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

向碳酸钠粉末中加入稀盐酸，有大量的气泡冒出，碳酸钠能与稀盐酸反应。向碳酸钠粉末中加入稀硫酸，有大量的气泡冒出，碳酸钠能与稀硫酸反应。有关反应为，盐酸和碳酸钠生成氯化钠、水和二氧化碳。硫酸和碳酸钠生成硫酸钠、水和二氧化碳。 第5章 奇妙的二氧化碳 沪教版·九年级化学 第2节 二氧化碳的实验室制法 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。 学习目标 新课导入 说一说 我们学过哪些可以生成二氧化碳的化学反应？ 呼吸作用 木炭充分燃烧 C + O2 (充足) ==== CO2 点燃 碳酸氢铵受热分解 NH4HCO3 ==== NH4↑ + H2O + CO2↑ △ 加热铜绿 Cu2(OH)2CO3 ==== 2CuO + H2O + CO2↑ △ 蜡烛燃烧 一氧化碳燃烧 2CO + O2 ==== 2CO2 点燃 碳酸受热分解 H2CO3 ==== H2O + CO2↑ △ 煅烧石灰石 CaCO3 ==== CaO + CO2↑ 高温 ······ 这些化学反应适合于实验室制取二氧化碳吗？ 呼吸作用 木炭充分燃烧 C + O2 (充足) ==== CO2 点燃 碳酸氢铵受热分解 NH4HCO3 ==== NH4↑ + H2O + CO2↑ △ 加热铜绿 Cu2(OH)2CO3 ==== 2CuO + H2O + CO2↑ △ 蜡烛燃烧 一氧化碳燃烧 2CO + O2 ==== 2CO2 点燃 碳酸受热分解 H2CO3 ==== H2O + CO2↑ △ 煅烧石灰石 CaCO3 ==== CaO + CO2↑ 高温 易生成CO，发生危险 产物不纯 CO易发生危险 反应物不易获取 反应物不稳定 高温需消耗大量热能 推进新课 知识点1 实验室制取二氧化碳的原理 基础实验 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？ 目的：认识实验室制备二氧化碳应选用的试剂。 这些实验是否适合用于实验室制取二氧化碳？ 点击播放视频 反应试剂 实验现象 分析 碳酸钠粉末+稀盐酸 剧烈反应，迅速产生大量气泡 反应速率过快，产生的气体不便于收集 碳酸钠粉末+稀硫酸 剧烈反应，迅速产生大量气泡 碳酸钙粉末+稀盐酸 剧烈反应，迅速产生大量气泡 碳酸钙粉末+稀硫酸 刚开始产生气泡，后有大量白色沉淀生成，反应速率逐渐减慢至停止 反应生成硫酸钙微溶于水，阻止硫酸与碳酸钙进一步接触发生反应 块状大理石+稀盐酸 持续产生气泡 反应速率适中，持续时间长，易于收集 块状大理石+稀硫酸 刚开始产生气泡，后面反应速率逐渐减慢至停止 反应生成硫酸钙覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行 通过对比实验可以知道，实验室制取二氧化碳应选择______________与_________的反应，其反应速度适中，易于收集，且反应持续时间较长。 结论 块状大理石 稀盐酸 反应原理：CaCO3 + 2HCl ＝ CaCl2 + H2O + CO2↑ 这个反应实际上包含了连续发生的两个反应。 首先，碳酸钙与盐酸发生反应： CaCO3 + 2HCl ＝ CaCl2 + H2CO3 接着，碳酸不稳定，分解生成二氧化碳： H2CO3 ＝ H2O + CO2↑ 知识点2 实验室制取二氧化碳的装置 1. 发生装置 制取O2 制取CO2 原料和状态 是否加热 装置选用 原料和状态 是否加热 装置选用 KMnO4固体 需加热 固体 加热 H2O2溶液和MnO2固体 不需 加热 固液 常温 稀盐酸和大理石 不需加热 固液常温 固体加热装置，不适合 制取少量二氧化碳时选用 制取较多二氧化碳时选用 从图中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。 2. 收集装置 制取O2 制取CO2 密度与 空气比较 是否 溶于水 装置选用 密度与 空气比较 是否 溶于水 装置选用 大于空气 不易溶于水 向上排空气或排水法 大于空气 易溶于水 向上排空气法 图中三套装置中哪个可以用于收集二氧化碳？ 