第5章基础实验4二氧化碳的实验室制取与性质导学案--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

基础实验4 二氧化碳的实验室制取与性质 导学案 沪教版 · 初中化学 · 九年级上册 一、学习目标（四维核心素养） 化学观念：认识二氧化碳的组成元素与主要性质，理解物质结构决定性质、性质决定用途的基本化学观念。 科学思维：通过对比氧气与二氧化碳的实验室制取方法，培养比较、归纳与演绎的逻辑思维能力。 科学探究：亲历二氧化碳的制取与性质验证全过程，发展提出问题、设计方案、动手操作与分析现象的探究能力。 科学态度与责任：养成规范操作、实事求是的实验态度，关注温室效应等环境问题，增强社会责任感。 二、学习重难点 学习重点：实验室制取二氧化碳的药品选择、发生装置与收集装置的确定，以及二氧化碳主要性质的验证方法。 学习难点：根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体密度和溶解性选择收集方法，以及实验异常现象的分析与解释。 三、课前预习案 （一）填空题 1. 二氧化碳是一种______颜色、______气味的气体，密度比空气______，______溶于水。 2. 实验室制取二氧化碳常用的药品是______和______。 3. 二氧化碳能使澄清石灰水变______，这是因为生成了不溶于水的______。 4. 将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，试液变______色，原因是二氧化碳与水反应生成了______。 5. 二氧化碳既不能______，也不能支持______，因此可用于______。 6. 收集二氧化碳常用______法，这是因为二氧化碳密度比空气______且能溶于水。 7. 检验二氧化碳是否收集满的方法是：将燃着的木条放在______，若木条______，证明已收集满。 8. 实验室制取气体的一般思路包括：选择______、确定______、验证______。 9. 干冰是固态的______，它升华时______（选填“吸收”或“放出”）大量热，可用于人工降雨和冷藏运输。 10. 大气中二氧化碳含量升高会导致______效应增强，使全球气候变暖。 （二）选择题 1. 下列气体中，能使澄清石灰水变浑浊的是（ ） A. 氧气 B. 二氧化碳 C. 氮气 D. 氢气 2. 实验室制取二氧化碳，不需要用到的仪器是（ ） A. 锥形瓶 B. 集气瓶 C. 水槽 D. 玻璃片 3. 下列关于二氧化碳的说法中，正确的是（ ） A. 二氧化碳有毒，不能供给呼吸 B. 二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳本身具有酸性 C. 二氧化碳可用于灭火，是因为它不燃烧也不支持燃烧且密度比空气大 D. 二氧化碳是导致酸雨的主要气体 4. 检验集气瓶中是否收集满二氧化碳，正确的操作是（ ） A. 向瓶中倒入澄清石灰水 B. 将燃着的木条伸入瓶中 C. 将燃着的木条放在瓶口 D. 闻气体的气味 5. 实验室制取二氧化碳有以下步骤：①检查装置气密性；②向锥形瓶中加入大理石；③向长颈漏斗中注入稀盐酸；④收集气体；⑤将装置固定在铁架台上。正确的操作顺序是（ ） A. ①②③④⑤ B. ②①③⑤④ C. ①②⑤③④ D. ②③①⑤④ 6. 下列物质中，属于纯净物的是（ ） A. 洁净的空气 B. 大理石 C. 干冰 D. 石灰水 7. 下列变化中，属于化学变化的是（ ） A. 干冰升华 B. 二氧化碳通入水中 C. 灯泡发光 D. 石蜡熔化 （三）简答题 1. 为什么实验室制取二氧化碳不用稀硫酸与大理石反应？ 2. 为什么不能用浓盐酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？ 3. 为什么不用碳酸钠粉末与稀盐酸反应来制取二氧化碳？ 四、课中探究案 探究活动一：制取二氧化碳的装置选择 1. 实验室制取气体的发生装置由______和______决定。 2. 由于制取二氧化碳的反应物状态为______和______，反应在______条件下进行，所以选择与实验室制取______（填气体名称）相同的发生装置。 3. 收集装置的选择由气体的______和______决定。由于二氧化碳密度比空气______且______溶于水，所以采用______法收集。 4. 请思考：若要制取一瓶较为纯净的二氧化碳气体，能否用排水法收集？为什么？ 探究活动二：二氧化碳性质的实验探究 【实验1】将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入放有两支高低不同燃烧蜡烛的烧杯中。 现象：______ 结论：______ 【实验2】向盛有紫色石蕊试液的试管中通入二氧化碳气体。 现象：______ 将上述试管在酒精灯火焰上加热。 现象：______ 结论：______ 【实验3】向盛有澄清石灰水的试管中通入二氧化碳气体。 现象：______ 结论：______ 【实验4】向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。 现象：______ 结论：______ 探究活动三：问题讨论与分析 1. 实验装置中，为什么长颈漏斗的下端管口要伸入液面以下？ 2. 用向上排空气法收集二氧化碳时，导气管为什么要伸到集气瓶的底部？ 3. 如何证明集气瓶中收集到的气体确实是二氧化碳？ 4. 二氧化碳能用于灭火，利用了它的哪些性质？ 5. 干冰升华时吸收大量热，这一性质在日常生活和生产中有哪些重要用途？ 6. 大气中二氧化碳的主要来源有哪些？自然界中消耗二氧化碳的主要途径是什么？ 