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

本文围绕二氧化碳的实验室制法展开，涵盖反应原理、装置选择、实验步骤等核心知识点。承接化学气体制取基础，为后续复杂实验奠基，呼应化学实验探究单元主题。通过知识点讲解、例题分析等环节，培养学生化学观念、科学思维、科学探究与实践及科学态度与责任等核心素养。 该设计创新点在于以易错点为突破口强化理解，采用讲练结合特色教法。从学生层面提升其对知识的批判性思维，为教师提供清晰授课路径，高效突破教学难点，增强课堂学习效果。

5.2 二氧化碳的实验室制法导学案 一、学习目标（简写版） 1. 掌握实验室制取二氧化碳的反应原理，能正确书写相关化学方程式。 1. 了解实验室制取二氧化碳的发生装置和收集装置的选择依据，学会组装装置。 1. 掌握实验室制取二氧化碳的实验步骤、检验和验满方法，能完成实验操作。 二、学习重难点 （一）学习重点 1. 实验室制取二氧化碳的反应原理（用大理石或石灰石与稀盐酸反应）及化学方程式。 1. 发生装置和收集装置的选择，以及实验步骤、检验和验满方法。 （二）学习难点 1. 理解实验室制取气体时发生装置和收集装置的选择依据，并能灵活应用。 1. 分析实验中可能出现的误差或失败原因，如收集不到气体、气体不纯等。 三、知识点自主预习填空 1. 实验室制取二氧化碳常用的药品是____和____，反应的化学方程式为____。 1. 实验室制取气体的发生装置主要有____型和____型，选择的依据是____和____。制取二氧化碳时，由于反应物是____和____，反应____加热，所以选择____型发生装置。 1. 二氧化碳的密度比空气____，且____溶于水，所以实验室收集二氧化碳常用____法，一般不选用____法。 1. 检验二氧化碳的方法是____，验满的方法是____。 1. 实验室制取二氧化碳的实验步骤大致为：连接装置→____→装入药品（先加____，后加____）→收集气体→整理仪器。 四、知识点讲解与要点 （一）知识点 1：实验室制取二氧化碳的反应原理 1. 常用药品：大理石（或石灰石，主要成分是）和稀盐酸（的水溶液）。 1. 反应原理：大理石或石灰石中的碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：。 1. 选择依据：该反应速率适中，便于控制，且生成的二氧化碳气体较纯净，成本较低。 1. 常考易错点： 0. 不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙（）微溶于水，会覆盖在大理石或石灰石表面，阻止反应继续进行。 0. 不能用碳酸钠（）代替大理石或石灰石，因为碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不利于收集气体。 0. 不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，会使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体，导致气体不纯。 经典例题 1：实验室制取二氧化碳时，不宜选用的药品是（ ） A. 大理石和稀盐酸 B. 石灰石和稀盐酸 C. 碳酸钠和稀盐酸 D. 以上都不宜选用 答案：C 解析：碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不利于控制反应和收集气体，不宜选用，C 正确；大理石和石灰石与稀盐酸反应速率适中，适合实验室制取二氧化碳，A、B 不符合题意。 （二）知识点 2：发生装置的选择 1. 常见发生装置类型： 0. “固液不加热型”：适用于反应物是固体和液体，且反应不需要加热的情况。 0. “固体加热型”：适用于反应物是固体，且反应需要加热的情况。 17. 选择依据：反应物的状态和反应条件（是否需要加热）。 18. 二氧化碳发生装置的选择：由于制取二氧化碳的反应物是固体（大理石或石灰石）和液体（稀盐酸），反应不需要加热，所以选择 “固液不加热型” 发生装置。常见的 “固液不加热型” 装置有简易装置（试管、锥形瓶配长颈漏斗或分液漏斗）等。 19. 常考易错点： 0. 长颈漏斗的下端未伸入液面以下，会导致生成的二氧化碳从长颈漏斗口逸出。 0. 选择 “固体加热型” 装置制取二氧化碳，忽略了该反应不需要加热的条件。 经典例题 2：实验室制取二氧化碳时，应选用的发生装置是（ ） A. 固体加热型 B. 