第5章基础实验4二氧化碳的实验室制取与性质课件--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取与性质展开，涵盖药品选择、反应原理、实验装置、操作步骤及性质探究等核心内容，通过“核心思考”引导学生分析药品选择依据，连接酸与碳酸盐反应知识，为实验操作和性质验证搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究与实践为主线，结合实验现象与原理分析，如阶梯蜡烛实验直观验证密度和不助燃性质，培养科学思维。通过思考与讨论（如试剂替代原因）强化化学观念，帮助学生理解物质性质与用途的关系。学生能提升实验探究能力，教师可借助系统资源实施素养导向教学。

基础实验4：二氧化碳的实验室制取与性质 沪教版 · 化学九年级上册 1.7.2013 大家好，今天我们将一起走进化学实验室，探索一种我们既熟悉又陌生的气体——二氧化碳。本节课，我们将学习如何在实验室中制取二氧化碳，并通过一系列有趣的实验来深入了解它的奇妙性质。让我们开始吧！ ‹#› 实验原理（一）：药品的选择 核心思考：在实验室制取二氧化碳的过程中，我们应当选择什么样的固体和液体药品作为原料？ 01. 固体原料：大理石 / 石灰石 主要成分为碳酸钙（CaCO₃），是一种灰白色的块状固体，质地坚硬，在自然界中储量丰富，性质稳定，是实验室制取二氧化碳最理想的固体原料。 02. 液体原料 选用稀盐酸（HCl）作为反应的酸类试剂，避免使用浓盐酸（易挥发）或稀硫酸（阻碍反应），确保实验顺利进行。 反应速率适中可控 反应既不会过于剧烈而难以收集，也不会因速率过慢而中途停滞，便于实验操作和气体收集。 原料易得且成本低 大理石和稀盐酸是实验室常备药品，来源广泛、价格低廉，适合作为常规制取实验的首选材料。 反应产物较为纯净 该反应生成的二氧化碳气体不易混入杂质，无需复杂的除杂步骤，能满足大多数实验对气体纯度的要求。 1.7.2013 要制取二氧化碳，首先要选对药品。我们选择的是固体大理石或石灰石，和液体稀盐酸。为什么是它们呢？因为这个反应的速率刚刚好，不快不慢，便于我们收集气体。而且这两种药品在实验室里很常见，成本也低。最重要的是，它们反应生成的气体比较纯净。 ‹#› 实验原理（二）：化学反应方程式 文字表达式：碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳 该表达式直观描述了反应物与生成物的种类，体现了化学反应的物质转化过程。 CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 该方程式遵循质量守恒定律，配平后的化学计量数反映了反应物与生成物之间的质量比与粒子数量比，是化学反应定量研究的基础。 反应本质： 属于碳酸盐与酸的复分解反应，实质是酸中的氢离子与碳酸盐中的碳酸根离子结合，生成不稳定的碳酸，进而分解为水和二氧化碳气体。 生成物特征： 反应生成的氯化钙易溶于水，形成无色溶液；同时释放出的二氧化碳是无色无味的气体，这也是实验中观察到气泡产生的原因。 1.7.2013 这就是我们今天实验的核心化学方程式。大家看，碳酸钙和盐酸反应，生成了氯化钙、水和二氧化碳。这个方程式不仅告诉我们反应物和生成物，还体现了质量守恒定律。请大家务必记住这个重要的方程式。 ‹#› 实验装置（一）：发生装置 装置类型：固液不加热型 选择依据：反应物为固体（大理石）和液体（稀盐酸），且反应过程不需要加热即可发生。该类型装置的核心优势在于操作简便、反应可控，适用于实验室制取二氧化碳等气体。 关键连接与导出组件 需配合双孔橡皮塞连接长颈漏斗与导管，导管负责将反应生成的气体导出，形成完整的气路通道，确保实验的密封性与安全性。 反应容器：锥形瓶 作为反应的主要场所，可容纳固体大理石与液体稀盐酸进行充分接触，其锥形结构有利于气体的汇聚与导出。 加料装置：长颈漏斗 用于向反应容器中随时添加液体反应物（稀盐酸），需将下端管口伸入液面以下形成“液封”，防止生成的气体从漏斗逸出。 