课题3 二氧化碳的实验室制取 第1课时（导学案）初中化学人教版（2024）九年级上册 第六单元 碳和碳的氧化物（解析版）

/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的原理及装置一、知识目标1．了解实验室制取二氧化碳的化学反应原理，知道选用稀盐酸与石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳的原因。2．能设计简单实验装置，掌握二氧化碳的实验室制法，包括发生装置、收集装置的选择，操作步骤、检验和验满方法。二、核心素养目标1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识二氧化碳的制取过程和现象，从微观角度理解化学反应原理。2．科学探究与创新意识：通过对不同反应制取二氧化碳的讨论和实验装置的设计，培养学生的探究能力和创新思维，体会实验探究在化学学习中的重要性。3．科学态度与社会责任：在确定制取原理和选择装置时，考虑反应速率、产物纯度、操作简便性和安全性等因素，培养学生科学严谨的态度和环保意识。一、学习重点在确定制取原理和选择装置时，考虑反应速率、产物纯度、操作简便性和安全性等因素，培养科学严谨的态度和环保意识。二、学习难点理解确定实验室制取二氧化碳反应原理时需要考虑的因素，以及对实验装置进行合理设计和改进。1．在实验室里，常用稀盐酸与石灰石（或大理石，主要成分都是碳酸钙）反应来制取二氧化碳。反应的总化学方程式可以为CaCO2．根据反应物的状态（如固体与固体、固体与液体、液体与液体等）、反应条件（如是否需要加热、使用催化剂等）来确定气体发生装置，根据气体的性质选择气体收集方法（排空气法或排水法)，确定气体收集装置。一、新课导入问题思考1：请列举二氧化碳在生活中的用途？答案：二氧化碳可作为光合作用的原料、用于灭火、是化工产品的原料、可作气体肥料等。问题思考2：你知道哪些反应可以产生二氧化碳气体？答案：动植物的呼吸、蜡烛燃烧、木炭燃烧、木炭还原氧化铜等反应都能产生二氧化碳。问题思考3：木炭在氧气中燃烧、木炭还原氧化铜、蜡烛燃烧这几个反应中，哪个适合作为实验室制取二氧化碳的反应原理？为什么？答案：这几个反应都不适合。木炭燃烧温度高、操作复杂，且生成的气体不纯净；木炭还原氧化铜需要高温条件，操作复杂；蜡烛燃烧生成的气体也不纯净，还可能产生其他杂质。制取二氧化碳的化学反应原理活动一：引入实验室制取二氧化碳的反应原理问题思考：下列反应中，适合用于实验室制取二氧化碳的是（）A.碳在氧气中燃烧B.大理石与稀盐酸反应C.碳酸钠与稀盐酸反应D.高温煅烧石灰石答案：B碳在氧气中燃烧需要点燃，操作复杂且生成的气体可能不纯净，不适合实验室制取二氧化碳；大理石与稀盐酸反应速率适中，适合实验室制取；碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不便于收集；高温煅烧石灰石需要高温条件，操作复杂，不适合实验室制取。活动二：探究实验室制取二氧化碳的化学反应原理问题思考1：实验室制取二氧化碳应该选用什么试剂？其反应原理是什么？写出化学方程式。答案：试剂是稀盐酸与石灰石（或大理石），主要成分分别是HCl和CaCO3。反应原理是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙和碳酸，碳酸不稳定分解生成二氧化碳和水，化学方程式为问题思考2：为什么不能用浓盐酸和石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳？答案：浓盐酸具有挥发性，会使制得的气体不纯（混有氯化氢气体）。问题思考3：为什么不能用稀硫酸和石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳？答案：反应生成了微溶于水的硫酸钙，附着在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。问题思考4：为什么不用稀盐酸与粉末状碳酸钙（或碳酸钠）反应制取二氧化碳？答案：反应速率过快，不便于收集产生的气体。活动三：典例精讲典例1：实验室制取二氧化碳时不使用稀硫酸是因为（）A．不能反应B．反应发生后生成的微溶物阻止反应继续进行C．生成的气体不纯净D．反应速率太快答案：B稀硫酸与石灰石反应会生成微溶的硫酸钙，附着在石灰石表面，阻止反应继续进行，所以不能用稀硫酸制取二氧化碳。制取二氧化碳的装置活动一：选择并设计制取二氧化碳的装置问题思考1：已知制取二氧化碳的反应物状态为固体和液体，反应条件是不需要加热，应该选择什么样的发生装置？答案：发生装置为固液不需加热型。问题思考2：不同的发生装置，如用试管、锥形瓶等作为反应容器，各有什么优缺点？答案：操作简单的装置（如用试管）适合制取较少量的二氧化碳气体，带有长颈漏斗或分液漏斗的装置（如用锥形瓶搭配长颈漏斗或分液漏斗）便于添加液体药品，其中分液漏斗可控制液体滴加速率，进而控制反应速率。活动二：了解制取二氧化碳装置的相关操作问题思考1：制取二氧化碳的操作步骤有哪些？答案：操作步骤为检查装置气密性、装试剂（先装入固体，再添加液体）、收集气体、检验和验满。问题思考2：如何检验二氧化碳？写出化学方程式。答案：将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳，化学方程式为CO问题思考3：如何验满二氧化碳？