資源簡介

三維目標
1．知識與技能
(1)了解實驗室制取氣體的方法和設計思路；
(2)能用化學方程式表示出實驗室制取二氧化碳的化學反應原理，能說出實驗裝置的儀器名稱及操作要點；
(3)探究實驗室制取二氧化碳的裝置，初步學習制取二氧化碳的實驗操作。
2．過程與方法
(1)通過對獲得二氧化碳氣體途徑的討論與分析，探究實驗室制取二氧化碳的理想藥品，樹立多角度、多層次的觀察和分析問題的意識；
(2)通過對二氧化碳和氧氣有關性質的比較，分析裝置的不同，初步確立實驗室制取氣體的一般思路和方法；
(3)通過學生設計、組裝實驗裝置，體驗、反思和完善設計，掌握基本實驗技能。
3．情感態度與價值觀
(1)通過實驗、問題的討論，培養學生求實、創新、合作的科學品質；
(2)通過教師與學生、學生與學生之間的合作學習、研究性學習，體驗探究成功的樂趣，激發學生的求知欲，形成持續不斷地學習化學的興趣。
教學重點
實驗室制取二氧化碳的化學反應原理、實驗裝置和收集方法。
教學難點
從實驗室制取氣體的思路出發，學習二氧化碳的實驗室制取方法。
教具準備
儀器：小試管、藥匙、注射器、錐形瓶、平底燒瓶、燒杯、大試管、集氣瓶、長頸漏斗、(帶導管的)雙孔塞及單孔塞、帶塞子的彎導管、水槽、酒精燈。
藥品：石灰石、碳酸鈉、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木條。
導入新課
導入一　[投影] 溫室效應的有關圖片。
設計了圖聲并茂的“地球與空氣的對話”。適時發問：你們知道“溫室效應”是由什么氣體過多引起的？哪些因素可產生這種氣體呢？這節課就來探究二氧化碳的制取。
導入二　前面，我們研究了碳元素組成的幾種單質的組成結構、性質和用途，這些碳單質物理性質差異較大，但化學性質相似，都能完全燃燒生成二氧化碳，不完全燃燒生成一氧化碳，由此可見碳的常見氧化物有兩種(二氧化碳和一氧化碳)。那么碳的氧化物的組成結構、性質和用途如何呢？要研究這些問題，必須先在實驗室里制取一定量的碳的氧化物氣體。這一節課，我們就來研究在實驗室里制取二氧化碳氣體。
推進新課
化學家發現常溫下含有碳酸根的物質與相應的酸反應可以生成二氧化碳，如：碳酸鈣與稀鹽酸反應生成水、二氧化碳和氯化鈣。
[探究活動1] 探究制取CO2反應原理：現有碳酸鈉粉末和石灰石等固體藥品，以及稀鹽酸和稀硫酸。請你從中選擇適當的藥品作為實驗室制取二氧化碳的方法。
步驟 現象
1 碳酸鈉與稀鹽酸反應 迅速產生大量氣泡
2 大理石與稀鹽酸反應 產生氣泡，速率適中
3 碳酸鈉與稀硫酸反應 迅速產生大量氣泡
4 大理石與稀硫酸反應 開始有氣泡產生，反應逐漸減弱直至停止
[分析] 碳酸鈉跟稀鹽酸、稀硫酸反應十分劇烈，迅速產生大量氣體，反應太快，生成的二氧化碳不便于收集。石灰石跟稀鹽酸反應比碳酸鈉緩和，速率適中，也能生成大量氣體。用硫酸代替鹽酸跟石灰石反應難以進行。因此，實驗室里通常是用石灰石(或大理石，主要成分都是CaCO3)跟稀鹽酸反應來制取二氧化碳的。
一、實驗室制取CO2的反應原理
CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2CO3
碳酸鈣 氯化鈣 碳酸
碳酸不穩定，容易分解生成二氧化碳和水
H2CO3===CO2↑＋H2O
總的化學方程式為：
CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2O＋CO2↑
[思考]能否用濃鹽酸來代替稀鹽酸制取CO2？為什么硫酸與石灰石反應難以進行？
[回答] 濃鹽酸具有揮發性使制得的氣體不純；硫酸與碳酸鈣反應后雖能產生二氧化碳，但是生成的硫酸鈣微溶于水，它會覆蓋在塊狀石灰石表面，會阻止硫酸與碳酸鈣進一步發生反應。反應無法徹底進行。
[設問]確定了反應原理，實驗室制取CO2還需要選擇些什么呢？怎樣確定制取氣體的裝置？
[探究活動2] 探究制取CO2的實驗裝置
二、實驗室制取二氧化碳的裝置
[討論] 通過實驗室制取氧氣的實驗裝置，考慮實驗室制取氣體時選擇實驗裝置的依據是什么？
