資源簡介

二氧化碳制取的研究
一、教學設(shè)計思路
學生不僅僅是學習的主體，而且是教學的創(chuàng)建者，是探究活動的主人。因此，教師要轉(zhuǎn)變在課堂中的角色，教師應(yīng)該是教學的責任人、課堂組織者和學生學習的指導者。在這節(jié)課中，我充分發(fā)揮同學們的主動性、創(chuàng)造性，通過知識的類比，通過復習氧氣的制取，通過靈活的儀器選擇，創(chuàng)設(shè)了培養(yǎng)學生類比、歸納、演繹能力的情景，讓學生在實踐中反思，引導學生進行思維創(chuàng)新，使學生在探究過程中，既獲得知識和技能，又錘煉思維，同時張揚個性。
二、教案
教學目標
認知目標：學習探討實驗室制二氧化碳的原理，探究實驗室制二氧化碳的裝置。
能力目標：
對獲得CO2的多種途徑進行探究，捕捉化學知識和信息。培養(yǎng)學生科學思維和探究能力。
通過實驗提高觀察和實驗操作能力，通過實驗養(yǎng)成進行實證的科學行為習慣。
采用小組合作的形式，通過對實驗裝置的設(shè)計探究，主動與他人進行很好的交流和討論，充分表達自己的觀點，形成良好的學習習慣和學習方法。
善于運用比較的方法，運用個別到一般再從一般到個別方法對實驗室制二氧化碳的裝置進行歸納和應(yīng)用。
情感目標：通過對怎樣獲得氧氣的廣泛探究及成果的展示，獲得科學探究的愉悅和興奮感。
通過探究活動，學會樂于參與、合作、勇于創(chuàng)新和實踐的科學精神。
重點：探究實驗室制取二氧化碳的裝置
難點：探究實驗室制取二氧化碳的裝置
教學方法：活動探究、對比探究、合作討論相結(jié)合的教學法
儀器、藥品：
儀器：鐵架臺、試管、集氣瓶、橡膠管、錐形瓶、平底燒瓶、燒杯、長頸漏斗、帶雙孔塞的導管、漏斗、帶單孔塞的導管、酒精燈、注射器、破試管、銅網(wǎng)、分液漏斗、廣口瓶
藥品：稀鹽酸、稀硫酸、碳酸鈉粉末、石灰石、雞蛋殼
教師活動 學生活動 設(shè)計意圖
〈引言〉我們前面已經(jīng)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。〈提出問題〉 實驗室制取氣體，選擇原料的條件是什么？〈引導〉 現(xiàn)有稀鹽酸、稀硫酸、石灰石、碳酸鈉、雞蛋殼，請你通過實驗，最終確定實驗室制取CO2的最好原料。 小組代表簡述從一些資料中得到的制取二氧化碳有關(guān)途徑。（如：木炭燃燒，人呼吸、煅燒石灰石、碳酸氫鈣分解，酸（稀鹽酸、稀硫酸）跟石灰石反應(yīng)、酸（稀鹽酸、稀硫酸）跟碳酸鈉粉末反應(yīng)、酸（稀鹽酸、稀硫酸）跟雞蛋殼反應(yīng)，堿式碳酸銅受熱分解。）回憶氧氣的有關(guān)知識，小組討論交流，對多種制二氧化碳途徑進行篩選，從能源和環(huán)保的角度、污染的角度、操作的困難，各抒己見，排除明顯不適合的原料、方法。活動探究：實驗現(xiàn)象：碳酸鈉粉末+稀鹽酸→大量氣泡，反應(yīng)速度很快，來不及收集。 石灰石+稀鹽酸→有許多氣泡，反應(yīng)速度適中。 雞蛋殼+稀鹽酸→有很少氣泡，反應(yīng)速度較慢。 碳酸鈉+稀硫酸→大量氣泡，反應(yīng)速度很快，來不及收集。 石灰石+稀硫酸→有很少氣泡，反應(yīng)一會，反應(yīng)停止。 雞蛋殼+稀硫酸→有很少氣泡，反應(yīng)速度較慢。 討論交流、歸納總結(jié)：（1）選擇原料的條件應(yīng)該是價格便宜，反應(yīng)速度適中，利于收集，操作簡便。（2）實驗室制取CO2的最好原料為石灰石和稀鹽酸。 讓學生體驗收集、處理信息的過程，并且善于提煉表達。培養(yǎng)獲取信息、自主合作學習能力，增強學生間合作的精神，提高學生的語言表達能力，發(fā)揮評價的激勵功能。培養(yǎng)學生善于通過實驗解決問題的意識，體驗探究成功的快樂，加深學生對原料選定的印象。
