5.2 二氧化碳的实验室制法 课件 -2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

5.2 二氧化碳的实验室制法 1 知识回顾 从实验室制取氧气实验中我们已经知道，设计合理的实验方案要从反应原理、原料、装置、条件和环保等多方面综合考虑。在实验室中，应如何设计制取二氧化碳的实验方案并完成实验? 新课导入 • 目标预览 • 能根据实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求设计实验方案；能动手进行实验，体验二氧化碳的实验室制取过程，学习二氧化碳实验室制取的有关技能。 一、实验室制取二氧化碳的原理 1. 哪些化学反应可以生成二氧化碳?写出相关反应的化学方程式。 2.上述化学反应适合于实验室制取二氧化碳吗?请说明理由。 新课讲解 1. 哪些化学反应可以生成二氧化碳?写出相关反应的化学方程式。 2.上述化学反应适合于实验室制取二氧化碳吗?请说明理由。 许多化学反应都可以产生二氧化碳，而有些并不适合于实验室制取二氧化碳。 如碳酸钙高温分解可以生成二氧化碳，但高温需要消耗大量的热能；氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳酸氢铵受热分解都可以生成一氧化碳，但产物中均易混入其他气体。 在一般的实验室条件下，怎样方便地制得比较纯净的二氧化碳气体? 如图5-11，在试管A中加入适量大理石(或石灰石)，试管B中注入少量澄清石灰水；随后向试管A中注入少量稀盐酸，迅速塞上带导管的橡皮塞，并将导管伸入澄清石灰水中，观察实验现象。 图5-11 二氧化碳的制备和检验 在实验室里，常用块状的石灰石或大理石 (主要成分均为碳酸钙)与稀盐酸反应制取二氧化碳。 其化学方程式如下： 二、实验室制取二氧化碳的装置 根据实验室制取二氧化碳的原理，结合实验室制取氧气实验的经验，如何设计实验室制取二氧化碳的发生装置和收集装置? 从图 5-12 的 A~C 三套装置中，选出适合于实验室制取二氧化碳的发生装置，说出理由。 图 5-12 实验室制取气体的发生装置 实验室制取少量二氧化碳的发生装置常用图5-12所示的装置 B。 当要制取较多的二氧化碳时，可以用容积较大的锥形瓶、烧瓶等作为反应容器如使用如图5-12所示的发生装置 C，长颈漏斗便于在反应过程中添加稀盐酸。 气体的收集 实验室中收集某种气体使用的方法，主要取决于这种气体的性质。例如，不与空气反应的气体，密度比空气大的可以用向上排空气法收集 (图5-13A)； 图5-13 气体的收集装置 密度比空气小的可以用向下排空气法收集 (图5-13B)。 不易溶于水且不与水反应的气体可以用排水法收集 (图5-13C)。 图5-13 气体的收集装置 二氧化碳密度比空气大，实验室收集二氧化碳时可以采用向上排空气法。 依据实验室制取二氧化碳的原理，讨论下列问题： 1. 用图 5-12B 装置制取二氧化碳，如何检查装置的气密性? 连接仪器，先把导管的一端浸入水中，然后双手紧握试管外壁如果导管口有气泡冒出，松开手后过段时间，导管中会形成 段水柱，则说明装置不漏气。 2. 用图 5-13A 装置收集二氧化碳气体，如何检验二氧化碳是否收集满? 把燃着的木条放在集气瓶口处，如果木条熄灭，则证明已经集满。 3. 实验中还可以用试管、多孔隔板长颈漏斗、导管和弹簧夹组成另一套气体的发生装置 (图5-14) 你能说出该装置的优点吗? 图 5-14 制取二氧化碳的发生装置 优点是能通过弹簧夹控制反应的发生与停止。 三、实验室制取气体的一般思路 在设计实验室制取气体的方案时，选择合适的化学反应原理是关键。依据反应原理，确定实验方法和装置，需要考虑多方面的因素。 1.确定实验室制取O2、CO2的反应原理，并说明选择该反应的理由。 (1)实验室制取氧气常采用以下反应原理： ①分解过氧化氢溶液： 选择该反应的理由是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解速率适中，操作简便安全，产物只有水和氧气，对环境无污染。 ②加热氯酸钾和二氧化锰的混合物： 选择该反应的理由是该反应产生氧气较稳定，且二氧化锰是催化剂，反应后可回收重复利用。 ③加热高锰酸钾： 选择该反应的理由是高锰酸钾是常见试剂，反应相对容易进行。 2.以下为实验室制取 O2、CO2常用的发生装置和收集装置： 图5-15 实验室制取气体的发生装置和收集装置 实验室制取二氧化碳一般采用块状石灰石或大理石 (主要成分是碳酸钙) 与稀盐酸反应： 选择该反应的理由是反应速率适中，容易控制，原料易得且成本较低。 从上述装置中分别选择O2、CO2的发生装置和收集装置，填入表5-1 中。 表 5-1 实验室制取 O2、CO2 的装置 制取的气体 该气体的发生装置 (填装置编号) 该气体的收集装置(填装置编号) O2 用过氧化氢制取 B或C E或F 用 KClO3或 KMnO4 制取 A CO2 B或C E 表 5-1 实验室制取 O2、CO2 的装置 上述两种气体的发生装置和收集装置有何异同?请说明原因。 氧气和二氧化碳的发生装置和收集装置有以下异同： (1)相同点：若采用固体与液体不加热反应来制取时，发生装置可以相同，都可以用 B或 C。