資源簡介

《二氧化碳制取的研究》教學設計
【教學目標】
知識與技能
1． 能說出并能用化學方程式表示實驗室制取二氧化碳的原理
2． 初步學會實驗室制取二氧化碳的反應裝置、收集方法和驗證方法。
過程與方法
通過實驗室制取二氧化碳的研究與實踐，初步形成實驗室制取氣體的一般思路和方法。
情感態度和價值觀
在實驗室制取二氧化碳的研究與實踐過程中，培養學生相互合作、勤于思考、嚴謹求實、勇于創新和實踐的科學精神
【教學重點】實驗室制取CO2的反應原理和實驗裝置。
【教學難點】確定實驗室制取氣體的發生裝置和收集裝置的一般方法。
【教學方法】小組合作學習
【教學過程】
一．創設情景，引入新課
師：同學們，老師隆重的為大家介紹一位天王巨星（PPT），猜猜他是誰？下一位天王巨星他會是誰呢？（PPT），好了，欣賞完幾位重量級的巨星風采之后，我要檢驗一下同學們的觀察能力了。他們幾位代言的產品是什么？你們知道從中逸出的氣泡主要是什么氣體的氣泡嗎？怎么檢驗？（教師演示：將帶導管的橡皮塞塞住可樂瓶口，將產生的氣體導入澄清的石灰水中，有什么現象？）由澄清石灰水變渾濁我們知道了可樂里面逸出的氣體的確是二氧化碳。今天，我們就一起來研究二氧化碳的制取。（板書課題）
二．新知探究
1.【探究活動1】.探究實驗室制取氣體的思路
師：在第2單元我們曾研究了氧氣的制取?，F在請同學們觀察大屏幕，回憶相關的知識，看對我們研究二氧化碳實驗室制取有啥啟發。高錳酸鉀和過氧化氫溶液它們分解的產物分別是什么？我們再來對比這兩個反應的反應物狀態、反應發生的條件以及發生的裝置。（分別對比提問）這兩個反應的發生裝置怎么選？（出示裝置A、B）為什么這兩個反應的發生裝置不一樣？顯然，我們在確定氣體發生裝置的時候必須考慮反應物狀態、反應發生的條件這兩個因素。氧氣可用哪些裝置收集？（學生選C、D、E）說說你選擇C或E的理由。驗證氧氣和驗滿氧氣我們有哪些方法？盡管帶火星的木條放的位置不一樣，驗證放瓶內，驗滿放瓶口，但都是利用了氧氣的什么性質？也就是化學性質。剛才的知識回顧使我們知道了反應的原理、制取的裝置以及氣體的驗證、驗滿方法是我們研究實驗室氣體制取的主要內容。具體的研究思路是：
（1）確定反應的原理（也就是找到一個合適的能生成CO2的反應）
（2）確定制取裝置（也就是根據原理將儀器組裝成一定的裝置，使這個反應變成現實。包括發生和收集兩部分。發生裝置確定的依據是……，收集裝置確定的依據是……）
（3）實驗制取
（4）氣體的驗證和驗滿方法。
今天這節課我們就沿著這條路線來研究二氧化碳的實驗室制取。
2.【探究活動2】探究實驗室制取二氧化碳的最佳藥品
師：先請大家回憶在以前我們所學過的反應中，哪些是能生成二氧化碳氣體的？這些反應能作為實驗室制取二氧化碳的反應嗎？確定嗎？說說理由吧。
【討論】以各學習小組組長為主發言人，副組長協調各組員，并做實驗支持討論結果(下同)
生成二氧化碳的反應 是否適合實驗室制取二氧化碳及其理由
1.木炭在氧氣中燃燒 不適合。要先制取氧氣，且生成物可能是二氧化碳，還可能是一氧化碳或是二者的混合物
2.動植物的呼吸 不適合。反應慢，得到的氣體不純
3.石蠟在空氣中燃燒 不適合。得到的氣體不純，不易收集
4.煅燒石灰石 不適合。反應條件不易達到
5.碳還原氧化銅 不適合。反應條件不易達到
