如何制取二氧化碳 教案.docx
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如何制取二氧化碳教案
适用学科
初中化学
适用年级
九年级
适用区域
沪科版
课时时长（分钟）
2课时
知识点
1.二氧化碳的性质2.二氧化碳的制取方法
教学目标
1.熟记CO2的性质2.掌握二氧化碳的制备方法
教学重点
实验室制备二氧化碳的原理、方法和装置选择及相关计算
教学难点
二氧化碳的制备方法及相关计算
教学过程
一、导入
点燃
请同学们结合生活经验和已有知识，写出能生成二氧化碳的反应方程式：
高温
高温
C+O2====CO2CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
C+2CuO=====2Cu+CO2↑2C+Fe3O4=====Fe+2CO2↑
二氧化碳是一种非常重要的气体，同学们想知道二氧化碳是如何制取的吗？
想动手试一试吗？
好，今天我们就来探究学习《二氧化碳制取的研究》。
二、知识讲解
知识点1二氧化碳的性质
使用建议说明：
先要得到一种气体，首先得从各项性质入手，本知识点主要讲解二氧化碳的物理及化学性质。
1、物理性质
无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固体----干冰。
2、化学性质
（1）一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧，但在一定条件下，某些物质也可以在CO2中燃烧，如点燃的镁条，伸入盛有CO2的集气瓶中能继续燃烧。
不能供给呼吸。
（2）与水反应生成碳酸：
CO2+H2O====H2CO3生成的碳酸能使紫色石蕊试液变红，
H2CO3====H2O+CO2↑碳酸不稳定,易分解
高温
（3）能使澄清石灰水变浑浊：
CO2+Ca（OH）2====CaCO3↓+H2O本反应用于检验二氧化碳。
（4）与灼热的碳反应：
C+CO2======2CO（吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是氧化剂，是还原剂）
注意：
检验CaO是否含CaCO3加盐酸：
CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
知识点2二氧化碳的制取
使用建议说明：
和氧气类似，二氧化碳的制取方法也分两种，实验室和工业制法。
此处要重点讲解实验室制法，使学生弄清楚反应原理和收集方法及其原因，以便后期的实践中灵活运用。
（启普发生器照实际情况给学生进行讲解）
1.实验室制取二氧化碳
（1）发生装置选择：
由反应物状态及反应条件决定：
反应物是固体，需加热，制气体时则用氯酸钾制O2的发生装置。
反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制氧气的发生装置。
（2）收集方法选择：
气体的密度及溶解性决定：
难溶于水用排水法收集——CO只能用排水法
密度比空气大用向上排空气法——CO2只能用向上排空气法
密度比空气小用向下排空气法——H2收集方法
（3）制取方法
1）原理：
用石灰石和稀盐酸反应CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
注：
不能用浓盐酸：
产生的气体不纯含有HCl气体；
不能用稀硫酸：
生成的CaSO4微溶于水，覆盖在大理石的表面阻止了反应的继续进行。
2）选用和双氧水制取氧气相同的发生装置或启普发生器
注：
启普发生器（下中图）是用固体与液体试剂在常温条件（不用加热）下起反应制取气体的典型装置，能控制反应的随开随关。
3）气体收集方法：
向上排空气法
4）验证方法：
将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳。
验满方法：
用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。
证明已集满二氧化碳气体。
高温
2.二氧化碳的工业制法：
煅烧石灰石：
CaCO3======CaO+CO2↑
三、例题精析
使用建议说明：
此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
例题1
CO和CO2对人体健康有着重要的影响。
关于一氧化碳和二氧化碳的叙述中，正确的是（）
A．都是无色有毒的气体B．都是氧化物，都能与氢氧化钙溶液反应
C．都能用碳和氧气反应制得D．都能溶于水，并能使紫色石蕊试液变红
【答案】C
【解析】本题考查一氧化碳和二氧化碳性质的对比。
二氧化碳是无色无毒的气体，A错。
一氧化碳不能与氢氧化钙溶液反应，B错。
都能用碳和氧气反应制得，当氧气充足时生成二氧化碳，当氧气不足时，生成一氧化碳，C正确。
一氧化碳难溶于水，D错。
例题2
植物进行光合作用时，需不断消耗空气中的二氧化碳，但二氧化碳在大气中的含量却基本保持不变，这是由于（）
①动植物的呼吸作用②矿物燃料的燃烧③死亡动植物的腐烂④矿物如CaCO3的分解
A①③B．①④C.①②D.①②③④
【答案】D
【解析】大气中二氧化碳的含量却基本保持不变，是因为光合作用消耗二氧化碳，而生物在呼吸、物质的燃烧等都会产生二氧化碳，产生和消耗基本持平大气中产生二氧化碳的途径有：
动植物的呼吸作用；矿物燃料的燃烧；死亡动植物的腐烂；工业上使某些矿物如碳酸钙等受热分解时都产生了二氧化碳；故选D．
例题3
下列有关二氧化碳用途、性质、制备和检验的说法正确的是（）
A.干冰用于人工降雨
B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变为蓝色
C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳
D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳
【答案】A
【解析】A、干冰是固态二氧化碳，汽化会吸收热量水蒸气迅速冷凝成水滴，故A正确；
B、二氧化碳会与水生成碳酸，碳酸显酸性，会使紫色石蕊变红色，故B错误；
C、石灰石会与硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行，故C错误；
氮气和二氧化碳都不支持燃烧，将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，该气体可能是二氧化碳，也可能是氮气，故D错误.
