二氧化碳简易实验装置

① 化学实验室制取二氧化碳，应用什么装置

在化学实验室中，制取二氧化碳一般使用启普发生器或者固液常温型装置。
其中，启普发生器是最常用的装置，它是一种固液常温型装置，由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。使用启普发生器制备二氧化碳的优点是能够很好地控制反应的发生和停止，同时也能够防止反应物回流到漏斗中，从而避免实验的失败。
除了启普发生器，也可以使用固液常温型装置来制备二氧化碳。这种装置相对来说比较简单，由试管、烧杯和单孔橡皮塞等组成。使用固液常温型装置制备二氧化碳的优点是操作简单、易于制备，但是需要不断地振荡试管，以便让固体与液体充分接触，从而产生更多的二氧化碳。
总之，实验室中制取二氧化碳的装置选择应根据具体的实验条件和需求来决定。

② 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]
快速
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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]

③ 制取二氧化碳的发生装置

实验室制取二氧化碳的发生装置如下图：

二、药品选用有几个需要注意的问题

1、不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸也有挥发性，会使制得的二氧化碳不纯，还有氯化氢气体杂质。

2、不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应的进行。

3、不能用碳酸钠代替大理石或者石灰石，因为反应速率太快，不容易收集。

三、除杂干燥

经常会出现说制取一瓶纯净和干燥的二氧化碳，是提示你需要除杂和干燥，先除杂后干燥。制取二氧化碳中，含有的气体杂质一般是氯化氢，常用饱和的碳酸氢钠溶液除去，然后用浓硫酸干燥。

④ 自制实验装置制取二氧化碳

第一种

工作原理：把酵母菌装在盛有暖糖水的密闭瓶子里，瓶盖上钻一孔连吸气管，酵母菌在瓶内自身繁殖，以糖为动力，产生酒和二氧化碳，二氧化碳的轻微压力使气体通过吸气管到水里，可接不同的扩散器材，酵母菌持续制造二氧化碳直到糖被用尽或酒精浓度太高则死亡。
调制：1/4汤匙酵母菌配两杯糖水，加一点小苏打（为使酵母菌耐受酒精，可不加）装在2L的瓶子里，摇匀，为加快反应速度，可用暖糖水（不要超过40度）。此配制适合10-30加仑的水量，超过30加仑，可配制两瓶或更多。
注意事项：不需再加其它营养物质或在中途拧开瓶盖加糖，因为利用的是发酵原理，如中途拧开瓶盖，酵母菌就得消耗掉氧气才进行无氧呼吸，减慢反应速度，这样的配置已可反应几个星期。
我的配置：此装置不适合冬天最高气温低于十几度又没暖气的地区，温度对酵母菌的繁殖速度影响很大。
费用：酒饼：五个（二块五）
2L可乐瓶：零
2米吸气管：2元
我是用2L可乐瓶装大半瓶的糖水，糖的浓度我大概是每200ml加两汤匙，愿意的话你可弄到饱和，不必拘泥于两杯，水在集气管下方就行，因为是冬天，加了五个酒饼，其实酵母菌可自身繁殖，可只加少量，只是等的时间要长点。
注意密封一定要好，钻孔处用胶粘好，不要用胶布或生料带。
我加了一个小瓶，可看到气泡情况，也可过滤一些杂质（网上有的说会有杂质，有的说不会，可不用），从大瓶出来的集气管放到小瓶的水中，另一条管则在小瓶的水面上穿过瓶盖接到过滤泵的氧气口，一米二的缸只用一瓶是不够的，得加一瓶（等我有空瓶子再说）。
出气量与温度有很大关系，所以夏天的反应速度会比冬天大很多。

第二种

说起来很简单，找个可乐瓶子，在盖子上钻个小孔，再找个潜水泵进气管另一端控制进气大小的小黑嘴儿，把它取下来，从瓶盖的里面把小嘴儿穿过去，再把瓶盖里面和小嘴儿接触部分用电烙铁焊牢焊严密，然后把盖子拧在瓶子上，用手指堵住小嘴儿捏瓶子，在水中检验小嘴儿焊接部分是否漏气，一定要绝对严密。好了，接下来就是往瓶子里面装洗干净的碎鸡蛋壳，多装一些最好，如果一次没那么多不要紧，等以后吃完鸡蛋把壳留好再往里装，哈哈，记住！可别为了要鸡蛋壳，猛吃鸡蛋，吃多了会打鸣儿的！：）鸡蛋壳装好后就往瓶子里面倒醋精（一定要是醋精，而不是白醋，农贸市场有卖的3元一瓶，酸度最好在30g/100ml的），然后把瓶盖拧紧，用软管接在瓶盖的小嘴儿上，另一端接个细砂气头放入草缸水中就行了。记住！千万别摇瓶子，否则反应会太剧烈，就让它慢慢地反应吧。如果气太足可在软管上加个小夹子，控制气流量。就这么简单，这是化学老师给学生做化学实验CO2生成的事例。绝对成功的：）

⑤ 实验室制取二氧化碳的装置

实验室制取二氧化碳的装置有锥形瓶250ml、量筒、烧杯、 长颈漏斗。

1、按照要求将实验室制取二氧化碳的简单装置组装好。

2、将导管通入水槽，检查装置的气密性。

3、在试管中用药匙装入少量石灰石，并倒入适量稀盐酸，体积不超过试管容积的三分之一。

4、塞上橡皮塞，将导管通入集气瓶中，使用向上排空气法收集二氧化碳，一段时间后取出导管，用毛玻璃盖住瓶口，共收集两集气瓶及一矿泉水瓶二氧化碳。

5、将点燃的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明二氧化碳已经收集满。

2、长颈漏斗的下端管口应插入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗中逸散。反应器内的导管稍露出胶塞即可，不宜太长，否则不利于气体的导出。

3、收集时瓶口覆盖毛玻璃片，且导管应伸到接近集气瓶底部处，便于尽快排净空气，收集较纯的气体。

4、检验二氧化碳应用澄清的石灰水而不能用燃着的木条。因为使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳的特征反应，而使燃着的木条熄灭的气体除了二氧化碳之外，还有氮气、稀有气体等。