1.7.2013 根据反应物的状态和反应条件，我们选择“固液不加热型”发生装置。这套装置主要由反应容器（如试管或锥形瓶）、添加液体的长颈漏斗和导出气体的导管组成。它的优点是简单、易于操作。 ‹#› 实验装置（二）：收集装置 图示为向上排空气法的标准装置，导管需伸入集气瓶底部，以确保瓶内空气被彻底排出，从而收集到较纯净的二氧化碳气体。 核心方法：向上排空气法 密度大于空气 二氧化碳密度约为空气的1.5倍，会在集气瓶中下沉，将底部的空气向上排出，从而实现收集。 不可用排水法 二氧化碳不仅能溶于水，还会与水发生反应生成碳酸，导致气体损耗，因此不能使用排水法收集。 集气瓶：作为气体的收集容器，规格多样，需磨砂瓶口以增强密封性。 玻璃片：磨砂一面紧贴集气瓶口，有效防止收集到的二氧化碳气体逸出。 1.7.2013 生成的二氧化碳气体如何收集呢？因为它密度比空气大，所以我们采用向上排空气法。大家看这张图，导管要伸到集气瓶的底部，这样才能把瓶内的空气从上到下彻底排干净。同时，因为二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集。 ‹#› 仪器与药品清单 图示为实验室制取二氧化碳的简易发生与收集装置，核心由反应容器、导气装置与收集容器三部分组成，结构紧凑，操作简便，能直观展示气体制备的全过程。 01. 核心实验仪器 需准备试管、长颈漏斗、导管、双孔橡皮塞、集气瓶、玻璃片、烧杯、镊子、药匙等。集气瓶用于收集生成的气体，双孔塞配合长颈漏斗可实现固液反应的持续进行，确保实验的连贯性。 02. 关键实验药品 主要药品包括大理石（或石灰石）、稀盐酸、澄清石灰水和紫色石蕊试液。澄清石灰水用于检验生成的二氧化碳，紫色石蕊试液则用于验证其水溶液呈酸性的化学性质。 1.7.2013 在动手实验前，我们先来清点一下所需的仪器和药品。大家可以对照屏幕上的清单，检查自己实验台上的物品是否齐全。熟悉仪器和药品是保证实验顺利进行的第一步。 ‹#› 实验步骤详解（一）：检查装置气密性 实验操作核心在于利用气体热胀冷缩的原理，通过手握容器外壁改变内部压强，从而观察导管口的现象来判断气密性是否良好。 01 / 标准操作步骤 1 按实验要求将发生装置和收集装置依次连接完整，确保各接口紧密贴合。 2 将导气管的一端浸没在盛有水的烧杯中，保证导管口完全没入水面以下。 3 用手紧握试管或锥形瓶的外壁，利用手温使装置内的空气受热膨胀。 02 / 现象观察与结果判断 气密性良好：导管口有气泡冒出，松手后形成稳定水柱，不下降。 装置漏气：导管口无气泡冒出，需检查橡胶塞、导管连接处是否密封。 1.7.2013 实验开始的第一步，也是至关重要的一步，就是检查装置的气密性。如果装置漏气，我们将收集不到气体。大家看这个操作，将导管放入水中，然后用手捂住反应容器。如果气密性良好，容器内空气受热膨胀，就会从导管口冒出气泡。 ‹#› 实验步骤详解（二）：加入药品与收集 第一步：加入固体药品 用镊子夹取大理石放入试管，切记先横放试管，将固体置于管口后再缓慢竖立，避免直接投入打破试管底部。 第二步：加入液体药品 通过长颈漏斗向试管中加入稀盐酸，关键操作是将漏斗下端管口伸入液面以下，形成液封，防止生成的气体从漏斗逸出。 第三步：收集气体与验满 导管需伸入集气瓶底部以排尽空气。将燃着的木条置于瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满。 如图所示，利用二氧化碳不支持燃烧的性质，将燃着的木条放在集气瓶口进行验满，是最直观有效的检验方法。 1.7.2013 气密性检查完毕后，我们就可以加入药品了。记住，先加固体，后加液体。加入盐酸时，要确保长颈漏斗的下端没入液面以下，防止气体从漏斗跑掉。收集气体时，用燃着的木条在瓶口验满，木条熄灭就说明二氧化碳已经装满了。 ‹#› 性质探究（一）：二氧化碳与水的反应 图示：向紫色石蕊试液中通入二氧化碳气体，观察溶液颜色从紫色到红色的明显变化，直观呈现化学反应的发生。 