实验室co2制取装置

A. 二氧化碳制取装置

二氧化碳（carbon dioxide），一种碳氧化合物，化学式为CO2，化学式量为44.0095[1]，常温常压下是一种无色无味[2]或无色无嗅而其水溶液略有酸味[3]的气体，也是一种常见的温室气体[4]，还是空气的组分之一（占大气总体积的0.03%-0.04%[5]）。在物理性质方面，二氧化碳的熔点为-56.6℃，沸点为-78.5℃，密度比空气密度大（标准条件下），溶于水。在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高（2000℃时仅有1.8%分解），不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因与水反应生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。[2][3]

二氧化碳一般可由高温煅烧石灰石或由石灰石和稀盐酸反应制得，主要应用于冷藏易腐败的食品（固态）、作致冷剂（液态）、制造碳化软饮料（气态）和作均相反应的溶剂（超临界状态）等。[2]关于其毒性，研究表明：低浓度的二氧化碳没有毒性，高浓度的二氧化碳则会使动物中毒。[6]

中文名
二氧化碳
外文名
carbon dioxide
别名
碳酸气、碳酸酐、干冰（固态）等[7]
化学式
CO2
分子量
44.0095[1]
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分子结构

理化性质

产生途径

制备方法

主要应用

计算化学数据

安全措施

相关法规
研究简史
原始社会时期，原始人在生活实践中就感知到了二氧化碳的存在，但由于历史条件的限制，他们把看不见、摸不着的二氧化碳看成是一种杀生而不留痕迹的凶神妖怪而非一种物质。[10]
3世纪时，中国西晋时期的张华（232年－300年）在所著的《博物志》一书记载了一种在烧白石（CaCO3）作白灰（CaO）过程中产生的气体，这种气体便是如今工业上用作生产二氧化碳的石灰窑气。[10]
17世纪初，比利时医生海尔蒙特（即扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特，Jan Baptista van Helmont，1580年－1644年）发现木炭燃烧之后除了产生灰烬外还产生一些看不见、摸不着的物质，并通过实验证实了这种被他称为“森林之精”的二氧化碳是一种不助燃的气体，确认了二氧化碳是一种气体；还发现烛火在该气体中会自然熄灭，这是二氧化碳惰性性质的第一次发现。不久后，德国化学家霍夫曼（即弗里德里希·霍夫曼，Friedrich Hoffmann，1660年－1742年）对被他称为“矿精（spiritus mineralis）”的二氧化碳气体进行研究，首次推断出二氧化碳水溶液具有弱酸性。[10]
1756年，英国化学家布莱克（即约瑟夫·布莱克，Joseph Black，1728年－1799年）第一个用定量方法研究了被他称为“固定空气”的二氧化碳气体，二氧化碳在此后一段时间内都被称作“固定空气”。[11]
1766年，英国科学家卡文迪许（即亨利·卡文迪许，Henry Cavendish，1731年－1810年）成功地用汞槽法收集到了“固定空气”，并用物理方法测定了其比重及溶解度，还证明了它和动物呼出的和木炭燃烧后产生的气体相同。[12]
1772年，法国科学家拉瓦锡（即安托万-洛朗·拉瓦锡，Antoine-Laurent de Lavoisier，1743年－1794年）等用大火镜聚光加热放在汞槽上玻罩中的钻石，发现它会燃烧，而其产物即“固定空气”。同年，科学家普里斯特利（即约瑟夫·普里斯特利，Joseph Priestley，1733年－1804年）研究发酵气体时发现：压力有利于“固定空气”在水中的溶解，温度增高则不利于其溶解。这一发现使得二氧化碳能被应用于人工制造碳酸水（汽水）。[12]
1774年，瑞典化学家贝格曼（即托贝恩·奥洛夫·贝格曼，Torbern Olof Bergman，1735年－1784年）在其论文《研究固定空气》中叙述了他对“固定空气”的密度、在水中的溶解性、对石蕊的作用、被碱吸收的状况、在空气中的存在、水溶液对金属锌、铁的溶解作用等的研究成果。[11]
1787年，拉瓦锡在发表的论述中讲述将木炭放进氧气中燃烧后产生的“固定空气”，肯定了“固定空气”是由碳和氧组成的，由于它是气体而改称为“碳酸气”。同时，拉瓦锡还测定了它含碳和氧的质量比（碳占23.4503%，氧占76.5497%），首次揭示了二氧化碳的组成。[10] [11]
1797年，英国化学家坦南特（即史密森·坦南特，Smitbson Tennant，1761年－1815年，[13] 又译“台耐特”[14] 等）用分析的方法测得“固定空气”含碳27.65%、含氧72.35%。[10]
1823年，英国科学家法拉第（即迈克尔·法拉第，Michael Faraday，1791年－1867年）发现加压可以使“碳酸气”液化。同年，法拉第和戴维（即汉弗里·戴维，Humphry Davy，1778年－1829年，又译“笛彼”）首次液化了“碳酸气”。[15] [16] [17]
1834年或1835年，德国人蒂罗里尔（即阿德里安·让·皮埃尔·蒂罗里尔，Adrien-Jean-Pierre Thilorier，1790年－1844年，又译“蒂洛勒尔”、“狄劳里雅利”[18] 、“奇洛列”[19] 等）成功地制得干冰（固态二氧化碳）。[20] [21]
1840年，法国化学家杜马（即让-巴蒂斯特·安德烈·杜马，Jean-Baptiste André Dumas，1800年－1884年）把经过精确称量的含纯粹碳的石墨放进充足的氧气中燃烧，并且用氢氧化钾溶液吸收生成的“固定空气”，计算出“固定空气”中氧和碳的质量分数比为72.734：27.266。此前，阿伏伽德罗（即阿莫迪欧·阿伏伽德罗，Amedeo Avogadro，1776年8月9日—1856年7月9日）于1811年提出了假说——“在同一温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。”化学家们结合氧和碳的原子量得出“固定空气”中氧和碳的原子个数简单的整数比是2：1，又以阿伏伽德罗于1811年提出的假说为依据，通过实验测出“固定空气”的分子量为44，从而得出“固定空气”的化学式为CO2，与此化学式相应的名称便是“二氧化碳”。[11]

