反应原理概述
实验室中，我们常常利用大理石或石灰石与稀盐酸反应来制取二氧化碳。这一反应可以简洁地表示为：CaCO + 2HCl → CaCl + HO + CO↑。这是一个典型的复分解反应，可在常温下进行，操作简便，气体生成速率适中。
实验装置与操作步骤
发生装置
我们采用固液常温型发生装置，如锥形瓶配合长颈漏斗或分液漏斗。这种组合不仅方便控制反应速率，而且长颈漏斗的末端需要浸入液面以下，以确保气体不会逸出。在实验前，一定要检查整个装置的气密性。
收集装置
由于二氧化碳的密度大于空气且可以溶于水，我们采用向上排空气法来收集。为确保空气被完全排出，导管应伸入集气瓶的底部。
注意事项
药品选择
实验中，我们使用的是稀盐酸而非浓盐酸，这是因为浓盐酸会挥发，其挥发的HCl气体可能会混入二氧化碳中，影响气体的纯度。避免使用硫酸，因为反应产生的CaSO是微溶的，它可能会覆盖在大理石表面，阻碍反应的进行。同样，不宜用碳酸钠代替大理石，因为碳酸钠的反应速率过快，难以控制气体的生成量。
操作规范
在验证气体是否充满集气瓶时，应将燃着的木条置于瓶口，如果木条熄灭，说明气体已经充满，而不是将木条伸入瓶内。
气体检验与提纯
检验方法
我们可以通过将气体通入澄清石灰水的方式来检验气体是否为二氧化碳。如果石灰水变浑浊，说明通入的气体是二氧化碳。
气体提纯
如果二氧化碳中混有HCl气体，我们可以通过饱和碳酸氢钠溶液来去除。碳酸氢钠可以与HCl反应，从而去除杂质。
反应机理的扩展
工业上，我们也可以通过高温煅烧石灰石来制取二氧化碳。这一过程的反应式为：CaCO → CaO + CO↑。由于实验室中的能耗要求高、操作相对复杂，这种方法并不常用。
