2019九年级化学上册 第六单元 碳和碳的化合物 课题2 二氧化碳制取的研究素材 9页

第六单元　 碳和碳的氧化物 课题2　二氧化碳制取的研究 ‎ 素材一 新课导入 ‎ ‎[情景导入] [视频资料] 展示二氧化碳在生产和生活中的用途。我们怎样才能得到一瓶二氧化碳呢？这就是我们这节课要研究的内容。‎ ‎[复习导入] [引言] 我们在第二单元制取过O2，今天再来探究在实验室中制备CO2的方法，首先看以下几则信息：‎ ‎[投影] 资料：‎ ‎1．含碳酸根离子的化合物[例：碳酸钠Na2CO3、大理石或石灰石(主要成分是CaCO3)]能与稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)反应生成二氧化碳。‎ ‎2．把燃着的木条放入二氧化碳中，木条________，把燃着的木条伸入氮气中，木条________。‎ ‎3．向石灰水中吹气，现象：________________，说明CO2能让石灰水变浑浊。‎ ‎4．标准状况下，CO2的密度为‎1.977 g·L－1，空气的密度为‎1.293 g·L－1。‎ ‎5．CO2易溶于水，且与水反应。‎ 师小结：实验室是如何来制取二氧化碳的呢？本节课我们就一起来研究二氧化碳的制取。‎ ‎[情景导入] [师] 打开雪碧、可乐、啤酒等饮料的封口，我们会发现大量的气泡，这些气泡是什么气体的气泡？‎ ‎[生] 二氧化碳的气泡。‎ ‎[师] 怎样验证呢？‎ ‎[生] 将气体通入澄清石灰水中。‎ ‎[师] 好，让我们来试一试(教师用可乐饮料做演示实验)，我们看到澄清石灰水变浑浊这一现象，可以推出可乐饮料中逸出的气体的确是二氧化碳。在实验室里，二氧化碳气体究竟是怎样制取的呢？ 本节课我们将一起来研究。‎ ‎[故事导入]‎ 故事：在意大利，传说有个山洞，人们把它叫作“死狗洞”，狗进入这个山洞就会死去，人进去了却安然无恙，人们都说洞里有个妖怪叫“屠狗妖” 。有一天，科学家波曼尔来到这山洞，他想解开“死狗”之谜。波曼尔拿着火把走近山洞，只见洞顶有许多倒挂的钟乳石，地上长有许多石笋，还很潮湿，波曼尔把火把接近地面，这时火焰渐渐变小，最后熄灭，波曼尔忍不住大笑起来说：“这屠狗妖不就是CO2吗？他不仅会杀狗，它还会杀人呢！”今天我们来研究实验室是如何获取二氧化碳的。‎ ‎ 素材二 教学建言 ‎ ‎ ‎ ‎[建言] 探究实验室制取二氧化碳装置的处理策略 ‎1．学生通过阅读教材P114并填写表格，对比比较实验室制取氧气、二氧化碳的反应物的状态、反应条件以及气体的密度和溶解性等性质。‎ ‎2．分析下列装置，你认为可用于制取二氧化碳的发生装置有哪些？并说说你所选择的制取二氧化碳装置的优点。‎ 9‎ ‎3．分析下列装置，你认为可用来收集二氧化碳的有哪些？若选用装置⑤收集二氧化碳，二氧化碳应从哪个口进入？‎ ‎4．请你通过观察教材P115二氧化碳的制取装置，请选择下列仪器序号组装一套二氧化碳的制取装置。‎ ‎ 素材三　 视频资源 ‎ ‎ ‎[视频1] 实验室制取二氧化碳 ‎[视频2] 二氧化碳的制取和性质 详见光盘内容。‎ ‎ 素材四　 板书设计 ‎ ‎ ‎[设计1]‎ 一、实验室制取CO2的反应原理 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 二、实验室制取CO2的装置 三、制取CO2的步骤 ‎1．检查装置的气密性 ‎2．加入药品 ‎3．制取、收集气体 四、验证CO2气体的方法 ‎1．检验方法：将导管通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2‎ 9‎ ‎2．验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明CO2已收集满 五、实验室制取气体的思路 ‎1．选择反应原理 ‎2．选择合适的实验装置 ‎3．确定验证气体的方法 ‎[设计2]‎ ‎1．二氧化碳的制取 ‎2．实验室制取气体的思路 ‎3．操作及注意事项 连——查——加——收——验 ‎ ‎ 素材五　课后“练习与应用”变式题 ‎ ‎ ‎1．[1题变式] 某同学利用右图所示装置制取并收集二氧化碳。‎ ‎(1)写出仪器A和B的名称：A__________，B________。‎ ‎(2)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式：____________________________。