資源簡介

二氧化碳的制取與性質
適用學科 初中化學 適用年級 初三
適用區域 人教版區域 課時時長（分鐘） 120
知識點 1.二氧化碳的實驗室制法 2.二氧化碳的工業制法 3.基于化學式的計算
教學目標 1.了解實驗室制取氣體的方法和設計思路 2.探究實驗室制取二氧化碳的裝置，并利用設計的裝置制取二氧化碳 3.掌握實驗室制取二氧化碳的化學反應原理和實驗裝置．收集方法．檢驗和驗滿的方法
教學重點 實驗室制取二氧化碳的化學反應原理
教學難點 實驗裝置和制取方法
現上節課我們一起學習了碳的單質相關性質，那么對于碳的重要化合物二氧化碳來說，既有利又有害。
它是光合作用的原料，也是造成溫室效應的主要原因，今天，我們就一起來探討一下二氧化碳的相關制法。
使用建議說明：二氧化碳的實驗室制法是考試的重難點，尤其是需要在講解的過程中，將它與氧氣的制取、收集等內容進行對比。這樣有利于學生更好的理解氣體的制取與收集。并向其他新知識上進行類比遷移。
1、藥品：石灰石（或大理石）和稀鹽酸。
2、原理：CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑。
注意：①不能用濃鹽酸代替稀鹽酸，因為濃鹽酸易揮發，使制得的CO2不純（混有氯化氫氣體）；
②不能用稀硫酸代替稀鹽酸，因為稀硫酸與CaCO3反應生成微溶于水的硫酸鈣覆蓋在大理石（或石灰石）的表面，阻止反應的進行；
③不能用Na2CO3 或K2CO3代替大理石（或石灰石），因為Na2CO3、K2CO3與稀鹽酸的反應速率太快，不便于收集。
3、裝置的選擇。
①發生裝置：選用與過氧化氫溶液制O2相同的發生裝置。
②氣體收集方法：向上排空氣法（因為CO2能溶于水，密度比空氣大）。
4、驗證方法：將氣體通入澄清的石灰水中，如果澄清石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。化學方程式：CO2 + Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O。
5、驗滿方法：用點燃的木條，放在集氣瓶口，木條熄滅。證明已集滿二氧化碳氣體。
實驗室制取CO2的實驗操作過程：
①檢查裝置的氣密性；
②裝入大理石，塞緊膠塞；
③固定裝置；
④從長頸漏斗加入稀鹽酸至長頸漏斗下端管口液封；
⑤收集氣體，導管一定要伸入集氣瓶底部；
⑥檢驗是否集滿。
使用建議說明：此處內容考查不多，但是學生在做綜合體尤其是工藝流程題時，往往會忘記碳酸鈣高溫分解可以生成氧化鈣和二氧化碳這個方程式，需要在講解的過程中進行在滲透。其次，生石灰溶于水可以放出大量熱也是學生容易出錯的地方。
1、煅燒石灰石：CaCO3 CaO+CO2↑
生石灰和水反應可得熟石灰：CaO+H2OCa(OH)2
使用建議說明：此處內容主要用于教師課堂的精講，每個題目結合試題本身、答案和解析部分，教師有的放矢的進行講授或與學生互動練習。
在實驗室里制取二氧化碳氣體，可選擇的藥品是(　　)
A、碳酸鈉粉末與濃鹽酸
B、塊狀石灰石與稀硫酸
C、石灰石
D、塊狀大理石和稀鹽酸
【答案】D
【解析】
A × 碳酸鈉粉末與濃鹽酸反應過快，且濃鹽酸易揮發，碳酸鈉價格貴
B × 不能用稀硫酸，因為反應生成的硫酸鈣會阻止反應繼續進行
C × 高溫分解石灰石是二氧化碳的工業制法
D √ 反應速率適中，易于操作和收集，是合適的藥品
實驗室制取氧氣、氫氣、二氧化碳等氣體，可以共同使用的儀器裝置是（　 ）
A、簡易氣體發生裝置　　
B、試管并附有帶塞導管
C、酒精燈　　　　
D、帶導管的燒瓶
【答案】B
