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

第2节 二氧化碳的实验室制法 本课题主要研究实验室中如何制取二氧化碳。教材首先通过对二氧化碳生成途径的讨论，引导学生思考哪些方法适用于实验室制取二氧化碳，进而引出实验室制取二氧化碳的反应原理，即大理石（或石灰石）与稀盐酸反应。接着介绍了实验装置的选择，包括发生装置和收集装置，让学生明白根据反应物的状态、反应条件以及气体的物理性质来选择合适装置的方法。 课题 二氧化碳的实验室制法 课型 新授课 素养目标 1.根据物质制备的要求选择适合实验室制取二氧化碳的药品。 2.选择正确的实验室制取二氧化碳的装置并说出理由。 3.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。 4.对比氧气和二氧化碳的实验室制法，总结实验室制取气体的一般思路。 教学重点 1.选择适合实验室制取二氧化碳的药品与装置并动手制取、检验二氧化碳。 2.归纳实验室制取气体的一般思路与方法。 教学难点 1.能基于物质制备要求的理论选择合适的药品，体会科学实验的严谨性与可行性。 2.在解决化学问题的中，培养学生运用比较、分类、分析、综合、归纳等科学方法的思维。 教具 准备 石灰石（或大理石）、稀盐酸、澄清石灰水、试管、锥形瓶、长颈漏斗，带导管的双孔橡皮塞、集气瓶、玻璃片、导气管、多媒体课件等。 课前预习 1.实验室制取CO2常选用块状的石灰石或大理石和稀盐酸，其反应原理是CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。 2.制取CO2使用固液不加热装置；CO2气体只能用向上排空气法收集，是因为二氧化碳能溶于水且密度比空气大。 备课笔记 课前预习 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 （2）确定制取气体的发生装置和收集装置 ①发生装置的选择:根据反应物状态、反应条件 ②收集装置的选择:取决于气体的性质 新课导入 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？下面我们就来探究一下二氧化碳的实验室制法。 进行新课 一、实验室制取二氧化碳的反应原理 ［提问］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。 ［交流讨论］小组为单位进行讨论。 ［展示］课件展示生成二氧化碳的化学方程式 ［提问］上述化学反应适合实验室制取二氧化碳吗？说明理由。 ［交流讨论］小组为单位进行讨论。 ［讲述］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，但高温需要消托大量的热能；一氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳酸氢铵受热分解都可以生成二氧化碳，但产物中均易混入其他气体。 ［提问］在一般的实验条件下，怎样方便地制得比较纯净的二氧化碳气体？ ［演示］课件演示教材第150页“基础实验”图5-11二氧化碳的制备和检验。 如图所示，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。 备课笔记 课外拓展： 工业上，通过高温煅烧石灰石的方法制取二氧化碳。CaCO3高温CaO+CO2↑。 进行新课 ［总结］试管B中，大理石（或石灰石）表面有气泡产生，固体减少；试管A中导管口有气泡产生，澄清石灰水变浑浊。 ［讲述］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，反应原理为CaCO3+2HCl===CaCl2＋CO2↑十H2O。 二、实验室制取二氧化碳的装置 ［提问］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？ ［讨论］比较实验室制取氧气和二氧化碳的反应物的状态和反应条件。 ［提问］从下图A～C三套装置中，选择适合于实验室制取二氧化碳的发生装置，说明理由。 ［总结］A装置适用于固体加热制备气体，B、C装置适用于固液常温制备气体。实验室制取少量二氧化碳的发生装置常用装置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，如使用装置C，长颈漏斗便于在反应过程中添加稀盐酸。 ［讨论］比较实验室制取氧气和二氧化碳的性质。 备课笔记 规律总结： （1）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的CaSO4，会覆盖在大理石表面，阻碍反应继续进行；（2）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，会使生成的气体中混有较多氯化氢气体而不纯；（3）不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石（或石灰石），因为它们与稀盐酸反应速率太快，很难控制，且成本较高。 方法总结： 判断一种气体的密度比空气大还是小的方法是：空气的平均相对分子质量约为29，如果某气体的相对分子质量大于29，则这种气体的密度比空气的大；如果某气体的相对分子质量小于29，则这种气体的密度比空气的小。 进行新课 ［阅读］引导学生阅读教材“方法导引”——气体的收集 ［讲解］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A)；密度比空气小的可以用向下排空气法收集（图B)。