資源簡介

二氧化碳制取的研究
【教學目標】
知識和技能
（1）認識實驗室制取二氧化碳的原理和裝置，利用設計的裝置制取二氧化碳。
（2）通過探究實驗室制取二氧化碳，認識實驗室制取氣體的思路和方法。
（3）通過制取二氧化碳探究的討論交流，培養學生的合作意識和創新能力。
過程和方法
（1）通過對獲得二 氧化碳氣體的途徑的討論與分析，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
情感、態度和價值觀
（1）增強學生對化學實驗的好奇心和探究欲，激發學習化學的興趣
（2）培養學生合作、勤于思考、大膽實踐的科學精神
【教學重難點】
1.重點：探究實驗室制取二氧化碳的裝置
2.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
【教學方法】活動探究、對比探究、合作交流、討論歸納相結合的教學法。
【課時安排】1課時
【教學過程設計】
【引入課題】我們前面探究了氧氣的實驗室制法，今天我們來探究二氧化碳的實驗室制法。
【板書】課題2 二氧化碳制取的研究
活動1：與交流
【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？
【回憶并列舉】回憶并列舉能夠產生二氧化碳氣體的反應：
1.C+O2CO2
2．石蠟+氧氣二氧化碳+水
3．人和動物的呼吸
4.煅燒石灰石： CaCO3 CaO+CO2↑
【提問】這些反應能否用于在實驗室中制取二氧化碳？簡要說明理由。
【討論交流】都不能，制得的氣體可能不純，反應條件要求太高。
【講述】很遺憾，我們所熟悉的這些能夠產生二氧化碳的反應，因為種種原因，沒能入選實驗室制備二氧化碳的反應。
活動2：
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？
【活動探究】探究實驗室制二氧化碳的理想原料。
取三支試管，分別加入碳酸鈉粉末、石灰石、石灰石，分別向試管中加入稀鹽酸、稀鹽酸、稀硫酸；觀察現象，重點比較反應劇烈程度，由此歸納實驗室制二氧化碳氣體的理想原料。
反應原料 實驗現象 反應劇烈程度 結論
碳酸鈉粉末+稀鹽酸 制二氧化碳的理想原料為：
石灰石+稀鹽酸
石灰石+稀硫酸
【點評】此設計能讓學生認識實驗對比觀察是科學探究的基本方法之一，更注重學生獲取新知的體驗學習。
【討論分析】比較這三個實驗，分析哪個比較適合于實驗室制取二氧化碳氣體？為什么？
【交流】
1. 不能用稀HCl與Na2CO3粉末反應，因為碳酸鈉粉末，反應速率太快，不便于控制。
2.不能用稀H2SO4代替鹽酸與石灰石反應，因為CaCO3+ H2SO4 =CaSO4 +H2O+CO2↑。生成的CaSO4微溶于水，覆蓋在碳酸鈣表面，阻止了碳酸鈣與酸接觸，使反應難以進行。
3.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
【小結】由此可知，什么原料是實驗室制取二氧化碳的理想原料？我們要綜合考慮各種因素，如：反應條件難易、反應原料是否易得、反應速度快慢、產生的氣體是否便于收集等。
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。
【板書】一、實驗室制取CO2的藥品及反應原理：
藥品：石灰石（或大理石）和稀鹽酸
原理：CaCO3+2HCl2=CaCl2+CO2↑+H2O
活動3：
【復習引入】
在學習了實驗室制取氧氣的實驗后，我們知道了制取一種氣體，實驗裝置由發生裝置和收集裝置兩部分組成。
【問題討論】確定氣體發生裝置時應考慮那些因素？收集氣體一般有哪些方法？確定收集裝置時應考慮那些因素？
【復習交流】發生裝置的確定取決于兩個條件：反應物狀態和反應條件。收集方法一般有三種：向上排空氣法、向下排空氣法和排水法。收集裝置的選擇要考慮氣體的溶解性、氣體能否與水發生化學反應及氣體的密度。
活動4：