‎ ‎(3)当气体发生装置连接好后，接着应进行的实验步骤是____________________。‎ ‎(4)检验CO2是否收集满的操作和现象：将燃着的木条放在____________，若火焰熄灭，说明已经收集满。‎ ‎[答案] (1)长颈漏斗　集气瓶　(2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑‎ ‎(3)检查装置的气密性　(4)集气瓶口 ‎2．[2题变式] 在实验室中利用右图装置，可以进行的实验是(　　)‎ ‎①用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气 ‎②用KMnO4固体制取氧气 9‎ ‎③用KClO3与MnO2的混合物制取氧气 ‎④用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳气体 A．①④　　　　　　　　　　　　　B．①②　　　　‎ C．②③　 D．③④‎ ‎[答案] A ‎3．[3题变式] 写出图中物质转化的化学方程式：‎ ‎(1)________________________________________________________________________‎ ‎(2)________________________________________________________________________‎ ‎(3)________________________________________________________________________‎ ‎(4)________________________________________________________________________‎ ‎[答案] (1)C＋O2CO2(氧气充足)或者C＋2CuO2Cu＋CO2↑‎ ‎(2)C＋O22CO(氧气不足)或者C＋CO22CO ‎(3)CO2＋C2CO ‎(4)C＋2CuO2Cu＋CO2↑‎ ‎4．[6题变式] ‎12.5 g石灰石(碳酸钙的质量分数为80%，杂质不与酸反应)中，加入足量的稀盐酸充分反应，可制得二氧化碳多少克？‎ ‎[答案] 解：设生成CO2的质量为x。‎ 碳酸钙的质量＝‎12.5 g×80%＝‎10 g。‎ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑‎ ‎100 44‎ ‎10 g‎ x ＝ x＝‎‎4.4 g 答：可制得二氧化碳‎4.4 g。‎ ‎ 素材六　教材参考答案 ‎ ‎[教材P114探究·参考答案]‎ 反应物的状态 反应条件 二氧化碳 大理石为固体，稀盐酸为液体 常温 氧气 高锰酸钾为固体 加热 氯酸钾为固体 加热，有二氧化锰作催化剂 过氧化氢溶液为液体 常温，有二氧化锰作催化剂 是否溶于水，是否与水反应 9‎ 气体的密度与空气的比较(大或小)‎ ‎　　‎ 气体的密度与空气的比较(大或小)‎ 是否溶于水，是否与水反应 二氧化碳 相同条件下，二氧化碳的密度比空气的大 溶于水，与水反应 氧气 相同条件下，氧气的密度比空气的略大 不易溶于水，也不与水反应 ‎[教材P115讨论·参考答案] ‎ ‎1．检验方法：将制得的气体通入澄清石灰水，如石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。‎ ‎2．验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明集气瓶中已集满二氧化碳。‎ ‎[教材P116练习与应用·参考答案] ‎ ‎1．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O　向上排空气法　二氧化碳的密度比空气的大，而且二氧化碳能溶于水　将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，则证明生成的气体是二氧化碳　将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则证明已收集满，反之，则不满 ‎2．该制取二氧化碳的装置图有以下几处错误：‎ ‎(1)长颈漏斗下端没有伸入到液面下，产生的气体可能从长颈漏斗逸出。‎ ‎(2)锥形瓶内的导气管伸入液面下是错误的，因为导气管被液封，气体无法从锥形瓶中排出。‎ ‎(3)用向下排空气法收集二氧化碳是错误的，因为二氧化碳的密度比空气的大。