5.2二氧化碳的实验室制法课件--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学课件围绕二氧化碳的实验室制法，系统涵盖反应原理、装置选择、验满与检验等核心知识。通过生活中二氧化碳的应用情境导入，引发学生思考，再通过药品选择、装置设计等探究活动，搭建从生活到化学实验的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以科学探究与实践为主线，通过对比不同药品反应的优缺点培养科学思维，设计多种发生装置提升探究能力，结合氧气制备横向比较形成化学观念。如“避坑指南”分析药品选择原因，培养严谨态度，拓展作业设计对比实验促进实践。学生能掌握知识与方法，教师可高效开展教学。

第5章 奇妙的二氧化碳 第二节 二氧化碳的实验室制法 1.7.2013 大家好，今天我们继续探索奇妙的二氧化碳。上节课我们了解了它的性质和用途，这节课，我们将学习如何在实验室里亲手制取这种重要的气体。让我们一起走进实验室，揭开二氧化碳制备的神秘面纱。 ‹#› 情境导入：我们身边的二氧化碳 日常饮品 用于制作碳酸饮料，溶于水形成碳酸，带来独特的刺激口感，是汽水、啤酒等饮品的重要成分。 食品保鲜 作为惰性气体填充食品包装，隔绝氧气，防止食物氧化变质，延长水果、零食的保质期。 工业基石 是重要的化工原料，可用于生产尿素、甲醇、碳酸氢铵等化工产品，在合成工业中应用广泛。 农业与消防 既是植物光合作用的“气体肥料”，又因不助燃、密度大的特性，常被用于灭火器中灭火。 思考：既然二氧化碳在生产生活中如此重要且应用广泛，那么在实验室环境下，我们该如何设计方案，才能方便、高效且纯净地制取二氧化碳呢？ 1.7.2013 二氧化碳无处不在，从我们喝的汽水到工业生产，都有它的身影。那么，问题来了，我们如何在实验室里高效、纯净地制备出二氧化碳呢？这就是我们今天要解决的核心问题。 ‹#› 探究一：选择合适的药品 思考：在实验室条件下，哪些物质的反应可以生成二氧化碳？ 01. 木炭在氧气中燃烧 反应方程式： 缺点：制取的气体不纯，会混入空气中的氮气等杂质，难以分离。 02. 蜡烛在氧气中燃烧 反应方程式： 缺点：生成物为混合气体，除二氧化碳外还有水蒸气，且气体不易收集纯净。 03. 碳酸钙高温煅烧 反应方程式： 缺点：需要高温加热的苛刻条件，消耗能源多，实验室操作不便，且反应速率慢。 04. 碳酸盐与稀酸反应 (实验室优选) 示例：石灰石（或大理石）与稀盐酸反应 优点：反应条件温和，常温即可进行；反应速率适中，易于控制和收集。 实验结论：综合考虑反应条件、气体纯度和操作便利性，实验室通常选用碳酸盐与稀酸反应来制取二氧化碳。 1.7.2013 要制取二氧化碳，首先要找到合适的反应物。我们可以想到很多方法，比如木炭燃烧，但这样制得的气体不纯。或者碳酸钙高温分解，但条件太苛刻。经过比较，我们发现，用碳酸盐和稀酸反应是最理想的选择，因为它反应条件温和，易于控制。 ‹#› 最佳拍档：大理石（或石灰石）与稀盐酸 大理石是实验室制取二氧化碳最常用的原料，它来源广泛、价格低廉，且与稀盐酸反应速率适中，便于收集气体。 核心药品解析 大理石/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。二者是实验室制备CO₂的经典组合。 化学反应原理 化学方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。本质是碳酸盐与酸反应，生成对应的盐、水和二氧化碳气体。 直观实验现象 反应进行时，大理石（固体）表面会产生大量无色气泡，且随着反应的持续，大理石固体逐渐溶解、减少。 1.7.2013 在众多碳酸盐和酸中，最佳拍档就是大理石（或石灰石）和稀盐酸。大理石的主要成分是碳酸钙，与稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳。这个反应现象明显，速率适中，非常适合实验室制备。 ‹#› 避坑指南：为什么不选它们？ 