【做一做】以小組為單位，從下列給定的儀器（也可以從其它未給出的儀器，也可以用生活代用品）中選擇適當儀器，設計幾組制取二氧化碳的裝置？
可供選擇的儀器有：玻璃導管（若干）、橡膠管（若干）、無孔橡皮塞、單孔橡皮管（若干）、雙孔橡皮塞（若干）、鐵架臺（帶鐵夾）、集氣瓶、玻璃片、水槽、過濾普通漏斗、長頸漏斗、管徑被折斷的長頸漏斗、分液漏斗、注射器、燒杯、小試管、大試管、破試管、廣口瓶、U型管、平底燒瓶、錐形瓶、帶支管的燒瓶、燒杯、銅絲……（見下圖所示）
設計裝置 方案1 方案2 方案3 方案4
【點評】創設真實問題情境，鼓勵小組合作探究，激勵創新，提高分析并解決實際問題的能力，也促進學生進行發散思維。
【展示交流】
（1）同學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，并總結歸納實驗最佳裝置。
（3）討論實驗室制取氣體，在選擇儀器組裝成裝置時，要思考哪些方面的問題。
【點評】采取先設計多種方案之后，再交流展示，從而對方案進行反思、診斷、改進、補充完善的群體探究方式，形成良好的思維習慣，并使學生體驗到探究發現的樂趣。
【比較歸納】比較實驗室制取氧氣和制取二氧化碳的方法，如：反應原料的狀態、反應原理、反應條件、制氣體的反應裝置、氣體密度、氣體溶解性、氣體是否與水反應、制氣體的收集裝置及檢驗氣體的方法。歸納出實驗室制取氣體的思路和方法。
講述：反應原理、制取裝置、驗證、驗滿方法，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表達式→確定氣體的制取裝置，氣體制取的裝置包括發生裝置和收集裝置兩部分，發生裝置確定的依據是？（反應物的狀態和反應發生的條件）收集裝置確定的依據是？（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）。
【板書】
3、發生裝置：固——液反應不加熱型
4、收集方法：二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集；二氧化碳密度比空氣大，可用向上排空氣法收集。
活動5：
指導學生按自己設計的實驗裝置制取一瓶二氧化碳氣體。
【討論與思考】實驗的步驟有哪些？怎么檢驗瓶內氣體已收集滿了？
【小結】實驗步驟
（1）檢查裝置氣密性
（2）裝入大理石、塞緊塞子、發生裝置內導管剛露出塞子即可
（3）把反應裝置固定好
（4）把長頸漏斗加入稀鹽酸至浸沒漏斗下端，液封
（5）收集氣體
（6）檢驗是否集滿
【板書】5、驗滿：二氧化碳不支持燃燒，將燃著的木條靠近集氣瓶口，如果木條的火焰熄滅，
則證明收集的二氧化碳已滿。
【課題小結】
通過氧氣和二氧化碳的實驗室制取，歸納出了氣體實驗室制取的設計思路及方法。選擇藥品，確定原理，選擇發生裝置，選擇合適的收集方法及驗滿方法。
【課后反思】
這是一節學生自主的、全員參與的活動探究課，學生經歷“搜集資料→處理信息→實驗對比探究→用給定器材設計實驗方案→實驗驗證→自選儀器設計多種方案→展示交流并反思→復習歸納實驗室制取氣體的思路和方法”的小組合作探究過程，使同學進一步明確科學探究的幾個要素。交流展示時的方案三、方案四、方案七和方案八等，讓成功的同學體驗創新發現的樂趣，使思維受阻的同學豁然開朗，并激起思維的共鳴，提高思維的發散性。用破試管、管頸被折斷的長頸漏斗等儀器組裝成實驗裝置，使學生既形成廢物利用的思想、又懂得可以節約資源。 給出“實驗室制取氣體在選擇儀器組裝成實驗裝置時，要考慮哪些方面的問題” 的討論，使學生的認知過程清晰條理化，逐步形成一般解決問題的方法和能力。
該課題設計最大的特點是學生自主活動較為充分、學生參與面廣，老師起引導者、組織者的作用。小組提供器材讓學生實踐反思，引導學生進行思維創新，使學生在探究過程中，既獲取知識和技能，又錘煉思維，同時張揚個性，這樣的設計充分體現了新課程理念。

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