師：很遺憾，我們剛才所提到的這些能得到二氧化碳的反應由于各種原因（簡述）都沒能入選實驗室制取二氧化碳的反應。現在老師給大家推薦三個能制取二氧化碳的反應。讓我們通過一組比較粗略的實驗來研究一下它們中的哪些能用來實驗室制取二氧化碳。
注意這三個反應的反應物，稀鹽酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）、塊狀的大理石（主要成分是CaCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）實驗過程中，要注意：首先將半藥匙的碳酸鈉（Na2CO3）粉末放入一支試管和2-3粒石灰石投放入另外兩支試管里，然后把三支試管固定到試管架上。然后向里面分別加稀鹽酸或稀硫酸，這兩種酸液不要加太多，大約小試管的1/5。實驗觀察的重點是三支試管里氣泡產生的快慢。現在請同學們動手實驗，學生分組實驗，教師巡視、指導。
【交流探究實驗成果】請各小組匯總結果。
實驗 實驗方案 現象
實驗一 稀鹽酸和塊狀的大理石反應 反應劇烈，產生氣泡速率適中
實驗二 稀硫酸和塊狀的大理石反應 開始有氣泡，但過一會兒，產生氣泡的速率越來越慢，最后沒有氣泡產生了
實驗三 稀鹽酸（或稀硫酸）與碳酸鈉粉末反應 反應極為劇烈，產生氣泡的速率快，甚至會沖出試管
師：三個實驗共同現象是什么？（有氣泡產生）產生氣泡的快慢是不是有差別？
通過三組粗略實驗，你發現這三個反應中哪些可以作為實驗室制取二氧化碳？選擇它的理由是什么？由此我們可以看出確定實驗室制取氣體的反應原理時，應該考慮的因素大致有哪些？（反應條件不能太苛刻，氣體要純凈些，反應速率適中，當然還有其他應該考慮的因素）由于石灰石與稀鹽酸的反應基本符合上述要求，因此，我們把石灰石與稀鹽酸的反應確定為實驗室制取二氧化碳的反應。（板書）
稀鹽酸的主要成分是氯化氫和水，大理石的主要成分是碳酸鈣，由于石灰石的主要成分也是碳酸鈣，所以也可以用石灰石代替大理石，這個反應的原理是石灰石或大理石中的主要成分與稀鹽酸中的氯化氫反應生成氯化鈣和碳酸，碳酸易分解生成二氧化碳和水，因此總的反應為（板書）：CaCO3+2HC1=CaC12+CO2↑+H2O
3.【探究活動3】探究實驗室制取二氧化碳的裝置
師：研究了實驗室制取二氧化碳的反應原理，接下來，應該研究什么 （制取裝置）（板書）確定二氧化碳發生裝置要考慮的因素是……（反應物狀態和反應條件）這個反應的反應物狀態是？反應條件是？象這個反應的發生裝置應該和學過的哪一個裝置相似？我們稱之為：（板書）固-液不加熱裝置
收集二氧化碳氣體應該考慮的因素是？盡管二氧化碳的密度和溶解性在下一個課題學習，但我們是不是已初步認識到二氧化碳密度是比空氣大？溶不溶于水？老師提前告訴大家二氧化碳能溶于水。現在我們來做一個選擇：從這些發生裝置和收集裝置中選擇一個作為實驗室制取二氧化碳的裝置。（PPT）
4. 【探究活動4】探究二氧化碳驗證驗滿
師：一開始時就呈現了一條研究二氧化碳制取的路線，我們已經研究出了反應原理和制取裝置，接下來就要研究氣體的驗證和驗滿。我們用對比方式來認識一下，驗證和驗滿分別采用什么方式？
5.【探究活動5】各小組動手實驗：選擇裝置制取二氧化碳并驗證驗滿
師：我們把實驗室制取二氧化碳的三個值得注意的問題已經拿下了，接下來就要動手實驗。實驗前要注意，我們要做的實驗是制取二氧化碳，必須清楚實驗步驟及每個步驟要注意的事項?，F在請同學們解決第一個問題。實驗室制取二氧化碳的主要步驟有哪些？石灰石大約2-3粒，鹽酸大約10毫升，至于每個操作要點，請同學們自己回憶，現在開始實驗。小組同學要密切配合。
