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第六單元 碳和碳的氧化物
課題3 二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取
6.3 實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的裝置
核心素養(yǎng)目標(biāo)
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：
通過(guò)親歷二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制取的探究過(guò)程，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作習(xí)慣，體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性與安全性。
化學(xué)觀念：
建立 “實(shí)驗(yàn)室制取氣體需綜合考慮反應(yīng)原理、裝置設(shè)計(jì)、氣體性質(zhì)” 的系統(tǒng)認(rèn)知，形成 “物質(zhì)性質(zhì)決定實(shí)驗(yàn)裝置選擇與檢驗(yàn)方法” 的化學(xué)觀念，理解制取氣體的一般思路在不同氣體制備中的普適性。
科學(xué)思維：
通過(guò)對(duì)比氧氣與二氧化碳的制取原理、裝置，發(fā)展類比推理與歸納總結(jié)能力
重點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理（化學(xué)方程式）；
制取二氧化碳的裝置設(shè)計(jì)（發(fā)生裝置與收集裝置的選擇）；
二氧化碳的檢驗(yàn)與驗(yàn)滿方法。
難點(diǎn)
依據(jù)反應(yīng)原理與物質(zhì)性質(zhì)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置；
歸納實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路，并遷移應(yīng)用于其他氣體的制取分析。
課前導(dǎo)入
課前導(dǎo)入
夏日里打開碳酸飲料時(shí)，涌出的氣泡是二氧化碳；舞臺(tái)上美輪美奐的煙霧效果，也離不開二氧化碳。這些生活中常見的二氧化碳，在實(shí)驗(yàn)室如何精準(zhǔn)制??？是像制取氧氣一樣加熱固體，還是有更合適的方法？今天，就讓我們化身為 “氣體制備工程師”，從反應(yīng)原理、裝置設(shè)計(jì)到氣體檢驗(yàn)，一步步探索實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的奧秘，掌握氣體制備的通用方法！
01
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 分析
稀鹽酸與塊狀大理石 產(chǎn)生氣泡，速率適中 反應(yīng)速率適中，便于氣體收集，原料廉價(jià)易得
濃鹽酸與塊狀大理石 劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡，并伴有白霧 濃鹽酸有揮發(fā)性，會(huì)使制得的CO2中混有HCl氣體；反應(yīng)速率快，不易控制
稀硫酸與塊狀大理石 剛開始時(shí)產(chǎn)生氣泡，然后速率減慢并逐漸停止 稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣，覆蓋在大理石的表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行
稀鹽酸與碳酸鈉 劇烈反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量氣泡 碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)速率過(guò)快，不便于收集氣體
綜上所述，實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳最理想的藥品是：大理石（或石灰石）和稀鹽酸
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理
在實(shí)驗(yàn)室里，常用稀鹽酸與石灰石（或大理石，主要成分都是碳酸鈣）反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳。反應(yīng)的化學(xué)方程式可以表示如下：
CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + H2CO3
碳酸鈣 氯化鈣 碳酸
碳酸很不穩(wěn)定，容易分解生成二氧化碳和水。H2CO3 =CO2↑+ H2O
總的化學(xué)方程式是：
CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + CO2↑+ H2O
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的裝置
確定氣體發(fā)生裝置的依據(jù)
從實(shí)驗(yàn)室制取氣體的原理出發(fā)，根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)（如固體與固體、固體與液體、液體與液體等）、反應(yīng)條件（如是否需要加熱、使用催化劑等）來(lái)確定氣體發(fā)生裝置
氣體 制取原理 反應(yīng)物的狀態(tài) 反應(yīng)條件
