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2024年秋季
化學(xué)（科粵版）
九年級上冊
5.3 二氧化碳
新課導(dǎo)入
視頻中的二氧化碳滅火器為什么可以滅火？學(xué)習(xí)今天的課程你就知道答案了。
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通常情況下，二氧化碳是無色、無氣味的氣體。
在加壓和降溫條件下，二氧化碳可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，還可以進一步凝固為俗稱干冰的白色固體。干冰容易升華，即由固體直接轉(zhuǎn)化為氣體，并吸收大量熱量。
▋▎二氧化碳有什么性質(zhì)
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二氧化碳還有哪些重要的性質(zhì)？
學(xué)生實驗探究 >>>
目的：認(rèn)識二氧化碳的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。
【實驗5-5】傾倒二氧化碳
【實驗5-6】
二氧化碳溶于水顯酸性
【實驗5-7】二氧化碳與澄清石灰水
在大燒杯中放置一個鐵皮架，架上固定兩支點燃的蠟燭，將一瓶二氧化碳向燒杯內(nèi)傾倒。
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現(xiàn)象（證據(jù)） CO2性質(zhì)推斷
兩支蠟燭由下而上依次熄滅
二氧化碳密度大于空氣
【實驗5-5】
二氧化碳不可燃且不支持燃燒
返回
步驟 現(xiàn)象（證據(jù)） CO2性質(zhì)推斷
（1）往集滿二氧化碳的軟質(zhì)塑料瓶中注入約1/3的蒸餾水，立即旋緊瓶蓋，手拿塑料瓶上方（瓶蓋處），充分振蕩，觀察現(xiàn)象。
軟質(zhì)塑料瓶子變癟
CO2能溶于水或能與水發(fā)生反應(yīng)
【實驗5-6】
依次進行以下各步操作：
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步驟 現(xiàn)象(證據(jù)) CO2性質(zhì)推斷
（2）取瓶內(nèi)液體數(shù)毫升于試管中，滴加紫色石蕊溶液，振蕩，有什么現(xiàn)象？
內(nèi)管內(nèi)紫色石蕊溶液變成紅色
二氧化碳能與水反應(yīng)
CO2+H2O=H2CO3
提示：紫色石蕊溶液在酸性條件下顯紅色。
二氧化碳不會使紫色石蕊變紅，但是二氧化碳和水反應(yīng)生成的碳酸能使紫色石蕊變紅，化學(xué)方程式為H2O+CO2＝H2CO3。
分析
例. CO2能使紫色石蕊試液變紅是因為（ ）
A.密度比空氣大
B.可以溶解在水里
C.與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸
D.CO2分子可以與紫色石蕊直接反應(yīng)
C
步驟 現(xiàn)象(證據(jù)) CO2性質(zhì)推斷
（3）再將上述試管加熱，又有什么現(xiàn)象？
有氣泡冒出，液體由紅色變?yōu)樽仙?br/>碳酸不穩(wěn)定，受熱易分解
返回
將注射器中的純凈二氧化碳?xì)怏w通入盛有澄清石灰水(氫氧化鈣溶液)的燒杯中，觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象(證據(jù)) CO2性質(zhì)推斷
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澄清石灰水變渾濁
能與澄清石灰水反應(yīng)，
生成不溶于水的物質(zhì)
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【實驗5-7】
返回
思考：請你分析一下，上述實驗與數(shù)據(jù)，哪些與二氧化碳的物理性質(zhì)有關(guān)？哪些與二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)？
1. 物理性質(zhì)：
通常情況下，二氧化碳是無色無氣味的氣體；密度比空氣的大；能溶于水。
通常狀況下，1體積的水約能溶解1體積的二氧化碳。我們喝的汽水就利用了二氧化碳的這一性質(zhì)。
2. 化學(xué)性質(zhì)：