【解析】將三種氣體氧氣．氫氣．二氧化碳的制取裝置用圖或用文字表達出來，通過歸納整理，以便于記憶。比較。制取氣體的裝置由反應物狀態．反應條件和生成氣體的物理性質來決定的。實驗室制氧氣是加熱固體制氣體，用酒精燈，試管并附有帶膠塞導管。實驗室制取二氧化碳．氫氣是固體．液體接觸反應，不需加熱，用簡易氣體發生裝置，需要試管．帶導管的燒瓶。因此，制備氧氣．氫氣．二氧化碳所共同使用的儀器是試管并附帶塞導管。
可生成二氧化碳的反應很多，例如：①酒精的燃燒；②木炭在空氣中燃燒；③碳與氧化銅反應；④高溫煅燒石灰石；⑤石灰石（塊狀）與稀硫酸；⑥石灰石（塊狀）與稀鹽酸；⑦碳酸鈣粉末與濃鹽酸；⑧人和動物的呼吸作用。其中可用于實驗室制CO2的是（ ）
A．④⑥ B．⑤⑥ C．⑥ D．全部
【答案】C
【解析】①②兩類方法雖然能生成CO2，但燃燒是在空氣中進行，放出大量的熱，對儀器．裝置的要求高而且復雜，燃燒生成的氣體也難收集，故在實驗室里操作性差；③④兩類方法需在高溫下進行，操作不便；⑤反應生成微溶于水的硫酸鈣，覆蓋在石灰石的表面，反應逐漸停止；⑦反應劇烈，不易收集，并且濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體，使制得的CO2氣體不純；⑧中CO2氣體不純，含量低，不易收集。
下圖是A～E的儀器裝置示意圖。
(1)在實驗室里，裝置A一般用于制取反應物狀態為__________．反應條件為____________的氣體；裝置B一般用于制取反應物狀態為____________．反應條件為__________的氣體。裝置C．D．E都是用來收集氣體的實驗裝置，用裝置C收集氣體的方法叫____________；用裝置D收集氣體的方法叫__________；用裝置E收集氣體的方法叫____________。
(2)實驗室常用氯化銨(NH4Cl)晶體和熟石灰[Ca(OH)2]粉末混合加熱來制取氨氣，同時生成氯化鈣和水。
①寫出上述制取氨氣反應的化學方程式____________________。
②實驗時應該選取上述____________(填寫字母)作為制取氨氣的發生裝置。
③根據下表提供的數據分析，實驗時收集氨氣應選用上述裝置__________(填寫字母)而不用__________裝置，其原因是____________。
氣體 空氣 氧氣 氫氣 氨氣 二氧化碳
密度/ (g·L－1) 1.29 1.43 0.09 0.77 1.98
溶解度/L — 0.031 0.018 680 0.88
【答案】(1)固態和液態　常溫　固態和固態　加熱　排水集氣法　向上排空氣集氣法　向下排空氣集氣法　(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2　②B　③E　C和D　氨氣的密度比空氣的密度小，而且氨氣極易溶于水
【解析】實驗室制取氨氣，是用氯化銨晶體和熟石灰粉末混合后加熱制取，故選裝置B制氣。從題給的數據分析，氨氣極易溶于水，1 L水可以溶解680 L氨氣，故不能用排水集氣法；氨氣的密度小于空氣的密度，故可用向下排空氣集氣法來收集。
在實驗室里分別用集氣瓶收集O2．CO2．H2三種氣體，如下圖所示，由此可得，a中是_______，b中是_______，c中是_______。
【答案】H2 O2 CO2
【解析】通過對比三個集氣瓶放置的方式看出，不同之處是瓶口向下或向上．瓶內是否裝水，抓住這個主要問題，聯系已學過的知識，主要是由氣體的物理性質決定，就可找到解題的思路和方法，得出以上答案，并且還可歸納出凡是要收集某種氣體都可從密度和在水中的溶解性去考慮和設計收集裝置。根據三種氣體的物理性質可知，O2密度比空氣大，難溶于水，可用向上排空氣法或者排水法收集，放置時瓶口要向上；H2密度比空氣小，不溶于水，可用向下排空氣法或排水法收集，放置時瓶口要向下；CO2密度比空氣大，可溶于水，只能用向上排空氣法收集，集氣瓶中不能有水，且放置時瓶口向上。