向上排空气法 向下排空气法 排水法 防止气体从 长颈漏斗逸出 以便于气体的导出 有利于排尽集气瓶内的空气 3. 组装仪器 导管应伸入集气瓶底部 长颈漏斗下端应浸入液面以下 导管刚露出橡皮塞即可 4. 实验步骤（以制取较多二氧化碳为例） 连接仪器，检查装置的气密性； 装入块状石灰石（或大理石），塞紧双孔橡皮塞； 固定好反应装置； 向长颈漏斗中加入稀盐酸至浸没长颈漏斗下端管口； 收集气体； 检验气体是否收集满。 点击播放视频 1. 如何检查图中发生装置的气密性？ 如图所示，组装好仪器后，先把导气管的一端浸入水里，然后用手掌紧贴容器外壁，如果导气管口有气泡冒出，或者松开手，导气管口浸水的一端形成一段高于水面的水柱，则表明装置气密性良好。 5. 注意事项 2. 如何用图中收集装置检验二氧化碳是否收集满？ 二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已集满，否则未集满。 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，你能说出该装置的优点吗？ 即通过开关弹簧夹控制反应的发生与停止。 夹紧弹簧夹，生成的气体无法排出，试管内气压增大，将液体压入长颈漏斗，使多孔塑料隔板上的固体和液体分离，反应停止；打开弹簧夹，气体排出，试管内液面上升，固体与液体接触，反应继续。 知识点3 实验室制取气体的一般思路 1. 确定制取气体的化学反应原理 综合考虑： 反应的速率大小 产生气体是否易于收集 生成气体是否纯净 实验操作是否方便 实验操作是否安全 实验过程是否会产生污染 试剂的价格 ...... 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。 制取O2 制取CO2 制取原理 选择理由 制取原理 选择理由 高锰酸钾分解 加热即可分解，不需要催化剂 稀盐酸与石灰石(或大理石)反应 原料廉价易得，反应速率适中，便于气体收集 过氧化氢分解 常温条件下就可以分解产生氧气 发生装置的选择 根据反应物状态、反应条件。 气体发生装置 反应物的状态 固体和固体反应 固体和液体反应 液体和液体反应 …… 反应条件：是否需要加热、加催化剂等 1. 确定制取气体的发生装置和收集装置 实验室常见气体的发生装置： 发生装置 固体加热型 固液常温型 导管不能伸入试管过长，否则不利于气体排出 试管口略向下倾斜，防止冷凝水流至热的试管底部，使试管炸裂 铁夹夹在距试管口 ~ 处 1 1 4 3 长颈漏斗末端伸入液面以下起液封作用 收集装置的选择 取决于气体的性质。 气体收集装置 排空气法 密度比空气大——向上排空气法 密度比空气小——向下排空气法 排水法：不易溶于水，不与水发生反应 实验室常见气体的收集装置： 收集装置 示例 特点 向上排空气法 向下排空气法 排水法 O2、CO2 H2 O2、H2 排空气法收集到的气体：干燥 排水法收集到的气体：纯净 导管末端插到集气瓶底部 导管放在集气瓶口即可 既能溶于水，又能和空气中的成分反应时——排液法(要收集的气体不与该液体反应，也不溶于该液体) 。 以下为实验室制取 O2、CO2 常用的发生装置和收集装置，将适当的装置编号填入表中 制取的气体 发生装置 收集装置 O2 CO2 AC EF BC E 比较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。 发生装置：制取氧气的为固体加热型或固液常温型，制取二氧化碳的为固液常温型，因为反应所需的试剂和反应条件不同。 比较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。 收集装置：收集氧气的为向上排空气法或排水法，收集二氧化碳的为向上排空气法，因为氧气和二氧化碳在水中的溶解度不同。 随堂练习 1. 下列反应常用于实验室制取二氧化碳的是( ) A. 高温煅烧石灰石 B. 石灰石与稀硫酸反应 C. 大理石与稀盐酸反应 D. 木炭在氧气中燃烧 C 2. 实验室制取二氧化碳的有关操作如下图，其中不正确的是( ) B A. 检查装置气密性 B. 收集 C. 检验 D. 验满 3. 