例题4
检验CO2的正确方法是（）
A.将燃着的木条伸入集气瓶中，火焰熄灭B.使人感到气喘、头痛
C.将带火星的木条伸入集气瓶中，木条不复燃D.将气体通入澄清的石灰水中
【答案】D
【解析】二氧化碳遇到澄清石灰水变浑浊所以正确答案是D
例题5
实验室只用向上排空气法收集CO2的原因（）
A.常温下化学性质不活泼B.CO2能溶于水
C.CO2密度比空气的大D.CO2能溶于水且密度比空气的大
【答案】D
【解析】CO2易溶于水，且和水反应。
密度比空气大所以只能向上排气法收集。
故选D
例题6
实验室用下列装置来制取气体：
（1）写出有标号仪器的名称：
a________。
（2）利用注射器可以检查装置B的气密性。
如右图所示，在锥形瓶内装适量的水，使长颈漏斗末端浸没在液面以下，将活塞缓慢往外拉，若观察到________，则装置不漏气。
（3）实验室制取并收集二氧化碳气体和制取并收集氧气，可选用的同一套装置组合是________，用该装置组合制取氧气涉及的化学反应方程式是________，实验室制CO2 ，若用C装置（多孔隔板用来放块状固体）作为制取的发生装置，其优点是________（答出一点即可）。
（4）如下图所示，A管中盛有干燥的炭粉，C管中盛有干燥的氧化铜粉末，B、D两个U型管中装有碱石灰固体，用来充分吸收二氧化碳气体。
现将3.0g干燥的二氧化碳气体全部缓缓通入A管进行实验，实验结束后，B管质量增加0.8g，D管质量增加3.3g，①写出实验室制取二氧化碳气体的化学反应方程式是________，②请计算进入C管和离开C管的一氧化碳的质量各为多少________ ？
【答案】
（1）锥形瓶
（2）长颈漏斗末端有气泡冒出
MnO2
（3）BD2H2O2=2H2O+O2↑可以控制反应的发生和停止
（4）①CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2O+CO2↑
②解：
设与木炭反应生成的CO质量为x ，m（CO2）=3.0g-0.8g=2.2g
利用化学方程式计算得到
X=2.8g
D管增加m（CO2）=3.3g
设还原氧化铜生成3.3g二氧化碳参加反应的CO质量是y
利用方程式计算得到：
y=2.1g
m（CO）=2.8g-2.1g=0.7g
答：
进入C管和离开C管的一氧化碳质量分别为2.8g和0.7g
【解析】
（1）根据仪器名称可知，a为锥形瓶；
（2）长颈漏斗末端浸没在液面以下，将活塞缓慢往外拉时，装置内压强减少。
若装置不漏气，则长颈漏斗下端会产生气泡；
（3）实验室制取并收集二氧化碳气体是固液常温反应，所以要选择固液常温型装置，利用过氧化氢分解制取氧气也可选择该种装置，二氧化碳和氧气都可用向上排空气法收集，故实验室制取并收集二氧化碳气体和制取并收集氧气，可选用的同一套装置组合是BD；实验室制CO2，若用C装置（多孔隔板用来放块状国体）作为制取的发生装置，能将固体和液体分离以控制反应发生和停止，所以优点是可以控制反应的发生和停止；
（4）实验室制取二氧化碳用石灰石和稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳;进入C管中的氧化碳与氧化铜反应生成二氧化碳，被D吸收利用方程式根据二氧化碳的质量可计算出反应的氧化碳质量。
四、课堂运用
使用建议说明：
在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习马上进行课堂检测，根据学生情况进行做测试，亦可改编题目进行拓展。
基础
1.实验室制取二氧化碳可以选用的发生装置是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A、此装置是给固体物质加热的反应装置，不适合用来实验室制取二氧化碳，A不符合题意；
B、此装置适合固体与液体在常温下反应，即适合块状固体石灰石和稀盐酸常温下发生反应制取二氧化碳，B符合题意；
C、此装置是固体与液体在加热的条件下的反应装置，不适合用来实验室制取二氧化碳，C不符合题意；
D、此装置不适合用来制取气体，因长颈漏斗下端没伸入液面以下，导管伸入液面以下，生成的气体不易收集，D不符合题意。
故答案为：
B。
2.利用如图所示装置，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】C
【解析】实验室制取氧气可以选用装置①②；实验室收集氧气可以用装置④⑤；实验室中制取二氧化碳只能利用装置②；收集二氧化碳只能用装置④．答案为：
C.