固液不加热型 C. 两种装置均可 D. 无法确定 答案：B 解析：实验室制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应不需要加热，应选用固液不加热型发生装置，B 正确，A、C、D 错误。 （三）知识点 3：收集装置的选择 1. 常见收集装置类型及选择依据： 0. 向上排空气法：适用于气体密度比空气大，且不与空气中的成分反应的气体。 0. 向下排空气法：适用于气体密度比空气小，且不与空气中的成分反应的气体。 0. 排水法：适用于气体不易溶于水，且不与水反应的气体。 21. 二氧化碳收集装置的选择：二氧化碳的密度比空气大，且能溶于水并与水反应，所以常用向上排空气法收集，一般不选用排水法。 22. 常考易错点： 0. 用排水法收集二氧化碳，忽略了二氧化碳能溶于水的性质，导致收集到的气体量少或不纯。 0. 收集时导管未伸到集气瓶底部，导致收集的二氧化碳不纯（空气未排尽）。 经典例题 3：实验室收集二氧化碳应采用的方法是（ ） A. 向上排空气法 B. 向下排空气法 C. 排水法 D. 以上方法均可 答案：A 解析：二氧化碳密度比空气大，能溶于水，所以应采用向上排空气法收集，A 正确，B、C、D 错误。 （四）知识点 4：二氧化碳的检验、验满及实验步骤 1. 检验方法：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳，反应的化学方程式为：。 1. 验满方法：将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满（利用二氧化碳不燃烧、不支持燃烧的性质）。 1. 实验步骤： 0. 连接装置：按照从下到上、从左到右的顺序连接仪器。 0. 检查装置的气密性：将导管的一端浸入水中，用手紧握试管或锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好。 0. 装入药品：先加固体药品（大理石或石灰石），后加液体药品（稀盐酸）。加稀盐酸时，长颈漏斗的下端要伸入液面以下，防止气体逸出。 0. 收集气体：用向上排空气法收集，导管要伸到集气瓶底部，以便排尽空气。 0. 整理仪器：实验结束后，先将导管从集气瓶中取出，再熄灭相关仪器（若有加热装置），然后清洗仪器并放回原处。 26. 常考易错点： 0. 混淆检验和验满的方法，如用澄清石灰水验满，导致无法判断是否收集满。 0. 检查装置气密性的方法错误，或未检查气密性就装入药品，导致收集不到气体。 0. 装入药品时先加液体后加固体，导致液体溅出或固体加入困难。 经典例题 4：下列关于实验室制取二氧化碳的检验和验满方法的说法，正确的是（ ） A. 检验和验满都可以用澄清石灰水 B. 检验用澄清石灰水，验满用燃着的木条 C. 检验和验满都可以用燃着的木条 D. 检验用燃着的木条，验满用澄清石灰水 答案：B 解析：检验二氧化碳用澄清石灰水（看是否变浑浊），验满用燃着的木条（放在瓶口看是否熄灭），B 正确，A、C、D 错误。 五、效果检测（判断题） 1. 实验室制取二氧化碳时，用稀硫酸代替稀盐酸效果更好。（ ） 1. 实验室制取二氧化碳的发生装置可以选用固体加热型。（ ） 1. 二氧化碳能用排水法收集，因为其在水中的溶解量不大。（ ） 1. 检验二氧化碳时，将燃着的木条伸入集气瓶中，若木条熄灭，则证明是二氧化碳。（ ） 1. 实验室制取二氧化碳时，先加稀盐酸，后加大理石，操作更方便。（ ） 六、归纳总结 1. 反应原理：实验室用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，化学方程式为 ，需注意药品的正确选择，避免用稀硫酸、碳酸钠等。 1. 装置选择：发生装置选固液不加热型（因反应物为固液、反应不加热），收集装置选向上排空气法（因二氧化碳密度比空气大、能溶于水）。 1. 实验操作：按 “连接装置→检查气密性→装药品→收集→整理” 的步骤进行，检验用澄清石灰水，验满用燃着的木条放瓶口，操作中要注意细节，如长颈漏斗液封、导管位置等。 1. 性质与实验的联系：二氧化碳的物理性质（密度、溶解性）决定了收集方法，化学性质（与澄清石灰水反应、不燃烧不支持燃烧）决定了检验和验满方法。 7、 课后作业 一、选择题 1．下列有关气体的实验室制取、收集、检验操作错误的是 A．高锰酸钾制取氧气 B．制取二氧化碳 C．收集氧气和二氧化碳 D．检验氧气 2．在实验室制取二氧化碳实验中，涉及的部分实验操作如下，其中正确的是 A．