6.3 二氧化碳的实验室制取课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件围绕二氧化碳的实验室制取，系统涵盖药品选择、反应原理、装置组装等核心知识。通过复习氧气的固体加热型和固液不加热型制取方法，对比引出二氧化碳制取装置的选择，构建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以药品选择讨论（如分析不用浓盐酸、稀硫酸的原因）培养科学思维，从宏观现象与微观离子反应结合阐释原理渗透化学观念，结合启普发生器原理改进装置强化科学探究与实践。助力学生形成严谨探究习惯，教师可依托结构化内容提升教学效率。

课题3 二氧化碳的实验室制取 人教版九年级化学上册 · 第六单元 碳和碳的氧化物 1.7.2013 同学们好！今天我们将一起探索一个非常重要的课题——如何在实验室中制取二氧化碳。大家对二氧化碳一定不陌生，它就在我们身边，参与着光合作用，也与我们的呼吸息息相关。那么，我们如何亲手制备它呢？让我们一起走进今天的化学课堂。 ‹#› 温故知新，引入新课 01. 加热高锰酸钾制氧气 反应类型为固体加热型。利用酒精灯加热高锰酸钾固体，使其分解产生氧气，实验装置需使用试管、铁架台和酒精灯等加热仪器。 02. 分解过氧化氢制氧气 反应类型为固液不加热型。在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢溶液分解产生氧气，无需加热，装置更简便，可采用固液常温型发生装置。 思考探究：我们已经熟练掌握了氧气的两种制取方法。那么，另一种重要的气体——二氧化碳，我们又该如何在实验室里制取它呢？它的发生装置会和上述哪种氧气制取装置类型相同？ 1.7.2013 在开始新课题之前，我们先来回顾一下老朋友——氧气的制取方法。我们学过两种，一种是加热高锰酸钾，另一种是用过氧化氢。大家还记得它们的发生装置有什么不同吗？对，一个需要加热，一个不需要。那么，制取二氧化碳的装置会是哪一种类型呢？这就是我们今天要解决的第一个问题。 ‹#› 探究活动一：选择合适的药品 01. 固体药品 大理石 / 石灰石 主要成分为碳酸钙 (CaCO₃)，是实验室制取二氧化碳最常用的固体原料，原料来源广泛，价格低廉。 02. 液体药品 稀盐酸 (HCl) 溶质为氯化氢气体的水溶液。使用稀盐酸而非浓盐酸，是为了防止浓盐酸的挥发性导致制取的二氧化碳气体中混入氯化氢杂质。 核心优势：这两种药品在常温条件下即可发生反应，无需加热，反应速率适中，易于控制和收集气体，是实验室制取CO₂的理想组合。 1.7.2013 要制取二氧化碳，第一步是选对药品。我们的主角是固体的大理石或石灰石，它的主要成分是碳酸钙。另一位搭档是液体的稀盐酸。这两种物质在常温下就能友好地反应，生成我们需要的二氧化碳气体。 ‹#› 为什么是它们？——药品选择的讨论 01. 为何不用浓盐酸？ 浓盐酸具有强烈的挥发性，反应时会挥发出氯化氢(HCl)气体，这会直接导致制得的二氧化碳气体中混入杂质，影响气体纯度，因此不适合选用。 02. 为何不用稀硫酸？ 稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙(CaSO₄)是微溶物，会包裹在大理石表面，像一层保护膜，阻止稀硫酸与内部的碳酸钙继续接触，导致反应很快停止。 03. 为何不用碳酸钠(Na₂CO₃)粉末？ 碳酸钠是粉末状固体，与稀盐酸的接触面积大，反应速率太快，瞬间产生大量气泡，来不及控制反应进程和收集气体，操作难度极大。 1.7.2013 大家可能会问，为什么偏偏是大理石和稀盐酸呢？这是一个非常好的问题。我们来分析一下其他选项。如果用浓盐酸，会混入杂质气体；如果用稀硫酸，反应会很快停止；如果用碳酸钠粉末，反应又太剧烈，像火山爆发一样，来不及收集。所以，大理石和稀盐酸是综合考虑下的最佳选择。 ‹#› 探究活动二：分析反应原理 01 / 宏观视角：物质的变化 将大理石（主要成分碳酸钙）投入稀盐酸中，可观察到固体逐渐溶解，产生大量气泡。