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2024年秋季
化学（科粤版）
九年级上册
5.3 二氧化碳
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视频中的二氧化碳灭火器为什么可以灭火？学习今天的课程你就知道答案了。
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通常情况下，二氧化碳是无色、无气味的气体。
在加压和降温条件下，二氧化碳可以转变为液体，还可以进一步凝固为俗称干冰的白色固体。干冰容易升华，即由固体直接转化为气体，并吸收大量热量。
▋▎二氧化碳有什么性质
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二氧化碳还有哪些重要的性质？
学生实验探究 >>>
目的：认识二氧化碳的物理性质和化学性质。
【实验5-5】倾倒二氧化碳
【实验5-6】
二氧化碳溶于水显酸性
【实验5-7】二氧化碳与澄清石灰水
在大烧杯中放置一个铁皮架，架上固定两支点燃的蜡烛，将一瓶二氧化碳向烧杯内倾倒。
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现象（证据） CO2性质推断
两支蜡烛由下而上依次熄灭
二氧化碳密度大于空气
【实验5-5】
二氧化碳不可燃且不支持燃烧
返回
步骤 现象（证据） CO2性质推断
（1）往集满二氧化碳的软质塑料瓶中注入约1/3的蒸馏水，立即旋紧瓶盖，手拿塑料瓶上方（瓶盖处），充分振荡，观察现象。
软质塑料瓶子变瘪
CO2能溶于水或能与水发生反应
【实验5-6】
依次进行以下各步操作：
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步骤 现象(证据) CO2性质推断
（2）取瓶内液体数毫升于试管中，滴加紫色石蕊溶液，振荡，有什么现象？
内管内紫色石蕊溶液变成红色
二氧化碳能与水反应
CO2+H2O=H2CO3
提示：紫色石蕊溶液在酸性条件下显红色。
二氧化碳不会使紫色石蕊变红，但是二氧化碳和水反应生成的碳酸能使紫色石蕊变红，化学方程式为H2O+CO2＝H2CO3。
分析
例. CO2能使紫色石蕊试液变红是因为（ ）
A.密度比空气大
B.可以溶解在水里
C.与水发生化学反应生成碳酸
D.CO2分子可以与紫色石蕊直接反应
C
步骤 现象(证据) CO2性质推断
（3）再将上述试管加热，又有什么现象？
有气泡冒出，液体由红色变为紫色
碳酸不稳定，受热易分解
返回
将注射器中的纯净二氧化碳气体通入盛有澄清石灰水(氢氧化钙溶液)的烧杯中，观察现象。
现象(证据) CO2性质推断
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澄清石灰水变浑浊
能与澄清石灰水反应，
生成不溶于水的物质
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【实验5-7】
返回
思考：请你分析一下，上述实验与数据，哪些与二氧化碳的物理性质有关？哪些与二氧化碳的化学性质有关？
1. 物理性质：
通常情况下，二氧化碳是无色无气味的气体；密度比空气的大；能溶于水。
通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳。我们喝的汽水就利用了二氧化碳的这一性质。
2. 化学性质：
一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧；
与水反应生成碳酸：CO2+H2O=H2CO3；
能与石灰水反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
我们知道，碳燃烧可以得到二氧化碳，但是这种方法难以收集到纯净的二氧化碳。
那么实验室里如何制取二氧化碳呢？
▋▎实验室怎样制取二氧化碳
实验室常用稀盐酸与块状大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)在常温下反应来制取二氧化碳。
反应原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
反应原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
这个反应实际上包含了连续发生的两个反应。
首先，碳酸钙与盐酸发生反应：
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2CO3
