資源簡介

課題2 二氧化碳制取的研究
本課題主要研究實(shí)驗(yàn)室中如何制取二氧化碳。教材首先給出了實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理，然后采用活動(dòng)與探究的方式來研究實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的裝置，這是本課題的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。教材首先給出了確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置的因素，然后讓學(xué)生從反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件、氣體密度與空氣的大小比較和是否與水反應(yīng)等方面來比較實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳和氧氣的異同。在此基礎(chǔ)上，給出了一些儀器，由學(xué)生自己來組裝制取二氧化碳的裝置。最后，教材給出了制取二氧化碳的一種裝置，并在“學(xué)完本課題你應(yīng)該知道”中總結(jié)了實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的思路和方法。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識(shí)目標(biāo)
（1）通過分析氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，討論實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般設(shè)計(jì)思路。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制取氣體的一般設(shè)計(jì)思路進(jìn)行二氧化碳制取的探究實(shí)驗(yàn)。
（3）通過探究實(shí)驗(yàn)初步掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理、裝置和操作。
（4）了解二氧化碳的部分物理性質(zhì)，學(xué)會(huì)收集、檢驗(yàn)和驗(yàn)滿二氧化碳的方法
2.能力目標(biāo)
（1）使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義和基本過程，能提出問題，進(jìn)行探究活動(dòng)。用科學(xué)的方法去推理、分析、解決實(shí)際問題。
（2）通過探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)與他人進(jìn)行交流和討論，清楚地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，逐步形成良好的學(xué)習(xí)模式。
3.素養(yǎng)目標(biāo)
（1）增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然界中化學(xué)現(xiàn)象的探究欲。能從探究活動(dòng)中獲得成功的喜悅，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
（2）培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)及勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的科學(xué)精神。
【教學(xué)重點(diǎn)】
探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理和實(shí)驗(yàn)裝置，并利用設(shè)計(jì)裝置制取二氧化碳。
【教學(xué)難點(diǎn)】
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的設(shè)計(jì)思路。
【教學(xué)準(zhǔn)備】
儀器：錐形瓶（或廣口瓶、大試管）、長頸漏斗，帶導(dǎo)管的雙孔塞、集氣瓶、玻璃片、導(dǎo)氣管等。
藥品：大理石（或石灰石）、碳酸鈉溶液、稀鹽酸、稀硫酸溶液。
教具：多媒體電腦平臺(tái)和PPT課件
一、導(dǎo)入新課
［設(shè)問］在課題1中我們學(xué)過碳在氧氣中充分燃燒、高溫下碳還原氧化銅都可以生成二氧化碳，在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳是否可以利用這些反應(yīng)呢？
［提問］請(qǐng)同學(xué)們討論總結(jié)：根據(jù)前面學(xué)過的實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的思路是什么？
［總結(jié)］實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路是：選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，包括反應(yīng)物和反應(yīng)條件；選擇合適的實(shí)驗(yàn)裝置；檢驗(yàn)所制得的氣體等。
二、推進(jìn)新課
1.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳反應(yīng)原理
［教師活動(dòng)］提供學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的參考信息：
（1）碳酸鈉粉末（Na2CO3）和大理石或石灰石（主要成分都是CaCO3）等碳酸鹽均能跟稀鹽酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）等酸發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳。
