資源簡介

第六單元 碳和碳的氧化物
課題2 二氧化碳制取的研究
設計說明 本課題共有兩部分探究內容：第一部分是實驗室制取二氧化碳的反應原理、藥品的選擇、裝置、步驟以及檢驗方法等，第二部分是實驗室制取氣體的基本思路和方法的探究。 所以教學內容和探究過程中設計了三大塊： 1.通過分組實驗比較選擇出實驗室制取二氧化碳氣體的最佳原料； 2.根據氧氣的制取討論歸納出確定發生裝置和收集裝置時應考慮的因素，引導學生從反應物的狀態、反應條件、氣體密度以及是否溶于水等因素來設計實驗室制取二氧化碳的裝置； 3.利用設計的裝置來制取二氧化碳，根據二氧化碳的性質檢驗氣體是否已收集滿，以此幫助學生形成實驗室制取氣體的一般思路和方法。 學生通過對氧氣實驗室制法的學習，已具備了一定的氣體制取的基本知識和化學實驗操作的基本技能，并且通過前面幾章知識的學習滲透，學生已經具備初步的活動探究能力，所以本節課設計由學生探究實驗室制取某種氣體時藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等活動，使學生積極主動地獲取化學知識，并且養成科學的態度，獲得科學的方法，在“做中學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識。 教學目標 【知識與技能】 1.了解實驗室中制取CO2的反應原理。 2.探究實驗室中制備CO2的裝置、步驟以及檢驗方法。 3.了解實驗室中制取氣體的基本思路和方法。 【過程與方法】 1.通過探究實驗室制取二氧化碳的理想藥品的對比實驗，初步學會氣體制取的過程和方法。 2.從“發現問題——提出假設——設計實驗——分析解釋收集到的信息——得出結論”整個參與過程中，學會實驗、討論、閱讀等探究式學習。 3.通過分組實驗，提高合作、表達與探究的能力。 【情感、態度和價值觀】 1.通過實驗、對問題的討論，培養學生求實、創新、合作的科學品質。 2.通過教師與學生、學生與學生之間的合作學習、研究性學習，體驗探究成功的樂趣，激發學生的求知欲，培養持續不斷的學習化學的興趣。 重點難點 教學重點 實驗室制取CO2的化學反應原理、裝置及收集、檢驗CO2的方法。 教學難點 根據CO2的實驗室制取方法總結實驗室制取氣體的一般思路方法并能靈活應用。 教學方法 探究法：通過學生的自我探究與合作探究，完成對實驗室制取CO2的化學反應原理、裝置及收集、檢驗CO2的方法的掌握。 歸納法：通過教師的分析點撥，幫助學生總結出實驗室制取氣體的一般思路和方法。 教具、學具 1.計算機多媒體教學系統、CAI課件等。 2.儀器：注射器、錐形瓶、平底燒瓶、大試管、集氣瓶、長頸漏斗、（帶導管的）雙孔塞及單孔塞、帶塞子的彎導管、水槽、酒精燈、藥匙、破底試管，銅絲，帶孔小藥瓶、分液漏斗、干燥管、具支試管、U形管等。 3.藥品：碳酸鈉粉末、碳酸鈣粉末、石灰石、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木條等。 授課時數 2課時 第一課時 二氧化碳制取的研究 教學過程 導入新課 【教師提問】之前我們學習了氧氣的實驗室制法，大家想想，我們是從哪幾個方面進行學習的？ 【學生回答】 藥品、反應原理、制取裝置、驗滿、實驗步驟等。 今天我們就按照同樣的思路學習二氧化碳的實驗室制取方法。 【板書】課題2　二氧化碳制取的研究 講授新課 探究活動一 選擇實驗室制取二氧化碳氣體的原料 【教師提問】我們都學過哪些反應能夠制得二氧化碳？這些反應適合實驗室制取二氧化碳嗎？ 【提示】藥品選擇：1.制備的氣體必須純凈；2.反應條件溫和；3.反應速率適中；4.藥品經濟易得。 【學生歸納】 H2CO3H2O + CO2↑ CaCO3 CaO + CO2↑ C + O2CO2↑ C + 2CuO 2Cu + CO2↑ 學生作出各種回答。 