发生装置 B．取完盐酸后 C．检验 D．验满 3．实验室制取二氧化碳时，下列相关操作正确的是 A．检查气密性 B．装药品 C．收集气体 D．气体验满 4．正确的实验操作是实验的关键。下列操作不正确的是 A．实验室制取气体时，装药品前要先进行气密性检查 B．收集氢气时，可用向上排空气法收集 C．制取二氧化碳时，先向试管中加入块状石灰石，然后倒入稀盐酸 D．实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集氧气，结束时要先将导管移出水面 二、实验题 5．自然界氧循环对维持人类生活与生态平衡具有重要意义。 (1)用图1装置制取和 ①用大理石()和稀制取的化学方程式为 ，收集装置是 ，验满的方法是 。 ②用B作发生装置产生，反应的化学方程式为 ，检验氧气的方法是 。 (2)探究鱼缸中氧循环 ①图2鱼缸中和含氧量比一周前明显下降。下降的原因可能是 (用化学方程式表示)。 ②用图3进行实验，测得4小时后a中含氧量为，b中含氧量为。从氧循环的角度分析，氧含量不同的原因是 。 ③若要恢复鱼缸中的正常氧循环，可以采取的一种做法是 。 6．下图是实验室制取气体的部分装置，回答下列问题。 (1)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，发生反应的化学方程式为 。 (2)用上述装置制取二氧化碳时，选择发生装置和收集装置的组合是 。 (3)证明二氧化碳是否集满的方法是 。 7．实验室里选用如图所示仪器制取气体（橡皮塞、导气管及试剂略去）。 (1)制取一瓶纯净的，若要使用双孔橡皮塞，需选用的仪器有 （填字母），该套装置的优点是 。 (2)用制取的化学方程式为 ；若用该方法制取，其发生装置需补充一种玻璃仪器，该仪器是 。 8．根据下图回答有关问题： (1)图中标号a的仪器名称是 。 (2)实验室用B装置制取二氧化碳的化学方程式为 。主要操作步骤：①检查装置的气密性；②收集并验满气体；③装入试剂；④组装仪器。正确的操作顺序是 (填序号)。 (3)实验室可用加热氯化铵和熟石灰的固体混合物制取氨气，则制取氨气应选择的发生装置是 (填字母)，收集氨气应选择D装置而不能用C、E装置，据此推测氨气具有的物理性质是 。 9．实验课上，老师提供了如图所示的实验装置和药品，让同学们自主完成实验。 (1)小美制取并收集一瓶纯净的氧气，她选择的组合装置是 。 (2)小利用B装置制取了一种气体。则实验时反应的化学方程式为 。 (3)小明利用小美制出的氧气完成了铁丝燃烧实验，实验时的现象是：铁丝剧烈燃烧， ，放出热量。 (4)实验室收集氧气和二氧化碳均可以用C装置，其理由是 。 (5)通过这次实验课同学们总结出制取气体时，选择发生装置的依据是： 和反应条件。 10．基本的化学实验操作和实验设计是初中化学核心知识之一，结合以下实验装置图回答问题： (1)仪器a的名称是 。 (2)若用装置F收集二氧化碳，气体应从 导管口通入。(填“b”或“c”) (3)登山运动员登山时常用氢化钙作为供氢剂，用来提供能源。某兴趣小组同学用氢化钙这种固态储氢物质制取氢气，氢化钙与水剧烈反应生成氢氧化钙并释放出氢气，则利用该原理制取较纯净氢气的装置为 (从A-E中选择)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 八、答案与解析 （一）自主预习填空答案 1. 大理石（或石灰石）；稀盐酸； 1. 固液不加热；固体加热；反应物的状态；反应条件；固体；液体；不需要；固液不加热 1. 大；能；向上排空气；排水 1. 将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则为二氧化碳；将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，则已收集满 1. 检查装置的气密性；固体药品（大理石或石灰石）；液体药品（稀盐酸） （二）效果检测答案与解析 1. 答案：× 0. 解析：稀硫酸与大理石或石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在固体表面，阻止反应继续进行，不能用稀硫酸代替稀盐酸，该说法错误。 42. 答案：× 0. 解析：实验室制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应不需要加热，应选用固液不加热型发生装置，该说法错误。 43. 答案：× 0. 