[投影] 實驗室制取氣體的裝置選擇
實驗室制氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置兩種
氣體發生裝置
[分析] 1.制取二氧化碳的反應物石灰石(或大理石)是固體，鹽酸是液體，反應是在常溫下進行的。
2．因二氧化碳的密度大于空氣且能溶解于水，因此采用向上排空氣法收集二氧化碳。
[實驗設計] 從給出的儀器中選擇適當的儀器，設計并組裝一套合理的裝置。
[交流] ①學生展示交流用本組給定儀器設計的實驗裝置和實驗成敗的原因。
②在交流展示實驗裝置的同時，與小組設計的另外幾組實驗裝置進行比較，找出異同之處，反思自己所設計裝置的不足。
[總結]歸納實驗最佳裝置
　
[提問] 裝置中的長頸漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他儀器代替錐形瓶嗎？
[回答] 為了避免產生的氣體從漏斗中逸出，必須使長頸漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗頸太短不合適。錐形瓶在裝置中作為容器，可以用其他(如大試管、燒瓶、廣口瓶)口徑大小適宜的容器代替。
[探究活動3] 制取CO2
三、制取二氧化碳的步驟
1．檢查裝置的氣密性；
2．加入藥品；
3．制取并收集氣體。
[思考]1.如何驗證所制出的氣體是二氧化碳？
2．如何驗證集氣瓶中已收集滿？
四、驗證二氧化碳的方法
1．檢驗方法：將導管通入澄清石灰水中，若石灰水變渾濁，則證明生成的氣體是二氧化碳。
2．驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則說明二氧化碳已收集滿。
[討論] 實驗室制氣體的思路是什么？
五、實驗室制取氣體的思路
1．選擇反應原理；
2．選擇合適的實驗裝置；
3．確定驗證氣體的方法。
[練習]將制取CO2同實驗室制取氧氣的反應原理和實驗裝置進行比較
氧氣 二氧化碳
反應原理 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑2H2O22H2O＋O2↑ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
發生裝置
制取氧氣(用高錳酸鉀在加熱)可用A，用過氧化氫制取可用B，制CO2用C
收集方法 向上排空氣法、排水法 向上排空氣法
檢驗方法 用帶火星木條伸入集氣瓶中，若木條復燃該氣體是氧氣 將氣體通入澄清石灰水中，若石灰水變渾濁說明該氣體是CO2
[課堂練習]
1．下列有關“固—液反應，不需加熱”的氣體發生裝置合理的是(　　)。
2．以下最適合實驗室制取二氧化碳的反應是(　　)。
A．CaCO3CaO＋CO2↑
B．NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O
C．2CO＋O22CO2
D．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
3．檢驗二氧化碳氣體是否收集滿的方法是(　　)。
A．將燃著的木條伸入集氣瓶中　　　B．將帶火星的木條伸入集氣瓶中
C．將少量石灰水倒入集氣瓶中，振蕩 D．將燃著的木條放在集氣瓶口
答案：1.D　2.D　3.D
[課堂小結]
本節課主要學習了實驗室制取CO2的反應原理和實驗裝置。并了解了氣體的實驗室制法的一般思路和方法。今后還要學習更多氣體制取的方法和裝置，應及時歸納總結。
板書設計
布置作業
1．完成教材“練習與應用”1、2、3、4、5題。
2．根據所學知識并結合下圖所示裝置回答下列問題。
(1)圖中標有①②的儀器名稱：①________，②________。
(2)用裝置B制取一種氣體的化學方程式為_____________________________________。
(3)用高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式為___________________________________，