（2）二氧化碳的性質(zhì)信息（從生活經(jīng)驗(yàn)和已有事實(shí)推測(cè)）
①在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，二氧化碳的密度是1.977g/L，比空氣的密度 （空氣是 ）。
②把燃著的木條插入盛二氧化碳的集氣瓶中，木條 ，說明 。
③打開汽水瓶蓋可以看到 ，這說明二氧化碳 溶于水（“能”或“不能”）且二氧化碳與水反應(yīng)。
④人向澄清的石灰水中吹氣，看到的現(xiàn)象 ，說明二氧化碳能與石灰水中的氫氧化鈣［Ca（OH）2］反應(yīng)。
［學(xué)生活動(dòng)］實(shí)驗(yàn)探究一：探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的理想原料。（重點(diǎn)比較反應(yīng)速率快慢）
可供選的藥品：（1）碳酸鈉粉末（Na2CO3）（2）石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）反應(yīng)；（3）碳酸鈣粉末（CaCO3）（4）稀鹽酸（有效成分HCl） （5）稀硫酸（有效成分H2SO4）
可供選的儀器：試管、藥匙、膠頭滴管
［教師活動(dòng)］
（1）指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究中的儀器操作、藥品取用并觀察現(xiàn)象；
（2）共同分析總結(jié)：根據(jù)提供藥品可做如下實(shí)驗(yàn)：
①碳酸鈉粉末（Na2CO3）和稀鹽酸（有效成分HCl）
②碳酸鈉粉末（Na2CO3）和稀硫酸（有效成分H2SO4）
③石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）和稀鹽酸（有效成分HCl）
④石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）和稀硫酸（有效成分H2SO4）
⑤碳酸鈣粉末（CaCO3）和稀鹽酸（有效成分HCl）
⑥碳酸鈣粉末（CaCO3）和稀硫酸（有效成分H2SO4）
（3）現(xiàn)象總結(jié)分析：實(shí)驗(yàn)中，他們觀察發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)①②⑤迅速反應(yīng)，生成大量氣體，碳酸鈉粉末很快消耗完畢；實(shí)驗(yàn)④⑥剛開始冒出了少量氣泡，但很快氣泡越來越少，藥品有剩余但反應(yīng)停止；實(shí)驗(yàn)③迅速反應(yīng)，生成較多的氣體，反應(yīng)持續(xù)時(shí)間較長。
［結(jié)論］在實(shí)驗(yàn)室里常常用石灰石（或大理石）跟稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳：CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
2.發(fā)生裝置和收集裝置
［教師活動(dòng)］
（1）結(jié)合教材及上述提供信息，講解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置選擇依據(jù)：（投影）
①發(fā)生裝置的選擇依據(jù)：反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件。
a.如果反應(yīng)物的狀態(tài)是固體，反應(yīng)條件需要加熱，采用如圖1所示裝置。
b.如果反應(yīng)物的狀態(tài)是固體和液體，反應(yīng)條件不需要加熱，采用如圖2所示裝置或類似裝置。
②收集裝置的選擇依據(jù)：氣體的水溶性、氣體的密度
a.排水集氣法：適用于難溶于水或不易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。此法收集的氣體較為純凈；當(dāng)有氣泡從水槽中冒出時(shí)，表明氣體收集已滿 （如圖3所示）。
b.向上排空氣集氣法：適用于相同狀況下，密度比空氣大且不與空氣中成分反應(yīng)的氣體。操作時(shí)應(yīng)注意將導(dǎo)管口伸到接近集氣瓶瓶底處，便于將集氣瓶內(nèi)的空氣排盡。同時(shí)，應(yīng)在集氣瓶的瓶口處蓋上玻璃片，以便穩(wěn)定氣流。此法收集的氣體較為干燥，但純度較差；需要驗(yàn)滿（如圖4所示）。
c.向下排空氣集氣法：適用于相同狀況下，密度比空氣小且不與空氣中成分反應(yīng)的氣體。操作時(shí)應(yīng)注意將導(dǎo)管口伸到接近集氣瓶瓶底處，便于將集氣瓶內(nèi)的空氣排盡。此法收集的氣體較為干燥，但純度較差；需要驗(yàn)滿（如圖5所示）。
（2）指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合上述提供信息及上面所講知識(shí)完成教材P114中的表：二氧化碳和氧氣制取實(shí)驗(yàn)及相關(guān)性質(zhì)比較表。
［學(xué)生活動(dòng)］
（1）交流討論：根據(jù)上述信息分析，制取二氧化碳和氧氣的發(fā)生裝置和收集裝置有什么不同？
（2）實(shí)驗(yàn)探究：結(jié)合上述原理和教材提供的儀器，設(shè)計(jì)制取二氧化碳的裝置，并與同學(xué)討論、交流，分析各自設(shè)計(jì)的裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。（也可選用其它儀器、自制儀器或代用品）
［共同總結(jié)］
總結(jié)學(xué)生討論、實(shí)驗(yàn)探究的成果：（投影）