學生分組實驗，教師巡回檢查指導，發現問題。
6.【探究活動6】拓展裝置 請各小組匯總結果。
（交流實驗成果）
師：多數小組同學完成了實驗，少數小組同學遇到了麻煩，現在我來做一個現場采訪：你們小組可能是在哪方面出現了問題？（酸加少了，導致收集不到一瓶二氧化碳）
師：這位同學實驗出現的這些問題說明了我們課本上的簡易裝置雖然好，但也是美中不足，如果沒有經驗，酸加少了，需要將橡皮塞拔出后才能添加酸液，很不方便。能不能對這個裝置加以改進呢？請看下面這套裝置，展示一套加有長頸漏斗的裝置，問：能否用它來制取二氧化碳？與前一套裝置相比，這套裝置在那些方面做了一些改進？（單孔橡皮塞和換成了雙孔橡皮塞，增加了一個長頸漏斗）。增加一個長頸漏斗有什么好處？（加酸方便），長頸漏斗加酸液時要注意，其下端管口要插到液面下，形成液封，使產生的氣體不會從長頸漏斗中逸出。假如說沒有長頸漏斗，我們能找到其它的儀器來替代嗎？（分液漏斗、注射器）注意分液漏斗比長頸漏斗這個地方多一個活塞，因此使用這種儀器時，其下端要不要插到液面下？（不要）。這套裝置怎樣檢查它的氣密性呢？學生回答后，教師演示。
師：上裝置解決了簡易裝置加酸不方便的問題。它是不是就十全十美了呢？比如，有時我們要求產生的二氧化碳氣體量能大能小，要做到這一點，就必須要控制滴下來的酸液量，上裝置能做到嗎？（酸液一倒進長頸漏斗里，就在重力作用下流進了試管中，迅速參加了反應）怎樣才能控制滴加的酸液量呢？同學們回憶一下，在利用過氧化氫溶液與二氧化錳制取氧氣時我們是用什么辦法控制滴加的過氧化氫溶液量的？（將長頸漏斗換成注射器或分液漏斗）（展示裝置）
師：沒有最好，只有更好，創新是人類進步不竭的動力。人們在能控制產生氣體量的同時又提出了更高的要求：控制反應隨時發生或隨時停止。上面裝置有這個功能嗎？（沒有）為什么？（因酸液一旦流下來，就無法使酸液與碳酸鈣分離，也就無法使反應停止），怎樣才能控制反應隨時發生或隨時停止呢？
老師介紹一個裝置（介紹隔板及裝置特點：打開彈簧夾，酸液下來浸沒石灰石反應，關閉彈簧夾，會出現什么情況？里面氣壓增大，會怎么樣？演示看怎么樣？這個裝置太漂亮了，打開反應，關閉停止，就是這個裝置的妙處）
三．知識與方法盤點
師：這節課我們學到了哪些新知？方法比知識更重要，這節課我們學到了什么方法？
教師小結：這節課我們學到了……我想，有了知識墊底，有了方法引路，相信同學們在今后的學習道路上一路探索，一路高歌，一路歡笑。
三、知識梳理
二氧化碳制取的研究
（一）、藥品及原理：石灰石或大理石與稀鹽酸
CaCO3+2HCl ＝CaCl2+H2O+CO2↑
（二）、裝置：發生裝置：固、液不加熱型; 收集裝置：向上排空氣.
（三）、步驟：連 →查→ 裝 →收 →驗
檢驗：將生成的氣體通入澄清的石灰水，若石灰水變渾濁，證明該氣體是二氧化碳。
驗滿：用燃著的木條靠近集氣瓶口，若木條熄滅，說明二氧化碳已經收集滿了。
四、知識與方法盤點
師：這節課我們學到了哪些新知？方法比知識更重要，這節課我們學到了什么方法？
教師小結：這節課我們學到了……我想，有了知識墊底，有了方法引路，相信同學們在今后的學習道路上一路探索，一路高歌，一路歡笑。
五．教學反思

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