3.如图所示实验室制取二氧化碳的装置有哪些错误？
为什么？
【答案】为了防止气体从长颈漏斗逸出，长颈漏斗末端应该伸入液面以下；为了便于气体导出，导管伸入锥形瓶应该尽量短一些；二氧化碳的密度比空气大，应该用向上排空气法收集，收集时导气管应伸到集气瓶的底部，以得到较为纯净的二氧化碳．
【解析】为了防止气体从长颈漏斗逸出，长颈漏斗末端应该伸入液面以下；为了便于气体导出，导管伸入锥形瓶应该尽量短一些；二氧化碳的密度比空气大，应该用向上排空气法收集，收集时导气管应伸到集气瓶的底部，以得到较为纯净的二氧化碳．
巩固
4.下列关于二氧化碳的说法正确的是（ ）
A.二氧化碳不供给呼吸，也不能作为植物养料B.实验室常用纯碱粉末和盐酸制取二氧化碳
C.干冰可用作制冷剂和制造舞台云雾D.若二氧化碳在空气中含量过高，则会引发酸雨
【答案】C
【解析】A．二氧化碳不供给呼吸，但它是植物光合作用的主要原料，故错误；B．实验室常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，纯碱粉末反应太快，不便于收集气体，故错误；
C．干冰可用作制冷剂和制造舞台云雾，故正确；
D．二氧化硫或二氧化氮在空气中含量过高，会引发酸雨，不是二氧化碳，故选项错误．
5.实验室通常用下列装置制取二氧化碳气体．回答下列问题．
（1）实验室制取并收集二氧化碳所用的装置为________．如何验证二氧化碳已收集满________
（2）实验室制取二氧化碳时发生反应的化学方程式________．如果将制得的气体通入F中，会观察到________，这说明了二氧化碳________．
【答案】
1. B将燃着的木条放在集气瓶口处
2. CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
蜡烛火焰由低到高依次熄灭
二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧且密度比空气大的性质．
【解析】
（1）用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的反应装置和反应原理：
使用固体+液体反应，不需加热，所以可在B装置中制取二氧化碳；二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，所以可用燃着的木条来验满；
（2）实验室制取CO2的反应原理是大理石（或石灰石）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑．如果将制得的气体通入F中，会观察到蜡烛火焰由低到高依次熄灭，这说明了二氧化碳二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧且密度比空气大的性质．
拔高
6.为制取并收集一瓶CO2气体，某课外研究小组向实验教师领取了下列仪器和药品：
（1）写出编号仪器的名称①；⑥；要完成该实验，他们还必须向实验老师领取的仪器有；
（2）实验室制取CO2时发生反应的化学方程式为；
（3）收集CO2时，他们如何检验CO2已收集满？
；
（4）本实验的装置也可以用来制取我们所熟悉的一种气体是；
（5）实验室制取气体要选择适当反应物．我们知道实验室制取大量CO2气体不能用浓盐酸和大理石为原料，因为；也不能用稀硫酸和大理石为原料，因为；
【答案】
（1）锥形瓶；集气瓶；洗气瓶
（2）2HCl+CaCO3===CaCl2+H2O+CO2↑
（3）把燃着的火柴平放到集气瓶口，火柴若熄灭，证明已收集满二氧化碳
（4）O2
（5）浓盐酸易挥发，会使收集的CO2不纯
稀硫酸和大理石反应生成CaSO4不溶于水，会阻碍反应的继续进行．因素有大理石与盐酸的接触面积和盐酸的溶质质量分数．
【解析】
（1）仪器的名称①锥形瓶；⑥集气瓶．因为要制取干燥的二氧化碳气体，他们还必须向实验老师领取的仪器是洗气瓶．
（2）实验室制取CO2时发生反应的化学方程式为2HCl+CaCO3====CaCl2+H2O+CO2↑．
（3）因为二氧化碳密度大，收集CO2时，检满的方法是把燃着的火柴平放到集气瓶口，火柴若熄灭，证明已收集满二氧化碳；
（4）本实验的装置也可以用来制取我们所熟悉的一种气体是氧气；因为氧气也可以用过氧化氢溶液通过固体+液体→气体制的．
（5）实验室制取大量CO2气体不能用浓盐酸和大理石为原料，因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，会使收集的CO2不纯；也不能用稀硫酸和大理石为原料，因为稀硫酸和大理石反应生成CaSO4微溶于水，会阻碍反应的继续进行．通过对比实验，可得出结论：
影响大理石和盐酸反应产生CO2快慢的因素有大理石与盐酸的接触面积和盐酸的溶质质量分数．
