实验室制取二氧化碳的问题解析

一、实验室制取二氧化碳时，为什么最好选用石灰石（或大理石）和稀盐酸？

所有的碳酸盐都能与盐酸反应产生二氧化碳。常见的Na₂CO₃、K₂CO₃与盐酸反应时速率太快，不易控制。块状的碳酸镁（MgCO₃）跟盐酸反应时速率适中，但来源不广泛。石灰石与大理石的主要成分都是碳酸钙，它们与盐酸反应时速率适中，易于控制，且来源广泛，容易得到。使用时应把大理石或石灰石砸成大小适当的块状，以便在气体发生装置中使用。

选用药品相互反应制取气体时，应尽量避免混入杂质气体。盐酸是挥发性酸，浓度越大时挥发性越强，制取二氧化碳时不用浓盐酸而用稀盐酸，就是为了尽量减少挥发出来的氯化氢混入二氧化碳。

二、为什么不能用硫酸或硝酸代替盐酸？

盐酸与CaCO₃反应生成氯化钙、CO₂和水，由于氯化钙易溶于水，保证了CaCO₃与盐酸的顺利接触，使反应能够持续进行，顺利地产生二氧化碳。

硫酸与碳酸钙反应时虽也能生成二氧化碳，但生成物中有微溶于水的硫酸钙（CaSO₄），它覆盖在大理石或石灰石的表面，把碳酸钙包在其中，使硫酸与碳酸钙的接触受阻，不能顺利发生反应，因而反应速率越来越慢，甚至停止反应。故在实验室制取二氧化碳时不能使用硫酸。硝酸是一种不稳定的挥发性酸。当硝酸与碳酸钙反应时，由于放出的热促使硝酸分解成二氧化氮、氧气和水，制得的二氧化碳中会含有这些杂质气体。同时，挥发出的硝酸蒸气、二氧化氮都对制取装置上的橡皮塞、橡皮导管有较强的腐蚀作用，因此在实验室制取二氧化碳时不用硝酸。

三、怎样制得纯净而又干燥的二氧化碳？

从气体发生装置中出来的二氧化碳中，一般都含有少量的盐酸酸雾（HCl）和水蒸气。要除去CO₂中混有的HCl和H₂O，可让气体先通过一个盛饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶以除去HCl气体，然后再通过一个盛浓硫酸的洗气瓶以除去水蒸气，如图所示，这样两只串联在一起的洗气瓶就构成了净化装置。

四、收集二氧化碳时，怎样知道集气瓶中已充满了二氧化碳？

二氧化碳能溶于水且密度比空气大，通常不采用排水法收集，而采用向上排空气法收集。若要检验集气瓶内是否充满了二氧化碳，可用两种方法：①用燃着的火柴或木条放在集气瓶口，如果火焰熄灭，就证明集气瓶中已经充满了二氧化碳；②用玻璃棒蘸取澄清的石灰水或氢氧化钡[Ba(OH)₂]饱和溶液，接近集气瓶口，如果溶液出现白色浑浊，则表明集气瓶内已充满了二氧化碳。有关反应的化学方程式为：

Ca(OH)₂＋CO₂＝CaCO₃↓＋H₂O

Ba(OH)₂＋CO₂＝BaCO₃↓＋H₂O

这两种方法都很方便，效果也都不错。