一般情況下不能燃燒，也不支持燃燒；
與水反應(yīng)生成碳酸：CO2+H2O=H2CO3；
能與石灰水反應(yīng)：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
我們知道，碳燃燒可以得到二氧化碳，但是這種方法難以收集到純凈的二氧化碳。
那么實驗室里如何制取二氧化碳呢？
▋▎實驗室怎樣制取二氧化碳
實驗室常用稀鹽酸與塊狀大理石或石灰石(主要成分是碳酸鈣)在常溫下反應(yīng)來制取二氧化碳。
反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
這個反應(yīng)實際上包含了連續(xù)發(fā)生的兩個反應(yīng)。
首先，碳酸鈣與鹽酸發(fā)生反應(yīng)：
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2CO3
然后，碳酸不穩(wěn)定，分解產(chǎn)生二氧化碳：
H2CO3＝H2O+CO2↑
碳酸鈉、稀硫酸也是實驗室中常見的試劑，可以用碳酸鈉和稀鹽酸或者是碳酸鈣和稀硫酸反應(yīng)來制取二氧化碳嗎？實驗室還有粉末狀的碳酸鈣試劑，用它來制取二氧化碳，效果會怎么樣呢？
觀察活動 >>>
目的：認(rèn)識實驗室制備二氧化碳應(yīng)選用的試劑。
通過對比實驗可以知道，實驗室制取二氧化碳應(yīng)選擇塊狀大理石與稀鹽酸的反應(yīng)，其反應(yīng)速度適中，易于收集，且反應(yīng)持續(xù)時間較長。
分析
【實驗5-9】
實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置如何設(shè)計？
對比氧氣的制取裝置，請你對二氧化碳制取裝置作出假設(shè)。
學(xué)生實驗探究 >>>
目的：學(xué)習(xí)二氧化碳的實驗室制取與檢驗。
1. 設(shè)計裝置
發(fā)生裝置的選擇
依據(jù)： 根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件。
氣體發(fā)生裝置
反應(yīng)物的狀態(tài)
固體和固體反應(yīng)
固體和液體反應(yīng)
液體和液體反應(yīng)
……
反應(yīng)條件：是否需要加熱、加催化劑等
制取O2 制取CO2 原料和狀態(tài) 是否加熱 裝置選用 原料和狀態(tài) 是否加熱 裝置選用
KMnO4固體 需加熱 固體加熱
H2O2溶和MnO2固體 不需加熱 固液常溫 稀鹽酸和大理石
不需加熱
固液常溫
氣體發(fā)生裝置
收集裝置的選擇
氣體收集裝置取決于氣體的密度和溶解性。
氣體收集裝置
排空氣法
密度比空氣大——向上排空氣法
密度比空氣小——向下排空氣法
排水法：不易溶于水，不與水發(fā)生反應(yīng)
制取O2 制取CO2 密度與空氣比較 是否溶于水 裝置選用 密度與空氣比較 是否溶于水 裝置選用
大于空氣 不易溶于水 向上排氣或排水法
氣體收集裝置
大于空氣
易溶于水
向上排氣
2. 選擇與組裝儀器
根據(jù)前面的分析，在下圖所列儀器中，選擇適當(dāng)?shù)膬x器(也可另選儀器)，組裝成制取二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置。
實驗裝置
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
1
2
檢驗氣體
3. 進行實驗
檢驗氣密性
加入試劑
收集氣體
進行驗滿
思考：如何檢查裝置的氣密性？
如圖所示，組裝好儀器后，先把導(dǎo)氣管的一端浸入水里，然后用手掌緊貼容器外壁，如果導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，或者松開手，導(dǎo)氣管口浸水的一端形成一段高于水面的水柱，則表明裝置氣密性良好。
檢驗：將氣體通入澄清石灰水(或往氣體中滴加澄清石灰水，振蕩)，石灰水變渾濁，說明該氣體是CO2。
驗滿：將燃著的木條平放在集氣瓶口，木條熄滅，說明CO2已滿。
澄清石灰水
變渾濁
注意事項：
長頸漏斗下端應(yīng)浸入液面以下
防止氣體從長頸漏斗逸出
導(dǎo)管應(yīng)剛露出橡皮塞即可
以利于氣體的導(dǎo)出
導(dǎo)管應(yīng)伸入集氣瓶底部
有利于排盡集氣瓶內(nèi)的空氣