B. 求制取二氧化碳、氢气、氧气、氯气、氨气的实验装置、反应原理和收集方法

制取CO2
装置：广口瓶、长颈漏斗、集气瓶。 药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸。
原理：强酸置弱酸
收集方法：向上排空气法

制取H2
装置：启普发生器、大试管、长颈漏斗、集气瓶、
水槽、带橡皮塞的导管、酒精灯、小试管 药品：除Na,K,Ca外的相对活泼的金属，稀HCL或稀H2SO4（不可以用HNO3）
原理：用活泼金属置换出H2
收集方法：排水或向下排空气

制取O2
装置：铁架台（含铁夹）、大试管、集气瓶、玻璃片、
带导管的橡皮塞、水槽（有水）酒精灯。药品：氯酸钾和二氧化锰（或高锰酸钾）。
原理：2KCLO3=2KCL+3O2
收集方法：排水法（因为O2的密度和空气差不多，所以不能用排空气法）

制取CL2
装置：分液漏斗，圆底烧瓶，导管，酒精灯，集气瓶，铁架台，盛有饱和氢氧化钠溶液的烧杯，盛有浓硫酸的集气瓶(不要装满)，盛有饱和食盐水的集气瓶． 药品：浓盐酸，二氧化锰
原理：MnO2+4HCl=（加热）MnCl2+Cl2+2H20
收集方法：先通入饱和食盐水（除去挥发的HCL），再用向上排空气法

制取NH3
装置：和制取O2的相同。药品：氯化铵固体，氢氧化钙固体（不可以使用硝酸铵）
原理：2NH4CL + Ca(OH)2 === CaCL2 + 2NH3 + 2H2O
收集方法： 用向下排气法取气法收集。

C. 二氧化碳的制取装置

试管、锥形瓶（或广口瓶）、集气瓶、烧杯、分液漏斗、橡皮塞（单孔和双孔）、导气管（玻璃和橡胶）、玻璃片、镊子、火柴、大理石、稀盐酸、澄清石灰水

实验步骤：

（1）按图安装好制取二氧化碳的简易装置

（2）锥形瓶中加入10克左右块状大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。

（3）气体导出管放入集气瓶中，导管口应处在集气瓶的瓶底处。

（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。

（5）片刻后，划一根火柴，把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭说明集气瓶中已经受集满二氧化碳气体，盖好毛玻璃片，将集气瓶口向上放在桌子上备用。

要点：

（1）实验室制取二氧化碳，如选用大理石为原料，则不能选用稀硫酸。因为生成的碳酸钙是微溶性物质，它包裹在大理石表面，使酸液不能与大理石接触，从而使反应中止。

（2）实验室制取二氧化碳可用启普发生器，以便随制随用。

（3）收集二氧化碳气体也可用排水法，但水槽中的液体最好选用饱和的碳酸氢钠溶液，它不会使二氧化碳损失

1.注意气密性(第二步),这样防止外界的气体进去,导致制出二氧化碳不纯!

2.导管口要在瓶底处,因为二氧化碳的空气比重不一样,所以要在地步!!!!

D. 右图是实验室制取二氧化碳的装置图：（1）写出编号所示仪器名称：①___________②___________

（1）①长颈漏斗 ②锥形瓶
（2）防止气体从长颈漏斗逸出
无法持续生成二氧化碳气体
氢气
（3）a 产生大量无色气体 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
b 向上排空气法（图略）
c 红色 CO2+H2O=H2CO3 石蕊试液由红变紫 无色 吸附性