發(fā)生裝置：發(fā)生裝置要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來確定。由于反應(yīng)物是塊狀的大理石或石灰石與稀鹽酸反應(yīng)，且反應(yīng)不需要加熱，生成的CO2難溶于酸，因此CO2的發(fā)生裝置可為（如圖6所示）（或其它類似裝置，如容器用錐形瓶或平底燒瓶也可）。
［思考］長頸漏斗為什么要插入液面下？能不能用普遍漏斗代替長頸漏斗？
［回答］起液封作用，防止生成的氣體從長頸漏斗跑掉。普通漏斗頸較短，難達(dá)到液封要求，因此，不宜用普通漏斗代替長頸漏斗。
收集裝置：收集裝置要根據(jù)CO2的性質(zhì)來確定．因?yàn)镃O2能溶于水，且密度比空氣密度大，因此一般只用向上排空氣法來收集（如圖7所示）。
［思考］為什么插入集氣瓶的導(dǎo)氣管要接近瓶底？
［回答］如果不接近瓶底，瓶內(nèi)空氣不易排出，收集到的CO2氣體不純。
3.實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳
［學(xué)生活動(dòng)］各小組按照自己的設(shè)計(jì)，選擇儀器，自行組裝并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（1）按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟制取并收集一瓶二氧化碳。
（2）討論：怎樣檢驗(yàn)生成的氣體是二氧化碳？
（3）討論：如何檢驗(yàn)集氣瓶中的二氧化碳已收集滿了？
［共同總結(jié)］
（1）實(shí)驗(yàn)步驟：①檢查裝置的氣密性②裝藥品（先加固體，連接好后加液體）③連接裝置④檢驗(yàn)制得的氣體⑤收集一瓶二氧化碳⑥檢驗(yàn)是否收集滿。
（2）檢驗(yàn)方法：將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，如果變渾濁，則證明是二氧化碳。
（3）驗(yàn)滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，如果木條立即熄滅，則證明已收集滿了。
三、典例剖析
例在實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法中，正確的是 （ ）
A.用排水法收集一瓶二氧化碳?xì)怏w
B.先往試管中放入石灰石，再滴入稀硫酸
C.將燃燒的木條伸入集氣瓶中，檢驗(yàn)二氧化碳是否集滿
D.將集滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶蓋上玻璃片，正放在桌上
【解析】 二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，故A錯(cuò)；不能用稀硫酸與石灰石反應(yīng)制取CO2，因?yàn)樯傻牧蛩徕}微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，故B錯(cuò)；檢驗(yàn)CO2是否集滿，應(yīng)把燃燒的木條放在集氣瓶口，故C錯(cuò)。
【答案】D
四、課堂檢測(cè)
完成練習(xí)冊(cè)中本課時(shí)對(duì)應(yīng)課堂作業(yè)部分。
五、課堂小結(jié)
［提問］通過今天的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？
［小結(jié)］本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置，并了解了氣體的實(shí)驗(yàn)室制法的一般思路和方法。
六、布置作業(yè)
完成練習(xí)冊(cè)中本課時(shí)對(duì)應(yīng)課后作業(yè)。
課題2 二氧化碳制取的研究
1.反應(yīng)原理CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑+ H2O
2.實(shí)驗(yàn)裝置
氣體發(fā)生裝置：由反應(yīng)條件和反應(yīng)物狀態(tài)決定；
氣體收集裝置：由氣體溶解性和氣體密度決定。
3.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳
（1）發(fā)生裝置：固體液體不加熱型
（2）收集裝置：向上排空氣法
（3）操作步驟：檢查氣密性→加藥品（先固后液）→連接裝置→收集
（4）檢驗(yàn)
（5）驗(yàn)滿
1.探究重在過程、思路和方法
本節(jié)課主要是讓學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的裝置，在探究過程中了解實(shí)驗(yàn)室中確定制取氣體的裝置（包括發(fā)生裝置和收集裝置）時(shí)應(yīng)考慮的因素，如反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件、所要制取的氣體的性質(zhì)等等。因此，探究的重點(diǎn)是讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)制取二氧化碳裝置的過程，以及了解實(shí)驗(yàn)室中確定制取氣體裝置的思路和方法。
2.探究要體現(xiàn)開放性
教學(xué)時(shí)，可以將學(xué)生分成幾組，每組學(xué)生通過討論、合作來組裝一套制取二氧化碳的裝置（可以不局限在教材中所列的儀器上），然后在教師指導(dǎo)下，組與組之間互相討論裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。教材中列出了兩種制取二氧化碳的裝置，目的是保證制取裝置學(xué)習(xí)的落實(shí)，教學(xué)時(shí)切不可將它作為唯一的、標(biāo)準(zhǔn)的裝置，要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生利用代用品來設(shè)計(jì)裝置。

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