‎ ‎3．①C＋O2CO2 　化合反应(或C＋2CuO2Cu＋CO2↑或2Fe2O3＋‎3C4Fe＋3CO2↑)‎ ‎②CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O (或CaCO3CaO＋CO2↑　分解反应)‎ ‎③H2CO3===CO2↑＋H2O 　分解反应 ‎④‎2C＋O22CO　化合反应 (或CO2＋C2CO　化合反应)‎ ‎4.‎ 生成二氧化碳的反应 能否用于实验室里制取二氧化碳和理由 ‎(1)‎ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 能；常温下即可反应，操作简单，且反应速率适中便于收集 ‎(2)‎ CaCO3＋H2SO4===CaSO4＋CO2↑＋H2O 否；反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，阻碍反应的进行 ‎(3)‎ Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O 否；因为Na2CO3与稀盐酸反应速率过快，难以收集 ‎(4)‎ ‎　C＋O2CO2‎ 否；燃烧不充分时产生的一氧化碳为杂质；在氧气充足时才能只生成二氧化碳，但此时过量的氧气是杂质 ‎(5)‎ ‎ 2CuO＋C2Cu＋CO2↑‎ 否；在高温下进行，对实验装置要求过高 ‎(6)‎ CaCO3CaO＋CO2↑‎ 否；在高温下进行，对实验装置要求过高 ‎　　[解析] 判断某反应是否适合实验室制取二氧化碳，首先应考虑可操作性，在可操作的前提下，再考虑是否简便易行，原料是否容易获得，是否便于收集气体，‎ 9‎ 产生的气体是否纯净等。‎ ‎5．(1)①②⑦⑧　石灰石和稀盐酸　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O ‎(2)试管　①③④⑤⑥　氯酸钾和二氧化锰　2KClO32KCl＋3O2↑‎ ‎6．解：设生成CO2的质量为x。‎ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O ‎100　　　　　　　 　　　44‎ ‎250 g‎　　　　　　　 　　x ＝　　x＝‎110 g ‎ 答：生成二氧化碳‎110 g。‎ 素材七　化学与生活 ‎ ‎ 鸡蛋潜水 在一个500mL的烧杯里盛300mL稀盐酸（浓度20%），将一个生鸡蛋放入，便会看到鸡蛋时而潜入底部，时而悬浮向上或片刻静止，非常有趣。这是因为蛋壳中含有一种叫碳酸钙的物质，它遇到盐酸会发生反应，放出二氧化碳气体，这些气泡粘附在蛋壳上，产生的浮力使鸡蛋上升，露出水面后气泡破裂，当重力大于浮力时，鸡蛋便下沉，当重力等于浮力时，鸡蛋静止。如此反复，只要蛋壳没有完全溶解，鸡蛋便会时而潜入水中，时而悬浮向上或片刻静止。‎ ‎ 鸡蛋上写字 取一个鸡蛋，在表面涂上一层蜡，然后用小铁钉小心地在鸡蛋壳上写上自己的名字，再把这样的鸡蛋放入食用醋中，约20分钟后，取出，投入热水中，熔化所有的蜡，洗净，就可在鸡蛋上显现自己的名字了。‎ 素材八　 能力培优 ‎ ‎ ‎【培优训练题】‎ ‎1．（黄冈初赛）已知碳酸氢钙[Ca(HCO3)2 ]易溶于水，受热易分解，分解反应的化学方程式为：Ca(HCO3)2CaCO3↓+ CO2↑+ H2O。 ‎ 现要用实验方法证明上述反应的产物。请回答有关问题：‎ ‎（1）写出分解碳酸氢钙所需的主要仪器名称：___________________________。‎ ‎（2）在实验中，有人提出必须先检验分解产物碳酸钙，再检验二氧化碳，你认为该建议是否正确？‎ ‎（3）简述如何用实验方法证明分解产物中有二氧化碳？‎ ‎（4）简述如何用实验方法证明分解产物中有碳酸钙？‎ 9‎ ‎2．（大庆市初赛）为了测定某石灰石矿样的纯度（其中所含杂质不与酸反应），某同学按如下流程进行实验：‎ 用盐酸溶解矿样→干燥所得气体→用NaOH溶液吸收气体→根据NaOH溶液的增重计算矿样的纯度 实验过程中所取矿样的质量为‎10.0 g。实验装置如下图所示：‎ ‎ ‎ ‎（1）A为溶解矿样的装置，若已准备了长颈漏斗、双孔橡皮塞、导气管，为完成溶解至少需要的实验仪器是 。‎ ‎（2）A中发生反应的化学方程式 。‎ ‎（3）B中所盛试剂是 。‎ ‎（4）根据上述装置进行实验，下列情况会使实验结果产生偏差的是_______（填序号）。