该过程的化学方程式为： CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ （重点掌握：实验室制取二氧化碳的核心化学方程式） 02 / 微观视角：离子的结合与分解 反应的本质是大理石中的碳酸根离子（CO₃²⁻）与盐酸中的氢离子（H⁺）发生结合，生成不稳定的碳酸，碳酸随即分解为水和二氧化碳。 ① CO₃²⁻ + 2H⁺ = H₂CO₃ (结合生成碳酸) ② H₂CO₃ = H₂O + CO₂↑ (碳酸分解，释放气体) 核心小结：宏观上观察到的气泡，正是微观层面离子反应的宏观体现。理解这一反应原理，有助于我们掌握实验室制取气体的关键逻辑。 1.7.2013 选好了药品，我们来看看它们是如何反应的。从宏观上看，碳酸钙和盐酸反应，生成了氯化钙、水和二氧化碳。从微观上看，其实是碳酸根离子和氢离子在“牵手”，它们先形成了不稳定的碳酸，碳酸随即分解，释放出二氧化碳。这个方程式是本节课的重点，大家一定要记牢。 ‹#› 探究活动三：确定发生装置 化学实验仪器组合展示，合理的仪器搭配是实验成功的基础，需根据反应特性选择合适的仪器进行组装。 01. 发生装置选择依据 ① 反应物状态 反应药品为大理石（固体）与稀盐酸（液体），属于固液混合反应。 ② 反应条件 反应在常温下即可迅速进行，不需要额外加热，操作简便且安全。 02. 核心结论：固液常温型装置 综合反应物状态和反应条件，实验室制取二氧化碳应选用“固液常温型”发生装置，与过氧化氢溶液制取氧气的装置类型一致。 1.7.2013 现在我们来搭建舞台——选择发生装置。还记得我们开头回顾的氧气制取吗？选择装置的依据是反应物状态和反应条件。我们的反应是固体和液体在常温下进行，所以应该选择“固液常温型”装置。这和用过氧化氢制氧气的装置类型是一样的。 ‹#› 发生装置的常见形式（一） 图示：以试管为反应容器的二氧化碳气体发生与检验装置，结构简单直观。 核心结构：试管 + 长颈漏斗 + 导管 以试管作为核心反应容器承载固体药品，通过长颈漏斗可随时向装置内添加液体药品，导管用于导出产生的气体。 主要特点：轻便简易，操作灵活 装置组件少、搭建快速，气密性检查便捷；缺点是试管容积有限，仅适合制取少量气体，且无法控制反应速率。 适用场景：教学演示与分组实验 因其操作门槛低、现象明显的特性，非常适合课堂上教师演示原理，或学生亲手进行分组探究实验。 1.7.2013 固液常温型装置有很多种，第一种是使用试管作为反应容器。这种装置非常简单，我们在实验室里经常用到。它的优点是轻便、易于操作，适合制取少量气体，非常适合我们课堂上进行演示。 ‹#› 发生装置的常见形式（二） 图示为以锥形瓶为核心的气体发生装置，配备长颈漏斗用于添加液体反应物，结构简单且操作便捷。 装置结构：锥形瓶 + 长颈漏斗 + 导管 以锥形瓶作为核心反应容器，通过长颈漏斗持续添加液体药品，导管导出产生的气体，装置组装简便，气密性易检查。 核心特点：稳定性强，容量更大 锥形瓶底部宽大，放置时不易倾倒，实验安全性高；相比试管，其容积显著更大，可容纳更多的固体和液体反应物。 适用场景：制取较多量的气体 当实验需要收集或制取较多量的气体（如二氧化碳、氢气等）时，该装置能满足反应的规模需求，实用性优于试管装置。 1.7.2013 第二种常见的装置是用锥形瓶代替试管。锥形瓶比试管更稳定，不容易倾倒，而且能装更多的药品，所以可以制取更多的气体。如果实验需要较多量的二氧化碳，锥形瓶就是更好的选择。 ‹#› 细节决定成败：发生装置的关键要点 图示：实验室制取气体的发生装置，长颈漏斗下端需伸入液面下形成“液封”。 01. 长颈漏斗的使用规范 操作核心：长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下。此举目的是形成“液封”，能有效阻挡生成的气体从漏斗口逸出，确保实验装置的气密性。 02. 导管伸入长度的把控 操作核心：伸入反应容器内的导管只需伸出橡皮塞少许（约0.5cm）。过长的导管会增加气体排出的阻力，不利于气体顺利导出，影响收集效率。 1.7.2013 装置搭好了，但细节决定成败。这里有两个非常关键的点。