解析：二氧化碳能溶于水且与水反应，不能用排水法收集，该说法错误。 44. 答案：× 0. 解析：检验二氧化碳应使用澄清石灰水，燃着的木条熄灭只能说明该气体不燃烧、不支持燃烧，不能确定是二氧化碳（如氮气也能使燃着的木条熄灭），该说法错误。 45. 答案：× 0. 解析：实验室制取二氧化碳时，应先加固体药品（大理石），后加液体药品（稀盐酸），防止液体溅出，该说法错误。 （3） 课后作业答案与解析 1．B 【详解】A、用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，可以选择该装置，加热时，应用外焰加热，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管，且应在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内粉末状物质进入导管，图中操作正确，不符合题意； B、实验室通常用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应属于固液不加热反应，但是长颈漏斗下端应伸入液面以下，防止反应生成的气体从长颈漏斗下端逸出，图中操作错误，符合题意； C、氧气和二氧化碳密度均大于空气，均可选择向上排空气法收集，图中操作正确，不符合题意； D、氧气具有助燃性，检验氧气：将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，说明已经集满，图中操作正确，不符合题意。 故选B。 2．C 【详解】A、在实验室制取二氧化碳的实验中，A中的长颈漏斗要深入液面以下进行液封，以防止生成的气体逸出，错误； B、取完盐酸后瓶塞要盖好试剂瓶，且放置时要倒放，防止盐酸挥发，瓶塞被污染，错误； C、二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水检验二氧化碳，将气体通入澄清石灰水，若变浑浊，则该气体是二氧化碳，正确； D、二氧化碳的验满要将燃着的小木条置于瓶口而不是瓶中，错误。 故选C。 3．A 【详解】A.图示装置向外拉注射器的活塞时，装置内气压减小，若观察到长颈漏斗下端冒出气泡，说明该装置的气密性良好，故A正确； B.实验室制取二氧化碳使添加试剂的顺序为先添加固体试剂，再添加液体试剂，且加入大理石时，应先将试管横放，把大理石放在试管口，再把试管竖立起来，使大理石缓缓滑到试管底部，故B错误； C.二氧化碳密度比空气大，且不与空气中的成分反应，应采用向上排空气法来收集，故C错误； D.二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，验满时应将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已集满，而不是伸入瓶内，故D错误。 故选：A。 4．B 【详解】A、实验室制取气体时，装药品前要先进行气密性检查，防止装置漏气导致药品浪费，说法正确，不符合题意； B、氢气密度比空气小，可采用向下排空气法收集，说法错误，符合题意； C、制取二氧化碳时，先向试管中加入块状石灰石，然后倒入稀盐酸，说法正确，不符合题意； D、实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集氧气，结束时要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入热的试管底部，使试管炸裂，说法正确，不符合题意。 故选：B。 5．(1) D 将然着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳已收集满 将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体为氧气 (2) 水草经光合作用，将二氧化碳转化为氧气 补充光照 【详解】（1）①碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为； 二氧化碳密度比空气大，能溶于水且与水反应，应采用向上排空气法进行收集，即收集装置选D； 二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，则验满的方法为将然着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳已收集满； ②B装置适用于固-液常温型，可用于过氧化氢制氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为； 氧气具有助燃性，则检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体为氧气； （2）①鱼缸中的鱼呼吸产生二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸（），碳酸显酸性，会导致鱼缸中水的pH下降； ②水草经光合作用，将二氧化碳转化为氧气，导致a、b中的含氧量不同； ③结合②，若要恢复鱼缸中的正常氧循环，可以补充光照。 