和導管的橡皮塞。

（3）氣體導出管放入集氣瓶中，導管口應處在集氣瓶的瓶底處。

（4）通過長頸漏斗加入適量的稀鹽酸，錐形瓶中立刻有氣體產生。

（5）片刻後，劃一根火柴，把燃著的火柴放到集氣瓶口的上方，如果火柴很快熄滅說明集氣瓶中已經受集滿二氧化碳氣體，蓋好毛玻璃片，將集氣瓶口向上放在桌子上備用。

要點：

（1）實驗室製取二氧化碳，如選用大理石為原料，則不能選用稀硫酸。因為生成的碳酸鈣是微溶性物質，它包裹在大理石表面，使酸液不能與大理石接觸，從而使反應中止。

（2）實驗室製取二氧化碳可用啟普發生器，以便隨制隨用。

（3）收集二氧化碳氣體也可用排水法，但水槽中的液體最好選用飽和的碳酸氫鈉溶液，它不會使二氧化碳損失

1.注意氣密性(第二步),這樣防止外界的氣體進去,導致制出二氧化碳不純!

2.導管口要在瓶底處,因為二氧化碳的空氣比重不一樣,所以要在地步!!!!

D. 右圖是實驗室製取二氧化碳的裝置圖：（1）寫出編號所示儀器名稱：①___________②___________

（1）①長頸漏斗 ②錐形瓶
（2）防止氣體從長頸漏斗逸出
無法持續生成二氧化碳氣體
氫氣
（3）a 產生大量無色氣體 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
b 向上排空氣法（圖略）
c 紅色 CO2+H2O=H2CO3 石蕊試液由紅變紫 無色 吸附性