第二节 探究二氧化碳的性质与制法（教学课件）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

第六单元 碳和碳的氧化物 第二节 探究二氧化碳的性质与制法 八年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 学习内容导览 二氧化碳的实验室制取 2 二氧化碳的性质 1 2 明·学习目标 1.掌握二氧化碳的物理性质和化学性质，掌握实验室制取二氧化碳的反应原理，理解气体发生装置和收集装置的选择依据。 2.通过实验探究二氧化碳的性质，掌握实验操作技能，学会设计实验、观察现象、分析结论，提升科学探究能力。能完成二氧化碳的制取、检验及验满实验，并尝试改进装置。 3.建立物质性质决定其用途的化学思维，通过探究激发对绿色化学技术的探索热情，渗透绿色化学的思想，体会化学学科的实际应用和社会价值。 3 引·新课导入 大棚蔬菜种植通过提供适宜的温度、湿度、光照等条件，使得蔬菜能够在最佳的环境下生长，提高蔬菜的产量和质量。然而，大棚蔬菜种植中也存在一些问题，其中最主要的问题是二氧化碳的供应。二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，而大棚内二氧化碳浓度较低，往往制约了蔬菜的生长速度和产量。 冬季里人们为了提高大棚蔬菜的产量，在大棚内放置二氧化碳发生装置，你知道二氧化碳发生装置内的药品有哪一些呢？反应的原理是什么？ 4 二氧化碳的性质 01 探·知识奥秘 二、二氧化碳的性质 探究思路 结合O2性质的探究过程，说一说应该从哪些方面来认识CO2的性质？ 物理性质 化学性质 观察集气瓶中的二氧化碳，并结合科普文章中给出的数据和你的生活经验，归纳二氧化碳的物理性质。 小组内交流讨论一下。 二氧化碳的物理性质，赋予它丰富的用途。​ 常温常压下，它是无色无味的气体，密度约为空气的 1.5 倍，能像液体般 “覆盖” 燃烧物隔绝氧气，因此常作灭火剂。它还能溶于水，1 体积水约溶 1 体积二氧化碳，这正是汽水冒泡的秘密。​ 加压降温时，二氧化碳会变成雪花状的 “干冰”。它常温下不熔化、直接升华，还会吸收大量热，所以可作制冷剂，用于食品保鲜、人工降雨和舞台造雾。其升华时体积剧增的特性，也能用于工业设备清洁，避免化学污染。​ 这些应用都基于它的物理性质，既便利生活，也体现了性质与用途的紧密关联。 6 探·知识奥秘 探究思路 结合O2性质的探究过程，说一说应该从哪些方面来认识CO2的性质？ 物理性质 化学性质 观察集气瓶中的二氧化碳，并结合科普文章中给出的数据和你的生活经验，归纳二氧化碳的物理性质。 小组内交流讨论一下。 二氧化碳的物理性质，赋予它丰富的用途。​ 常温常压下，它是无色无味的气体，密度约为空气的 1.5 倍，能像液体般 “覆盖” 燃烧物隔绝氧气，因此常作灭火剂。它还能溶于水，1 体积水约溶 1 体积二氧化碳，这正是汽水冒泡的秘密。​ 加压降温时，二氧化碳会变成雪花状的 “干冰”。它常温下不熔化、直接升华，还会吸收大量热，所以可作制冷剂，用于食品保鲜、人工降雨和舞台造雾。其升华时体积剧增的特性，也能用于工业设备清洁，避免化学污染。​ 这些应用都基于它的物理性质，既便利生活，也体现了性质与用途的紧密关联。 二、二氧化碳的性质 7 探·知识奥秘 二氧化碳的物理性质 颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点 熔点 无味 气体 比空气大 能溶于水 -78.5℃ -56.5℃ 无色 通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度约为空气的1.5倍。二氧化碳气体在一定压强和低温条件下能够变成白色块状或片状固体，俗称干冰。 干冰在升华时会吸收大量的热，是一种环保型制冷剂，可用于人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果等。 性质 用途 决 定 二、二氧化碳的性质 8 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 二氧化碳溶于水 1.如图所示，向一个集满二氧化碳气体的矿泉水瓶中加入约1/3体积的水，立即拧紧瓶盖，振荡，观察现象。 2.取一支试管，从矿泉水瓶中向试管中倒入适量的二氧化碳水溶液。然后向试管中滴加几滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。将试管加热，观察现象。 二氧化碳的溶解性 小资料：紫色石蕊试液 紫色石蕊试液是常用酸碱指示剂，由石蕊粉末溶于水制成。它遇酸性溶液会变红，遇碱性溶液会变蓝，遇中性溶液（如纯水）仍呈紫色，常用于实验室快速判断溶液酸碱性，操作简便且现象明显。 二、二氧化碳的性质 9 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 现象 分析 结论 塑料瓶变瘪 部分CO2溶于水使瓶内气体减少，气压变小，大气压强使瓶子变瘪。 CO2能溶于水 二、二氧化碳的性质 10 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 现象 分析 结论 溶液由紫色→红色 溶解在水中的部分CO2跟水反应，生成了酸性物质 CO2能与水反应 二、二氧化碳的性质 11 探·知识奥秘 现象 分析 结论 加热后溶液由红色→紫色 生成的酸性物质不稳定，加热时分解 碳酸（H2CO3）不稳定，加热时分解成了二氧化碳和水。 实验探究二氧化碳的性质 二氧化碳能溶于水。