〈設(shè)置問題情景〉 同學們，我們已確定了實驗室制CO2的反應(yīng)原理及原料，下面我們實驗探究的下一步工作重點應(yīng)放在哪里呢？通過學習氧氣實驗室制取的知識，你能總結(jié)出實驗室制取氣體的發(fā)生裝置取決于什么嗎？收集裝置取決于什么嗎？〈提出問題〉 請你根據(jù)你們的思路，選擇下面的儀器來組裝制取CO2的實驗裝置，并設(shè)計出CO2的收集、檢驗和驗滿實驗方案。 思考、回答：實驗裝置回憶、思考、總結(jié)：氣體發(fā)生裝置取決于反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件，主要有固固加熱型和固液反應(yīng)型。收集裝置則跟所制氣體的物理性質(zhì)中密度和溶解性有緊密聯(lián)系。收集方法主要有排水法和排空氣法。 讓學生發(fā)揮主觀能動性，積極思考。通過知識的類比，達到鍛煉學生對知識舉一反三的能力，從而讓學生的思維得以發(fā)散， 對知識之間的聯(lián)系、遷移把握得更游刃有余。創(chuàng)設(shè)真實問題情境，鼓勵小組合作探究，激勵創(chuàng)新，提高分析并解決實際問題的能力，也促進學生進行發(fā)散思維。讓學生對方案進行反思、診斷、改進、補充完善的群體探究方式，形成良好的思維習慣，使學生體驗到探究發(fā)現(xiàn)的樂趣。
〈引導交流〉 同學們已設(shè)計出不同的實驗室制二氧化碳裝置，請小組代表闡述一下你們小組設(shè)計的裝置的優(yōu)缺點，看看到底哪組裝置是較好的。〈繼續(xù)引導交流〉 好，你們心目中基本都已確定了公認的最佳制取裝置，那么如何收集、檢驗、驗滿呢，請同學們小組討論。 展示交流：①學生展示交流用本組給定儀器設(shè)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(shè)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(shè)計裝置的不足，并總結(jié)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學生聯(lián)系生活討論總結(jié)：（1）收集方案及原理：向上排空氣法，因為CO2能溶于水，密度比空氣大（聯(lián)系汽水里溶有CO2）（2）檢驗方案及原理：無色無味的氣體通入澄清的石灰水，澄清的石灰水變渾濁，則通入的氣體為CO2。（聯(lián)系小學自然課）。（3）驗滿方案及原理：點燃的木條放在瓶口，若木條熄滅，則已收集滿CO2。因為CO2不能支持燃燒（聯(lián)系滅火器）。 培養(yǎng)學生動手操作能力和評價能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的能力，體驗科學發(fā)現(xiàn)的過程。既培養(yǎng)了學生獲取信息的能力，也培養(yǎng)了學生處理信息的能力，而且也充分把化學知識聯(lián)系上了生活現(xiàn)象。
〈運用探究成果〉 請用你認為最理想的裝置制取CO2，用你設(shè)計的收集、檢驗、驗滿 CO2的方案，動手制取一瓶二氧化碳氣體。〈鞏固與提升〉 比較實驗室制取氧氣和制取二氧化碳的方法，如：反應(yīng)原料的狀態(tài)，反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、制氣體的反應(yīng)裝置、氣體密度、氣體溶解性、氣體是否與水反應(yīng)、制氣體的收集及檢驗氣體的方法。歸納出實驗室制取氣體的思路和方法。〈作業(yè)〉 自己再設(shè)計出幾套制取二氧化碳的方案，然后用生活代用品在家進行家庭小實驗。 學生動手實驗歸納操作步驟：（1）檢查裝置氣密性。（2）放藥品，連接儀器。（3）收集。（4）驗滿。（5）檢驗。回憶、比較、歸納。積極響應(yīng)。