【教師提問】這些反應能否用于實驗室制取二氧化碳呢？實驗室制取氣體，需要滿足哪些條件？ 你選用什么方法？——要求學生對所選方案作出評價。 根據學生作出的評價引導學生總結選用藥品時應考慮的因素：藥品來源廣、價廉；反應條件、裝置、操作簡單；產氣速率適中，容易收集氣體；制得的氣體純度高；安全，無污染或污染小。 對列舉出的可以得到二氧化碳的方法進行評價篩選。 【提供資料】化學家發現在常溫常壓下，含有碳酸根離子的物質與稀酸反應可以生成二氧化碳氣體，哪種含碳酸根離子的物質和哪種酸反應更適合用于實驗室制取二氧化碳呢？ 【提供藥品】石灰石（或大理石）、碳酸鈉粉末、碳酸鈣粉末、稀鹽酸、稀硫酸。 【分組實驗】學生根據教師提供的藥品進行分組實驗，并分析實驗結果。 【小組討論】引導各小組交流總結探究過程。 1.碳酸鈉粉末、碳酸鈣粉末與稀酸反應較快，不宜收集。 2.石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應速率適中；與稀硫酸反應時，速率越來越慢。 【教師點撥】制取二氧化碳時，也不易使用濃鹽酸，因為濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體，導致收集到的二氧化碳氣體不純凈。 【板書】課題2 二氧化碳制取的研究 【藥品】大理石(石灰石)和稀鹽酸。（資料：硫酸鈣是微溶物，覆蓋在石灰石表面，反應難以持續進行） 【反應原理】CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑ 【過渡】根據制取二氧化碳的反應原理，你認為需要用什么樣的裝置來制取二氧化碳？可以用實驗室制取氧氣的發生裝置嗎？ 探究活動二 設計制取裝置 【提出課題】請各小組根據提供的儀器圖，設計出幾套制取二氧化碳氣體的裝置。 　　　　　　　　　　　　　　　 錐形瓶 集氣瓶 試管 鐵架臺 長頸漏斗 　　　　　　　　　　　　 水槽 酒精燈 雙孔塞 單孔塞 【設計裝置】教師巡視指導學生設計實驗室制取二氧化碳的裝置圖。 【小組合作展示】小組合作設計出制取裝置圖，各小組展示設計的裝置。 注意：1.長頸漏斗下端管口要插入液面以下（為了形成液封，防止二氧化碳從長頸漏斗口逸出）； 2.導管稍露出膠塞即可。 注意：導管插入集氣瓶的底部(便于排凈空氣)。 探究活動三 制取二氧化碳氣體 【制取氣體】組織學生在交流的基礎上，選擇實驗臺上提供的儀器，制出一瓶二氧化碳。 【演示實驗】實驗室制取二氧化碳。 ①檢查裝置氣密性； ②裝入大理石，塞緊塞子； ③把反應裝置固定好； ④從長頸漏斗加入稀鹽酸至浸沒漏斗下端管口； ⑤收集氣體，導管伸入集氣瓶底部； ⑥檢驗氣體是否集滿。 【匯報交流】組織學生匯報交流實驗的方法、步驟及體會。 典例剖析 例　請根據如圖儀器和試題要求回答下列問題。 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ （1）寫出儀器名稱：①　 　，④　 　。 （2）實驗室用石灰石制取二氧化碳并收集，應選擇的儀器有　 　（填序號），該反應的化學方程式為　 　。 （3）采用排水法收集氣體時，下列操作的正確順序為　 （填字母）。 a.將導管伸入集氣瓶口 b.觀察導管口氣泡冒出的情況 c.將盛滿水的集氣瓶倒立在儀器⑨內，小心移去玻璃片 d.收集滿氣體后，移開導管并蓋好玻璃片，取出集氣瓶放在實驗桌上 解析：（1）試管是常用的反應容器，酒精燈是常用的加熱儀器。 （2）實驗室制取CO2是在常溫下用大理石或石灰石和稀鹽酸制取的，碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，因此不需要加熱；二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集。 （3）采用排水法收集氣體時，操作的正確順序：c.