通常情况下，1体积水大约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强会溶解得更多。溶于水后，部分二氧化碳和水反应，生成了碳酸。碳酸能使紫色石蕊试液变红色。 CO2+H2O = H2CO3 碳酸不稳定，常温下很容易分解为二氧化碳和水。 H2CO3 = CO2↑ +H2O 二、二氧化碳的性质 12 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 向一装有两支燃着的高低蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，观察现象。 现象：蜡烛自下而上依次熄灭 二、二氧化碳的性质 13 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 现象 结论 两支蜡烛自下而上，依次熄灭 CO2的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧 这一性质在生活中有哪些用途？ 密度比空气大：二氧化碳密度比空气大，覆盖在可燃物表面隔绝氧气。 不燃烧也不支持燃烧：二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，可以达到灭火的目的。 二、二氧化碳的性质 14 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 将二氧化碳通入装有澄清石灰水的试管中，观察并记录现象。 现象 分析 结论 澄清石灰水变浑浊 CO2能与氢氧化钙的水溶液(俗称石灰水)反应，生成白色沉淀，使澄清石灰水变浑浊 CO2能与Ca(OH)2溶液反应生成白色的碳酸钙沉淀 化学方程式： Ca(OH)2+CO2===CaCO3 ↓+H2O 在实验室中常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在。 二、二氧化碳的性质 15 探·知识奥秘 实验探究二氧化碳的性质 小组合作，总结二氧化碳具有哪些性质？在生活中有哪些用途？ 物理性质 化学性质 （1）无色无味的气体， （2）密度比空气大， （3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。 （4）在高压低温下可得固体——干冰。 （1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。 （2）不能供给呼吸。 （3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3 （4）与澄清石灰水反应： 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O 该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。 （5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO（已学） 高温 二、二氧化碳的性质 16 探·知识奥秘 二氧化碳的用途 性质 用途 决 定 干冰制冷保鲜 干冰人工降雨 干冰制造舞台效果 二氧化碳灭火 二氧化碳做气体肥料 二氧化碳做碳酸饮料 二、二氧化碳的性质 17 理·核心要点 二氧化碳的性质 二氧化碳的物理性质 二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。 （2）不能供给呼吸。 （3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3 （4）与澄清石灰水反应：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。 （5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO （1）无色无味的气体， （2）密度比空气大， （3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。 （4）在高压低温下可得固体——干冰。 二氧化碳的用途 （1）固体二氧化碳（干冰）的用途：①制冷剂②用于人工增雨③制造舞台烟雾效果。 （2）灭火（3）农业生产中的气体肥料 （4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。 高温 18 1．下列关于二氧化碳的说法正确的是（ ） A．二氧化碳有毒，进入深井或地窖要做灯火实验 B．温度越低，压强越大，二氧化碳在水中的溶解性越强 C．二氧化碳过多排放是导致酸雨的主要原因 D．二氧化碳不可燃、不助燃，因此任何火灾都可以用二氧化碳灭火 析·典型范例 B 2．在甲、乙两个等体积的软塑料瓶中，分别盛有等体积的滴有紫色石蕊溶液的水，用图示两种方法收集满二氧化碳后，旋紧瓶盖振荡，则观察到的现象是（ ） A．甲瓶没有任何变化，乙瓶紫色石蕊溶液变红 B．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，乙瓶变瘪 C．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，甲瓶变瘪 D．甲瓶变瘪，乙瓶紫色石蕊溶液变红 析·典型范例 C 二氧化碳的实验室制取 02 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 实验室制取气体物质的一般思路 确定制取气体的化学反应原理 根据实验室条件（如常温、加热、催化剂等），选择合适的药品和反应。