粤版九年级化学教案：5.3　二氧化碳的性质和制法

5.3　二氧化碳的性质和制法
一、教学目标
知识与技能：
1．了解二氧化碳的物理性质和化学性质。
2．初步学习在实验室制取二氧化碳的方法，了解实验室制备气体的思路和方法。
过程与方法：
1． 通过二氧化碳性质的探究活动，进一步认识科学探究的基本过程
情感态度与价值观：
1.培养学生求实、合作、严谨、合作的科学品质，以及集体协作的团队精神
2．认识自然界中的碳循环；了解并关注温室效应。
二、教学重难点
教学重点：了解二氧化碳的物理性质和化学性质，学习在实验室制取二氧化碳的方法，了解实验室制备气体的思路和方法。
教学难点：实验室制备气体的思路和方法。
三、教学过程
（1）探究二氧化碳的物理性质
实验 现象 结论
①取一瓶二氧化碳气体，观察其颜色、气味、状态 无色无味气体 无色、无味的气体
②如图所示，在铁架台上系一根细木棍，在木棍的两端各挂一个小纸袋，使其保持平衡，向其中一个小纸袋中倒入二氧化碳。观察现象 倒入二氧化碳的一端向下倾斜

③如图所示，向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。观察现象 塑料瓶扁了 能溶于水
④如图所示，点燃“阶梯形”铁皮架上的两支小蜡烛，将铁皮架放入烧杯中；从烧杯的一侧向烧杯中倾倒二氧化碳气体。观察现象 蜡烛由下到上依次熄灭 ①密度比空气大；②不能燃烧也不支持燃烧
结论：二氧化碳是无色、无味的气体，能溶于水，密度比空气大（物理性质）一般情况下，不燃烧也不支持燃烧（化学性质）
二氧化碳在一定的条件下，能发生三态变化。

(2)化学性质
活动与探究：
知识链接：紫色石蕊试液遇到酸会变成红色。
实验 现象 结论
1 ①用一支试管取少量水，滴加几滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象 溶液变成紫色 —
②向上述溶液中通入二氧化碳，观察溶液的颜色变化 溶液变成红色 二氧化碳与水反应生成碳酸CO2＋H2O=== H2CO3
③再把溶液放在酒精灯火焰上加热，又出现什么现象 溶液又变成紫色 碳酸受热分解H2CO3===CO2↑＋H2O
2 用一支试管取少量澄清的石灰水，再通入二氧化碳气体，观察现象 澄清的石灰水变浑浊 二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋H2O
二氧化碳具有的化学性质：
①不能燃烧，也不支持燃烧。
②能与水反应生成碳酸，CO2＋H2O===H2CO3。
③与氢氧化钙反应生成碳酸钙，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。该反应可用于检验二氧化碳。
补充：④二氧化碳能与单质碳在高温条件下反应生成一氧化碳，C＋CO22CO。
2．实验室怎样制取二氧化碳
(1)药品及反应原理
生物体的呼吸作用可产生CO2；碳在氧气中燃烧生成CO2；蜡烛燃烧也可以生成CO2；煤气或天然气燃烧也可生成CO2；
……
实验室里用什么药品来制取CO2呢？
从原料的来源、价格，操作是否便利，收集到气体的纯度等方面综合考虑：实验室常用稀盐酸跟大理石(或石灰石)在常温下反应来制取二氧化碳。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
(2)实验装置
发生装置
实验室里过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的发生装置可以用来制取二氧化碳吗？
都是液体与固体在常温下反应来制取气体，实验室里过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的发生装置可以用来制取二氧化碳。
实验室里制取二氧化碳的简易装置(如下图所示)。

(3)收集方法和验满方法
①收集方法：由于二氧化碳的密度比空气大，能溶于水。可用向上排空气法收集二氧化碳(如左下图所示)。
　　　　　　
②收集时验满方法：二氧化碳是无色无味的气体，无法直接观察到集气瓶内是否已经收集满气体。利用二氧化碳不能支持燃烧，能灭火的性质来检验。检验时将燃着的木条放在集气瓶口(如右上图所示)，木条熄灭，证明已经收集满，否则就没有收集满。
3．二氧化碳对生活和环境的影响
(1)二氧化碳的用途
二氧化碳在空气成分中含量虽然很小，但是在生活和生产中有着广泛的用途(如下图所示)。

二氧化碳的用途
(2)二氧化碳对人体健康的影响
二氧化碳虽然没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。当环境中二氧化碳超过正常含量时，对人体健康产生一定的影响。
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体的影响
1 感到气闷、头晕、心悸
4～5 感到气闷、头痛、眩晕
10 使人神志不清、呼吸停止，以致死亡
(3)温室效应
“温室效应”(如下图所示)通常是指空气中的二氧化碳等气体让阳光可以透过，又能吸收地表的红外线辐射，阻止地表热量向外散发，起到类似暖房的玻璃罩或塑料大棚的作用，提高了地表的温度。能产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有甲烷、一氧化二氮、氟氯烃化合物、臭氧等。