浓盐酸的“致命伤” 挥发出的HCl气体混入CO₂中，导致收集的气体不纯，实验结果误差大。 01. 为什么不能用浓盐酸？ 浓盐酸具有强烈的挥发性，打开试剂瓶瓶口会出现白雾（HCl气体与水蒸气结合）。若用它制取CO₂，制得的气体中会混有HCl杂质，无法得到纯净的二氧化碳。 02. 为什么不能用稀硫酸？ 稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙(CaSO₄)是微溶物，会覆盖在大理石（或石灰石）表面，形成一层致密的保护膜，阻碍酸液与内部的碳酸钙继续接触，使反应逐渐停止，无法持续产生CO₂。 1.7.2013 选择药品时也要避开一些“坑”。为什么不能用浓盐酸？因为它会挥发，导致制得的气体不纯。为什么不能用稀硫酸？因为它和碳酸钙反应会生成微溶的硫酸钙，包裹在大理石表面，使反应很快停止。所以，稀盐酸是最佳选择。 ‹#› 探究二：设计发生装置 01. 实验选择依据 反应物为固体（大理石）与液体（稀盐酸），反应过程在常温下即可进行，无需额外加热条件。 02. 实验装置结论 综合反应物状态与反应条件，本实验应选用“固液不加热型”气体发生装置，该装置能方便地控制反应的发生与停止。 知识链接：对比回忆 在实验室中，用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气时，反应物同样为固体与液体，且反应无需加热，因此也使用了相同的“固液不加热型”发生装置。 1.7.2013 选好了药品，接下来要搭建反应的“舞台”——发生装置。我们的反应物是固体和液体，反应条件是常温，所以我们应该选择“固液不加热型”的发生装置。这和我们之前用过氧化氢制氧气的装置类型是一样的。 ‹#› 多样的发生装置设计 01. 装置A（简易装置） 优点：装置结构简单，操作便捷，是实验室最基础的固液反应发生装置。 缺点：无法随时向反应容器中添加液体药品，且无法控制反应的进行与停止。 02. 装置B（长颈漏斗改进） 核心优势：通过长颈漏斗可以随时向反应容器中补充稀盐酸等液体反应物。 关键注意：长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下，形成“液封”，防止生成的气体从漏斗逸出。 03. 装置C（分液漏斗） 使用分液漏斗替代长颈漏斗，可通过活塞精确控制液体的滴加速度，从而灵活控制反应速率，获得平稳的气流。 04. 装置D（启普发生器） 利用气压差原理，可通过导管活塞随时控制反应的发生与停止，适用于块状固体与液体不加热的反应，可节约药品。 1.7.2013 “固液不加热型”装置有很多种变形。从最简单的试管装置，到可以随时添加液体的长颈漏斗装置，再到可以控制反应速率的分液漏斗装置，以及可以随时控制反应启停的启普发生器。每种装置都有其特点和适用场景。 ‹#› 探究三：设计收集装置 图示：向上排空气法收集气体装置。导管伸至集气瓶底部，利用密度差将空气从瓶口排出，以收集较纯净的二氧化碳。 01 / 收集方法的选择依据 气体密度大 二氧化碳的密度约为空气的1.5倍，会在空气中下沉，可聚集在集气瓶底部。 能溶于水且反应 二氧化碳不仅能溶于水，还会与水发生反应生成碳酸，因此不能使用排水法收集。 最终结论：采用“向上排空气法” 利用CO₂密度大于空气的性质，将导管伸至集气瓶底部，把瓶内空气向上排出，从而收集到较纯净的气体。 1.7.2013 气体生成后，我们需要把它收集起来。选择收集方法的依据是气体的密度和溶解性。二氧化碳密度比空气大，且能溶于水并与水反应，所以我们不能用排水法，而应该采用向上排空气法来收集。 ‹#› 整装待发：完整的实验装置 连接核心原则：从左到右，从下到上 搭建实验装置时，需遵循既定的空间顺序，确保装置稳固、操作安全，为后续实验的顺利进行打下基础。 液封防逸出 长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下形成“液封”，这样可以有效防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。 