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

本讲义聚焦二氧化碳的实验室制法，系统梳理反应原理（大理石/石灰石与稀盐酸反应）、试剂选择依据（避开粉末状碳酸钙等三类错误方案）、固液不加热型发生装置（含气密性检查与液封操作）、向上排空气法收集、检验与验满方法，结合工业制法对比及制取气体一般思路，构建完整知识支架。 该资料通过错误试剂方案分析培养科学思维（证据推理），实验装置操作规范强化科学探究能力（如气密性检查），一般思路与评价标准渗透化学观念（物质转化与科学方法）。课中助力教师系统授课，课后学生可回顾操作细节与思路，弥补知识盲点。

第2节二氧化碳的实验室制法 一、实验室制取二氧化碳的核心原理与试剂选择 （1）反应原理 实验室制取二氧化碳是利用大理石（或石灰石）与稀盐酸的常温反应。其中，大理石（或石灰石）的主要成分是碳酸钙（CaCO3），稀盐酸是氯化氢（HCl）的水溶液。 -文字表达式：碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 -化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （2） 试剂选择的关键依据（避开3类错误方案） 1 不选粉末状碳酸钙：粉末状碳酸钙与稀盐酸接触面积过大，反应速率极快，短时间内大量产气，不仅难以控制收集节奏，还可能造成导管堵塞，导致实验失败。 2 不选浓盐酸：浓盐酸具有强挥发性，反应过程中会挥发出HCl气体，使收集到的CO2混有杂质，纯度降低，影响后续检验或使用。 3 不选稀硫酸：稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙（CaSO4），该物质会均匀覆盖在大理石（或石灰石）表面，形成“保护膜”，隔绝反应物接触，导致反应逐渐停止，无法持续制取CO2。 2、 实验装置设计与操作规范 （1） 发生装置：固液不加热型 -选型依据：反应物状态和反应条件。反应物为固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸），反应无需加热（常温即可顺利进行），因此可直接沿用实验室用“二氧化锰+双氧水”制取氧气的发生装置（常用组合：长颈漏斗+锥形瓶+带导管的橡胶塞）。 -气密性检查（实验前必做步骤）：关闭导管上的弹簧夹，向长颈漏斗中缓慢注入蒸馏水，直至漏斗内形成一段稳定的水柱；静置1～2分钟，若水柱液面不下降，说明装置气密性良好（若液面下降，需检查橡胶塞是否塞紧、导管是否破损，修复后重新检查）。 -操作注意：长颈漏斗的下端必须浸入反应液液面以下（形成“液封”），防止反应生成的CO2从漏斗口逸出，导致气体收集量不足。 （2） 收集方法：向上排空气法（唯一适配方案） -适配向上排空气法：CO2的密度比空气大（同温同压下，CO2相对分子质量44＞空气平均相对分子质量29），气体通入集气瓶后会在底部聚集，自然排出瓶内空气； -排除排水法：CO2能溶于水（1体积水约溶解1体积CO2，若用排水法收集，气体会大量溶解损耗，无法收集到足量、纯净CO2 -操作要点：将导管伸入集气瓶底部，确保瓶内空气完全排出，提高收集气体的纯度。 3、 气体的检验与验满（精准区分，避免混淆） （1） 检验方法：确认是否为CO2。 将收集到的气体通入澄清石灰水中，若观察到澄清石灰水变浑浊，即可证明该气体是CO2。 核心反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O -注意：需将气体通入石灰水内部，避免仅在液面上方晃动，导致现象不明显。 （2） 验满方法：确认是否收集满 将燃着的小木条放在集气瓶口（不伸入瓶内），若木条立即熄灭，证明CO2已收集满。 -原理：CO2不燃烧，也不支持燃烧，若瓶口已充满CO2，会隔绝氧气，使木条熄灭；若伸入瓶内，会干扰瓶内气体纯度，且无法准确判断是否满瓶。 4、 工业制取二氧化碳的对比（拓展知识） 工业上制取CO2的方法与实验室不同，主要通过高温煅烧石灰石实现，该反应同时产出工业常用原料生石灰（CaO），属于规模化生产工艺。高温 -文字表达式：碳酸钙===氧化钙+二氧化碳高温 -化学方程式：CaCO3====CaO+CO2↑ 5、 实验室制取气体的一般思路与方案评价标准 （1） 一般思路 明确反应原理（选择合适反应物与反应类型） 设计实验装置（发生装置按“反应物状态+反应条件”选择，收集装置按“气体密度+溶解性”选择） 制定检验与验满方法（结合气体特有性质） 优化操作细节（规避误差与安全风险）。 （2） 方案优劣评价维度 -原理科学性：反应是否可行、产物是否唯一（无难以分离的杂质）； -操作便捷性：装置是否简单、步骤是否简洁、是否便于控制反应启停（不必须）； -安全可靠性：反应是否平稳、是否产生有毒/易爆气体、是否有腐蚀风险； -速率适配性：反应速率既不过快（不易收集），也不过慢（耗时过长）； -节能环保性：是否消耗过多能源、是否产生污染环境的废弃物； -经济实用性：原料是否廉价易得、实验成本是否较低。 学科网（北京）股份有限公司 $