然后，碳酸不稳定，分解产生二氧化碳：
H2CO3＝H2O+CO2↑
碳酸钠、稀硫酸也是实验室中常见的试剂，可以用碳酸钠和稀盐酸或者是碳酸钙和稀硫酸反应来制取二氧化碳吗？实验室还有粉末状的碳酸钙试剂，用它来制取二氧化碳，效果会怎么样呢？
观察活动 >>>
目的：认识实验室制备二氧化碳应选用的试剂。
通过对比实验可以知道，实验室制取二氧化碳应选择块状大理石与稀盐酸的反应，其反应速度适中，易于收集，且反应持续时间较长。
分析
【实验5-9】
实验室制取二氧化碳的发生装置和收集装置如何设计？
对比氧气的制取装置，请你对二氧化碳制取装置作出假设。
学生实验探究 >>>
目的：学习二氧化碳的实验室制取与检验。
1. 设计装置
发生装置的选择
依据： 根据反应物状态、反应条件。
气体发生装置
反应物的状态
固体和固体反应
固体和液体反应
液体和液体反应
……
反应条件：是否需要加热、加催化剂等
制取O2 制取CO2 原料和状态 是否加热 装置选用 原料和状态 是否加热 装置选用
KMnO4固体 需加热 固体加热
H2O2溶和MnO2固体 不需加热 固液常温 稀盐酸和大理石
不需加热
固液常温
气体发生装置
收集装置的选择
气体收集装置取决于气体的密度和溶解性。
气体收集装置
排空气法
密度比空气大——向上排空气法
密度比空气小——向下排空气法
排水法：不易溶于水，不与水发生反应
制取O2 制取CO2 密度与空气比较 是否溶于水 装置选用 密度与空气比较 是否溶于水 装置选用
大于空气 不易溶于水 向上排气或排水法
气体收集装置
大于空气
易溶于水
向上排气
2. 选择与组装仪器
根据前面的分析，在下图所列仪器中，选择适当的仪器(也可另选仪器)，组装成制取二氧化碳的发生装置和收集装置。
实验装置
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
1
2
检验气体
3. 进行实验
检验气密性
加入试剂
收集气体
进行验满
思考：如何检查装置的气密性？
如图所示，组装好仪器后，先把导气管的一端浸入水里，然后用手掌紧贴容器外壁，如果导气管口有气泡冒出，或者松开手，导气管口浸水的一端形成一段高于水面的水柱，则表明装置气密性良好。
检验：将气体通入澄清石灰水(或往气体中滴加澄清石灰水，振荡)，石灰水变浑浊，说明该气体是CO2。
验满：将燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，说明CO2已满。
澄清石灰水
变浑浊
注意事项：
长颈漏斗下端应浸入液面以下
防止气体从长颈漏斗逸出
导管应刚露出橡皮塞即可
以利于气体的导出
导管应伸入集气瓶底部
有利于排尽集气瓶内的空气
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4. 分析讨论
为什么实验室可以用如图所示的气体发生装置和收集装置来制取二氧化碳气体？
稀盐酸是液体，大理石是固体，且二者反应不需要加热、催化剂等，因此选用固液常温型发生装置。二氧化碳能溶于水，且密度比空气的大，故可以选用向上排空气法收集二氧化碳。
为什么可以用如图所示的方法检验二氧化碳是否集满？
二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已集满，否则未集满。
比较实验室制取二氧化碳的发生装置与制取氧气的有何不同。为什么会有不同？
制取氧气的发生装置为固体加热型或固液常温型，制取二氧化碳的发生装置为固液常温型，因为 反应所需的试剂和反应条件不同。
思路与方法导引 >>>
1. 确定制取气体的化学反应原理与试剂
综合考虑：
反应的速率大小
产生气体是否易于收集
生成气体是否纯净
实验操作是否方便
实验操作是否安全
实验过程是否会产生污染
试剂的价格
......
2. 设计制取气体的实验装置
实验室常见气体的发生装置：
装置类型 发生装置
固体加热型
固液常温型
导管不能伸入试管过长，否则不利于气体排出
试管口略向下倾斜，防止冷凝水流至热的试管底部，使试管炸裂
铁夹夹在距试管口
~ 处
1 1
4 3
长颈漏斗末端伸入液面以下起液封作用
实验室常见气体的收集装置：
收集装置
示例
特点
向上排空气法
向下排空气法
排水法
O2、CO2
H2
O2、H2
排空气法收集到的气体：干燥
排水法收集到的气体：纯净
导管末端插到集气瓶底部
导管放在集气瓶口即可
若要收集的气体既能溶于水，又能和空气中的成分反应，可考虑用排液法(要求气体不与该液体反应，也不溶于该液体)收集。
3. 验证得到的气体
根据气体的性质：
可燃性
助燃性
与某些试剂反应有沉淀生成
......