使用建議說明：在對課堂知識講解完，把握了重點突破了難點以及練習精講了之后，再用練習馬上進行課堂檢測，根據學生情況建議分3個難度層次：易，中，難。
1、利用如圖所示裝置，能完成實驗室制取氣體的是( )
A、用①③制取氧氣
B、用②③制取二氧化碳
C、用②④制取氧氣
D、用①⑤制取二氧化碳
2、實驗室制取氣體選擇收集方法時，下列性質：①顏色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤能否與水反應，必須考慮的是( )
A、①②③ B、②③④ C、③④⑤ D、②③⑤
3、下列有關制取干燥的氧氣或二氧化碳的實驗設計中錯誤的是(　　)
(提示：濃硫酸不與二氧化碳反應，易吸水，可作干燥劑)
【答案】
1、C 2、D 3、C
【解析】
1、實驗室制取氧氣時，若用加熱氯酸鉀法，可選用①做發生裝置，若用過氧化氫溶液和二氧化錳的混合物則可以選用②做發生裝置；由于氧氣的密度比空氣大和不易溶于水的性質，可選用④或⑤裝置收集，故A不正確、C正確；由于二氧化碳的密度比空氣大，且能溶于水，故不能用③或⑤收集，B、D不正確。
2、選擇氣體的收集方法時，可以根據氣體的密度與空氣的大小關系，確定是用向上排空氣法還是向下排空氣法收集；也可以根據氣體的水溶性及能否與水發生化學反應確定能否用排水法收集。故選D。
3、無論是二氧化碳的驗滿還是氧氣的驗滿，都要把燃著的木條或帶火星的木條放在瓶口，不能伸入瓶內。
4、實驗室制二氧化碳最適宜的儀器是(　　)
A、廣口瓶、集氣瓶、酒精燈
B、漏斗、廣口瓶、集氣瓶、水槽
C、長頸漏斗、廣口瓶、集氣瓶
D、長頸漏斗、大試管、集氣瓶、酒精燈
5、常溫下，某氣體能溶于水，密度比空氣大，收集該氣體可采用的方法是(　　)
A、向上排空氣法
B、向下排空氣法
C、排水法或向下排空氣法
D、排水法或向上排空氣法
6、在實驗室里制取二氧化碳氣體，可選擇的藥品是(　　)
A、碳酸鈉粉末與濃鹽酸
B、塊狀石灰石與稀硫酸
C、石灰石
D、塊狀大理石和稀鹽酸
7、下圖是A～E的儀器裝置示意圖。
(1)在實驗室里，裝置A一般用于制取反應物狀態為__________、反應條件為____________的氣體；裝置B一般用于制取反應物狀態為____________、反應條件為__________的氣體。裝置C、D、E都是用來收集氣體的實驗裝置，用裝置C收集氣體的方法叫____________；用裝置D收集氣體的方法叫__________；用裝置E收集氣體的方法叫____________。
(2)實驗室常用氯化銨(NH4Cl)晶體和熟石灰[Ca(OH)2]粉末混合加熱來制取氨氣，同時生成氯化鈣和水。
①寫出上述制取氨氣反應的化學方程式____________________。
②實驗時應該選取上述____________(填寫字母)作為制取氨氣的發生裝置。
③根據下表提供的數據分析，實驗時收集氨氣應選用上述裝置__________(填寫字母)而不用__________裝置，其原因是____________。
氣體 空氣 氧氣 氫氣 氨氣 二氧化碳
密度/ (g·L－1) 1.29 1.43 0.09 0.77 1.98
溶解度/L — 0.031 0.018 680 0.88
【答案】
C
A
D