导管微露橡皮塞 发生装置中的导管只需伸出橡皮塞少许即可。若导管伸入过长，会阻碍气体顺利导出，影响实验效率。 导管伸至集气瓶底 向上排空气法收集气体时，导管要伸到集气瓶的底部，这样能最大程度排尽瓶内空气，保证收集气体的纯度。 1.7.2013 现在，我们把发生装置和收集装置连接起来，就得到了一套完整的实验装置。连接时要注意顺序，从左到右，从下到上。同时要记住几个关键点：长颈漏斗要液封，导管不能太长，收集时导管要伸到瓶底。 ‹#› 第四步：验满——CO₂是否已收集满？ 图示为熄灭的火柴，直观展示了二氧化碳不支持燃烧的化学性质，这是验满操作的核心依据。 实验原理 二氧化碳具有不可燃、也不支持燃烧的化学性质，利用这一特性可快速判断气体是否收集满。 操作方法 取一根燃着的木条，将其缓慢移至集气瓶口，观察木条的燃烧状态变化。 判断标准 若放在瓶口的燃着木条迅速熄灭，说明瓶内二氧化碳已充满，且气体已溢出瓶口。 易错点警示 严禁将木条伸入集气瓶内！伸入瓶内只能证明瓶内有CO₂，无法判断是否已收集至瓶口。 1.7.2013 我们怎么知道集气瓶里已经充满了二氧化碳呢？这就需要验满。利用二氧化碳不支持燃烧的性质，我们将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，就说明二氧化碳已经收集满了。注意，是放在瓶口，不是伸入瓶内。 ‹#› 第五步：检验——确认“身份” 图示：将生成的气体缓缓通入澄清石灰水中，观察到溶液由澄清逐渐变为乳白色浑浊，这是碳酸钙沉淀生成的直观现象。 核心原理 二氧化碳（CO₂）能与澄清石灰水中的氢氧化钙（Ca(OH)₂）发生化学反应，生成难溶于水的碳酸钙（CaCO₃）白色沉淀，使溶液变浑浊。 操作与判定标准 将收集到的气体导管末端伸入澄清石灰水中，若观察到澄清的石灰水由清变浊，则可以确定该气体为二氧化碳。这是实验室鉴别二氧化碳最常用、最典型的方法。 化学方程式解析： CO₂+ Ca(OH)₂=CaCO₃↓ + H₂O （注：↓ 表示生成的碳酸钙是难溶于水的沉淀） 1.7.2013 收集到气体后，我们还需要确认它的“身份”，也就是检验。这就要用到我们非常熟悉的反应了：将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，就证明它确实是二氧化碳。 ‹#› 知识升华：实验室制取气体的一般思路 01 确定反应原理 核心是选择合适的反应物与反应条件，需综合考虑反应速率、气体纯度及操作安全性，确保反应能持续、稳定地生成目标气体，为后续步骤奠定基础。 02 设计实验装置 发生装置由反应物状态（固/液）和反应条件（加热/常温）决定；收集装置则依据气体的密度（比空气大/小）和溶解性（难溶/易溶）来选择，确保气体能顺利收集。 03 验证与验满方法 “验证”利用气体特有化学性质证明身份，如燃着木条熄灭证二氧化碳；“验满”则结合物理或化学性质判断收集程度，确保实验成果准确可控。 核心总结：这一“三步曲”思路具有普遍适用性，是解决各类气体制取实验问题的通用逻辑框架。 1.7.2013 学习了二氧化碳的制法，我们可以总结出实验室制取气体的一般思路，也就是“三步曲”：首先确定反应原理，然后根据原理设计发生和收集装置，最后确定验证和验满的方法。这个思路具有普遍适用性。 ‹#› 横向比较：氧气与二氧化碳的制备 核心共性总结 两者的反应物均为“固体+液体”，且反应条件均“不需加热”，因此均可选用相同的固液常温型气体发生装置。 氧气 (O₂) 制备 反应原理： 收集方法：排水法（不易溶于水）或 向上排空气法（密度略大于空气）。 验满方法：将带火星的木条伸到集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。 检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明该气体是氧气。 