第一，长颈漏斗的下端一定要伸到液面以下，形成液封，不然气体就会从漏斗口跑掉。第二，伸到反应容器里的导管不能太长，稍微伸出橡皮塞一点就行，这样气体才能顺利地跑出来。 ‹#› 探究活动四：确定收集装置 01. 密度特性：比空气大 二氧化碳的密度约为空气密度的1.5倍，这一性质决定了它会在空气中下沉，为“排空气法”提供了依据。 02. 溶解性：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（CO₂ + H₂O = H₂CO₃），因此不能使用排水法收集。 核心方法：向上排空气法 利用二氧化碳密度大于空气的特点，将集气瓶正放，导管伸至瓶底，使瓶内空气从瓶口排出，从而收集到较纯净的二氧化碳。 误区警示：禁用排水法 由于二氧化碳会溶于水并与水发生化学反应，若使用排水法，会导致气体大量损耗，收集效率极低。 1.7.2013 气体发生了，接下来就要收集它。收集方法取决于气体的物理性质。二氧化碳有两个显著特点：密度比空气大，还能溶于水并和水反应。这意味着我们不能用排水法，因为它会溶解在水里。所以，我们只能用向上排空气法，利用它比空气重的特点，把空气从集气瓶的上方“挤”出去。 ‹#› 向上排空气法收集 装置示意图：利用气体密度与空气的差异，实现瓶内空气的完全置换与排出。 核心装置组成 主要由集气瓶、玻璃片和导管组成。集气瓶作为收集容器，导管用于引导气体进入，玻璃片则用于封闭瓶口，防止收集的气体逸出。 关键操作与科学原理 操作时务必将导管伸到集气瓶底部。利用二氧化碳密度大于空气的特性，让气体从瓶底向上逐渐填充，把瓶内原有空气彻底从上至下排出，从而收集到纯度更高的二氧化碳气体。 1.7.2013 使用向上排空气法时，有一个关键操作：导管一定要伸到集气瓶的底部。想象一下，二氧化碳像水一样，从底部慢慢往上填充，把空气从瓶口挤出去。如果导管只伸到瓶口，那么瓶底的空气就很难被排干净，收集到的气体就不纯了。 ‹#› 探究活动五：如何验满？ 图示：将燃着的木条置于集气瓶口，观察火焰变化以判断是否集满。 01. 核心操作方法 取一根燃着的木条，将其放在集气瓶的瓶口（切勿伸入瓶内），观察木条的燃烧情况。 02. 实验现象与结论 若观察到木条的火焰熄灭，说明瓶口已充满二氧化碳，即证明瓶内二氧化碳气体已收集满。 03. 易错点警示 绝对不能将木条伸入瓶内，若伸入瓶内，检验的是瓶内气体是否为CO₂，而非验满。 1.7.2013 我们怎么知道集气瓶是不是满了呢？这就需要验满。方法很简单：用一根燃着的木条，放在集气瓶口。如果木条熄灭了，说明瓶口已经充满了不支持燃烧的二氧化碳，瓶也就满了。注意，是放在瓶口，不是伸进去哦！ ‹#› 探究活动六：如何检验？ 利用二氧化碳能与澄清石灰水反应生成白色碳酸钙沉淀的特性，是实验室中检验二氧化碳最常用、最可靠的方法。 核心方法 将生成的无色无味气体缓慢通入澄清石灰水中，观察溶液是否发生变化。 现象与结论 若观察到澄清石灰水变浑浊，则可证明该气体是二氧化碳。若不变浑浊，则不是二氧化碳。 反应原理（化学方程式） CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O 1.7.2013 验满之后，我们还需要检验一下，我们收集到的到底是不是二氧化碳。这就要请出我们的专属检验试剂——澄清石灰水。把气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊了，就可以确定它就是二氧化碳。这个反应也是检验二氧化碳的特征反应。 ‹#› 总结归纳：实验步骤一览 图示为检查装置气密性的操作。用手紧握试管，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。 01 查 · 检查气密性 连接仪器并检查装置的气密性，确保装置无漏气现象，这是实验成功的关键前提，防止收集不到气体或造成实验危险。 02 装 · 装入实验药品 按“先固后液”的顺序：先向反应容器中加入固体大理石，再通过长颈漏斗或分液漏斗加入液体稀盐酸，确保反应平稳发生。 