探究活动四：综合应用与拓展 1. 某同学在制取二氧化碳时，观察到锥形瓶内有气泡产生，但集气瓶中始终收集不到气体。请分析可能的原因。 2. 某同学用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，将收集到的气体通入澄清石灰水中，石灰水却不变浑浊。请分析可能的原因。 3. 请设计一个简单的实验方案，证明二氧化碳能溶于水（与探究活动二中的实验4方案不同）。 4. 有四瓶无色气体，分别是空气、氧气、二氧化碳和氮气，请设计实验加以鉴别。 5. 二氧化碳是一种重要的工业原料，请列举它在生产和生活中的至少三种用途，并分别说明利用了它的什么性质。 五、板书设计 一、药品：大理石（或石灰石）与稀盐酸 二、发生装置：固液不加热型（与制氧气过氧化氢法相同） 三、收集方法：向上排空气法 四、验满方法：燃着木条放瓶口，熄灭则满 五、检验方法：通入澄清石灰水，变浑浊 六、物理性质：无色无味气体，密度比空气大，能溶于水 七、化学性质：不燃烧不支持燃烧；与水反应生成碳酸；与澄清石灰水反应变浑浊 八、用途：灭火、人工降雨、气体肥料、制碳酸饮料、工业原料 六、参考答案 （一）填空题 1. 没有；没有；大；能（易） 2. 大理石（或石灰石）；稀盐酸 3. 浑浊；碳酸钙白色沉淀 4. 红；碳酸 5. 燃烧；燃烧；灭火 6. 向上排空气；大 7. 集气瓶口；熄灭 8. 药品（反应物）；装置；气体 9. 二氧化碳；吸收 10. 温室 （二）选择题 1. B 2. C 3. C 4. C 5. C 6. C 7. B （三）简答题 1. 稀硫酸与大理石反应会生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行，无法持续制取二氧化碳。 2. 浓盐酸具有很强的挥发性，会挥发出氯化氢气体，使制得的二氧化碳中混有氯化氢杂质，导致收集到的气体不纯。 3. 碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率过快，产生气体的速度太快，不便于控制和收集气体，不适合实验室制取二氧化碳。 探究活动一：制取二氧化碳的装置选择 1. 反应物状态；反应条件 2. 固体；液体；常温（不加热）；氧气 3. 密度；溶解性；大；能；向上排空气 4. 不能用排水法收集。因为二氧化碳能溶于水且能与水反应，会导致收集不到气体或收集到的气体不纯。不过二氧化碳在水中的溶解量有限且溶解速率较慢，在实际操作中也可采用排水法收集并获得较纯净的二氧化碳，但通常选用向上排空气法。 探究活动二：二氧化碳性质的实验探究 【实验1】现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。 结论：二氧化碳密度比空气大，且二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。 【实验2】现象：紫色石蕊试液变红。 加热后现象：红色试液又恢复为紫色。 结论：二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸使紫色石蕊试液变红；碳酸不稳定，受热易分解，所以红色褪去又恢复紫色。 【实验3】现象：澄清石灰水变浑浊。 结论：二氧化碳与氢氧化钙反应生成了不溶于水的碳酸钙白色沉淀。 【实验4】现象：软塑料瓶变瘪（向内凹陷）。 结论：二氧化碳能溶于水，使瓶内气体减少、压强减小，外界大气压将瓶子压瘪。 探究活动三：问题讨论与分析 1. 防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出，起到液封的作用，确保气体只能从导气管导出。 2. 为了将集气瓶内的空气充分排出，使收集到的二氧化碳更纯净。因为二氧化碳密度比空气大，导气管伸到底部有利于二氧化碳从瓶底逐渐充满集气瓶。 3. 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。 4. 利用了二氧化碳不燃烧也不支持燃烧的化学性质，以及密度比空气大的物理性质。二氧化碳覆盖在燃烧物表面，隔绝氧气从而达到灭火的目的。 5. 用于人工降雨、冷藏运输食品、制造舞台云雾效果等。干冰升华时吸收大量热，使周围温度迅速降低。 6. 主要来源：化石燃料的燃烧、动植物的呼吸作用、微生物的分解作用等。自然界消耗途径：植物的光合作用（吸收二氧化碳释放氧气）。 探究活动四：综合应用与拓展 1. 可能原因：装置气密性不好，漏气；长颈漏斗下端未伸入液面以下，气体从漏斗口逸出；导气管伸入发生装置内过长，气体难以导出；药品已变质或稀盐酸浓度过低等。 2. 可能原因：所用盐酸浓度过大（浓盐酸），挥发出氯化氢气体，氯化氢溶于水形成盐酸，与石灰水中的氢氧化钙发生中和反应，阻止了碳酸钙沉淀的生成；或者装置气密性不好导致气体不纯等。 3. 参考方案：取一个装满二氧化碳的集气瓶，向其中倒入少量水，振荡后将燃着的木条伸入瓶中，观察木条是否熄灭。若木条仍能继续燃烧一段时间后才熄灭，说明部分二氧化碳溶于水导致瓶内二氧化碳减少。或向一个充满二氧化碳的质地较软的瓶中加水振荡，观察瓶子是否变瘪（与实验4类似但用不同容器或不同操作方式）。 4. 实验方案：将燃着的木条分别伸入四瓶气体中，木条燃烧更旺的是氧气；木条正常燃烧的是空气；木条立即熄灭的是二氧化碳和氮气。再向使木条熄灭的两瓶气体中分别倒入少量澄清石灰水，振荡后变浑浊的是二氧化碳，无明显变化的是氮气。 5. 用途举例：①灭火——利用二氧化碳不燃烧不支持燃烧且密度比空气大的性质；②作气体肥料——植物光合作用需要吸收二氧化碳；③制碳酸饮料——二氧化碳能溶于水并与水反应生成碳酸；④干冰用于人工降雨——干冰升华吸热；⑤工业原料——用于制纯碱、尿素等。（答出任意三种即可） 学科网（北京）股份有限公司 $