实验室制取二氧化碳装置的拓展探究

探究气体的实验室制法的思路和方法，需要弄清以下三个问题：第一，需要研究实验室制法的化学反应原理，就是要研究在实验室条件下（如常温、加热、加催化剂等），可用什么药品、通过什么反应来制取这种气体；第二，需要研究制取这种气体所采用的实验装置；第三，需要研究如何验证制得的气体就是所用制的气体。那么可以用什么样的实验装置来制取二氧化碳呢？

实验室制取二氧化碳常用大理石或石灰石与稀盐酸反应，反应物大理石或石灰石是固体，而盐酸是液体，反应前需要将这两种物质隔离，所以气体的发生装置可采固液不加热型装置。

那么可以采用什么样的装置来收集二氧化碳呢？根据二氧化碳的性质，二氧化碳可溶于水，还能与水反应生成碳酸，因此通常不采用排水法，而采用排空气集气法。又因为二氧化碳的密度比空气的大，因此，集气瓶的瓶口应该向上。

实验室制取二氧化碳的装置可采用如图1装置。

我们将二氧化碳的制取装置拆分成发生装置和收集装置进行分类探究。

实验室里制取二氧化碳的反应药品是大理石和稀盐酸，根据反应物的状态（固体与液体）以及反应的条件（不需要加热），较为简单的发生装置如图2、图3中装置。

在图2装置的基础上，可以增加长颈漏斗，如图4

增加了长颈漏斗，可以随时向锥形瓶中添加反应物稀盐酸。必须注意的是，长颈漏斗的下端插到液面以下，以防产生的气体从长颈漏斗逸出。如果将长颈漏斗换成分液漏斗，分液漏斗的下端不必一定要插到液面以下了，如图5 

如图6，如果将大理石放在带孔橡胶片上，从长颈漏斗加入稀盐酸。大理石与稀盐酸接触后，发生反应产生大量的二氧化碳气体。如果将弹簧夹夹紧，反应产生的气体无法排出，导致管内气体压强骤然增大，把稀盐酸压回到长颈漏斗，稀盐酸与大理石隔离，反应停止。再次打开弹簧夹后，反应重新开始。该装置可以控制反应的发生与停止。

图7、图8中的装置与图6中装置的反应机理一样，这三种装置的特点是都可以控制反应的发生与停止。 

二氧化碳气体可溶于水，二氧化碳的密度比空气大。所以收集二氧化碳气体一般只能用向上排空气法，如图9 

如果采用图10中装置来收集，因为二氧化碳的密度比空气大，气体应该从长导管进入。