52（九上）课题3 二氧化碳的实验室制取（第1课时）（导学案）（解析版）（导学案5）

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课题3 二氧化碳的实验室制取
第1课时 实验室制取二氧化碳
一、学习目标
1.了解实验室里制取二氧化碳的原理，学习比较、分析、归纳等科学方法。
2.探究实验室里制取二氧化碳的装置，学会依据探究目标设计并实施实验方案，体会合作与交流在科学探究中的重要作用。
二、学习重难点：实验室制取二氧化碳的原理和装置。
三、学习过程
【课前预习】
1.知识回顾：如图是实验室制取气体常用的装置。


（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为：___________________，发生装置为______（填字母），选择发生装置的原理：___________________________。
（2）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，反应的化学方程式为：___________________，发生装置为______（填字母），选择发生装置的原理：___________________________。
（3）D、E、F三个收集装置哪个可用于收集氧气？简述选择其作为收集装置的原理。
（2）2H2O2
2H2O + O2↑   C   反应物为液体，反应条件是常温，所用催化剂二氧化锰为固体
（3）D和F    氧气密度比空气大，且不与空气中的成分反应，可选用向上排空气法；氧气不易溶于水且不与水反应，可选用排水法
2.联系所学知识和日常生活，列举你所知道的能生成CO2的反应。
【课堂探究】
【答案】该反应所用试剂为石灰石，来源广，价格低。但反应条件为“高温”，要求较高，不易实现。所以该反应不适用于实验室制取CO2。
任务二：根据以下反应的现象判断适用于实验室制取CO2的原理，并说明原因。

生成CO2的反应	实验现象	是否适用于实验室制取
1.碳酸钠粉末+稀盐酸/稀硫酸	剧烈反应，迅速产生大量气泡
2.碳酸钙粉末+稀盐酸/稀硫酸	剧烈反应，迅速产生大量气泡
3.块状石灰石+稀盐酸	产生气泡，速率适中
4.块状石灰石+稀硫酸	刚开始有少量气泡产生，一段时间后反应停止

【答案】实验1、2：反应的速率太快，产生的气体不利于收集，故不适用；实验4虽然开始会产生二氧化碳，但由于生成的硫酸钙是微溶物质，会覆盖在大理石的表面，阻碍反应进一步进行。故也不适用；实验3操作简便，原料廉价，反应速率适中，气体易于收集，反应条件易于控制且生成物无杂质，故适用。
任务三：写出实验室制取CO2的试剂和反应原理（用化学方程式表示）。
【答案】试剂：石灰石（或大理石）和稀盐酸；反应原理：CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O +CO2↑。
任务四：对比分析二氧化碳和氧气的实验室制取原理，确定制取二氧化碳的发生装置。

	制取原理	反应物的状态	反应条件
CO2	稀盐酸与大理石（或石灰石）
O2	加热高锰酸钾
	分解过氧化氢溶液

【答案】固液常温型发生装置。

	制取原理	反应物的状态	反应条件
CO2	稀盐酸与大理石（或石灰石）	固体+液体	常温
O2	加热高锰酸钾	固体	加热
	分解过氧化氢溶液	液体	常温、二氧化锰作催化剂

