2023-2024学年沪教版（全国）第2章 身边的化学物质基础 基础实验2 二氧化碳的制取与性质 学案（含答案）

第2章 身边的化学物质
基础实验2 二氧化碳的制取与性质
【学习目标】
1．确定、组装实验装置，制取并收集二氧化碳气体；掌握二氧化碳的收集和检验方法。
2．通过实验进一步了解和学习二氧化碳的性质。
【学习重点】
实验室制取二氧化碳实验装置和收集方法确定。
【学习难点】
实验室制取二氧化碳实验装置和收集方法确定
【实验用品】
锥形瓶、分液漏斗（或长颈漏斗）、双孔橡皮塞、导管、集气瓶、托盘天平（或自制简易天平）、试管3支、酒精灯、250ml烧杯2只、500ml烧杯一只、火柴、玻璃片、软塑料瓶2个、试管夹、弹簧夹、试管架、蒸发皿、梯形架、石灰石（或大理石）、稀盐酸、长短不同的蜡烛2支、紫色石蕊试液、澄清石灰水、蒸馏水
【学习过程】
一、课前学习
1．制取与收集二氧化碳
(1)按图连接装置并检查装置的气密性：关闭分液漏斗的活塞，将导气管的一端浸入水中，用手紧握锥形瓶，若观察到____________________，说明该装置的气密性较好。
(2)装药品：先在锥形瓶中放入几小块大理石(或石灰石)，再向分液漏斗中注入稀盐酸。
(3)收集二氧化碳气体：分别收集1集气瓶和3塑料瓶(分别标记为A、B、C)二氧化碳气体。
2．验证二氧化碳的性质
(1)二氧化碳的物理性质
①在托盘天平两边各放一只250 mL的烧杯，调节天平平衡。然后向其中一只烧杯中慢慢倾倒集气瓶中的二氧化碳气体。实验现象：____________________________。
结论：______________________________。
②向盛有二氧化碳的塑料瓶A中加入适量的蒸馏水，迅速拧紧瓶盖，振荡，观察到：____________________。
结论：_________________________________________。
(2)二氧化碳的化学性质
①向上述盛有二氧化碳水溶液的塑料瓶A中滴入1～2滴紫色石蕊试液，拧紧瓶盖，振荡，观察到：__________________________。
结论：___________________________________。
②向盛有二氧化碳的塑料瓶B中倒入适量的澄清石灰水，振荡，观察到：_________。
结论：_________________________。
③将准备好的两支蜡烛放入500 mL的烧杯中，分别点燃。然后慢慢倒入塑料瓶C中的二氧化碳气体，观察到________________________________。
结论：____________________________。
二、预习展示
学习建议：认真学习，然后独立思考自主完成下面的关于水的组成的检测题，相信通过自己的努力定会有丰硕的收获！
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．点燃木炭
C．用石灰石与稀盐酸反应 　 　D．碳酸分解
2．实验室制取CO2有以下步骤：
①连接好装置　②向试管中放入几小块石灰石
③向试管中小心注入适量稀盐酸　④检查装置的气密性　⑤收集产生的气体　⑥用燃烧的木条检验集气瓶是否收集满CO2
以上操作按由先至后的顺序排列正确的是（ ）
A．①②③④⑤⑥ B．①④②③⑤⑥C．①③②④⑤⑥ D．③①②④⑤⑥
3．某同学对实验室制取氧气和二氧化碳的方法做了比较，并得出以下结论，其中错误的是（ ）
A．选用的发生装置可能相同B．收集方法可能相同
C．验满方法可能相同 D．检验方法一定不同
4．用下列四套实验装置制取CO2气体，由于装置错误导致可能收集不到CO2的是（ ）
5．下列有关二氧化碳的说法正确的是（ ）
A．实验室常用块状石灰石和稀硫酸反应制取二氧化碳气体
B．二氧化碳用于灭火，既利用了它的物理性质，也利用了它的化学性质
C．将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中，溶液呈红色，说明二氧化碳显酸性
D．将燃着的木条伸入一瓶气体中，木条立即熄灭，证明瓶内原有气体是二氧化碳
6．实验室制取CO2的有关操作如下图，不正确的是（ ）
　 A．检查气密性 　　　　B．制气
　　 C．收集 　　　　D．验满
7．化学是一门以实验为基础的科学，请结合图示回答问题：
(1)写出仪器a的名称：________；
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，应选择的发生装置是________(填字母)，收集装置是________或________(填字母)；
(3)小彭同学设计了如图乙装置并验证二氧化碳的性质，当通入二氧化碳一段时间后，F中的现象是________________；G中澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为________________________________；H中观察到蜡烛由低到高依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是___________________________________________。
8．用如图的实验装置可制取二氧化碳气体，并验证二氧化碳的性质。请回答下列问题：
(1)指出装置A中的错误之处：
①____________________________________________；
