实验室制取二氧化碳的化学方程式
在中学化学实验室中，最常用且经典的制取二氧化碳的方法是使用稀盐酸（或稀硫酸）与大理石或石灰石（主要成分均为碳酸钙）发生反应。其核心的化学方程式为：CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。这个反应属于复分解反应。具体来说，是酸与盐反应生成新酸和新盐的一类反应。在此过程中，碳酸钙（盐）与盐酸（酸）交换成分，生成了氯化钙（新盐）和水，同时生成的碳酸（H₂CO₃）极不稳定，会立即分解为水和二氧化碳气体，因此我们观察到有气泡（CO₂）迅速产生。
反应类型与原理分析
从反应类型的角度看，该反应是复分解反应的一个典型实例。复分解反应发生的条件之一是生成物中有气体、沉淀或水。此反应恰好同时生成了水和气体（二氧化碳），因此能够顺利进行。选择大理石或石灰石是因为它们来源广泛、成本低廉，且反应速率适中，易于控制。而使用稀盐酸而非浓盐酸，是为了避免反应过于剧烈，并防止浓盐酸挥发出大量氯化氢气体，导致收集的二氧化碳不纯。稀硫酸虽然也能反应，但会生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石表面，阻碍反应持续进行，故通常不采用。
实验意义与应用
掌握这一反应原理具有重要的实践意义。它不仅是一种基础的二氧化碳制备方法，还生动地展示了复分解反应的特征。在实验操作中，我们通常采用“固液常温”型发生装置，并用向上排空气法收集二氧化碳（因其密度比空气大）。通过这个实验，学生可以直观理解气体制备、收集和检验（如使澄清石灰水变浑浊）的全过程。此外，该反应也是理解自然界中碳酸盐与酸反应（如溶洞形成）的微观模型，连接了实验室化学与自然现象，体现了化学知识的实用性与趣味性。