二氧化碳 (CO₂) 制备 反应原理：CaCO₃ + 2HCl =CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 收集方法：向上排空气法（密度比空气大，且能溶于水，故不采用排水法）。 验满方法：将燃着的木条伸到集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。 检验方法：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。 1.7.2013 让我们把二氧化碳的制法和我们熟悉的用过氧化氢制氧气的方法做个对比。大家会发现，它们在发生装置上是相同的，但因为气体性质不同，所以在收集、验满和检验方法上有所区别。通过对比，能帮助我们更好地理解和记忆。 ‹#› 学以致用：挑战练习题 01. 核心药品选择 实验室制取二氧化碳，应选用的一组最佳药品是（ ） A. 木炭和氧气 B. 大理石和稀硫酸 C. 大理石和稀盐酸 D. 碳酸钙和浓盐酸 02. 收集装置辨析 判断正误并说明理由： “用向上排空气法收集二氧化碳时，导管应伸到集气瓶中部。” （ ） 理由：____________________ __________________________ 03. 装置纠错分析 下图是某同学设计的制取CO₂的装置图，请指出图中的主要错误： （1）____________________ （2）____________________ （3）____________________ 解题关键提示：制取气体时，药品选择要考虑反应速率适中、易于收集；收集装置需根据气体密度和溶解性确定；实验装置要保证气密性良好且操作规范。 1.7.2013 理论学习结束，现在是练习时间。这里有几道题，涵盖了药品选择、装置判断等知识点，请大家动手试一试，检验一下自己的掌握情况。 ‹#› 本节课核心知识回顾 01 / 核心反应原理 化学反应方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 利用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，属于复分解反应类型，反应温和易控制。 02 / 实验装置体系 发生装置：固液不加热型（长颈漏斗/分液漏斗 + 锥形瓶/试管）。 收集装置：向上排空气法（因CO₂密度比空气大，且能溶于水，不适用排水法）。 03 / 检验与验满方法 验满操作：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已收集满。 气体检验：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。 04 / 制取气体通用思路 实验室制取气体“三步曲”：首先根据反应物状态和反应条件选择发生装置；其次根据气体密度和溶解性选择收集装置；最后设计科学的检验与验满方案。 1.7.2013 好了，我们来总结一下本节课的核心知识。我们学习了一个反应原理，两套实验装置，两种验证方法，以及一个制取气体的通用思路。希望大家能牢牢掌握这些内容。 ‹#› 课后作业与拓展 图示：检验呼吸作用产生二氧化碳的经典实验装置，通过对比澄清石灰水的浑浊程度可直观判断气体成分差异。 01 / 基础作业 认真完成教材本节剩余的练习题，巩固对呼吸作用原料、产物及其实验原理的理解，重点复习对照实验的设计思路。 02 / 拓展探究：设计对比实验 任务：设计实验方案，证明人呼出的气体中二氧化碳的含量比吸入的空气中二氧化碳的含量更高。 思考方向：如何收集气体样本？如何利用“控制变量法”对比石灰水浑浊程度？预期能观察到怎样的实验现象？ 1.7.2013 课后请大家完成教材上的练习题。同时，给大家留一个拓展探究任务：设计一个实验，证明我们呼出的气体中二氧化碳含量比吸入的空气高。请大家思考一下实验方案，可以和同学讨论。 ‹#› 感谢聆听！ 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢大家的聆听！希望大家通过亲手实验，能更深刻地理解化学的魅力。 ‹#› $