7、C (1)固態和液態　常溫　固態和固態　加熱　排水集氣法　向上排空氣集氣法　向下排空氣集氣法　(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2　②B　③E　C和D　氨氣的密度比空氣的密度小，而且氨氣極易溶于水
【解析】
4、實驗室制二氧化碳不需要加熱，用不到酒精燈；二氧化碳能溶于水，且和水發生反應，不能用排水法收集，不用水槽。
5、能溶于水，不可用排水法收集；密度比空氣大，可用向上排空氣法收集。
6、
A × 碳酸鈉粉末與濃鹽酸反應過快，且濃鹽酸易揮發，碳酸鈉價格貴
B × 不能用稀硫酸，因為反應生成的硫酸鈣會阻止反應繼續進行
C × 高溫分解石灰石是二氧化碳的工業制法
D √ 反應速率適中，易于操作和收集，是合適的藥品
7、實驗室制取氨氣，是用氯化銨晶體和熟石灰粉末混合后加熱制取，故選裝置B制氣。從題給的數據分析，氨氣極易溶于水，1 L水可以溶解680 L氨氣，故不能用排水集氣法；氨氣的密度小于空氣的密度，故可用向下排空氣集氣法來收集。
8、如圖是實驗室用碳酸鈣與稀鹽酸反應制取二氧化碳并驗證其性質的實驗裝置圖，試根據題目要求回答下列問題：
(1)儀器a的名稱是________；裝置A中發生反應的化學方程式為_____________________，裝置C中觀察到的現象______________________________。
(2)裝置D中觀察到下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅，說明二氧化碳的密度比空氣大，它不能燃燒，也不能支持燃燒。由此可知，二氧化碳在生活中可用于________________。
(3)實驗室用裝置E來收集二氧化碳時，二氧化碳應從_______(填“c端”或“d端”)通入。
9、某化學興趣小組利用如圖裝置探究制取氣體的原理、方法及性質。結合裝置圖，回答下列問題：
(1)寫出圖中標號儀器的名稱：a_______，b_______。
(2)用雙氧水和二氧化錳制取氧氣時，可選用的發生裝置是_______(填上圖字母)，可選用C裝置收集氧氣，其原因是_____________________。
(3)實驗室常用氯化銨固體與堿石灰固體共熱來制取氨氣(NH3)，應選擇的發生裝置是_______(填上圖字母)。
(4)該小組設計了如圖所示的實驗裝置，既可用于制取氣體，又可用于探究物質性質。
①當打開K1、關閉K2時，利用Ⅰ、Ⅱ裝置，可進行的實驗是_______(填字母)。
a、大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳
b、鋅與稀硫酸反應制取氫氣
②當打開K2、關閉K1時，可以利用Ⅰ、Ⅲ裝置制得二氧化碳并驗證其性質。實驗室制取二氧化碳的化學方程式是____________________________；若要證明二氧化碳能與水發生反應，應向燒杯的水中加入_____________________。
【答案】
10、(1)長頸漏斗 CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O 紫色石蕊試液變紅
(2)滅火 (3)c端
11、(1)酒精燈 錐形瓶 (2)B 氧氣的密度比空氣大
(3)A (4)①b ②CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑ 紫色石蕊試液
【解析】