温室效应
尽管对温室效应及其长期影响还需进一步研究。但是保护人类赖以生存的环境，防止温室效应进一步增强，是整个人类社会的责任。都应减少使用化石燃料，更多的利用太阳能、风能、地热能等清洁能源，大力植树造林等。
4．自然界中的碳循环
碳是构成生物原生质的基本元素，虽然它在自然界中的蕴藏量极为丰富，但绿色植物能够直接利用的仅仅限于空气中的二氧化碳。自然界碳循环的基本过程是：大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中(如下图所示)。

大气中二氧化碳的产生与消耗

5．实验室制取二氧化碳发生装置的选择
化学教材中的制取气体装置大多都是简易装置，在实验的操控性、产生气体连续性、气体的量等方面存在不尽完善之处，对实验装置进行改进以弥补不足。如下图所示是把实验室制取二氧化碳简易装置根据需要进行改进示意图。

制气装置改进示意图
改进实验装置是为了使装置装配更合理、操作更简便等，解题时应综合考虑仪器的特点和改进的目的。
【例1】实验室制取二氧化碳所用药品及反应现象：
反应药品 反应现象
石灰石＋稀硫酸 开始有气泡，后慢慢停止
碳酸钠＋稀硫酸 剧烈冒出气泡
碳酸钙粉末＋稀硫酸 产生大量气泡，速率很快
石灰石＋稀盐酸 产生大量气泡，速率较慢
碳酸钠＋稀盐酸 剧烈冒出气泡
碳酸钙粉末＋稀盐酸 产生大量气泡，速率很快
石灰石＋浓盐酸 产生大量气泡，有刺激性气味
注：1．石灰石的主要成分是CaCO3； 2．浓盐酸具有挥发性，会挥发出HCl气体。
比较各组的反应现象，你认为实验室制取二氧化碳的最佳试剂组为________________，理由是________________。
解析：石灰石与稀硫酸反应一会儿后终止，不能连续产生气体；碳酸钠、碳酸钙粉末与稀硫酸、稀盐酸反应速率太快，不便于收集气体；石灰石与浓盐酸反应生成的气体中混有HCl气体；石灰石与稀盐酸反应速率适中，便于收集。


(1)根据上图回答：在连接c和d时，使d较易插入c中的措施是___________________；
(2)采用图A所示操作可能造成的后果之一是____________________；
(3)图B中的气体发生装置虽然简单，操作方便，但无法控制反应速率。请从图中选取________(选填序号)与a组装成新的气体发生装置，以达到控制反应速率的目的。
解析：(1)橡皮管与导管连接时用水湿润后容易插入；(2)图A所示操作容易压破容器，甚至刺破手；(3)控制反应速率，需要控制加入液体药品的流量，图中只有装置E的注射器能达到此目的。
答案：(1)将插入橡皮管的导管一端用水湿润
(2)压破试管(或刺破手)
(3)E

6．气体制备装置的选择、净化和收集
(1)气体制备装置的选择
实验装置的选取，主要从反应物的状态、反应条件考虑。气体的收集方法，由生成的气体的物理性质决定。
①反应物为“固＋固”需加热，选择KClO3和MnO2共热、KMnO4加热制取O2的发生装置，如图1。
②反应物为“固＋液”不需加热，选择双氧水和二氧化锰反应制氧气或稀盐酸和大理石制CO2的发生装置，如图2。
③反应物为“气＋固”需加热，暂不研究。

(2)气体的净化(干燥)装置
①干燥装置
液态干燥剂 固态干燥剂
常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
装置
可干燥气体 H2、O2、CO2 H2、O2、CO2 H2、O2(不可 干燥 CO2)
注意事项 a进b出(长进短出) a进b出(大进 小出) 左进右出
②净化装置

A为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，如用灼热的铜丝除氧气。B、C一般盛液体药品，用于洗液，如用浓硫酸除水蒸气，氢氧化钠溶液除CO2气体，气体由a口进b口出。D一般盛固体药品，如用碱石灰吸收水或二氧化碳。
(3)气体的收集方法
①气体不易或难溶于水，采用排水法收集。
②气体的密度比空气大，采用向上排空气法收集；密度比空气小，采用向下排空气法收集。
③有毒气体的收集，若气体不溶于水，采用类似洗气瓶的装置排水收集；若气体易溶于水，同样采用类似洗气瓶的装置排空气收集。密度比空气大的气体导入集气瓶时，“长进短出”；反之，“短进长出”。
四、板书设计
一、二氧化碳的物理性质：是无色、无味的气体，能溶于水，密度比空气大
二、二氧化碳的化学性质：①不能燃烧，也不支持燃烧。
②能与水反应生成碳酸，CO2＋H2O===H2CO3。
③与氢氧化钙反应生成碳酸钙，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。该反应可用于检验二氧化碳。
④二氧化碳能与单质碳在高温条件下反应生成一氧化碳
三、二氧化碳的制法及检验
四、二氧化碳的净化



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