实验室制取二氧化碳的方程式与原理
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，是利用稀盐酸与大理石（或石灰石，主要成分均为碳酸钙）发生反应。其核心的化学反应方程式为：CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。这个方程式清晰地揭示了反应的本质：碳酸钙（固体）与盐酸（液体）中的氢离子结合，生成可溶的氯化钙、水以及气态的二氧化碳。反应过程中有气泡迅速产生，生成的二氧化碳气体密度比空气大，且能溶于水，因此通常采用向上排空气法进行收集。
实验装置与材料选择
进行该实验通常需要搭建“固液常温型”气体发生装置。具体材料包括：锥形瓶或广口瓶（作为反应容器）、长颈漏斗（方便添加盐酸）、双孔胶塞、导气管、集气瓶等。在药品选择上，大理石或石灰石是理想的固体反应物，因其是块状，能有效控制反应速率。酸的选择至关重要，必须使用稀盐酸而非稀硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的微溶硫酸钙会覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行。盐酸的浓度也宜适中，过浓的盐酸会挥发出氯化氢气体，导致收集的二氧化碳不纯。
操作要点与实际应用
实验操作时，需先检查装置的气密性。将大理石置于锥形瓶中，从长颈漏斗加入稀盐酸至浸没漏斗下端（形成液封），反应随即开始。用燃着的木条置于集气瓶口进行验满，若木条熄灭则证明二氧化碳已收集满。实验室选择此方法，是因为其反应速率适中、原料廉价易得、操作安全简便。制得的二氧化碳气体广泛应用于后续的性质实验，如验证其不支持燃烧、能与澄清石灰水反应（CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O）使其变浑浊等，是学习气体制备与性质的典范实验。