資源簡介

課題3　二氧化碳的實驗室制取
第1課時　二氧化碳的實驗室制取
1．核心素養
(1)練習實驗室制取二氧化碳氣體和用向上排空氣法收集氣體。
(2)學會收集、檢驗和驗滿二氧化碳的方法，加深對二氧化碳性質的認識。
(3)通過對實驗、問題的討論，培養學生求實、創新、合作的科學品質。
2．教學重點
實驗室制取二氧化碳的化學反應原理、實驗裝置和制取方法。
3．教學難點
從實驗室制取氣體的設計思路和方法出發，學習二氧化碳的實驗室制法。
4．教學建議
【建議】教學準備。
大理石(或石灰石)、稀鹽酸(1∶2)、澄清石灰水、紫色石蕊溶液、蠟燭、木條、蒸餾水、火柴。
燒杯、集氣瓶、量筒、玻璃導管、膠皮管、單孔橡膠塞、鐵架臺(帶鐵夾)、試管、試管夾、玻璃片、酒精燈。
教學過程
一、導入新課
前面我們已經學習了二氧化碳制取的研究和性質，今天我們走進實驗室，動手練習制取二氧化碳，加深對二氧化碳性質的認識。
二、合作探究
探究點①　制取二氧化碳
【提出問題】實驗室制取二氧化碳的反應原理是什么？確定氣體發生裝置和收集裝置應考慮哪些因素？
【歸納總結】
①實驗室制取二氧化碳所用的藥品是石灰石(或大理石)和稀鹽酸，反應原理為CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑；
②氣體發生裝置的選擇主要取決于反應物的狀態及反應條件，收集裝置的選擇主要取決于氣體的密度及溶解性。
【過渡】今天我們將在實驗室自己動手制取二氧化碳并驗證其性質。請同學們以小組為單位，利用實驗桌上提供的藥品和儀器組裝實驗室制取二氧化碳的裝置。
【提出問題】組裝了實驗室制取二氧化碳的裝置后，接下來該如何制取二氧化碳呢？
【歸納總結】實驗室制取二氧化碳的步驟可簡單概括為“連→檢→裝→注→集→驗”，即①按實驗要求連接裝配好儀器；②檢查裝置的氣密性；③裝入塊狀大理石(或石灰石)；④注入稀鹽酸；⑤收集氣體；⑥檢驗氣體是否收集滿。
【教師點撥】實驗中的注意事項：
①導氣管伸入試管內不宜過長，稍露出橡膠塞即可。
②裝入藥品時，應先加固體藥品，后加液體藥品。
③收集二氧化碳應選用向上排空氣法收集，且收集時導氣管應伸入集氣瓶的底部，以便排盡空氣。
【提出問題】如何檢驗收集到的氣體是二氧化碳？又如何檢驗二氧化碳已經收集滿了。
【歸納總結】
檢驗方法：將反應生成的氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則說明是二氧化碳。
驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則說明已收集滿。
【巡視、指導實驗】指導學生按操作規范進行實驗，提醒學生認真觀察現象。
探究點②　二氧化碳的性質
【過渡】利用收集的二氧化碳進行二氧化碳的性質實驗。
【進行實驗1】傾倒二氧化碳。
【實驗記錄】燃著的蠟燭熄滅。
【歸納總結】二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒，且密度比空氣的大。
【進行實驗2】探究二氧化碳和水的反應。
【實驗記錄】
(Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ)
現象 兩支試管中的溶液均呈紫色 溶液變成紅色 紅色溶液又變成紫色
　　【歸納總結】二氧化碳與水反應生成能使紫色石蕊溶液變紅的碳酸：CO2＋H2O===H2CO3；碳酸不穩定，易分解：H2CO3===H2O＋CO2↑
【進行實驗3】探究二氧化碳和澄清石灰水的反應。
【實驗記錄】澄清石灰水變渾濁。
【歸納總結】二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式為Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。
【討論交流】怎樣用實驗證明碳酸型飲料(如汽水)中含有二氧化碳。
【歸納總結】打開飲料瓶瓶蓋，換上帶導管的橡膠塞，輕輕搖動飲料瓶，將導管插入澄清石灰水中，若觀察到澄清石灰水變渾濁，則可證明碳酸型飲料中含有二氧化碳。
課堂小結
通過本節課的學習，你學到了哪些知識與方法？
板書設計
課題3　二氧化碳的實驗室制取
第1課時　二氧化碳的實驗室制取
一、制取二氧化碳
1．實驗藥品：大理石或石灰石、稀鹽酸。
2．發生裝置與收集裝置。
3．檢驗：澄清石灰水。
4．驗滿：燃著的木條。
二、二氧化碳的性質
1．二氧化碳不燃燒，也不支持燃燒。
2．二氧化碳能與水反應：CO2＋H2O===H2CO3。
碳酸不穩定，易分解：H2CO3===H2O＋CO2↑。
3．二氧化碳能與氫氧化鈣反應：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。
教學反思
成功之處 本堂課通過制取二氧化碳的學習，加深學生對知識的理解，并在教師的引導下整理、歸納出實驗室制取氣體的一般思路和方法。讓學生聯系已有的知識，獨立解決實驗中出現的具體問題，從中培養學生的創新思維和探究能力。
不足之處 有些學生對實驗的裝置不敢大膽猜想和設計，需教師幫助和鼓勵。
第2課時　二氧化碳制取的研究
1．核心素養
(1)了解實驗室制取二氧化碳的反應原理，并學會書寫實驗室制取二氧化碳的化學反應方程式。
(2)利用比較、討論的方法，使學生初步掌握實驗室制取二氧化碳的藥品、原理、實驗裝置和收集方法。