附學案：
1、 探究二氧化碳制取的原理
（提示：理由考慮的因素有操作是否簡單、是否要加熱、反應(yīng)的速率是否適中、是否便于收集、產(chǎn)物是否污染環(huán)境等）
原料 能否用于實驗室制取二氧化碳和理由 反應(yīng)的方程式
C和O2 C + O2 點 燃 CO2
C和CuO C+ 2CuO 高 溫 2Cu + CO2↑
碳酸鈉和稀鹽酸 Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑
大理石（或石灰石）和稀鹽酸 CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
大理石和稀硫酸 CaCO3 + H2SO4 === CaSO4 + H2O + CO2↑
碳酸鈣粉末和稀鹽酸 CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
結(jié)論：實驗室常用 大理石或石灰石 和 稀鹽酸 反應(yīng)來制取二氧化碳。
反應(yīng)的原理是 CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑（用方程式表示）
*思考：
1、為什么不能用濃鹽酸來制取二氧化碳？
因為濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，使制得的二氧化碳不純。
2、實驗室制取二氧化碳不能用硫酸的原因：因為稀硫酸和石灰石（或大理石）反應(yīng)后生成的硫酸鈣是一種微溶物，覆蓋在石灰石（或大理石）的表面，阻止反應(yīng)的進一步進行。
3、實驗室不能用碳酸鈉制取二氧化碳的原因是因為反應(yīng)速度太快，來不及收集氣體。
2、 裝置的選擇
1、 反應(yīng)物的狀態(tài)
發(fā)生裝置
反應(yīng)的條件（加熱、高溫、常溫、催化劑等）
密度比空氣的大：
排空氣法 密度比空氣的小：
2、收集裝置
排水法 ：難溶于水，不易溶于水、不與水發(fā)生反應(yīng)
注意：
1、空氣的平均相對分子質(zhì)量為29，若氣體的Mr﹤29，則用向下排空氣法收集；若氣體的Mr﹥29，則用向上排空氣法收集。
2、當氣體的密度與空氣接近時，或者會與空氣中的氧氣反應(yīng)時，且難溶于水，一般用排水法收集
*有毒氣體可用如圖裝置收集并處理尾氣
3、 二氧化碳和氧氣制取實驗以及相關(guān)性質(zhì)比較
反應(yīng)物的狀態(tài) 反應(yīng)的條件 氣體的密度與空氣的比較 是否溶于水或者與水反應(yīng)
二氧化碳
氧氣
4、 選擇下列合適的儀器制取二氧化碳
實驗室制取二氧化碳不需要用到的儀器有 ；
制取二氧化碳裝置的組合有 、 、 、 、
、 。
裝置中的長頸漏斗能否用注射器代替？ ，與注射器配套的帶有導管的橡皮塞應(yīng)該是圖中的 ，
5、 實驗的步驟：
1、檢查裝置的氣密性：
2、裝入藥品：先裝大理石或者石灰石，后倒入稀鹽酸
注意：長頸漏斗下端的管口必須伸入到液面以下，否則漏氣。
3、收集氣體：只能用向上排空氣法，而不能用排水法收集。
向上排空氣法收集，導管必須伸到集氣瓶底部。
檢驗氣體是否是二氧化碳的方法：
應(yīng)將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則說明是氣體二氧化碳。
檢驗氣體是否驗滿的方法：
將一根燃著的木條放在集氣瓶口處，若木條火焰熄滅，則說明收滿。
利用以上儀器畫出實驗室制取二氧化碳的裝置圖

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