‎ ‎①实验开始前，A、B装置及导管内残留有少量空气 ‎ ‎②进入C装置的气体中还混有少量HCl气体 ‎ ‎③气体通过速度过快，二氧化碳来不及被NaOH溶液全部吸收 ‎ ‎④实验结束时，系统内还残留有少量二氧化碳气体 ‎（5）将插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（图中的D），有得于提高实验的准确度，其理由是_____________________________________________________________________。‎ ‎（6）改进实验装置并进行正确的操作，可以正确测定出矿样的纯度。若此时C装置在实验后其质量增加了‎3.6 g，则该矿样的纯度为_________%。‎ ‎【情景创新题】‎ ‎3．（原创题）克娄巴特拉七世是托勒密王朝的末代女王，是历史上有名的艳后。父亲死后，她与兄弟共同统治富饶的埃及。公元前48年，她在罗马统帅恺撒的帮助下，击败兄弟而独霸王位，将价值连城的王冠戴在自己的头上。王冠上镶有一颗珍珠是当时世界上最大的珍珠，名叫“埃及的眼泪”。‎ 公元前44年，恺撒被人刺死，其部下安东尼举兵进攻埃及，克娄巴特拉七世无法抵抗安东尼的进攻，准备投降并以“埃及的眼泪”讨好安东尼。‎ 9‎ 可是，一件奇怪的事破坏了她的计划。欢迎安东尼的宴会开始前，一个侍女突然报告说，王妹的女佣偷去了“埃及的眼泪”并把它吞到肚里去了。女王想杀了女佣取出珍珠，但又怕被玷污的东西送人反而是一种亵渎。犹豫之时，王妹突然建议说：“让她喝醋，醋喝多了她就会泻个不停，一定会把珍珠泻下来。”于是女王令人一个劲地给女佣灌醋，女佣果真泻个不停，但始终没有见珍珠下来。‎ 请根据题给材料完成下列探究：‎ ‎[猜想与假设] 你认为“珍珠”主要成分可能是 ，理由是 。‎ ‎[实验设计] 若证明你的猜想正确，设计实验如下：取一个小玻璃杯，放入少量珍珠粉末，然后加入一些醋精（主要成分是醋酸CH3COOH），立即用蘸有澄清石灰水玻璃片盖住。‎ ‎[实验现象] 你观察到现象是 。‎ ‎[实验结论] 根据实验现象推出你的猜想正确。已知CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑，请你写出碳酸钙与醋酸反应化学方程式 。‎ ‎[反思与应用] 医疗上，可以用珍珠粉治疗胃酸（主要成份是盐酸）过多症，原理是 ‎ ‎ 。‎ 参考答案 ‎1．（1）铁架台（含铁夹）、酒精灯、大试管、带单孔塞的导气管 ‎（2）不正确 ‎（3）将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，证明分解产物中有二氧化碳。‎ ‎（4）待碳酸氢钙受热分解的大试管冷却，向其中加入水，振荡，有不溶于水的白色固体存在，在不溶于水的固体中加入稀盐酸，固体全部溶解，且产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，由此证明碳酸氢钙分解产物中有碳酸钙。‎ 解析：根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此实验室一般用澄清石灰水检验二氧化碳气体；依据实验室制取二氧化碳反应原理，证明碳酸钙一般用稀盐酸和澄清石灰水，根据观察石灰水变化确定碳酸钙是否存在。‎ ‎2．（1）锥形瓶 ‎（2）CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑‎ ‎（3）浓H2SO4 ‎ ‎（4）①②③④‎ ‎（5）可增大气体与溶液的接触面积，使气体充分被吸收 ‎（6）81.8 ‎ 9‎ 解析：依据实验制取二氧化碳实验装置可知，该反应的反应容器是锥形瓶；浓硫酸具有吸水性，因此B装置盛有浓硫酸干燥A中产生CO2；多孔的球泡可以增大气体与液体接触面积，便于气体充分被吸收；C装置增加的质量为‎3.6 g，即为碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳质量，抓住CO2质量求出矿石中碳酸钙质量，进而求出矿石样品中碳酸钙质量分数。‎ ‎3．[猜想与假设] 碳酸钙 碳酸钙能与酸反应导致珍珠溶解了 ‎ ‎[实验现象] 珍珠粉逐渐减少，且表面冒出气泡；澄清石灰水变浑浊 ‎ ‎[实验结论] CaCO3+2CH3COOH===Ca(CH3COO)2+ H2O+CO2↑ ‎ ‎[反思与应用] 珍珠中含有大量的碳酸钙，能与胃液中盐酸反应，减少胃液中盐酸含量，缓解病症 9‎