初中化学科粤版九年级上册5.3 二氧化碳的性质和制法教案

5.3  二氧化碳的性质和制法

1．知道二氧化碳的主要性质和用途。

2．初步学习在实验室制取二氧化碳，了解实验室制备气体的思路和方法。

3．认识自然界中的碳循环；了解并关注温室效应。

1.二氧化碳的化学性质。

2.实验室制取二氧化碳。

1．二氧化碳有何性质

(1)物理性质

活动与探究：

二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。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。

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。

④能与单质碳反应生成一氧化碳，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。

(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

(1)药品的选择

①实验室制取二氧化碳所用药品和反应原理：

药品：石灰石或大理石和稀盐酸。

原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。

②实验室如何选择制取气体的药品及原理：

在生活和学习中我们发现有许多途径都能生成二氧化碳气体。这些方法并不都适合在实验室里制取二氧化碳。实验室选择制取二氧化碳气体的药品及原理应考虑：

反应条件——节能，易实现

反应速率——适中

药品成本——廉价易得

生成物——纯度高，污染少，便于收集

实验室制取气体应考虑：反应条件、反应速率、药品成本、产生的气体是否便于收集等因素。

(2)发生装置

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。

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

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”。