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4. 分析討論
為什么實驗室可以用如圖所示的氣體發(fā)生裝置和收集裝置來制取二氧化碳?xì)怏w？
稀鹽酸是液體，大理石是固體，且二者反應(yīng)不需要加熱、催化劑等，因此選用固液常溫型發(fā)生裝置。二氧化碳能溶于水，且密度比空氣的大，故可以選用向上排空氣法收集二氧化碳。
為什么可以用如圖所示的方法檢驗二氧化碳是否集滿？
二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則證明二氧化碳已集滿，否則未集滿。
比較實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置與制取氧氣的有何不同。為什么會有不同？
制取氧氣的發(fā)生裝置為固體加熱型或固液常溫型，制取二氧化碳的發(fā)生裝置為固液常溫型，因為 反應(yīng)所需的試劑和反應(yīng)條件不同。
思路與方法導(dǎo)引 >>>
1. 確定制取氣體的化學(xué)反應(yīng)原理與試劑
綜合考慮：
反應(yīng)的速率大小
產(chǎn)生氣體是否易于收集
生成氣體是否純凈
實驗操作是否方便
實驗操作是否安全
實驗過程是否會產(chǎn)生污染
試劑的價格
......
2. 設(shè)計制取氣體的實驗裝置
實驗室常見氣體的發(fā)生裝置：
裝置類型 發(fā)生裝置
固體加熱型
固液常溫型
導(dǎo)管不能伸入試管過長，否則不利于氣體排出
試管口略向下傾斜，防止冷凝水流至熱的試管底部，使試管炸裂
鐵夾夾在距試管口
~ 處
1 1
4 3
長頸漏斗末端伸入液面以下起液封作用
實驗室常見氣體的收集裝置：
收集裝置
示例
特點
向上排空氣法
向下排空氣法
排水法
O2、CO2
H2
O2、H2
排空氣法收集到的氣體：干燥
排水法收集到的氣體：純凈
導(dǎo)管末端插到集氣瓶底部
導(dǎo)管放在集氣瓶口即可
若要收集的氣體既能溶于水，又能和空氣中的成分反應(yīng)，可考慮用排液法(要求氣體不與該液體反應(yīng)，也不溶于該液體)收集。
3. 驗證得到的氣體
根據(jù)氣體的性質(zhì)：
可燃性
助燃性
與某些試劑反應(yīng)有沉淀生成
......
▋▎二氧化碳對人類生活和環(huán)境有何影響
二氧化碳與人類的生產(chǎn)、生活密不可分。
1. 二氧化碳的用途
二氧化碳
光合作用的原料
滅火
化工產(chǎn)品的原料
大棚種植
2. 二氧化碳對人體健康的影響
二氧化碳無毒，但它不能供給呼吸，所以人在二氧化碳濃度偏高的環(huán)境中，會感到氣悶、頭痛乃至窒息死亡。
菜窖
深井
進入久未開啟的菜窖或干涸的深井前應(yīng)先做燈火試驗，估計環(huán)境中二氧化碳的濃度。
3. 二氧化碳對環(huán)境的影響
隨著全球經(jīng)濟發(fā)展和人口的快速增長，大量使用含碳的化石燃料，排進大氣中的CO2迅猛增加，森林遭受破壞，產(chǎn)生了越來越嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。
全球變暖，冰川融化、海平面升高，淹沒沿海地帶
氣候反常，土地沙漠化
生態(tài)環(huán)境變差，生物物種減少，人類健康受到損害
溫室效應(yīng)的危害
控制溫室效應(yīng)的措施
減少煤、石油、天然氣等化石燃料的使用。
開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源。
開發(fā)、普及節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)。
大力植樹造林，嚴(yán)禁亂砍濫伐。
用物理或化學(xué)方法，人工吸收二氧化碳。
控制二氧化碳的排放量
發(fā)展“低碳經(jīng)濟”，提倡低碳生活。
綠色低碳發(fā)展
碳達峰
碳中和
▋▎自然界的碳循環(huán)和氧循環(huán)
二氧化碳含有碳元素和氧元素，在自然界的碳循環(huán)和氧循環(huán)中都起到了非常重要的作用。
動植物的呼吸、含碳燃料的燃燒
都消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳；綠色植
物和水中的藻類則通過光合作用
吸收二氧化碳，放出氧氣。
自然界的氧循環(huán)
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自然界的碳循環(huán)