任务五：对比分析二氧化碳和氧气的性质，确定制取二氧化碳的收集装置。

	气体的密度与空气的比较（大或小）	是否溶于水， 是否与水反应	收集装置
CO2
O2

【答案】

	气体的密度与空气的比较（大或小）	是否溶于水， 是否与水反应	收集装置
CO2	大	溶于水，与水反应
O2	大	不易溶于水，不与水反应

任务六：选择以下实验仪器，小组合作组合一套制取二氧化碳的装置并介绍各组装置的特点。


【答案】举例

•          ②              ③              ④
  

装置①操作简便，但由于试管容积小，所以一次性添加药品的量少，产生的气体少，适于制取少量气体；装置②③④容积大，而且可以多次添加液体药品，产生气体的量大，还方便随时添加液体药品；装置③④还可以通过控制添加液体的量从而控制产生气体的量，通过控制滴加液体的速率，在一定程度上也能控制反应的速率。
任务七：交流讨论
（1）长颈漏斗下端管口为什么要伸入液面以下？
（2）集气瓶内的导管为什么要伸入到接近集气瓶底部？
（3）如何检验收集的气体为二氧化碳？
（4）用集气瓶收集二氧化碳时，怎样证明集气瓶中已充满了二氧化碳？
【答案】（1）防止气体从长颈漏斗排出。
（2）排尽集气瓶内的空气，以收集到更纯的二氧化碳。
（3）将气体通入到澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则气体为CO2。
（4）将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则CO2已满。
【课堂检测】
1. （2024·扬州二模）实验室制取CO2时，用不到的仪器是（   ）  
A．
长颈漏斗        B．
锥形瓶
C．
酒精灯        D．
镊子
【答案】C
【解析】实验室制取二氧化碳所用到的仪器有锥形瓶(或试管)、长颈漏斗、带导管的橡胶塞、集气瓶、玻璃片；制取二氧化碳不需要加热，故不需要用酒精灯。
故选C。
2.下列关于CO2 实验室制法的说法中，错误的是（   ）            
A.
制CO2的药品              B.
发生装置C.
收集装置                                  D.
验满
【答案】 D   
【解析】A、实验室用石灰石或大理石和稀盐酸，反应制取二氧化碳，A符合题意。
B、实验室用石灰石或大理石和稀盐酸，该反应不需要加热，故用固液不加热的反应装置，B符合题意。
C、二氧化碳密度比空气大，故用向上排空气法收集二氧化碳，C符合题意。
D、二氧化碳的验满，将燃烧木条放至集气瓶口，木条熄灭说明二氧化碳收集满，D不符合题意。
故选D。
3.实验室里现有高锰酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸，以及下列仪器：

  
（1）仪器①的名称是_________________。
（2）利用上述仪器和试剂可以制取氧气，反应的化学方程式为_________________。排水法收集的氧气不纯，可能的原因是_________________（答一点即可）。
（3）利用上述仪器和药品制取较大量二氧化碳，你选择的仪器是_________________（填序号），药品是________________。写出检验二氧化碳的方法_________________。
【答案】（1）集气瓶    （2）①.2KMnO4<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>K2MnO4+MnO2+O2↑     ②. 未等导管口出现连续均匀气泡就开始收集（合理即可）   
（3）①. ①②⑦⑧    ②. 石灰石和稀盐酸    ③. 通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳
4.（2024·咸阳二模）如图为实验室制取二氧化碳装置和性质实验。请回答下列问题。


(1)实验室既能用于制取二氧化碳，又能用于制取氧气的装置组合是。
(2)实验室制备二氧化碳发生反应的化学方程式是。
(3)如用D装置收集二氧化碳，验满的方法是。
(4)E是二氧化碳性质实验。能说明二氧化碳与水反应生成酸的现象是；能说明二氧化碳的密度比空气大的现象是。
【答案】(1)BC/CB
(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(3)将燃着的木条放到①管口，若木条熄灭，则已集满
(4)湿润的紫色石蕊纸花变红、干燥的紫色石蕊纸花不变红     3纸花比1纸花先变红
【解析】（1）实验室采用石灰石和稀盐酸在常温下反应制取二氧化碳，只能使用固液常温型发生装置B，二氧化碳能溶于水，不可采用排水法收集，二氧化碳与氧气的密度都比空气大，可采用向上排空气法收集，可选的收集装置是C，制取氧气采用双氧水在二氧化锰的催化下生成水和氧气 ，氧气密度大于空气，也可以选用BC，故选用BC；
（2）实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（3）二氧化碳的密度大于空气，收集二氧化碳时应从②（长）管通入，当①（短）管处有二氧化碳逸出时，说明二氧化碳集满，二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，用装置D收集二氧化碳时，其验满的方法是将燃着的木条放到①管口，若木条熄灭，则已集满；
（4）说明二氧化碳能和水反应的实验现象是湿润的紫色石蕊纸花变红、干燥的紫色石蕊纸花不变红，因为二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红；说明二氧化碳密度比空气大的实验现象是3纸花比1纸花先变红。