將盛滿水的集氣瓶倒立在儀器⑨內，小心移去玻璃片；b.觀察導管口氣泡冒出的情況；a.將導管伸入集氣瓶口；d.收集滿氣體后，移開導管并蓋好玻璃片，取出集氣瓶放在實驗桌上。 答案：（1）試管　酒精燈 （2）②③⑦⑧　CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ （3）cbad 課堂小結 一、實驗室制取二氧化碳 （1）藥品和反應原理 藥品：大理石（或石灰石）和稀鹽酸。 反應原理：CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O。 （2）發生裝置和收集裝置 發生裝置 收集裝置 （3）操作步驟：查、裝、定、加、收、驗。 （4）檢驗和驗滿 ①檢驗：用澄清的石灰水檢驗。 ②驗滿：將燃著的木條置于瓶口驗滿。 當堂達標 1.實驗室制取二氧化碳氣體應該用（　　） A.煅燒石灰石 B.碳在空氣中充分燃燒 C.石灰石和稀鹽酸反應 D.石灰石和稀硫酸反應 答案：C 2.下列關于實驗室制取CO2的說法中，不正確的是（　　） A.制CO2的藥品B.發生裝置C.收集裝置D.驗滿
答案：A 3. 實驗室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳時，不需要使用的儀器是（　　） A.大試管B.酒精燈C.集氣瓶D.錐形瓶
答案：B 4.下列是某校在實驗考試中進行“制取二氧化碳”實驗時，監測儀記錄下的四個同學的實驗操作，其中正確的是（　　） A.連接儀器 B.檢查氣密性 C.取用石灰石 D.驗滿 答案：B 5.如圖所示為制取并收集二氧化碳的裝置。 （1）當氣體發生裝置連接好后，接著進行的實驗步驟是 。 （2）實驗時應按怎樣的順序添加試劑： 。 （3）收集氣體時，導管為什么要伸入集氣瓶底部： 。 （4）長頸漏斗的下端要伸到液面以下，原因是 。 答案：（1）檢查裝置的氣密性 （2）先固后液 （3）便于排凈空氣 （4）防止生成的二氧化碳氣體從長頸漏斗口逸出 板書設計 第六單元 碳和碳的氧化物 課題2 二氧化碳制取的研究 第一課時 二氧化碳制取的研究 一、藥品：大理石（石灰石）和稀鹽酸 二、反應原理：CaCO3 + 2HClCaCl2 + H2O + CO2↑ 三、發生裝置和收集方法 1.發生裝置：固液常溫型 2.收集方法：向上排空氣法 四、實驗步驟 查、裝、定、加、收、驗 五、檢驗與驗滿 1.檢驗：澄清石灰水→變渾濁→氣體為二氧化碳 2.驗滿：燃著的木條放在集氣瓶口→木條熄滅→集滿 第二課時 實驗室制取氣體的一般思路和方法 教學過程 回顧思考 1.實驗室里制取氧氣的方法有哪幾種？寫出反應的化學方程式。 2.實驗室里選擇什么藥品制取二氧化碳，理由是什么？寫出反應的化學方程式。 導入新課 【引入】之前我們學習了氧氣的實驗室制法，現在我們又學習了二氧化碳的實驗室制法。 大家想想，我們是從哪幾個方面進行學習的？兩種氣體的實驗室制取方法有何異同？ 【板書】一、實驗室制取氧氣和制取二氧化碳的對比 講授新課 【引入】今天，我們就從反應原理、制取裝置、收集方法等幾個方面，對比兩種氣體的實驗室制法。 【教師點撥】引導學生進行討論交流。 【教師總結】多媒體展示，引導學生總結。 發生裝置選擇條件化學方程式反應物是固體，反應需要加熱2KMnO4K2MnO4+MnO2+ O2↑ 2KClO3 2KCl+3O2↑固液混合， 常溫反應2H2O22H2O+O2↑ CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+ CO2↑
【小組討論】 改進裝置 特點通過控制液體的加入，控制反應的速率能夠控制反應的發生和停止
【小組討論】 收集裝置選擇條件難溶或不易溶于水且不與水發生反應的氣體 比空氣的密度大且不與空氣發生反應的氣體比空氣的密度小且不與空氣發生反應的氣體