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( ) A. 用过氧化氢溶液制取O2，可选用装置②④组合 B. 用装置①制取CO2 ，分液漏斗中应装稀硫酸 C. 用装置③收集的气体不溶于水且不与水反应 D. 要做铁丝燃烧实验，用④收集O2时建议留部分水 D 4. 右图所示实验室制取二氧化碳的装置有哪些错误？为什么？ 答：该制取二氧化碳的装置有以下几处错误： 1.长颈漏斗下端管口没有伸入液面下， 会导致二氧化碳从长颈漏斗逸出。 2.出气导管口不应伸入液面下， 这样无法收集到气体。 3.集气瓶口不能向下，因为二氧化碳的密度比空气的密度大，这样无法收集到二氧化碳。 5.根据下图所示实验装置回答下列问题: (1)实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的发生装置应选用_____，收集装置可选用_____； (2) 实验室制取二氧化碳的发生装置应选用_____，收集装置可选用_____。 B C或D B D （1）该反应的化学方程式为________________________________。 （2）图I表示加入药品前的一个操作，其目的是_____________________。 CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ 检查装置的气密性 6.实验室常用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳。 （3）某小组经研究，用图II所示方法成功制得了大量CO2。①推测：在硫酸溶液中加入氯化铵并对溶液加热，目的都是_________________________。 ②相比用稀盐酸和石灰石制CO2，图II所示方法的优点是________________________________________。 增大硫酸钙的溶解性 制得的CO2较纯，不含氯化氢气体 二氧化碳的实验室制法 药品：石灰石（大理石）和稀盐酸 反应原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ 检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。 发生装置：固液常温型 收集装置：向上排空气法 装置的确定 验满：将燃着的木条放在瓶口，熄灭则已满。 课堂小结 气体的制取 反应物状态（固+固、固+液等） 反应条件（是否需要加热、使用催化剂等） 气体的性质（溶解性、密度、是否与水或氧气反应等） 反应原理 收集原理 确定发生装置 确定收集装置 $$首先，大家要了解本次实验所需要的实验用品、实验仪器有。锥形屏，双孔橡胶塞，烧杯、玻璃导管，胶皮管，集气瓶、毛玻璃片，止水夹。场景，漏斗、镊子、气瓶、酒精灯。实验药品有。大理石，稀盐酸，蒸馏水。其他实验用品。有。木条、火柴。步骤一，组装装置，并检查装置的气密性。首先将长颈漏斗润湿后，慢慢旋进双孔橡胶塞中。然后润湿导管口。把玻璃导管与胶皮管连接起来。用止水夹夹紧胶皮管。将另一根玻璃导管与胶皮管连接起来。接着将其中较短的一根玻璃导管璇靳双孔橡胶塞中。连接双孔橡胶塞与锥形屏。最后向场景漏斗中倒水。当漏斗内形成一段稳定的水柱。并且静置一会儿，水柱不再下降，说明装置气密性良好。步骤二，用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，并用向上排空气法收集气体。首先用镊子往锥形瓶中放入少量大理石。然后将带有长颈漏斗与导管的双孔橡胶塞连接锥形瓶瓶口，将导管的另一端伸入集气瓶中。这样装置就安装好了。接着向长颈漏斗中倾倒适量稀盐酸。待反应持续一分钟左右后，即可检测集气瓶是否收集满气体。点燃一根小木条，将其放在集气瓶瓶口，当点燃的木条熄灭，说明集气瓶已收集满气体。最后将玻璃片的磨砂面向下盖住集气瓶瓶口，再取出导管。这样一瓶二氧化碳就收集好了。可以看到，往锥形瓶中倾倒稀盐酸后，大理石表面有大量气泡产生，生成的气体使燃着的木条熄灭。由实验可知，大理石与稀盐酸反应产生的气体为二氧化碳，二氧化碳的密度大于空气，所以使用向上排空气法收集二氧化碳。