需考虑原料易得、价格低廉、操作简便、反应速率适中、制得气体纯净等因素。 选择发生装置 根据反应物状态和反应条件选择。 固体+固体加热型 如高锰酸钾制氧气 固体+液体常温型 如过氧化氢制氧气） 选择收集装置 根据气体的密度、水溶性、是否与空气反应选择。 排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体 （如氧气、氢气）。 向上排空气法：适用于密度比空气大且不与空气反应的气体（如二氧化碳、氧气）。 向下排空气法：适用于密度比空气小且不与空气反应的气体（如氢气、甲烷）。 检验与验满 通过特定的化学反应或物理性质验证气体是否为目标气体以及是否收集满。例如，用带火星的木条检验氧气，用澄清石灰水检验二氧化碳。 实验注意事项 检查装置气密性。 控制反应速率 （如通过分液漏斗滴加液体）。 根据实验室制取气体的一般思路，小组讨论并选择一种原理，设计实验方案并制定实验步骤。 22 探·知识奥秘 药品选择 联系所学知识和日常生活，列举你所知道的能生成二氧化碳的反应 蜡烛燃烧可生成二氧化碳 碳在氧气中燃烧生成二氧化碳 生物体的呼吸作用可产生二氧化碳 木炭还原氧化铜，生成铜和二氧化碳 石灰石高温分解 石灰石与稀盐酸在常温下反应 小组讨论： 这些方法中哪些适用于实验室制取CO2？ 一、二氧化碳的实验室制取 23 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 碳在氧气中燃烧生成二氧化碳 生物体的呼吸作用可产生二氧化碳 蜡烛燃烧可生成二氧化碳 所得气体不纯 石灰石高温分解 取材不便 条件限制 石灰石与稀盐酸在常温下反应 木炭还原氧化铜，生成铜和二氧化碳 小资料： 碳酸钠（Na2CO3）和碳酸钙（CaCO3）都是常见的碳酸盐，都能与酸反应生成二氧化碳。 常见的酸为盐酸（HCl）和硫酸（H2SO4）。 选择哪两种药品在实验室制取二氧化碳更合适呢？ 24 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 可供选择的原料：石灰石(主要成分CaCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、稀盐酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4) 可供选择的仪器：小试管、药匙、胶头滴管、镊子。 碳酸钠粉末 块状石灰石 25 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 认真观察并记录实验现象，思考：以上四个实验都可以产生二氧化碳，都适合用来进行二氧化碳的实验室制取么？ 编号 实验内容 实验现象 实验分析 1 碳酸钠和稀盐酸 2 石灰石和稀盐酸 3 碳酸钠和稀硫酸 4 石灰石和稀硫酸 有大量气泡产生，反应剧烈 反应速率太快，不易收集 产生气泡速率比较适中 适合实验室制取二氧化碳气体 有大量气泡产生，反应剧烈 反应速率太快，不易收集 开始反应有气泡，一会儿就无气泡产生 反应一会儿就停止 26 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 2、选择制取气体的药品的一般原则是：较易反应、反应速度适中、产生气体易于收集、操作简便等。 结论： 1、实验室制取二氧化碳的最好原料: 石灰石和稀盐酸 大理石和稀硫酸反应一会，为什么会自动停止？ 思考 资料卡片： CaSO4是一种微溶于水的白色物质，它覆盖在未反应完的碳酸钙的表面，阻止了反应的继续进行，反应便自动停止。 反应原理： CaCO3＋2H2SO4＝CaSO4＋ H2O ＋ CO2↑ 27 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 实验室制取二氧化碳的反应原理： 1.药品：石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸 2.反应原理：CaCO3+2HCl === CaCl2+H2CO3 碳酸不稳定易分解：H2CO3 == H2O+CO2↑ 总反应为：CaCO3+2HCl === CaCl2+H2O+CO2↑ 根据气体制取的一般思路，确定原理选择完药品后，需要选择发生装置和收集装置 思考与讨论： （1）实验室制取氧气的装置？（2）该装置的选择依据是什么？ （3）怎样收集氧气？依据是什么？如何类比氧气的收集方法，根据二氧化碳的性质选择收集方法？ 28 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 【复习】我们在学习氧气的制取的时候就学过以下的气体发生装置： A B C 用上面的发生装置填写下表： 实验 发生装置 选择的依据 氯酸钾 高锰酸钾 过氧化氢 反应物是液体或固体和液体，不要加热(常温) 反应物是固体，需要加热 固体加热型 固液常温型 29 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 我们已经知道 固体 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ↑ 液体 不需加热 反应物是固体和液体的混合物，反应不需要加热 固液常温型 探究制取CO2的发生装置 便于添加药品 控制反应的 发生和停止 控制反应的速率 30 探·知识奥秘 装置选择 一、二氧化碳的实验室制取 排水法 不易溶于水且不与水发生反应的气体 向上排空气法 密度比空气大的气体且不与空气反应 向下排空气法 密度比空气小且不与空气反应的气体 二氧化密度比空气大，能溶于水且与水反应，所以收集二氧化碳只能用向上排空气法 ‌常见的气体制取收集装置 收集二氧化碳应该选择哪种收集装置？ 