不易溶于水且不与水反应的气体可以用排水法收集（图C)。 ［总结］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。 ［演示］课件演示二氧化碳的制取实验。 ［总结］实验室制取二氧化碳的实验步骤：①连接仪器，检查装置的气密性；；②装入石灰石(或大理石)，塞紧双孔橡皮塞；③固定好反应装置；④向长颈漏斗中加入稀盐酸至浸没长颈漏斗下端管口；⑤收集气体；⑥检验气体是否收集满。 ［讨论］用如图装置制取二氧化碳，如何检查装置的气密性？ ［学生回答］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，则表明装置不漏气。 ［讨论］用如图装置收集二氧化碳气体，如何检验二氧化碳气体是否收集满？ ［学生回答］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。 备课笔记 重点提示： 若制取的气体有毒，在收集该气体时，还应采取措施防止该气体逸散到空气中，故对多余的气体要进行尾气处理，避免其对空气造成污染。 方法点拨： ①制取二氧化碳时，长颈漏斗的下端必须伸到液面以下是为了防止产生的CO2气体从长颈漏斗中逸出。 ②收集二氧化碳时，因为二氧化碳气体的密度比空气的大，为了把集气瓶内的空气排尽，使收集的二氧化碳比较纯净，所以把导气管通到集气瓶的底部。 进行新课 ［讨论］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（如图），你能说出该装置的优点吗？ ［学生回答］可以通过开关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 ［讲述］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。 ［提问］确定实验室制取O2、CO2的反应原理，并说明选择该装置的理由。 ［交流讨论］小组为单位进行讨论。 ［总结］ ［提问］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教材第153页表5-1中。 ［总结］ 备课笔记 重点提示： 若制取的气体有毒，在收集该气体时，还应采取措施防止该气体逸散到空气中，故对多余的气体要进行尾气处理，避免其对空气造成污染。 思想方法：知识迁移法 选择未学过的气体的制取装置，就要根据实验室中制取气体的一般思路和方法进行知识的迁移。首先要熟悉固体加热型和固液不加热型两种气体的发生装置，知道根据气体的密度和溶解性来选择收集装置，再根据陌生气体的制取原理和性质，与上面的知识对照迁移，找出共同点，再选择仪器的组合。 进行新课 ［提问］上述两种气体的发生装置有何异同？请说明原因。 ［总结］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。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。 ［讲述］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氧气的一般思路： 1.确定制取气体的化学反应原理 2.确定制取气体的发生装置和收集装置 （1）发生装置的选择:根据反应物状态、反应条件 （2）收集装置的选择:取决于气体的性质 教学板书 第2节 二氧化碳的实验室制法 一、实验室制取二氧化碳的原理 1.反应试剂：石灰石（或大理石）与稀盐酸 2.反应原理： 二、实验室制取二氧化碳的装置 1.发生装置：固液常温型 2.收集装置：向上排空气法装置。 3.实验室制取二氧化碳操作步骤：①连接仪器，检查装置的气密性；②装入石灰石(或大理石)，塞紧双孔橡皮塞；③固定好反应装置；④向长颈漏斗中加入稀盐酸至浸没长颈漏斗下端管口；⑤收集气体；⑥检验气体是否收集满。 三、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 2.确定制取气体的发生装置和收集装置 （1）发生装置的选择:根据反应物状态、反应条件 （2）收集装置的选择:取决于气体的性质 备课笔记 课堂 小结 本节课主要学习了实验室中制取二氧化碳的反应原理和实验装置，并了解了实验室制取气体实验的一般思路。 教材习题解答 练习与实践（P153-154） 1.B 2.A 3.（1）① （2）③④ （3）①②③④ 4. 5.（1）长颈漏斗 试管 （2）关闭玻璃旋塞 （3）尽可能多地排掉原集气瓶中的空气。 6.实验现象：产生大量气泡，碱面逐渐消失；蜡烛熄灭。 原理：碱面中的碳酸钠与白醋中的醋酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，二氧化碳的量逐渐积累，排尽蜡烛火焰周围的空气，蜡烛熄灭。 布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。 教学反思 探究重在过程、思路和方法本节课主要是让学生探究实验室中制取二氧化碳的装置，在探究过程中了解实验室中确定制取气体的装置（包括发生装置和收集装置）时应考虑的因素，如反应物的状态、反应条件、所要制取的气体的性质等等。因此，本课时的重点是让学生参与设计制取二氧化碳装置的过程，以及了解实验室中确定制取气体装置的思路和方法。 教学过程中老师的疑问： 教师点评和总结： 备课笔记 学科网（北京）股份有限公司 $