01 / 实验操作步骤 取少量蒸馏水于试管，先滴加紫色石蕊试液显紫色；再向试管中通入二氧化碳气体并振荡，观察溶液颜色变化。 02 / 实验现象 通入二氧化碳气体后，原本呈紫色的石蕊试液逐渐变为红色，说明有酸性物质生成。 03 / 结论分析 二氧化碳与水反应生成碳酸(H₂CO₃)，碳酸呈酸性，使石蕊变红。 CO₂ + H₂O = H₂CO₃ 1.7.2013 收集到二氧化碳后，我们来探究它的性质。首先，它能和水反应吗？我们将二氧化碳通入滴有紫色石蕊试液的水中，发现紫色的石蕊试液变成了红色。这说明二氧化碳和水反应生成了一种酸性物质——碳酸。 ‹#› 性质探究（二）：二氧化碳与澄清石灰水的反应 图示：将二氧化碳气体持续通入澄清石灰水中，观察溶液由澄清逐渐变为浑浊的过程，这是检验二氧化碳的直观依据。 实验操作：取一支盛有澄清石灰水的试管，通过导管向其中缓缓通入二氧化碳气体，仔细观察实验现象。 实验现象：原本澄清透明的石灰水溶液逐渐变浑浊，静置后试管底部出现白色不溶物。 结论与原理：二氧化碳与氢氧化钙反应生成不溶于水的碳酸钙白色沉淀，这是检验二氧化碳的特征反应。化学方程式为：CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O 1.7.2013 接下来是检验二氧化碳的经典实验。我们将气体通入澄清石灰水中，会看到澄清的石灰水变浑浊了。这是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应，生成了不溶于水的碳酸钙白色沉淀。这个反应是检验二氧化碳的专属方法。 ‹#› 性质探究（三）：阶梯蜡烛实验 图示：将二氧化碳沿烧杯内壁缓缓倒入，观察高低不同的蜡烛熄灭的先后顺序，直观验证二氧化碳的物理与化学性质。 01. 实验操作步骤 在烧杯中放置两支高低不同的蜡烛并点燃，再将收集好的二氧化碳气体沿烧杯内壁缓缓倒入，观察现象。 02. 关键实验现象 烧杯中下方的蜡烛先熄灭，过一会儿，上方的蜡烛后熄灭。 密度比空气大 二氧化碳能从烧杯底部向上逐渐充满，沉积在下方，故下方蜡烛先熄灭。 不助燃，不可燃 倒入二氧化碳后蜡烛依次熄灭，证明二氧化碳本身不能燃烧，也不支持燃烧。 1.7.2013 最后，我们来看一个非常直观的实验——阶梯蜡烛实验。当我们把二氧化碳沿着烧杯壁缓缓倒入时，会惊奇地发现，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭。这个现象同时证明了二氧化碳的两个重要性质：密度比空气大，以及它不燃烧也不支持燃烧。 ‹#› 实验现象与结论汇总 01. 制取与收集 实验现象：大理石表面产生大量气泡，将燃着的木条放在集气瓶口，木条立即熄灭。 实验结论：碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳，且二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，已收集满。 02. 与水反应 实验现象：将二氧化碳通入滴有紫色石蕊试液的水中，紫色石蕊试液由紫色变为红色。 实验结论：二氧化碳能与水发生反应，生成碳酸（H₂CO₃），碳酸呈酸性，能使紫色石蕊试液变红。 03. 与澄清石灰水反应 实验现象：向澄清石灰水中通入二氧化碳，澄清石灰水逐渐变浑浊。 实验结论：二氧化碳能与氢氧化钙反应，生成不溶于水的碳酸钙白色沉淀，该反应可用于检验二氧化碳。 04. 阶梯蜡烛实验 实验现象：将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入放有阶梯蜡烛的烧杯中，蜡烛自下而上依次熄灭。 实验结论：二氧化碳的密度比空气大，且二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，该性质可用于灭火。 1.7.2013 好了，我们把今天所有的实验现象和结论汇总在这张表格里。大家可以清晰地看到，每一个实验操作都对应着一个独特的现象，而每个现象都揭示了二氧化碳的一个重要性质。