(3)通過對二氧化碳制取的方案探究，提高學生收集、加工簡單信息的能力，培養學生的分析評價能力。
2．教學重點
二氧化碳的實驗室制法。
3．教學難點
實驗室制取二氧化碳裝置的選擇。
4．課前準備
教師準備教學課件；學生預習背默手冊。
教學過程
一、情景導入
你知道嗎？植物的生長既離不開陽光和水，也離不開二氧化碳。如果二氧化碳的濃度過低，將嚴重地抑制植物的生長發育。在前面章節的學習中，我們已經在實驗室里成功地制取了氧氣，那么，在實驗室里如何制取二氧化碳呢？
二、合作探究
探究點①　二氧化碳制取的原理
請同學們列舉所知道的能生成二氧化碳的反應，并用化學方程式表示，然后討論這些反應能否用于實驗室制取二氧化碳。
【歸納總結】①木炭在氧氣中燃燒：C＋O2CO2；②石灰石高溫分解：CaCO3CaO＋CO2↑；③木炭還原氧化銅：C＋2CuO2Cu＋CO2↑等。這些反應都能生成二氧化碳，但操作較復雜，產生的二氧化碳不便收集，所以這些反應均不能用于實驗室制取二氧化碳。
【討論交流】實驗室有以下幾種藥品：石灰石(主要成分是CaCO3)、碳酸鈉(Na2CO3)、稀鹽酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4)。利用這幾種藥品探討實驗室制取CO2的方法。
【演示實驗】適時指導學生觀察并記錄實驗現象。
實驗編號 藥品 實驗現象
實驗1 碳酸鈉和稀鹽酸 有大量氣泡產生，反應很劇烈
實驗2 石灰石和稀硫酸 開始反應時有氣泡產生，反應一會兒后不再產生氣泡
實驗3 石灰石和稀鹽酸 有氣泡產生，反應速率適中
　　【提出問題】上述三個實驗中，哪一個比較適合在實驗室里制取CO2？為什么？
【歸納總結】
(1)實驗3反應速率比較適中，適合實驗室制取CO2。實驗1反應劇烈，不便于氣體的收集；實驗2的反應很快就停止了，收集到的CO2量少。
(2)實驗室常用石灰石或大理石(主要成分均是CaCO3)與稀鹽酸反應來制取二氧化碳，反應的化學方程式為CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
【拓展延伸】
(1)不能選用稀硫酸，因為稀硫酸與大理石(或石灰石)反應生成微溶于水的硫酸鈣會附著在其表面，阻止反應的繼續進行。
(2)不能選用濃鹽酸，因為濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體，導致制得的CO2不純。
探究點②　制取裝置的選擇
【提出問題】通過實驗室制取氧氣和二氧化碳方法的學習，我們知道制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置，根據實驗室制取氧氣和二氧化碳方法的學習總結選擇發生裝置和收集裝置時需要考慮哪些因素？(引導學生閱讀教材第146～147頁“探究”的相關內容并歸納總結)
【歸納總結】
【提出問題】制取二氧化碳的發生裝置和收集裝置如何選擇？
【歸納總結】大理石(或石灰石)是塊狀固體，稀鹽酸是液體，且反應進行時不需要加熱，由此可知，在實驗室制取二氧化碳可選擇類似于分解過氧化氫制氧氣的發生裝置。因二氧化碳可溶于水并能與水發生反應，故不宜用排水法收集。二氧化碳的密度比空氣大，所以用向上排空氣法收集。
【說明】
(1)加入藥品時，應先加固體藥品后加液體藥品。
(2)長頸漏斗下端管口應伸入液面以下，以防止生成的氣體從長頸漏斗處逸出。
探究點③　二氧化碳的檢驗和驗滿
【提出問題】用集氣瓶收集反應生成的氣體，如何檢驗生成的氣體是二氧化碳？如何證明集氣瓶中已集滿了二氧化碳？(引導學生閱讀教材第148頁的相關內容并進行歸納總結)
【歸納總結】
(1)檢驗方法：將生成的氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則證明生成的氣體是CO2。
(2)驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則說明CO2已收集滿。
【討論交流】通過學習，討論歸納實驗室制取氣體的一般思路和方法。
板書設計
課題3　二氧化碳的實驗室制取
第2課時　二氧化碳制取的研究
一、藥品及反應原理
藥品：大理石(或石灰石)和稀鹽酸。
反應原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
二、裝置的確定
發生裝置
收集裝置
課堂檢測
完成相關的練習。
教學反思
1．探究重在過程、思路和方法
本節課主要是讓學生探究實驗室中制取二氧化碳的裝置，在探究過程中了解實驗室中選擇制取氣體的裝置(包括發生裝置和收集裝置)時應考慮的因素，如反應物的狀態、反應條件、所要制取的氣體的性質等等。因此，探究的重點是讓學生參與設計制取二氧化碳裝置的過程，以及了解實驗室中制取氣體裝置的思路和方法。
2．探究要體現開放性
教學時，可以將學生分成幾組，每組學生通過討論、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)，然后在教師指導下，組與組之間互相討論裝置的優缺點。教材中列出了一種制取二氧化碳的裝置，目的是保證制取裝置學習的落實，教學時切不可將它作為唯一的、標準的裝置，要鼓勵學生創新，鼓勵學生利用代用品來設計裝置。

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