7.为测定某大理石样品（杂质不溶于水也不与稀盐酸反应）中碳酸钙的含量，某中学化学兴趣小组的同学取12g样品放人烧杯中，加入100g稀盐酸，恰好完全反应，称得反应后烧杯中剩余物质的总质量为107.6g（产生的气体全部逸出）。
试计算：
（1）反应生成二氧化碳的质量是多少克？
（2）大理石样品中碳酸钙的质量分数。
（计算结果精确到0.1％）
【答案】
（1）反应生成二氧化碳的质量是4.4克；
（2）大理石样品中碳酸钙的质量分数83.3％。
【解析】
（1）解：
反应生成二氧化碳的质量=12g+100g-107.6g=4.4g
（2）解：
设碳酸钙的质量为x。
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
10044
x4.4g
x=10g
大理石样品中碳酸钙的质量分数=
×100％=83.3％
答：
（1）反应生成二氧化碳的质量是4.4克；
（2）大理石样品中碳酸钙的质量分数83.3％。
五、课堂小结
使用建议说明：
此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的。
1.二氧化碳的性质
物理：
无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固体
化学：
不能燃烧，也不支持燃烧……
2.二氧化碳的实验室制取方法
反应原理：
碳酸钙和稀盐酸反应
发生装置：
启普发生器
六、课后作业
使用建议说明：
此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但需根据学生具体情况安排合适的题量。
基础
1.植物进行光合作用时，需不断消耗空气中的二氧化碳，但二氧化碳在大气中的含量却基本保持不变，这是由于（）
①动植物的呼吸作用②矿物燃料的燃烧③死亡动植物的腐烂④矿物如CaCO3的分解
A．①③B．①④C.①②D.①②③④
2.下列物质中，不能用来鉴别CO和CO2的是（）
A.澄清的石灰水B.蒸馏水
C.灼热的氧化铜D.紫色的石蕊试液
【答案】
1、D2、B
巩固
3.现有A和B组成的黑色混合物，按以下图示进行实验：
根据实验推断，并写出下列物质的化学式：
A._____________，B._____________，C._____________，
D._____________，E._____________。
4.如图是初中化学实验室常见的气体制取和性质探究的实验装置．请你据图回答下列问题．
（1）实验室采用加热氯酸钾制取氧气时，应选用的发生装置是________（填序号），该反应的化学方程式为________．
（2）如图E所示，铁丝在氧气中剧烈燃烧，实验现象为________，该实验说明氧气具有________（填“氧化性”或“可燃性”）．
（3）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为________；如图F所示，将二氧化碳倒入烧杯中，观察到燃烧的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，且具有的________性质．
【答案】
MnO2
3.C；CuO；CO2；Cu；CO
△
4.
（1）A2KClO3====2KCl+3O2↑
（2）火星四射，放出大量的热，生成了一种黑色的固体氧化性
（3）CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
既不能燃烧，也不能支持燃烧
拔高
5.某课外活动小组为测定当地石灰石中含碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石，并取稀盐酸200g，平均分成4份，进行实验，结果如下：
实验
1
2
3
4
加入样品的质量/g
5
10
15
20
生成CO2的质量/g
1.54
3.08
4.4
m
（1）哪几项反应中盐酸有剩余________；
（2）上表中m的数值是________；
（3）若将15克这种石灰石矿完全反应最多能产生多少克二氧化碳？
（4）试计算15克这种石灰石矿中碳酸钙的质量（该题写出计算步骤）
【答案】
（1）1、2
（2）4.4
（3）若将15克这种石灰石矿完全反应最多能二氧化碳的质量为1.54g×3=4.62g；
（4）设15克这种石灰石矿中碳酸钙的质量为x，则
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
10044
x4.62g
100/x=44/4.62g
x=10.5g
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