若選擇A和C裝置制取并收集氧氣，則要對A裝置進行的改進是________________，證明氧氣已收集滿的方法是_______________________________________________。
(4)組裝一套實驗室制取并收集二氧化碳的裝置，可選用圖中________和________(填標號)。檢驗二氧化碳的方法是__________________________________________________。
答案：(1)①酒精燈　②集氣瓶
(2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑(合理答案均可)
(3)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　試管口略向下傾斜，并在管口放一團棉花，調整試管高度　將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃，則氧氣集滿
(4)B　C　將氣體通入澄清的石灰水，看石灰水是否變渾濁
本課題是一堂學生實踐課，教學過程設計為：確定課題——設計方案——自主探究——得出結論。
發揮學生主體性的探究式教學方式，是新課程與教學改革的核心任務。探究式教學又是以問題為中心的一種教學方式，問題是探究式教學的起點和主線，也是核心。探究必起于問題，而且是有價值的問題。因此，能否提出對學生具有挑戰性和吸引性的問題并使學生在內心產生一種探究的欲望，自覺、主動地探索問題，從而獲得新知，是實施探究式教學的關鍵。換一句話說，要使探究式教學有利于學生自主地對知識進行意義建構，達到預期的目的，一個重要的關鍵是要有一個成功的探究問題情境的創設。在本課題教學中，學生進行分組實驗，探究二氧化碳的實驗室制法。讓學生通過操作，更直觀地理解實驗室制取CO2應選擇的理想藥品，初步認識實驗室制取氣體時理想藥品的選擇依據。通過讓學生在鞏固舊知的基礎上分析、推理、引發出實驗室制取氣體的一般設計思路，達到輕松突破難點的學習效果。通過實驗探究，培養了學生的動手能力和發散思維，激發了學生的學習興趣。
氣體制備的設計模式
1．發生裝置的選擇：主要從反應物狀態和反應的條件來選擇。
(1)凡是給固體加熱，適用于制O2的裝置，即試管橫放，管口略下傾。
(2)凡是固體與液體反應制氣體，且反應不需加熱，均可采用制取CO2裝置，即試管直立。若要控制液體反應，可加長頸漏斗或分液漏斗。若反應物固體塊較大，且用量多，可將試管換成廣口瓶、錐形瓶或燒瓶等。
無論選用上述哪種裝置均應注意：①先檢查氣密性后再加藥品；②制氣裝置中導管口略露出膠塞即可；③鐵夾夾在試管的中上部。另外，利用制氧氣的裝置時還應注意：①藥品平鋪；②加熱用外焰，先均勻加熱后集中加熱；③如反應較劇烈，要在試管口塞一團棉花，以防藥品堵塞導管口；④制完氣體，應先撤導管后撤酒精燈。
利用CO2的制取裝置時還應注意：①長頸漏斗底端需液封；②裝藥品時先固后液。
2．收集裝置的選擇：(1)凡常溫下不與空氣中的成分反應的氣體，可根據氣體密度與空氣密度的相對大小(可利用空氣平均相對分子質量約為29與氣體相對分子質量比較，相對分子質量大，密度大)，采用向下或向上排空氣法收集。(2)凡氣體不易溶或難溶于水的，可采用排水法收集。(3)有毒性且不溶于水的氣體，可采用洗氣瓶倒裝裝置(即短進長出)，從長管排出的水可用燒杯接裝，若將燒杯換成量筒還可用來測量生成氣體的體積。洗氣瓶中的液體可根據氣體性質選用。
利用排氣法收集氣體時需注意：①導管應插入集氣瓶底部(無論向下排氣或向上排氣)；②應在瓶口驗滿，可燃性氣體不能用點燃法驗滿。
利用排水法收集氣體時需注意：收集前集氣瓶應充滿水倒立于水槽中，不留氣泡。
3．收集氣體的存放：(1)比空氣密度大的氣體，蓋嚴后正放；(2)比空氣密度小的氣體，蓋嚴后倒放。

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