6．(1) (2)BD (3)将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已集满 【详解】（1）大理石主要成分是碳酸钙，它与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为。 （2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，该反应是固体和液体在常温下进行，不需要加热，所以发生装置应选 B；二氧化碳密度比空气大，能溶于水，只能用向上排空气法收集，所以收集装置选 D，组合为 BD。 （3）因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，所以将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，就表明集气瓶内二氧化碳已充满。 7．(1) a、b、e、f 控制反应速率 (2) 试管 【详解】（1）实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，属于固、液混合不加热型，二氧化碳密度大于空气，可用向上排空气法收集；制取一瓶纯净的CO2，若要使用双孔橡皮塞，则还需要用锥形瓶、集气瓶、分液漏斗来制取二氧化碳，用洗气瓶来除掉二氧化碳中混有的氯化氢气体，所以需选用的仪器有：a、b、e、f；该套装置可通过分液漏斗可控制向锥形瓶中添加稀盐酸，其优点是可以控制反应的速率； （2）用KMnO4制取O2，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：；用高锰酸钾制取氧气，反应物是固体，反应需要加热，若用该方法制取O2，其发生装置需补充的一种玻璃仪器是试管，将高锰酸钾放于试管中加热。 8．(1)集气瓶 (2) ④①③② (3) A 密度比空气小 【详解】（1）由图可知，标号a的仪器名称是：集气瓶； （2）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； 实验室用B装置制取二氧化碳的步骤为：组装仪器，检查装置的气密性，装入药品，收集并验满气体，故顺序是：④①③②； （3）实验室可用加热氯化铵和熟石灰的固体混合物制取氨气，属于固体加热反应，发生装置可选A； 收集氨气应选择D装置而不能用C、E装置，即采用向下排空气法收集，说明氨气密度比空气小。 9．(1)AD (2) (3)火星四射，生成黑色固体 (4)密度都大于空气 (5)反应物的状态 【详解】（1）实验室常用高锰酸钾加热制取氧气，选择的发生装置为A，排水法收集的氧气比较纯净，选择的收集装置为D； （2）B装置是固液常温反应，可选用药品大理石和稀盐酸制取二氧化碳，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （3）铁丝在氧气中燃烧，实验时的现象是：铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量； （4）C装置是向上排空气法收集装置，验室收集氧气和二氧化碳均可以用C装置，是因为二氧化碳和氧气的密度都大于空气； （5）通过这次实验课同学们总结出制取气体时，选择发生装置的依据是反应物的状态和反应条件。 10．(1)铁架台 (2)b (3)BE 【详解】（1）由图可知，仪器a的名称是铁架台。 （2）二氧化碳密度比空气大，若用装置F收集二氧化碳，气体应从b进，瓶内空气从c排出。 （3）氢化钙与水剧烈反应生成氢氧化钙并释放出氢气，属于固液不加热型反应，发生装置选B（液体通过分液漏斗加入还可以控制反应速率）；氢气难溶于水，可用排水法收集，氢气密度比空气小，可用向下排空气法收集，但排水法收集的气体比排空气法收集的气体纯，因此要收集较纯净的氢气，收集装置选E。故填：BE。 $$