資源簡介

二氧化碳制取的研究（第一課時）
【教學目標】
1．知識與技能
(1)了解實驗室中制取CO2的反應原理。
(2)探究實驗室中制備CO2的裝置。
(3)了解實驗室中制取氣體的思路和方法。
2．過程與方法
能合理使用課堂資料，并會利用這些資料設汁實驗方案。
3．情感態(tài)度與價值觀
從設計裝置和制取氣體的過程中獲取成就感，進一步增強學習化學的自信心。
【教學重難點】
探究實驗室中制取CO2的裝置，并制取CO2。
【教學方法】
理解資料;一分析探究;歸納總結;反思小結。
【教具準備】
（1）投影儀；
(2)儀器：小試管、藥匙、鑷子、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；
(3)藥品：石灰石、碳酸鈉、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木條。
【課時安排】2課時
【教學過程】
第一課時
（新課導入）展示二氧化碳的一些在日常生活中的用途的圖片。
問：這些圖片與什么氣體有關？學生答：二氧化碳。師：在實驗室里，二氧化碳氣體究竟是怎樣制取的呢？本節(jié)課我們將一起來研究。
（板書）課題2 二氧化碳制取的研究
【設計意圖：用學生熟悉的用途提出問題，由教師的演示實驗引入新課，意在拉近化學與生活的距離，激發(fā)學生參與問題探究的積極性，同時也為后面二氧化碳驗證和驗滿的研究埋下伏筆。】
（過渡）在第二單元，我們曾研究過實驗室制取氧氣的方法，請同學們觀看大屏幕，回憶相關知識。
（學生回顧）媒體呈現(xiàn)表1。表1：實驗室制取氧氣的知識回顧
藥 品 KMnO4 H2O2溶液和MnO2
反應原理 2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O2==2H2O+O2↑
反應物狀態(tài) 固體 固體、液體
反應條件 加熱 不需加熱
（教師總結）由剛才的知識回顧，我們可以得出，反應原理，是研究實驗室制取氣體的主要內容。具體的研究思路是：確定制備氣體的反應原理，也就是確定反應物及反應的化學方程式→確定氣體的制取裝置，氣體制取的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分，發(fā)生裝置確定的依據(jù)是什么？（反應物的狀態(tài)和反應發(fā)生的條件）收集裝置確定的依據(jù)是什么？（氣體的密度、溶解性以及氣體是否與水反應等）→確定氣體驗證、驗滿方法，一般而言，氣體驗證、驗滿利用的是氣體的化學性質。【路線】
（過渡）接下來，我們就沿著這一思路來研究二氧化碳氣體的實驗室制取。
（設計意圖：通過制取氧氣的知識回顧，從方法的角度，為明晰二氧化碳制取的研究思路奠定基礎，改變傳統(tǒng)教學中的方法灌輸，增強學生對氣體研究方法的認識體驗。
專家評點：這一教學環(huán)節(jié)看似沒有擺脫傳統(tǒng)教學中知識為本的束縛，缺乏新意，其實，上述設計是一種讓學生感悟方法的有效舉措。況且，新課程的實施并沒有排斥知識的回顧與學習，知識和技能仍然是三維教學目標之一，離開了知識，方法也就失去了感悟的載體。）
（探究活動1）探究實驗室制取二氧化碳的反應原理：
（提問）在我們所學過的反應中，有哪些反應可以產生二氧化碳呢？實驗室里能選用這些反應來制備二氧化碳嗎？
（師生活動）投影
表2：能夠產生二氧化碳氣體的反應
序號 生成二氧化碳的反應 能否用于實驗室里制取二氧化碳及理由
1 呼吸 不能，制得氣體不純
2 C+O2==CO2 不能，制得的氣體可能不純
3 石蠟+氧氣 → 二氧化碳+水 不能，制得的氣體可能不純
4 CaCO3 = CaO + CO2↑ 不能，條件較難滿足
5 2CuO+C==2Cu+CO2↑ 不能，條件較難滿足
（教師講解）很遺憾，我們所熟悉的這些能夠產生二氧化碳的反應，因為生成的氣體可能不純、反應條件較難滿足等原因，沒能入選實驗室制備二氧化碳的反應。