10、(1)儀器a的名稱是長頸漏斗，裝置A中碳酸鈣與稀鹽酸反應，化學方程式為CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O，CO2能與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊試液變紅；(2)因為二氧化碳的密度比空氣大，它不能燃燒，也不能支持燃燒，所以在生活中可用于滅火；(3)二氧化碳的密度比空氣大，進入集氣瓶后會沉在瓶的底部，所以應從c端通入，才能將瓶中空氣排出。
11、(1)讀圖可知a為酒精燈，b為錐形瓶。(2)雙氧水為液體、二氧化錳為固體且該反應不需要加熱，因此發生裝置選B；因為氧氣的密度比空氣大，因此可用向上排空氣法收集氧氣。(3)制取氨氣的反應物為兩種固體且需要加熱，因此發生裝置選A。(4) ①打開K1、關閉K2時，Ⅱ裝置的收集方法為向下排空氣法，因此可用來收集氫氣。②二氧化碳與水反應看不到現象，可向燒杯中加紫色石蕊試液，因為二氧化碳與水反應生成的碳酸能使紫色石蕊試液變紅，利用這一現象驗證二氧化碳與水確實發生了反應。
使用建議說明：此處內容主要用于教師對本節課重點內容進行總結，一方面是對本節課的重點難點內容的回顧，更重要的是針對這節課學生出現的問題再次進行復習提問等，以達到讓學生課上掌握的目的，同時可以對下節課內容進行簡單的鋪墊，以體現出本節課內容與下節課內容之間的關系。
1、二氧化碳的實驗室制法與氧氣制法、收集之間的區別。
2、工業制得二氧化碳的方法（主要考慮成本等因素）。
使用建議說明：此處內容主要用于教師根據學生掌握情況有針對性的進行課后作業的布置，掌握好的同學可以適當的布置難度大一些的作業，成績一般的同學可以以基礎題和鞏固題目為主，但是一定要控制作業的數量，給學生布置的作業一般不要超過5題，這樣學生才能保證做題的質量。
1、檢驗集氣瓶內是否收集滿了CO2，正確的操作是（　 　）
A、倒入澄清石灰水并振蕩
B、燃著的木條伸入集氣瓶內
C、將燃著的木條放在瓶口
D、將一潤濕的石蕊試紙平置瓶口
2、下列有關氣體的制備與收集方法中，不正確的是（ ）
A、二氧化碳既可以用排水法收集，又可以用向上排空氣法收集
B、制備氣體時，一定要先檢驗氣裝置的密性
C、密度比空氣小，且不溶于水的氣體，既可用向下排空氣法又可用排水法收集
D、一氧化碳只能用排水法收集
3、下圖是他們設計的一個二氧化碳發生裝置，對其優缺點的評價，錯誤的是（　　 ）
A、所用材料均為家庭廢品，有較好的資源利用意識
B、使用堿石灰（主要成份為NaOH和生石灰，可以吸收水蒸氣）有利于得到干燥的二氧化碳氣體
C、將石灰石放入銅絲網，不用時可使反應中止，體現便利使用的設計思想
D、利用拉動銅絲的設計，要注意保證氣密性良好，方能使實驗成功
4、在實驗室宜用來制取二氧化碳的是（　　 ）
A、一氧化碳燃燒
B、石灰石與鹽酸反應
C、木炭與氧化銅反應
D、高溫煅燒石灰石
5、 為證明雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，可在雞蛋殼上滴加 （ ）
A、酒精 B、 水 C、石灰水 D、稀鹽酸
【答案】
1、C 2、A 3、B 4、B 5、D
6、集氣瓶被譽為“萬能瓶”，如下圖裝置是其中的一種。當被收集的氣體從a口進入時，瓶內空氣從b口排出，相當于向上排空氣法收集氣體。若將被收集的氣體從b口進入，則它可收集的氣體為 （ ）
①H2 ②O2 ③CO2
A、只有① B、 只有①和②
C、只有③ D、①②③均可
7、如圖是某同學設計的實驗室制取CO裝置圖，請指出圖中的錯誤，并在下列表格中加以改正：
錯誤 改正
(1) (1)
(2) (2)
(3) (3)
在化學實驗室開放日，老師拿出兩瓶無標簽的試劑，分別是固體和液體，他取少量試劑在試管中混合，立即產生一種無色氣體。同學們對此氣體展開了一系列探究。
