資源簡介

二氧化碳制取的研究教學設計
教材分析：
本節課安排在學生學習了碳的單質和化學性質之后，起著由淺入深的作用。它是培養學生在實驗室中制取氣體時，形成藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法及實驗改進等思路的最佳素材。上好本節課對學生今后學習元素化合物知識、提高化學基本實驗技能及實驗探究能力都有著深遠影響。 教材在的二單元已經學習實驗室制取氧氣的內容，因此學生對于實驗室氣體有了初步認識，在此基礎上講解二氧化碳的制取，可以更好地突破難度、掌握重點。
學情分析：
學生在之前的學習實驗室制取氧氣的過程中，已經初步掌握了實驗室制取氣體的方法，因此已經具備了一些能力。在此基礎上開展制取二氧化碳的教學難度降低了，但仍然出現一些錯誤：1.選擇藥品時，可能會將稀鹽酸與稀硫酸混淆，將大理石和碳酸鈣混淆；2長頸漏斗的使用方法；3裝置氣密性的檢驗；4二氧化碳的檢驗與驗滿。這些都需要老師加以指導。
1、 教學目標
1.知識與技能
① 了解實驗室制取二氧化碳的反應原理；
② 探究實驗室制取二氧化碳的裝置；
③ 了解實驗室制取氣體的一般思路和方法。
2.過程與方法
通過實驗室制取氧氣的方法和設計思路，探究實驗室制取二氧化碳的藥品和實驗裝置，讓學生初步學習科學探究的基本過程和方法，體驗化學實驗的方法和科學性。能進行初步的科學探究活動。
3.情感態度與價值觀
通過實驗、問題討論，培養學生求實、創新、合作的科學品質。通過師生之間、同學之間合作學習、探究學習，體驗探究成功的樂趣，激發學生探究欲。
二、教學方法分析：
1.教法分析：啟發引導、活動探究、對比研究、合作交流、討論歸納相結合的教學法。
2.教學手段：分組實驗和演示實驗現場教學，多媒體輔助教學。
三、學法指導：
通過本節課的教學，引導學生分析、歸納，探究氣體制法的設計思路，培養學生在學習中發現、思考一些問題，經分析、探究、總結形成理論，再將理論應用于解決實際問題的能力和實驗能力，讓學生學會探究學習的方法。
四、教學重點、難點
教學重點：探究實驗室制取二氧化碳的藥品、反應原理和實驗裝置，并利用裝置制取二氧化碳。
教學難點:探究實驗室制取二氧化碳的藥品及反應裝置。
五、教學過程：
【引入新課】
我們知道二氧化碳是一種非常重要的氣體，它是綠色植物光合作用的原料，對整個生物圈都有十分重要的作用，也是初中化學實驗室制取的重要氣體。今天我們就一起來學習這種氣體的實驗室制備。
【講解】實驗室制取二氧化碳氣體選用的藥品是：大理石（或石灰石）、稀鹽酸
鹽酸中的主要成分是HCl，大理石的主要成分是CaCO3
反應原理是：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3
H2CO3=H2O+CO2↑
合并：CaCO3+2HCl=CaCl2 +H2O+CO2↑
【提問】我們知道還有很多化學反應可以得到二氧化碳氣體，為什么非要選擇大理石（或石灰石）、稀鹽酸制取二氧化碳氣體？
【講解】實驗室制取氣體藥品選擇的原則是：
①反應條件是否容易達到；
②產生氣體是否有利于收集；
③收集的氣體是否純凈；
④裝置、操作是否簡單易行；
⑤原料是否易得、價廉。
小組討論可以通過哪些化學反應得到二氧化碳氣體？
（1） 木炭燃燒
（2） 木炭還原氧化銅
（3） 酒精燃燒
（4） 生物體的呼吸作用可產生二氧化碳
與學生一起討論這些反應的利弊：上述反應有的是因為產生的氣體不純有的是因為條件太苛刻不容易達到且耗能較多，還有的產生氣體不有利于收集。
【討論】為什么不能用碳酸鈉與稀鹽酸反應制取二氧化碳呢？
【演示實驗】取一只潔凈的試管加入碳酸鈉與稀鹽酸
學生通過觀察實驗現象知道反應速率太快來不及收集
【演示實驗】將碳酸鈉換成大理石，加入稀鹽酸
學生觀察發現產氣均勻連續，適合實驗室制取氣體
【提問】為什么不能使用濃鹽酸呢？
【演示實驗】學生觀察濃鹽酸，發現瓶口出現白霧，有刺激性氣味。
得出結論濃鹽酸有揮發性，會使產生的氣體混有氯化氫氣體。
【提問】為什么不能使用硫酸呢？
【實驗】取一只潔凈的試管，加入大理石與稀硫酸