（過渡）[資料]含碳酸根離子的化合物(如Na2CO3、CaCO3等)能與稀鹽酸（HCl)或稀硫酸（H2SO4)在常溫下反應生成CO2氣體。下面，老師再向同學們介紹三個能夠生成二氧化碳的反應，讓我們通過一組較為粗略的對比實驗，看看哪些反應適用于實驗室制取二氧化碳？
（演示實驗）投影實驗內容并操作實驗。
圖2：三個對比實驗的示意圖
（教師講解）在進行實驗時，要注意：先將半藥匙碳酸鈉粉末、兩至三粒石灰石分別放入三支試管中；然后向三支試管中分別倒入1/5試管的稀鹽酸或稀硫酸；我們在實驗時要注意觀察和對比三個反應中氣泡產生的快慢。
表3：石灰石、碳酸鈉與稀鹽酸、稀硫酸反應的對比實驗
實驗藥品 實驗現(xiàn)象
1.稀鹽酸和碳酸鈉粉末 產生氣泡，速率很快
2.稀鹽酸和塊狀石灰石 產生氣泡，速率適中
3.稀硫酸和塊狀石灰石 產生氣泡，速率緩慢并漸止
引導學生分析哪種反應適用于實驗室制取二氧化碳氣體？
（教師講述）針對上述實驗現(xiàn)象，同學們想一想，實驗室里制取二氧化碳的最佳反應是？
（學生思考）學生通過思考后得出結論：稀鹽酸和石灰石的反應速率適中，適用于實驗室制取二氧化碳氣體。
（教師總結）整理實驗原理的確定因素（投影）。
（教師講解）由此可知，確定實驗室制取氣體的反應原理時，我們要就以下因素加以綜合考慮：制得的氣體較純；反應條件容易滿足；反應速率適中等。由于石灰石和稀鹽酸的反應符合上述幾點要求，因此，我們將該反應確定為實驗室制取二氧化碳氣體的反應：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 ；H2CO3 =H2O+CO2↑，總反應的化學方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
（教師總結）通過研究我們得出選取藥品的原則
操作方便、可行、安全；成本低、來源廣；反應速率適中；污染少、產物純度高
（板書）一、反應原理及藥品
（教師講解）該反應的反應物是石灰石和稀鹽酸，石灰石的主要成分是碳酸鈣；稀鹽酸的主要成分是氯化氫和水，大理石的主要成分也是碳酸鈣，因此，也可以用大理石來替代石灰石[板書：石灰石（大理石）和稀鹽酸]。該反應的原理是，石灰石或大理石中的碳酸鈣與稀鹽酸中的氯化氫反應，生成氯化鈣和碳酸，碳酸不穩(wěn)定，很容易分解成二氧化碳和水。將第一個反應式中的碳酸用水和二氧化碳加以替換，這樣，就得到了該反應的總的化學方程。
（板書）1、原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
2、藥品：稀鹽酸和石灰石（或大理石）。
（過渡）①回憶實驗室制取氧氣的發(fā)生裝置
（思考）為何反應物不同裝置不同？選擇裝置需考慮什么因素？
②收集氧氣的裝置
（思考）為何可用這兩種方法？選擇裝置應考慮什么問題？
（總結）【通過回顧得出選制氣裝置應考慮因素】
固+固（一般需加熱）
反應物狀態(tài) 固+液（一般不需加熱）
發(fā)生裝置 液+液
反應條件（是否需加熱、加催化劑）
向上排氣法（密度比空氣大）
排空氣法
收集裝置 向下排氣法（密度比空氣小）
排水法（難溶于水、不與水反應）
③我們比較二氧化碳和氧氣的這些因素確定裝置
氣體名稱 反應物名稱 反應物狀態(tài) 反應條件 氣體密度比空氣的大或小 是否溶于水
氧氣 高錳酸鉀 全部是固體 加熱 比空氣略大 不易溶于水
過氧化氫和 二氧化錳 固體和液體 不需要加熱
二氧化碳 石灰石和稀鹽酸 固體和液體 不需要加熱 比空氣大 能溶于水
（設計意圖：通過對有二氧化碳生成的一組反應的回憶和分析，通過一組探究反應速率的對比實驗，呈現(xiàn)實驗室制取二氧化碳反應原理的認識過程，幫助學生領悟確定二氧化碳制備原理時應考慮的因素，提高學生對二氧化碳制備原理的認識層次。）