答案：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则二氧化碳已收集满。活动三：典例精讲典例1：利用下图所示装置，能完成实验室制取气体的是（）A．用①③制取氧气B．用②③制取二氧化碳C．用②④制取氧气D．用①⑤制取二氧化碳答案：C①是固体加热型发生装置，③是排水法收集装置，用①③制取氧气需要加热且用排水法收集；②是固液不加热型发生装置，③是排水法收集装置，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集；②是固液不加热型发生装置，④是向上排空气法收集装置，用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气可以用此装置；①是固体加热型发生装置，⑤是向下排空气法收集装置，二氧化碳密度比空气大，不能用向下排空气法收集。1．实验室制备二氧化碳气体的常用方法是（）A．煅烧石灰石 B．用碳酸钠与稀盐酸反应 C．用石灰石与稀盐酸反应 D．用石灰石与稀硫酸反应【答案】C【解析】A、需要高温条件，操作复杂且不易收集气体，属于工业制取方法，实验室不常用；B、反应速率过快，难以控制，不适合实验室常规制取；C、原料廉价易得、反应速率适中、操作简单，便于收集纯净的二氧化碳气体；D、生成微溶于水的硫酸钙覆盖在石灰石表面，反应会逐渐停止，无法持续产生气体。故选：C。2．实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，一定不需要的仪器是（）A．导气管B．试管C．酒精灯D．集气瓶【答案】C【解析】实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应在常温下即可进行，使用的装置属于“固液常温型”，故可判断一定不需要的仪器是酒精灯，C选项正确。故选：C。3．某同学在实验室制取二氧化碳的过程中，进行制取、收集、检验、验满的四步操作如下图所示，其中正确的是（）A．制取 B．收集 C．检验 D．验满【答案】C【解析】A、用图示装置制取二氧化碳时，长颈漏斗尾管一定要插入液面以下，以防产生的气体由长颈漏斗逸出，操作错误，故A选项错误；B、二氧化碳能溶于水，且密度比空气大，所以采用向上排空气法来收集二氧化碳，且集气瓶口应放置一玻璃片，图示为向下排空气法，故B选项错误；C、二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，常用澄清的石灰水来检验二氧化碳气体，故C选项正确；D、二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，所以二氧化碳的验满方法是将燃着的木条放在集气瓶口，观察木条是否熄灭，不可伸入集气瓶内，操作错误，故D选项错误。故选：C。4．实验课上，同学们用下图所示的装置制取二氧化碳气体，有关实验操作正确的一项是（）A．连接仪器后直接加试剂B．试管横放加入液体试剂C．导管应伸到集气瓶底部D．引燃木条插入瓶中验满【答案】C【解析】A、连接仪器后不能直接加试剂，需先检查装置的气密性，然后再装入试剂，以避免装入试剂后发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费试剂，故选项说法错误；B、加液体试剂时试管不能横放，否则液体会流出，故选项说法错误；C、导管应伸到集气瓶底部，以利于空气的排出，故选项说法正确；D、二氧化碳密度比空气大，且不支持燃烧，验满时将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明集满，故选项说法错误。故选：C。一、制取二氧化碳的化学反应原理1．试剂：稀盐酸、石灰石（或大理石）2．原理：CaC二、制取二氧化碳的装置1．发生装置：固液不需加热型．收集装置：向上排空气法3．操作步骤：查（检查气密性）→装（先固后液）→收（收集气体）→验（检验和验满）4．检验：通入澄清石灰水，变浑浊则是CO₂5．验满：燃着木条放集气瓶口，熄灭则满考点1制取二氧化碳的化学反应原理1．实验室制气体，最适宜的一组药品是（）A．石灰石和稀硫酸 B．石灰石和稀盐酸C．碳燃烧 D．木炭和氧化铜【答案】B【解析】A、石灰石主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻碍反应持续进行，导致反应速率下降甚至停止，不适合实验室制取二氧化碳，不符合题意；B、石灰石主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氯化钙易溶于水，不会阻碍反应，且反应速率适中，便于控制，适合实验室制取二氧化碳，符合题意；C、碳燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧会生成一氧化碳，导致气体不纯，此外，燃烧反应速率难以控制，不适合实验室制取二氧化碳，不符合题意；D、木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，需要高温条件，操作复杂，不适合实验室制取二氧化碳，不符合题意。故选：B。考点2制取二氧化碳的装置1．某市中考化学实验操作考试中，小峰抽到的考题是CO2的制取，收集和验满。下图五个示意图是小峰的实验操作过程，按评分标准，每项操作得1分，满分5分，若你是评分老师，小峰的最终成绩为（）A．1分 B．2分 C．3分 D．4分【答案】C【解析】①检查装置气密性：将导管置于水中