②___________________________________________。
(2)纠正错误后，完成以下实验内容：
①实验室制取二氧化碳的化学方程式是_________________________________________；
②实验开始时应检查装置A的________；
③若要检验二氧化碳气体，装置A与装置C中的导管连接顺序是a→________，观察到装置C中的现象是：__________________________；
④装置A与装置B连接，观察到装置B中的现象是_____________________________，
说明二氧化碳具有______________________的性质。
参考答案：
1．C　2.B　3.C　4.C　5.B　6.B　7.(1)集气瓶　(2)B　D　E　(3)石蕊试液变红色　Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧　8.(1)①药品使用稀硫酸　②长颈漏斗下端未插入液体中
(2)①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　②气密性　③d
澄清石灰水变浑浊　④下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭
不能燃烧也不支持燃烧，密度比空气大
我的疑惑：（请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。）
三、课内学习，合作探究，展示汇报：
目标一：实验室制取CO2反应原理
实验室中常用石灰石或大理石与盐酸反应来制备二氧化碳。碳酸钙与稀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，故最终产物为氯化钙、水和二氧化碳。
反应原理如下：
碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水：
化学方程式是：
目标二：装置的设计与选择
实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。
（1）发生装置的选择依据：反应物的状态和反应条件。
①固液不加热型 适用于：反应物为固态和液态，反应不需加热等条件制取气体。
②固固加热型 适用于：反应物为固态，反应需加热，制取气体。
（2）收集装置的选择依据：气体的溶解性，气体的密度。
a.排水法：不易溶于水或难溶于水的气体，且不与水反应。
b.向上排空气法：密度比空气大的气体。
c.向下排空气法：密度比空气小的气体。
【得出结论】发生装置是，选择该装置的理由是石灰石是块状固体，稀盐酸是液体；收集装置是，选择该装置的理由是CO2密度大于空气且能溶于水，和水反应。
目标三：实验室制取CO2的步骤与检验
实验操作步骤（实验室里制取二氧化碳的装置）
1.步骤：连接装置——检查装置气密性——装入药品——收集气体 ——检验是否集满。
2.验满：将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则是CO2。
3.检验：将值得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则是CO2。
【注意事项】
①若使用长颈漏斗，则长颈漏斗应伸入液面以下，防止二氧化碳从长颈漏斗逸散；
②长颈漏斗的作用是加入液体药品；
③锥形瓶中的导气管露出橡胶塞即可；
④伸入集气瓶中的导气管口应位于集气瓶底部,而不应位于集气瓶口。
【知识拓展】
①碳酸钙粉末与稀盐酸反应太快，来不及收集气体。
②不能用浓盐酸。因为浓盐酸易挥发，氯化氢气体易混入产生的二氧化碳内。
③不能用硫酸。虽然硫酸也能跟碳酸钙反应生成二氧化碳：
但由于产物硫酸钙微溶于水，会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应的继续进行。
④不能用碳酸钠。因为碳酸钠与酸反应速率太快，不利于收集。
【规律总结】
选择气体发生装置和收集装置的依据：
固体加热型
固液常温型
向上排空气法（收集密度比空气大的气体）
向下排空气法（收集密度比空气小的气体）
排水法（收集不易溶于水且不与水发生反应的气体）
目标四：验证二氧化碳的性质
实验内容和方法 观察到的现象 结论及解释
加热后，溶液由_____色变成______色
用化学方程式表示___________________________。__________________________。
2）将二氧化碳通入盛有澄清石灰水的试管中，观察现象 澄清石灰水变_______ 用化学方程式表示___________________________。
蜡烛自_____而____依次______。
①_______________________；②_______________________。
[反思交流]：物质的性质决定用途，结合本实验说明为什么二氧化碳是优良的灭火剂？
1．___________________________；2．________________________________________
【问题讨论】
请试着从反应原理、反应条件、气体发生装置、气体收集装置等方面，比较实验室制取氧气和二氧化碳气体的异同
参考答案：
1、反应原理不同：2H2O2 2H2O+O2↑；CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；