（1）如果推測此氣體是二氧化碳，驗證它的實驗方案如下：
猜想 實驗步驟 現象與結論
此氣體可能是CO2
產生此氣體的化學方程式可能是_____________________________________________。
（2）若想制取該氣體，采用的發生裝置可選取下圖中的______________________，收集裝置應選用______________（填序號）。
（3）如用下圖中F裝置收集該氣體，氣體應由____________端導入（填“a”或“b”）。
A B C D E F
（1）實驗室用大理石與酸制取二氧化碳，使用的酸是 （選填“濃鹽酸”“稀鹽酸”“濃硫酸”或“稀硫酸”），其化學方程式為 。
（2）若設計一種由活塞可以開閉導管的裝置，使其達到活塞隨開隨產生CO2 氣體，隨關隨停止出CO2
氣體的要求，請從下面儀器中選用一些最基本的儀器完成該設計：
①按裝置自上而下的安排順序應選用的儀器是 。
②這套裝置能隨開隨用，隨關隨停的原因是 。
【答案】
A
7、錯誤:(1)長頸漏斗下端管口在液面以上 (2)發生裝置中導管太長 (3)集氣瓶中導管伸入太短
改正：(1)長頸漏斗下端管口伸入液面以下 (2)發生裝置中導管伸入瓶內只需露出橡皮塞少許 (3)導管伸入集氣瓶中接近瓶底
8、（1）
猜想 實驗步驟 現象與結論
—— 將產生的氣體通入澄清石灰水中 如澄清石灰水變渾濁，證明是二氧化碳
CaCO3 + 2HClCaCl2 + H2O + CO2↑
（2）B E或F
（3）a
9、（1）稀鹽酸 CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
（2）① FDA ②活塞開放，氣體導出，酸液上升與CaCO3 接觸而反應生成CO2 ；活塞關閉，CO2 不導出而使內部壓強加大，壓下酸液脫離CaCO3 而使反應停止
10、某學生為了測定一種以碳酸鈣為摩擦劑的牙膏中碳酸鈣的含量，用燒杯稱取這種牙膏膏體100.0 g，向燒杯中逐漸加入稀鹽酸至不再有氣體放出（除碳酸鈣外，這種牙膏中的其他物質不與鹽酸反應生成氣體），共用去鹽酸200.0 g。反應完畢后稱得燒杯內物質的質量為278.0 g。（所有質量數據均不含燒杯質量）。請計算這種牙膏中碳酸鈣的質量分數？
11、某氣體在標準狀況下密度為1.98 g/L，該氣體易溶于水，在實驗室收集此氣體時可用( )
A、排水法
B、向上排空氣法
C、向下排空氣法
D、以上方法均可以
12、2010年全國“兩會”代表和委員們首次使用環保“石頭紙”制作的便箋和文件袋。“石頭紙”是一種低碳經
濟的綠色產品，它的主要成分是一種難溶性鈣鹽。某化學興趣小組的同學對“石頭紙”的成分進行如右圖所示
的實驗探究，觀察到澄清石灰水變渾濁。請回答下列問題：
（1）生活中 的主要成分和”石頭紙”的主要成分相同。
（2）裝置A．B中發生反應的化學方程式分別為：
；
。
（3）請說出你在日常生活中符合“低碳生活”的做法 。（列舉一例
【答案】
10、B 11、B
12、（1）雞蛋殼等（答案合理均可）
（2）CaCO3 + 2HClCaCl2 + H2O + CO2 ↑
Ca(OH)2 + CO2CaCO3 ↓+ H2O
（3）雙面用紙等（答案合理均可）
此處內容主要是針對教師在這節課上的比較成功的地方和比較失敗的地方進行反思總結，同時也可以利用問卷星或調研表等對學生進行調研，以便于更好的總結和反思自己的教學。
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