收集装置都可以用E。 (2)不同点： ①发生装置：如果用加热固体的方法制取氧气 (如加热高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰混合物)，则需要用到酒精灯等加热装置，而制取二氧化碳通常不需要加热。 ②收集装置：氧气密度比空气略大，不易溶于水，所以可以用向上排空气法或排水法收集；二氧化碳能溶于水且密度比空气大， 般只用向上排空气法收集。 原因：两种气体的性质不同。氧气的物理性质使得它有多种收集方法可选，而二氧化碳的水溶性限制了其收集方法只能选择向上排空气法。同时制取方法的不同也导致发生装置有所差异。 通过对氧气和二氧化碳的实验室制法的学习，可以总结出实验室制取气体的一般思路。 图5-16 选择实验室气体制取装置的一般思路 1. 实验室用双氧水制氧气和用大理石与稀盐酸反应制二氧化碳相比较，下列说法中不正确的是( )。 A.反应都不需要加热 B. 涉及的反应都是分解反应 C.可以用同一套发生装置 D.都能用向上排空气法收集气体 B 2.下列关于二氧化碳的实验室制法正确的是 ( )。 A 3. 实验室通常用①带火星的木条、②燃着的木条、③澄清石灰水、④紫色石蕊溶液等实验用品来区别不同的气体。为区别下列三组气体，请你选择合适的实验用品的编号填在相应的空格中。 (1)区别氧气和氮气选___________。 (2)区别氮气和二氧化碳选__________。 (3)区别氧气和二氧化碳选___________。 ①② ③④ ①②③④ 4. 实验室盛放石灰水的试剂瓶内壁上，常有一层白色固体，这种白色固体的主要成分是__________________，其形成原因 可用化学方程式表示为_________________________________。用稀盐酸洗涤可以除去这种白色固体，发生反应的化学方程式 为___________________________________________________。 碳酸钙 (CaCO3) 5.实验室制取气体常用右图装置。 (1)装置A中，添加液体药品的仪器是_______________，反应容器是__________。 (2)选用装置 B 制取二氧化碳，使反应停止的操作是___________ ____________________________。 长颈漏斗 试管 关闭玻璃旋塞 (3)使用装置 C 收集气体，为什么要将导气管插到接近瓶底的位置? 将导气管插到接近瓶底的位置主要有以下原因： ①能更充分地排出集气瓶内的空气，使收集到的气体更纯净。 ②可以保证气体从瓶底逐渐向上聚集，这样收集的气体在瓶内分布更均匀，收集效果更好。 6. 取一个烧杯，杯底固定一支蜡烛 (如下图)，加入一些碱面 (主要成分是碳酸钠)，往烧杯中加入一些白醋 (含有一定量的醋酸)。简述实验现象并解释原理。 实验现象：白醋和碱面接触时会产生大量气泡，过一会儿，蜡烛会熄灭。 实验原理：白醋含有一定量的醋酸,碱面的主要成分是碳酸钠，它们会发生化学反应，生成二氧化碳气体。一氧化碳气体是一种不可燃也不助燃的气体，它会覆盖在蜡烛火焰上，使蜡烛与空气隔绝，导致蜡烛熄灭。 课堂小结 1.如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法正确的是( ) 课堂练习 A.实验室制取二氧化碳，可选用装置①③组合 B.用装置①制取二氧化碳，分液漏斗中应装稀硫酸 C.用装置⑤收集二氧化碳，验满时，将燃着的木条放在 a 处 D.装置①中分液漏斗可以换成长颈漏斗 ✔ 2.掌握实验室制取气体的一般思路和方法是化学学习的必备能力。请根据如图所示装置回答问题。 (1)写出仪器 a 的名称：__________。 试管 (2) 实验室用 A 装置制取氧气反应的化学方程式为__________ _______________________________________________________。 (3)实验室制取二氧化碳可选用的发生和收集装置为______(填字母)，反应的化学方程______________________________________。检验二氧化碳是否集满的方法为_____________________________ _______________________________________________________。 BC 把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，证明二氧化碳已集满 (4)已知常温常压下，氨气是 种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，水溶液显碱性。实验室可以利用氯化铵(固体)和氢氧化钙(固体)混合加热制备氨气，应选择的气体发生装置是______(填字母)，收集氨气应选用的装置是________(填字母)。 A D (5) 确定实验室制取气体的反应原理时，下列因素中不需要考虑的是_______(填字母)。 A. 药品容易获得，能生成所要制取的气体 B. 反应条件易于控制，反应速率适中 C. 操作简便易行，安全可靠，节能环保 D. 所要制取气体的颜色 D $$