【氣體檢驗】 1.氧氣的檢驗：將帶火星的木條伸入集氣瓶內，木條復燃，證明氣體是氧氣。 2.二氧化碳的檢驗：將氣體通入澄清的石灰水中，澄清石灰水變渾濁，證明收集的氣體是二氧化碳。 【引入】我們對比學習了氧氣和二氧化碳的實驗室制法，大家想想，實驗室制取氣體的一般思路是什么呢？ 【板書】二、實驗室制取氣體的一般思路和方法 【教師提問】 1.實驗室制取氣體的裝置由哪幾部分組成？ 2.選擇氣體發生裝置時應考慮哪些因素？ 3.選擇氣體收集裝置時應考慮哪些因素？ 【教師點撥】引導學生進行討論交流。 【教師總結】多媒體展示，引導學生總結。 【教師點撥】 1.發生裝置的選擇要考慮以下兩個方面： （1）反應的條件；（2）反應物的狀態。 2.收集裝置的選擇要考慮以下因素： （1）氣體的密度（排空氣法——向上/向下，空氣的平均相對分子質量是29，其他氣體的相對分子質量與其比較，若大于29，則密度比空氣大，反之則小）。 練習：比較下列氣體與空氣密度的大小關系 SO2 NO2 CO2 CO H2 N2 CH4 （2）氣體在水中的溶解性。 【學生閱讀】閱讀課本P115。 【小組討論】實驗室制取氣體的一般思路是什么？ 【教師總結】 1.確定制取氣體的化學反應原理，即在實驗條件下（如常溫、加熱、加催化劑等），選擇什么藥品、通過什么反應來制取這種氣體。 2.確定制取氣體時應采用的實驗裝置，包括發生裝置和收集裝置。 3.確定如何驗證制得的氣體就是所要制取的氣體。 三、典例剖析 例1　四位同學根據提供的實驗儀器分別設計了下列四套制取和收集二氧化碳的裝置，他們對設計的裝置相互進行了交流評價。其中能夠使反應隨時停止和發生的裝置是（　　） A B C D 解析:玻璃導管幾乎伸到試管底部，加入一定量的稀鹽酸后，導管口可能被液封，產生的二氧化碳氣體不能排出，更談不上使反應隨時停止和發生，A不符合題意；裝置中的長頸漏斗在反應過程中可隨時添加稀鹽酸，但不能使反應隨時停止和發生，B不符合題意；裝置用注射器滴加稀鹽酸，加入鹽酸開始反應，不加鹽酸反應停止，可控制反應的速率，但不能隨時發生隨時停止（注意速度和起止是兩個概念），C不符合題意；裝置中的金屬網放下使反應物相互接觸則反應進行，金屬網升高使反應物相互脫離則反應停止，所以可以使反應隨時停止和發生， D符合題意。 答案：D 例2　下列有關化學實驗操作的先后順序正確的是（　　） A.實驗室制取二氧化碳時，先加稀鹽酸，后加石灰石 B.實驗室制取二氧化碳時，先裝藥品，后檢查裝置的氣密性 C.組裝制取氧氣的實驗裝置時，先左后右、先下后上 D.用氯酸鉀制取氧氣實驗結束時，先熄滅酒精燈，后從水中移出導管 解析：實驗室加入藥品一般要遵循應先加入固體藥品，再加入液體藥品的順序，A錯誤；制取氣體時，都要先檢查裝置的氣密性，然后再裝藥品，B錯誤；組裝制取氧氣的實驗裝置時，先左后右、先下后上，C正確；用氯酸鉀制取氧氣實驗結束時，先從水中移出導管，后熄滅酒精燈，以免水倒吸炸裂試管， D錯誤。 答案：C 例3 如圖1是實驗室制取氧氣或二氧化碳時經常用到的儀器，請回答有關問題。 ② 　 ③ ④ ⑤ 　　 ⑥ ⑦ ⑧ 圖1 圖2 （1）寫出編號儀器名稱：⑤　 　。 （2）當用過氧化氫溶液制取較大量O2時，制取裝置的儀器組合是　 　（填序號）。反應的化學方程式為　 　。 （3）實驗室常用加熱熟石灰和氯化銨的固體混合物的方法制取氨氣。 ①制取氨氣的裝置與實驗室用　 　（填“高錳酸鉀”或“雙氧水”）制氧氣的裝置相同，還缺少的儀器名稱是　 　。 ②若用如圖2裝置收集氨氣（化學式為NH3），進氣口應為　 　（填“m”或“n”）端。 解析：（1）水槽是盛水的儀器。 （2）當用過氧化氫溶液制取較大量O2時，制取裝置的儀器組合是①②⑦⑧；過氧化氫在二氧化錳做催化劑的條件下生成水和氧氣，要注意配平。 （3）①實驗室常用加熱熟石灰和氯化銨的固體混合物的方法制取氨氣，制取氨氣的裝置與實驗室用高錳酸鉀制氧氣的裝置相同，還缺少的儀器名稱是酒精燈；②若用題圖2裝置收集氨氣，進氣口應為短管，因為氨氣的密度比空氣小。 答案：（1）水槽 （2）①②⑦⑧ 2H2O2 2H2O+O2↑ （3） ①高錳酸鉀 酒精燈 ② n 課堂小結 本節課我們對比學習了二氧化碳和氧氣的實驗室制法，學習并了解了實驗室制取氣體的一般思路和方法。 當堂達標 1.實驗室用高錳酸鉀加熱分解制取O2和用大理石與稀鹽酸反應制取CO2相比較，下列說法中正確的是( ) A.都需要加熱 B.前者反應物是固體，后者反應物是固體和液體 C.都是分解反應 D.前者可用向下排空氣法收集，后者可用向上排空氣法收集 答案：B 2.下列有關實驗室制取氣體的說法錯誤的是（ ） ① ② ③ ④ A.裝置①可作為CO2的發生裝置 B.裝置②干燥O2時，氣體由a管進b管出 C.裝置③可用作O2的收集裝置 D.裝置④是收集CO2氣體的驗滿方法 答案：D 3.實驗室利用下列裝置可以制取某些氣體，請據圖回答問題： A B C D E （1）這五個裝置示意圖中，有一個裝置是錯誤的，指出錯誤裝置是 _______(填序號)。 （2）實驗室用高錳酸鉀來制取氧氣，可選擇A作發生裝置，但要對A進行改進，改進的方法是 ；實驗室若用裝置B作發生裝置制取氧氣，則該反應的化學方程式為__________________________。 （3）常溫下，硫化氫（H2S）是一種有臭雞蛋氣味的氣體，實驗室可用硫化亞鐵（FeS）固體和稀硫酸反應制得，該反應的化學方程式為FeS + H2SO4（稀） H2S↑+FeSO4，則應選擇裝置 來作發生裝置。（填序號，下同） （4）NO氣體難溶于水，密度略大于空氣，易與氧氣反應生成NO2，則應選擇 裝置來收集NO。 答案：（1）E （2）試管口放一團棉花 2H2O2 2H2O+O2↑ （3）B （4）D 4.如圖為實驗室常用的裝置。 A B C D E F 通常狀況下，氨氣是一種無色、有強烈刺激性氣味的污染性氣體，極易溶于水形成氨水，相同條件下密度比空氣小。實驗室中可以使用濃氨水與生石灰制取氨氣。請從圖中選出合適的儀器連接成一套制備并收集氨氣的裝置，則裝置的接口連接順序是 f。在上述實驗中，E裝置的作用是 。 答案: adc 吸收氨氣，防止空氣污染 5.請根據下圖回答相關問題： A B C D E F G H I （1）寫出兩種儀器的名稱：a　 　，d　 。 （2）收集干燥的CO2氣體，可選用　 　（填“C”或“D”）裝置，若改用G、H和I這個組合裝置收集，H裝置的作用是　 　。 （3）制氫氣時，用B裝置代替A裝置的優點是　 　；若用E裝置收集氫氣，氣體應從　 （填“b”或“c”）端進入。 答案：（1）分液漏斗 集氣瓶 （2）C 防止倒吸 （3）可以控制反應的發生與停止 b 板書設計 第六單元　碳和碳的氧化物 課題2 二氧化碳制取的研究 第二課時 實驗室制取氣體的一般思路和方法 一、實驗室制取氧氣和制取二氧化碳的對比 氣體藥品反應原理發生裝置收集裝置氧氣過氧化氫和二氧化錳2H2O22H2O＋O2↑固液常溫型向上排空氣法或排水法高錳酸鉀2KMnO4K2MnO4+ MnO2+O2↑固體加熱型向上排空氣法或排水法氯酸鉀和二氧化錳2KClO32KCl+3O2↑固體加熱型向上排空氣法或排水法二氧化碳大理石或石灰石與稀鹽酸2HCl+CaCO3CaCl2+ H2O+CO2↑固液常溫型向上排空氣法
二、實驗室制取氣體的一般思路和方法 1.確定制取氣體的化學反應原理，即在實驗室條件下(如常溫、加熱、加催化劑等)，選擇什么藥品、通過什么反應來制取這種氣體； 2.確定制取氣體時應采用的實驗裝置，包括氣體發生裝置和收集裝置； 3.確定如何驗證制得的氣體就是所要制取的氣體。 教學反思

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