大氣中二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生和消耗的途徑
產(chǎn)生途徑
消耗途徑
人和動植物的呼吸
煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒
微生物的分解作用
綠色植物的光合作用
水體溶解
二氧化碳
物理
性質(zhì)
化學(xué)
性質(zhì)
通常情況下無色無味、氣體
能溶于水
密度比空氣大
不能燃燒，也不支持燃燒
H2O+CO2＝H2CO3
CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
在自然界的碳循環(huán)和氧循環(huán)中都起到了非常重要的作用
課堂小結(jié)
二氧化碳制取的研究
藥品：石灰石（大理石）和稀鹽酸
反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
檢驗：通入澄清石灰水，石灰水變渾濁。
發(fā)生裝置：固液不加熱型
收集裝置：向上排空氣法
裝置的確定
驗滿：將燃著的木條放在瓶口，熄滅則已滿。
隨堂練習(xí)
1.下列說法中，正確的是（ ）
A.CO2能溶于水，可用于制汽水
B.能使燃著的木條熄滅的氣體一定是CO2
C.CO2可與水反應(yīng)生成碳酸，所以碳酸很穩(wěn)定，不易分解
D.干冰用于人工降雨和致冷劑是利用了它的化學(xué)性質(zhì)
A
2.鑒別氫氣、氧氣和二氧化碳三種氣體最簡便的方法是（ ）
A.分別通入澄清石灰水
B.測定三種氣體的密度
C.用燃著的木條放在集氣瓶內(nèi)
D.做三種氣體的溶解性實驗
C
3.右圖所示實驗室制取二氧化碳的裝置有哪些錯誤？為什么？
答：該制取二氧化碳的裝置有以下幾處錯誤：
1.長頸漏斗下端管口沒有伸入液面下，會導(dǎo)致二氧化碳從長頸漏斗逸出。
2.出氣導(dǎo)管口不應(yīng)伸入液面下，這樣無法收集到氣體。
3.集氣瓶口不能向下，因為二氧化碳的密度比空氣的密度大，這樣無法收集到二氧化碳。
4.你能設(shè)計一個實驗以確定人是否可以安全進入久未開啟的菜窖嗎？
做燈火試驗
將點燃的蠟燭放到菜窖中，若蠟燭熄滅說明菜窖中的二氧化碳的濃度較大，人就不能進入。
5.把二氧化碳?xì)怏w通過____色石蕊試液，石蕊試液變____色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，將溶液加熱又變成____色，反應(yīng)方程式為＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
紫
紅
CO2+H2O=H2CO3
紫
H2CO3=CO2↑+H2O
6.根據(jù)下圖所示實驗裝置回答下列問題:
(1)實驗室用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣的發(fā)生裝置應(yīng)選用_____，收集裝置可選用_____；
(2) 實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置應(yīng)選用_____，收集裝置可選用_____。
B
C或D
B
D
（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
（2）圖I表示加入藥品前的一個操作，其目的是_____________________。
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
檢查裝置的氣密性
7.實驗室常用稀鹽酸和石灰石反應(yīng)制取二氧化碳。
（3）某小組經(jīng)研究，用圖II所示方法成功制得了大量CO2。①推測：在硫酸溶液中加入氯化銨并對溶液加熱，目的都是_________________________。
②相比用稀鹽酸和石灰石制CO2，圖II所示方法的優(yōu)點是________________________________________。
增大硫酸鈣的溶解性
制得的CO2較純，不含氯化氫氣體
1.完成課本P164-165 5.3習(xí)題；
2.完成練習(xí)冊本課時的習(xí)題。
課后作業(yè)

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