03 收 · 收集生成气体 利用二氧化碳密度比空气大且能溶于水的性质，采用“向上排空气法”收集气体，将导管伸入集气瓶底部以排尽空气。 04 验 · 验满与检验 验满：将燃着的木条放在瓶口，若熄灭则满。检验：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。 1.7.2013 好了，我们把所有步骤串起来。为了方便记忆，我们可以用四个字来概括：“查、装、收、验”。第一步“查”，检查装置气密性，这是实验成功的前提。第二步“装”，装入药品。第三步“收”，收集气体。最后一步“验”，验满并检验。记住这四个字，整个实验流程就清晰了。 ‹#› 本课总结：知识梳理 01. 实验药品 主要使用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应。大理石来源广泛，反应速率适中，易于控制。 02. 反应原理 CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 利用碳酸盐与酸反应生成二氧化碳气体，属于复分解反应。 03. 实验装置 采用“固液常温型”发生装置；收集时因CO₂密度比空气大且能溶于水，选用“向上排空气法”。 04. 气体验满 将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条立即熄灭，证明瓶内已收集满二氧化碳。利用了二氧化碳不燃烧、不支持燃烧的性质。 05. 气体检验 将生成的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。反应方程式为：Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O。 1.7.2013 这节课我们学习了二氧化碳的实验室制法，核心知识点可以总结为五个方面：药品、原理、装置、验满和检验。大家看，药品是大理石和稀盐酸，原理是这个化学方程式，装置是固液常温型加向上排空气法，验满用燃着的木条，检验用澄清石灰水。这五点就是本节课的精髓。 ‹#› 学以致用：随堂练习 01. 药品选择 实验室制取二氧化碳，应选用的药品是下列哪一项？ A. 木炭和氧气 B. 大理石和稀硫酸 正确答案：C. 大理石和稀盐酸 02. 验满方法 检验二氧化碳是否收集满的正确操作方式是？ A. 带火星木条伸入瓶中 B. 燃着木条伸入瓶中 正确答案：C. 将燃着木条放在瓶口 03. 仪器判断 实验室制取二氧化碳的过程中，不需要用到的仪器是？ B. 长颈漏斗 C. 集气瓶 正确答案：A. 酒精灯（常温反应） 核心总结：制取CO₂用固液常温型装置，选大理石与稀盐酸；验满看瓶口，利用其不支持燃烧的性质；反应无需加热，故不用酒精灯。 1.7.2013 理论学完了，我们来做几道题检验一下学习成果。请看第一题，制取二氧化碳选什么药品？对，是大理石和稀盐酸。第二题，怎么验满？没错，把燃着的木条放在瓶口。第三题，哪个仪器用不到？因为是常温反应，所以酒精灯是不需要的。大家都答对了吗？ ‹#› 挑战与创新：改进实验装置 图示为启普发生器的工作原理，通过控制止水夹，巧妙利用装置内压强变化，实现固体与液体的接触与分离，从而精准控制化学反应的发生与停止。 现有装置的痛点 传统装置一旦开始反应，就无法中途停止，不仅浪费药品，还可能因气体过量引发安全隐患。我们需要设计一套能随时控制反应启停的装置。 核心方案：启普发生器原理 关键组件：多孔隔板 + 止水夹 打开止水夹，固液接触反应开始；关闭止水夹，装置内压强增大，液体被压回漏斗，固液分离，反应即刻停止。 1.7.2013 最后，留一个思考题给大家。我们今天用的装置，一旦开始反应就停不下来了。有没有办法让反应随时开始、随时停止呢？当然有！这就是启普发生器的原理。通过控制止水夹，我们可以利用装置内的压强变化，让固体和液体药品接触或分离，从而控制反应的进行。大家可以课后查阅资料，深入了解一下这个巧妙的设计。 ‹#› 感谢观看 1.7.2013 今天的课程就到这里。化学的魅力在于动手实践和不断思考，希望大家课后能多动手、多观察、多提问。感谢同学们的聆听！ ‹#› $