學生通過觀察知道反應剛發生就會停止。給學生講清原理：硫酸與大理石反應生成的硫酸鈣微溶于水，會包裹在大理石表面，反應無法繼續。
【講解】藥品選擇好之后我們來確定制取裝置
下面我們一起來回顧實驗室制取氧氣，來確定如何制取二氧化碳氣體。
發生裝置
反應物及狀態 反應條件 裝置圖
氧氣 高錳酸鉀或氯酸鉀和二氧化錳都是固體 加熱 固體加熱型
過氧化氫和二氧化錳固體和液體 不加熱 固、液不加熱型
收集裝置
氧氣 與空氣的密度比較 在水中的溶解性
比空氣的密度大 不易溶于水
向上排空氣法 排水集氣法
總結：實驗室里制取氣體裝置的確定
實驗室里制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置兩部分。下面列出了確定氣體發生裝置和收集裝置時應考慮的因素。
固體和固體反應
反應物的狀態 固體和液體反應
氣體發生裝置
液體和液體反應
……
反應條件（是否需要加熱、加催化劑等）
密度比空氣大的——向上排氣法
排空氣法
氣體收集裝置
密度比空氣小的——向上排氣法
排水法（不易溶于水、不與水發生反應）
制取二氧化碳藥品：大理石（或石灰石）、稀鹽酸。
反應物的狀態：固體和液體；反應的條件：常溫
【總結】制取二氧化碳選擇固液常溫型裝置
【總結】二氧化碳不支持燃燒，能使澄清的石灰水渾濁，密度比空氣大，可以溶解與于水。此時可以為氣體的收集裝置為向上排空氣。
【選擇制取裝置】裝置 發生：固、液不加熱型
收集：向上排空氣
【對比學習】
檢驗 驗滿
O2 帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察是否復燃 帶火星的木條放在集氣瓶口，觀察是否復燃
CO2 通入澄清的石灰水中，觀察是否渾濁 燃著的木條放在集氣瓶口，觀察是否熄滅
通入澄清的石灰水中 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 ↓+H2O
【提問】為什么不用燃著的木條熄滅來檢驗CO2？
因為能使燃著的木條熄滅的不僅只有CO2，還可能是別的氣體，比如N2 Ne，但是能使石灰水渾濁的一定是CO2。現象明顯，操作簡單。
總結制取二氧化碳的步驟：
（1）按要求連接儀器；（2）檢查裝置氣密性；
（3）裝藥品（先固后液）；（4）收集；
（5）驗滿。
【學生活動】小組制取并收集一瓶二氧化碳氣體。學習檢驗和驗滿操作
固、液不加熱型
該套裝置可以用來制取較少量的CO2氣體
1、若要制取較多量的CO2氣體，可以把試管換成哪些儀器？
2、若想在制氣的過程中補充酸液，或控制酸液的加入量，可設計什么樣的裝置
3、若想控制反應的發生和停止，還可怎樣設計裝置呢？
下面，請同學們利用桌子上提供的儀器，再設計組裝一套制取二氧化碳的發生裝置，來解決我們提出的某些問題（這套簡易裝置除外）。結合制取裝置選擇的原則，讓學生確定制取二氧化碳的裝置。
學生可以單獨完成也可以小組討論完成。每個學生至少要完成兩到三套裝置。
老師點評。
難點突破：（檢查裝置氣密性的方法）用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中注水，液封后在長頸漏斗中形成一段水柱，且過一段時間水柱不再下降則氣密性良好。
【自評】
1、實驗室選擇制取氣體的裝置時，可以不考慮的因素是（ ）
A．反應物的性質和狀態 B．反應條件
C．所制氣體的性質 D．所制氣體的顏色
2、實驗室制二氧化碳時無需用到的儀器是（ ）
A、集氣瓶 B、酒精燈 C、導氣管 D、長頸漏斗
3、甲烷的實驗室制法：用無水醋酸鈉和堿石灰兩種固態藥品，經研磨均勻混合后裝入反應裝置中，加熱產生甲烷氣體。甲烷氣體是無色、無味，比空氣輕，極難溶于水的氣體。
⑴本實驗的氣體發生裝置可選用_____________________________（高錳酸鉀分解制氧氣或雙氧水分解制氧氣）的氣體發生裝置。
⑵甲烷氣體的收集方法可采用________ 或______收集。
4、下圖是小新同學設計的實驗室制取二氧化碳氣體的裝置圖，請指出此裝置圖中的錯誤？
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