2、反应条件不同：制取氧气需要催化剂，制取二氧化碳不需要催化剂，在常温下反应；
3、气体发生装置相同：固液常温型；
4、气体收集装置：氧气-排水法或向上排空气法收集；二氧化碳-向上排空气法．
【达标测试】：
1．实验室用石灰石和稀盐酸制二氧化碳时，不需要使用的仪器是（　　）
A．大试管 B．酒精灯 C．集气瓶 D．锥形瓶
2．常用于检验二氧化碳气体的物质是（　　）
A．水 B．澄清石灰水 C．食盐水 D．糖水
3．下列实验或现象能说明二氧化碳的密度比空气密度大的是（　　）
A．CO2不支持燃烧
B．空气中二氧化碳含量很小
C．随着压强的增加，二氧化碳在水中溶解度增大
D．充满空气的气球可以漂浮在二氧化碳气体中
4．下列实验中，仪器和用品的选择合理的是（　　）
A．用KMnO4制O2﹣①②
B．检验一瓶气体是否为O2﹣⑦⑧⑨
C．用大理石和稀盐酸制CO2﹣②③④⑤
D．收集CO2气体﹣⑥⑦
5．下列有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是（　　）
A． B．
C． D．
6．检验二氧化碳气体是否集满的正确方法是（　　）
A．把燃着的木条放在瓶口
B．加入石灰水充分震荡
C．把燃着的木条放在瓶内
D．加入紫色石蕊试液充分震荡
7．实验室制取CO2和O2的共同点是（　　）
A．反应时都需要加热
B．都可以用向上排空气法收集
C．都可以用排水法收集
D．气体发生装置相同
8．实验室制取二氧化碳时，必须满足的条件是（　　）
A．必须使用催化剂或加热条件
B．必须用含碳元素的物质做反应物
C．必须用排水法收集
D．必须用燃着的火柴检验是否收集满
9．长期盛放石灰水的试剂瓶，石灰水的表面和瓶的内壁会形成一层白膜，这层白膜的成分是　 　，生成白膜的化学反应方程式中　 　。
10．某市中考化学实验操作已经结束，如图是小岂同学实验的主要操作过程的示意图。
评分标准每项1分，满分5分，实验完后他得3分。
请找出他失分操作是　 　 、　 　 。
11．下列实验室进行的二氧化碳有关实验步骤中错误的是（　　）
A．制取 B．收集和验满
C．检验 D．性质验证
12．将一大烧杯倒扣在培养皿上，培养皿上所放物质如图所示。下列对有关实验现象的描述肯定正确的是（　　）
A．Ⅰ处试液变蓝
B．Ⅱ处溶液变浑浊
C．Ⅲ处溶液颜色逐渐变成无色
D．Ⅳ处试纸变红
13．下列实验操作正确的是（　　）
A．制取 CO2，石灰石加入试管后，立即将试管固定在铁夹里
B．制取氢气时，先用酒精灯预热，然后用外焰对准药品加热
C．利用过氧化氢制取氧气，长颈漏斗的末端浸入液体中
D．木炭还原氧化铜的实验结束时，先移走酒精灯，试管冷却后再从石灰水中移出导管
14．某同学设计了制取并检验CO2性质的简易装置（如图所示），拉动铜丝，把布袋浸入醋酸后有气泡产生，则下面叙述错误的是（　　）
A．湿润的石蕊试纸变红色
B．该装置可以使反应随时发生随时停止
C．可以用铝丝代替铜丝
D．该实验充分体现废物利用，节约资源的理念
15．如图是实验室常见的一些装置，关于装置的选择和使用错误的是（　　）
A．甲装置既可以作为制取氧气的发生装置，也可以作为制取二氧化碳的发生装置
B．乙装置可作为利用干燥的高锰酸钾制取氧气的发生装置
C．丙装置测量氧气体积时，瓶内装满水，气体从c端进入，另一端与量筒相连
D．若盐酸和石灰石足量，选择甲、丙两种装置，导管c接导管a依然无法收集到一瓶CO2
16．如图所示CO2的制备装置中，不能起到“随开随制，随关随停”效果的是（　　）
A． B．
C． D．
17．用如图装置进行CO2性质实验。下列说法正确的是（　　）
A．①证明是CO2使石蕊变红
B．②可用于检验CO2气体
C．③观察到蜡烛自上而下依次熄灭
D．①②③只能验证CO2化学性质
18．下列有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳的物理性质的是（　　）
A． B．
C． D．
19．小李学习了二氧化碳知识后，进行了二氧化碳气体在水中溶解性的探究，其实验步骤及装置如下．
①用大号针筒抽取200毫升二氧化碳气体．
②试剂瓶中加入200毫升水，塞紧双孔橡皮塞．
③连接大号针筒和试剂瓶，缓慢推动活塞，将二氧化碳注入水中．
（1）推动注射器活塞时尽量缓慢，其目的是　 　．
（2）当向水中注入CO2气体体积达到120毫升时，红色油柱开始向上移动．实验表明在该条件下，1体积水中能溶解　 　体积的二氧化碳．
20．如图所示是实验室探究二氧化碳某些性质的实验。
请回答下列问题
（1）实验室制取二氧化碳的化学方程式是　 　。
（2）A试管的作用是　 　。
（3）在C与D的试管中任选一个，观察到的现象是　 　产生此现象的原因是 　。
参考答案：
1．B2．B3．D4．B5．B6．A7．B8．B
9．碳酸钙，Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。
10．B；D。11．A 12．B13．C14．C15．D16．B17．B18．C
19．（1）使二氧化碳充分溶解；（2）0.6．
20．（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑。（2）证明水不能使石蕊试液变色。
（3）C：溶液变红色；D：溶液由红色变成紫色；C：二氧化碳和水反应生成碳酸；D：碳酸受热分解生成水和二氧化碳。
发生装置
收集装置