▋▎二氧化碳对人类生活和环境有何影响
二氧化碳与人类的生产、生活密不可分。
1. 二氧化碳的用途
二氧化碳
光合作用的原料
灭火
化工产品的原料
大棚种植
2. 二氧化碳对人体健康的影响
二氧化碳无毒，但它不能供给呼吸，所以人在二氧化碳浓度偏高的环境中，会感到气闷、头痛乃至窒息死亡。
菜窖
深井
进入久未开启的菜窖或干涸的深井前应先做灯火试验，估计环境中二氧化碳的浓度。
3. 二氧化碳对环境的影响
随着全球经济发展和人口的快速增长，大量使用含碳的化石燃料，排进大气中的CO2迅猛增加，森林遭受破坏，产生了越来越严重的温室效应。
全球变暖，冰川融化、海平面升高，淹没沿海地带
气候反常，土地沙漠化
生态环境变差，生物物种减少，人类健康受到损害
温室效应的危害
控制温室效应的措施
减少煤、石油、天然气等化石燃料的使用。
开发利用太阳能、风能等清洁能源。
开发、普及节能产品和技术。
大力植树造林，严禁乱砍滥伐。
用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳。
控制二氧化碳的排放量
发展“低碳经济”，提倡低碳生活。
绿色低碳发展
碳达峰
碳中和
▋▎自然界的碳循环和氧循环
二氧化碳含有碳元素和氧元素，在自然界的碳循环和氧循环中都起到了非常重要的作用。
动植物的呼吸、含碳燃料的燃烧
都消耗氧气、产生二氧化碳；绿色植
物和水中的藻类则通过光合作用
吸收二氧化碳，放出氧气。
自然界的氧循环
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自然界的碳循环
大气中二氧化碳气体产生和消耗的途径
产生途径
消耗途径
人和动植物的呼吸
煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧
微生物的分解作用
绿色植物的光合作用
水体溶解
二氧化碳
物理
性质
化学
性质
通常情况下无色无味、气体
能溶于水
密度比空气大
不能燃烧，也不支持燃烧
H2O+CO2＝H2CO3
CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
在自然界的碳循环和氧循环中都起到了非常重要的作用
课堂小结
二氧化碳制取的研究
药品：石灰石（大理石）和稀盐酸
反应原理：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。
发生装置：固液不加热型
收集装置：向上排空气法
装置的确定
验满：将燃着的木条放在瓶口，熄灭则已满。
随堂练习
1.下列说法中，正确的是（ ）
A.CO2能溶于水，可用于制汽水
B.能使燃着的木条熄灭的气体一定是CO2
C.CO2可与水反应生成碳酸，所以碳酸很稳定，不易分解
D.干冰用于人工降雨和致冷剂是利用了它的化学性质
A
2.鉴别氢气、氧气和二氧化碳三种气体最简便的方法是（ ）
A.分别通入澄清石灰水
B.测定三种气体的密度
C.用燃着的木条放在集气瓶内
D.做三种气体的溶解性实验
C
3.右图所示实验室制取二氧化碳的装置有哪些错误？为什么？
答：该制取二氧化碳的装置有以下几处错误：
1.长颈漏斗下端管口没有伸入液面下，会导致二氧化碳从长颈漏斗逸出。
2.出气导管口不应伸入液面下，这样无法收集到气体。
3.集气瓶口不能向下，因为二氧化碳的密度比空气的密度大，这样无法收集到二氧化碳。
4.你能设计一个实验以确定人是否可以安全进入久未开启的菜窖吗？
做灯火试验
将点燃的蜡烛放到菜窖中，若蜡烛熄灭说明菜窖中的二氧化碳的浓度较大，人就不能进入。
5.把二氧化碳气体通过____色石蕊试液，石蕊试液变____色，该反应的化学方程式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，将溶液加热又变成____色，反应方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
紫
红
CO2+H2O=H2CO3
紫
H2CO3=CO2↑+H2O
6.根据下图所示实验装置回答下列问题:
(1)实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的发生装置应选用_____，收集装置可选用_____；
(2) 实验室制取二氧化碳的发生装置应选用_____，收集装置可选用_____。
B
C或D
B
D
（1）该反应的化学方程式为________________________________。
（2）图I表示加入药品前的一个操作，其目的是_____________________。
CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
检查装置的气密性
7.实验室常用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳。
（3）某小组经研究，用图II所示方法成功制得了大量CO2。①推测：在硫酸溶液中加入氯化铵并对溶液加热，目的都是_________________________。
②相比用稀盐酸和石灰石制CO2，图II所示方法的优点是________________________________________。
增大硫酸钙的溶解性
制得的CO2较纯，不含氯化氢气体
1.完成课本P164-165 5.3习题；
2.完成练习册本课时的习题。
课后作业

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