二氧化碳 稀鹽酸與石灰石（或大理石）反應(yīng) 稀鹽酸為液體，石灰石（或大理石）為固體 常溫
氧氣 高錳酸鉀分解 高錳酸鉀為固體 加熱
過(guò)氧化氫分解 過(guò)氧化氫為液體 常溫，二氧化錳為催化劑
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的裝置
確定氣體收集裝置的依據(jù)
根據(jù)氣體的性質(zhì)選擇氣體收集方法（排空氣法或排水法），確定氣體收集裝置。
氣體 氣體的密度與空氣的比較（大或?。?是否溶于水，是否與水反應(yīng)
二氧化碳 相同條件下，二氧化碳的密度比空氣大 能溶于水，與水反應(yīng)
氧氣 相同條件下，氧氣的密度比空氣略大 不易溶于水，也不與水反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的裝置
可供選擇的裝置
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的裝置
導(dǎo)氣管稍出橡膠塞即可，不能伸到液面以下：便于氣體導(dǎo)出
伸到集氣瓶底部：將瓶?jī)?nèi)空氣排盡，使收集到的氣體更純
長(zhǎng)頸漏斗下端伸到液面以下：防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗口逸出
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳一般使用固液不加熱型裝置，如錐形瓶、長(zhǎng)頸漏斗或分液漏斗等。
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的步驟
1.檢查裝置氣密性：
連接裝置，將導(dǎo)管一端放入水中，用手握住試管，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，說(shuō)明裝置氣密性良好。
2.裝藥品：
裝入大理石（或石灰石），塞緊雙孔橡膠塞，由長(zhǎng)頸漏斗加入稀鹽酸，使液面浸沒(méi)長(zhǎng)頸漏斗末端。
3.收集氣體：
用向上排空氣法收集二氧化碳，將導(dǎo)管伸入集氣瓶底部，使二氧化碳?xì)怏w充滿集氣瓶。
實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的步驟
4.檢驗(yàn)：
將氣體通入澄清石灰水中，若石灰水變渾濁，說(shuō)明該氣體是二氧化碳。
5.驗(yàn)滿：
將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，說(shuō)明二氧化碳已收集滿。
02
實(shí)驗(yàn)室里制取氣體的一般思路和方法
通過(guò)研究二氧化碳和氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取，我們可以總結(jié)出實(shí)驗(yàn)室里制取氣體的一般思路和方法。
（1）確定制取氣體的化學(xué)反應(yīng)原理：
在實(shí)驗(yàn)室條件下（如常溫、加熱、使用催化劑等），選擇什么試劑、通過(guò)什么反應(yīng)來(lái)制取這種氣體。確定原理時(shí)，需要綜合考慮反應(yīng)的速率大小，產(chǎn)生的氣體是否易于收集、是否純凈，實(shí)驗(yàn)操作是否安全、簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否會(huì)產(chǎn)生污染，以及試劑的價(jià)格等因素。
實(shí)驗(yàn)室里制取氣體的一般思路和方法
實(shí)驗(yàn)室里制取氣體的一般思路和方法
（2）設(shè)計(jì)制取氣體的實(shí)驗(yàn)裝置：
根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件確定氣體發(fā)生裝置；根據(jù)氣體的性質(zhì)（如密度、是否溶于水、是否與水反應(yīng)等）確定氣體收集裝置（如有必要，還應(yīng)考慮設(shè)置除去雜質(zhì)的裝置和尾氣處理裝置等）。
（3）驗(yàn)證得到的氣體就是所要制取的氣體：
根據(jù)氣體的性質(zhì)（如可燃性或助燃性、與某些試劑反應(yīng)有沉淀生成等）進(jìn)行驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)室常見的氣體發(fā)生裝置
Ⅰ 固固加熱型
Ⅱ 固（液）液常溫型
實(shí)驗(yàn)室常見的固液常溫型氣體發(fā)生裝置
實(shí)驗(yàn)室常見的氣體收集裝置
向上排空氣法
向下排空氣法
排水法
收集到的氣體：干燥
收集到的氣體：純凈
03
課堂小結(jié)
04
課堂練習(xí)
B
1.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳一般有五個(gè)步驟：
①檢查裝置的氣密性 ②按要求連接儀器 ③向長(zhǎng)頸漏斗中注入酸液 ④向廣口瓶中放入小塊的大理石 ⑤收集氣體。
下列操作順序正確的是（ ）
A.①②③④⑤ B.②①④③⑤
C.①④②③⑤ D.②③④①⑤
2.確定某種氣體的實(shí)驗(yàn)室制法時(shí)不需考慮的是（ ）
D
A.反應(yīng)所需的藥品和條件
B.實(shí)驗(yàn)裝置
C.氣體的驗(yàn)證
D.氣體的用途
D
4.為了區(qū)別O2與CO2兩瓶(或兩種)無(wú)色氣體，下列方法中不可行的是( )
A.分別通入紫色石蕊溶液中
B.用燃著的木條分別伸入瓶中
C.分別聞氣味
D.用塑料可樂(lè)瓶分別盛滿上述兩種氣體，各倒入1/5容積的水，蓋緊瓶蓋，振蕩
C
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