【點評：教材中二氧化碳的反應原理是直接呈現(xiàn)的，教者變結論呈現(xiàn)為過程探究，無疑是這一教學環(huán)節(jié)的一大亮點。此外，“想一想”、“理一理”等若干教學小版塊，環(huán)環(huán)相扣、順承自然，給人以耳目一新、一氣呵成之感。美中不足的是，對比實驗中沒有能很好地體現(xiàn)控制變量的思想，盡管教者在實驗前有意強調了“一組較為粗略的對比實驗”。】
（探究活動2）探究實驗室制取二氧化碳的裝置：
（過渡）確定了實驗室制取二氧化碳的原理，接下來，我們該研究什么呢？制取裝置。
（板書）二、制取及收集裝置
（師生活動）投影
（設問）確定二氧化碳的發(fā)生裝置時要考慮哪些因素？（反應物的狀態(tài)和反應發(fā)生的條件）請一位同學說一說這兩個方面的情況：固體和液體；不需要加熱。
（板書）1、反應發(fā)生條件：固液；不加熱。
（教師講解）由此可推知，實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和哪一個反應的發(fā)生裝置相似，即過氧化氫溶液的分解。
（設問）確定二氧化碳的收集裝置時要考慮的因素又有哪些？（密度、溶解性、能否與水反應）。
（教師講解）雖然二氧化碳的性質是本單元第三課題的學習內容，但相信同學們對此已經(jīng)有了一定的了解：密度比空氣大；能溶于水；能和水發(fā)生反應。由此可推知，收集二氧化碳氣體應該采用向上排空氣法。
（板書）2、收集方法：向上排空氣。
（過渡）帶著剛才的思考結果，我們來做一回選擇。
（師生活動）投影：現(xiàn)提供如下裝置，你會選擇怎樣的發(fā)生和收集裝置來制取二氧化碳呢？
(教師)用動畫演示組裝過程。
（展示）
（學生活動）叫學生組裝制取裝置。
（設問）組裝出來的儀器很多，該選用哪種發(fā)生裝置更好？
發(fā)生裝置
特點 裝置簡單 便于隨時添加反應物 便于添加液體反應物，便于控制反應，但操作麻煩
（講解）實驗室制取二氧化碳的簡易最佳裝置：
（過渡）一開始，我們呈現(xiàn)了一條實驗室制取二氧化碳的研究路線，現(xiàn)在走到哪里了？（裝置的研究）下一步該研究什么呢？
（探究活動4）制取一瓶二氧化碳氣體：
（過渡）解決了實驗室制取二氧化碳的三個主要問題，接下來，同學們該做什么了？（動手實驗，制備二氧化碳氣體）對！為了使實驗進行得規(guī)范有序，實驗前，我們還必須明確兩個問題，一是實驗的步驟，二是操作的要點。
（學生回憶）操作步驟。
（教師講解）操作步驟：①按要求連接好儀器；②檢查裝置的氣密性；③裝入藥品（先加固體，后加液體）；④收集并驗滿氣體
（板書）三、操作步驟：連、查、裝、收、驗
【點評：研究二氧化碳實驗室制取，最終的落點還在于初步學會制取二氧化碳氣體的操作。雖然這一探究活動屬于技能訓練型活動，但還是有必要進行講解。】
（講解）通過研究我們得出制取氣體的一般思路
一、確定氣體實驗室制法的化學反應原理（所用藥品、反應條件、通過的化學反應）；
二、確定制取這種氣體所采用的實驗裝置；
三、驗證制得的氣體就是所要制的氣體。
（課堂小結）
1、我們學習了二氧化碳的制取；
2、我們研究了氣體制取的一般思路。
（課堂作業(yè)）
（布置作業(yè)）完成課本116頁6道習題
板書設計
課題2 二氧化碳制取的研究
一、研究二氧化碳制取的反應原理及藥品
1、藥品：稀鹽酸和石灰石（或大理石）。
2、原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
二、研究二氧化碳制取裝置
三、二氧化碳制取的操作步驟：連、查、裝、收、驗
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MnO2
點燃
點燃
高溫
高溫
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