这就是化学实验的魅力所在。 ‹#› 注意事项与操作要点 01. 装置气密性检查 实验开始前必须仔细检查装置的气密性，确保连接处密封良好、无漏气现象，这是实验成功的基础前提。 02. 长颈漏斗液封处理 长颈漏斗的下端管口必须伸入反应容器的液面以下，形成“液封”，有效防止生成的气体从漏斗口逸出。 03. 药品添加有先后 应遵循“先加固体，后加液体”的顺序，避免液体飞溅，确保反应平稳可控地进行。 04. 收集方法的确定 根据气体密度与空气的比较，此实验中只能采用“向上排空气法”进行收集，以保证气体的纯度和收集效率。 05. 验满操作的关键 验满时，燃着的木条应放在集气瓶瓶口，而不能伸入瓶内，通过木条是否熄灭来判断是否收集满。 06. 安全操作要牢记 稀盐酸具有腐蚀性，操作需小心；若不慎沾到皮肤，应立即用大量清水冲洗，必要时及时就医。 1.7.2013 实验结束了，但安全和规范操作的意识不能忘。我在这里再次强调几个关键的注意事项。比如，长颈漏斗要伸到液面下，验满时木条要放在瓶口。这些细节决定了实验的成败和安全。希望大家把这些要点牢记在心。 ‹#› 课堂小结 01. 二氧化碳的制取 实验药品 选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，避免使用浓盐酸（易挥发）或硫酸（生成微溶物阻碍反应）。 反应原理 化学方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑，属于复分解反应，生成可溶氯化钙、水和二氧化碳。 发生与收集装置 固液不加热型发生装置；因密度比空气大且能溶于水，采用向上排空气法收集。 02. 二氧化碳的性质 物理性质 通常为无色无味气体，密度比空气大，能溶于水（1:1），加压降温可转化为干冰（固态二氧化碳）。 化学性质 1. 与水反应生成碳酸；2. 与澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀（检验原理）；3. 不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸。 1.7.2013 现在，我们来对本节课进行一个简单的小结。关于二氧化碳的制取，我们要记住药品、原理和装置。关于性质，我们重点掌握它的密度、溶解性，以及三个重要的化学性质。这些都是本节课的核心知识点。 ‹#› 思考与讨论 01. 试剂替代的疑问 实验室制取二氧化碳时，为何不能用稀硫酸代替稀盐酸？ 提示：反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，形成一层致密的薄膜，阻碍大理石与酸的接触，使反应逐渐停止。 02. 气体的检验方法 收集到一瓶气体后，如何通过实验证明该气体是二氧化碳？ 提示：将气体通入澄清石灰水中，若观察到澄清石灰水变浑浊，即可证明该气体是二氧化碳。这是利用了二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀的特性。 03. 酸的本质辨析 二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，能否直接说明二氧化碳是酸？ 提示：不能。二氧化碳本身不具有酸性，它是与石蕊试液中的水反应生成了碳酸，碳酸电离出氢离子，才使紫色石蕊试液变红，因此碳酸是酸，二氧化碳属于酸性氧化物。 核心归纳：化学性质的探究需结合反应本质，现象是表象，反应原理才是关键。 1.7.2013 最后，留给大家几个思考题。这些问题可以帮助我们更深入地理解今天所学的知识。大家可以分组讨论一下，看看谁能准确地回答出来。这不仅是对知识的巩固，也是对思维的锻炼。 ‹#› 谢谢观看 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢同学们的积极参与和认真聆听。希望通过今天的实验，大家对二氧化碳有了更深刻的认识。课后请大家完成相关练习，巩固所学知识。谢谢大家！ ‹#› $