31 探·知识奥秘 实验步骤 一、二氧化碳的实验室制取 连接仪器 检查气密性 加大理石 加稀盐酸 收集气体 集满后正放在桌面上 检验装置气密性 先加固体 后加液体 思考：如何验证二氧化碳是否集满？如何检验收集到的气体是二氧化碳? 32 探·知识奥秘 药品选择 一、二氧化碳的实验室制取 验满方法 将燃着的木条伸到集气瓶口， 若木条熄灭，则说明集满。 澄清石灰水 变浑浊 检验方法 将产生的气体通入澄清的石灰水， 石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 思考：为什么不能用燃烧的木条检验生成的气体是否为二氧化碳？ 很多气体都不支持燃烧，都可以使燃烧的木条熄灭，如氮气、氦气等。 33 探·知识奥秘 注意事项 一、二氧化碳的实验室制取 若使用长颈漏斗下端应插到液面以下，形成液封，分液漏斗则不需要。 导管只需突出胶塞少许 排空气法导气管应该伸入接近瓶底的位置，以利于空气的排出 二氧化碳既不燃烧、一般也不支持燃烧且本身无毒，可用于灭火、作科学实验和工业生产的保护气。此外，二氧化碳还是农业生产中的气体肥料以及工业生产碳酸饮料、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。 34 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 拓展阅读 二氧化碳气体虽然没有毒性，但在局部环境中浓度过高时，会导致人缺氧窒息。当空气中二氧化碳含量达到20%(体积分数)时，人体在几秒钟内就会死亡。在干涸的深井底部和一些久未开启的地窖内，常会积聚较多的二氧化碳气体。在进入这类地方时，应当先放入烛火试探一下，如果烛火熄灭，千万不可贸然进入。 CO2体积 分数 对人体健康的影响 1% 感到气闷、头昏、心悸。 4-5% 感到气闷、头痛、眩晕。 10% 使人神志不清，呼吸停止，以致死亡。 ①为什么要常保持教室通风？ ②进入久未开启的菜窖，应怎样避免二氧化碳对人的生命构成的威胁？ O2 空气 灯火实验 探·知识奥秘 一、二氧化碳的实验室制取 二氧化碳的工业制取 高温煅烧石灰石 CaCO3 ====CaO + CO2 ↑ 高温 煅烧法：从石灰石煅烧生产水泥、石灰的尾气中回收。煅烧反应生成 CaO 和高浓度 CO₂，经除尘、脱硫、压缩提纯后可直接利用，是建材行业碳回收的核心路径。 理·核心要点 二氧化碳实验室制取 1、反应的药品 2、反应的原理 3、装置图 4、验满方法 5、检验方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 将燃着的木条伸到集气瓶口，木条熄灭，则说明集满。 大理石（或石灰石）和稀盐酸 将产生的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 37 1．小聪用如图所示的装置制取二氧化碳，以下说法正确的是（ ） A．漏斗下端应该伸入液面以下 B．该装置不能控制反应的发生和停止 C．装置中的铜网可用铁丝网代替 D．可将石灰石换成锌粒，用来制取氢气 析·典型范例 D 2．如图装置可用于制取气体，说法正确的是（ ） A．该装置可制取二氧化碳 B．Ⅰ可控制反应的发生与停止 C．Ⅱ中气体的收集方法是向下排空气法 D．若用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃则氧气集满 析·典型范例 A 理·核心要点 二氧化碳的实验室制取 二氧化碳的制取 2、反应的原理 3、装置图 4、验满方法 5、检验方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 将燃着的木条伸到集气瓶口，木条熄灭，则说明集满。 将产生的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。 二氧化碳的性质 二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。（2）不能供给呼吸。 （3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3 （4）与澄清石灰水反应：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。 （5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO 高温 二氧化碳的物理性质 （1）无色无味的气体（2）密度比空气大，（3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。（4）在高压低温下可得固体——干冰。 40 1．鉴别下列各组物质，所选用的试剂或方法不正确的是（ ） A．氧气和二氧化碳：澄清石灰水 B．氦气和氮气：带火星的木条 C．水和双氧水：二氧化锰 D．汽油和酒精：闻气味 析·典型范例 B 2．在实验室制取二氧化碳时，下列有关该实验的操作，正确的是（ ） A．用排水法收集一瓶二氧化碳气体 B．先向试管中放入石灰石和稀盐酸，再检查装置的气密性 C．将燃烧的木条伸入集气瓶中，检验生成的气体是否是二氧化碳 D．将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片，正放在桌面上 析·典型范例 D THANKS! 谢谢观看 八年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 $