二氧化碳的实验室制法通常采用以下步骤和装置:
药品选择
主要药品为大理石(或石灰石)和稀盐酸。
反应原理
反应为复分解反应,生成氯化钙、水和二氧化碳:\[CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\]。
实验装置
发生装置:由于是固液不加热型反应,装置与分解过氧化氢溶液制取氧气的装置相同。
收集装置:采用向上排空气法,因为二氧化碳密度比空气大且能溶于水。
操作步骤
组装仪器并检查装置的气密性。
先向锥形瓶中加入块状石灰石(或大理石),再向长颈漏斗中加入稀盐酸,使液面浸没长颈漏斗末端。
收集气体,用向上排空气法收集,导管末端要伸入集气瓶底部。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则二氧化碳已经集满。
检验方法
将气体通入澄清的石灰水,若澄清石灰水变浑浊,则证明是二氧化碳。
注意事项
不能使用浓盐酸,因为浓盐酸有挥发性,会使制得的二氧化碳气体中混有氯化氢气体,导致制取的气体不纯净。
不能使用稀硫酸,因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,覆盖在大理石表面,阻止反应继续进行。
不能使用碳酸钠代替碳酸钙,因为反应速率太快,不易控制。
通过以上步骤和注意事项,可以成功在实验室中制取并纯化二氧化碳气体。