资源简介

三维目标
1．知识与技能
(1)了解实验室制取气体的方法和设计思路；
(2)能用化学方程式表示出实验室制取二氧化碳的化学反应原理，能说出实验装置的仪器名称及操作要点；
(3)探究实验室制取二氧化碳的装置，初步学习制取二氧化碳的实验操作。
2．过程与方法
(1)通过对获得二氧化碳气体途径的讨论与分析，探究实验室制取二氧化碳的理想药品，树立多角度、多层次的观察和分析问题的意识；
(2)通过对二氧化碳和氧气有关性质的比较，分析装置的不同，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法；
(3)通过学生设计、组装实验装置，体验、反思和完善设计，掌握基本实验技能。
3．情感态度与价值观
(1)通过实验、问题的讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质；
(2)通过教师与学生、学生与学生之间的合作学习、研究性学习，体验探究成功的乐趣，激发学生的求知欲，形成持续不断地学习化学的兴趣。
教学重点
实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置和收集方法。
教学难点
从实验室制取气体的思路出发，学习二氧化碳的实验室制取方法。
教具准备
仪器：小试管、药匙、注射器、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、大试管、集气瓶、长颈漏斗、(带导管的)双孔塞及单孔塞、带塞子的弯导管、水槽、酒精灯。
药品：石灰石、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木条。
导入新课
导入一　[投影] 温室效应的有关图片。
设计了图声并茂的“地球与空气的对话”。适时发问：你们知道“温室效应”是由什么气体过多引起的？哪些因素可产生这种气体呢？这节课就来探究二氧化碳的制取。
导入二　前面，我们研究了碳元素组成的几种单质的组成结构、性质和用途，这些碳单质物理性质差异较大，但化学性质相似，都能完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧生成一氧化碳，由此可见碳的常见氧化物有两种(二氧化碳和一氧化碳)。那么碳的氧化物的组成结构、性质和用途如何呢？要研究这些问题，必须先在实验室里制取一定量的碳的氧化物气体。这一节课，我们就来研究在实验室里制取二氧化碳气体。
推进新课
化学家发现常温下含有碳酸根的物质与相应的酸反应可以生成二氧化碳，如：碳酸钙与稀盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钙。
[探究活动1] 探究制取CO2反应原理：现有碳酸钠粉末和石灰石等固体药品，以及稀盐酸和稀硫酸。请你从中选择适当的药品作为实验室制取二氧化碳的方法。
步骤 现象
1 碳酸钠与稀盐酸反应 迅速产生大量气泡
2 大理石与稀盐酸反应 产生气泡，速率适中
3 碳酸钠与稀硫酸反应 迅速产生大量气泡
4 大理石与稀硫酸反应 开始有气泡产生，反应逐渐减弱直至停止
[分析] 碳酸钠跟稀盐酸、稀硫酸反应十分剧烈，迅速产生大量气体，反应太快，生成的二氧化碳不便于收集。石灰石跟稀盐酸反应比碳酸钠缓和，速率适中，也能生成大量气体。用硫酸代替盐酸跟石灰石反应难以进行。因此，实验室里通常是用石灰石(或大理石，主要成分都是CaCO3)跟稀盐酸反应来制取二氧化碳的。
一、实验室制取CO2的反应原理
CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2CO3
碳酸钙 氯化钙 碳酸
碳酸不稳定，容易分解生成二氧化碳和水
H2CO3===CO2↑＋H2O
总的化学方程式为：
CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2O＋CO2↑
[思考]能否用浓盐酸来代替稀盐酸制取CO2？为什么硫酸与石灰石反应难以进行？
[回答] 浓盐酸具有挥发性使制得的气体不纯；硫酸与碳酸钙反应后虽能产生二氧化碳，但是生成的硫酸钙微溶于水，它会覆盖在块状石灰石表面，会阻止硫酸与碳酸钙进一步发生反应。反应无法彻底进行。
[设问]确定了反应原理，实验室制取CO2还需要选择些什么呢？怎样确定制取气体的装置？
[探究活动2] 探究制取CO2的实验装置
二、实验室制取二氧化碳的装置
[讨论] 通过实验室制取氧气的实验装置，考虑实验室制取气体时选择实验装置的依据是什么？
[投影] 实验室制取气体的装置选择
实验室制气体的装置包括发生装置和收集装置两种
气体发生装置
[分析] 1.制取二氧化碳的反应物石灰石(或大理石)是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。
2．因二氧化碳的密度大于空气且能溶解于水，因此采用向上排空气法收集二氧化碳。
[实验设计] 从给出的仪器中选择适当的仪器，设计并组装一套合理的装置。
[交流] ①学生展示交流用本组给定仪器设计的实验装置和实验成败的原因。
②在交流展示实验装置的同时，与小组设计的另外几组实验装置进行比较，找出异同之处，反思自己所设计装置的不足。
[总结]归纳实验最佳装置
　
[提问] 装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他仪器代替锥形瓶吗？
[回答] 为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗颈太短不合适。锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他(如大试管、烧瓶、广口瓶)口径大小适宜的容器代替。
[探究活动3] 制取CO2
三、制取二氧化碳的步骤
1．检查装置的气密性；
2．加入药品；
3．制取并收集气体。
[思考]1.如何验证所制出的气体是二氧化碳？
2．如何验证集气瓶中已收集满？
四、验证二氧化碳的方法
1．检验方法：将导管通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明生成的气体是二氧化碳。
2．验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳已收集满。
[讨论] 实验室制气体的思路是什么？
五、实验室制取气体的思路
1．选择反应原理；
2．选择合适的实验装置；
3．确定验证气体的方法。
[练习]将制取CO2同实验室制取氧气的反应原理和实验装置进行比较
氧气 二氧化碳
反应原理 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑2H2O22H2O＋O2↑ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
发生装置
制取氧气(用高锰酸钾在加热)可用A，用过氧化氢制取可用B，制CO2用C
收集方法 向上排空气法、排水法 向上排空气法
检验方法 用带火星木条伸入集气瓶中，若木条复燃该气体是氧气 将气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊说明该气体是CO2
[课堂练习]
1．下列有关“固—液反应，不需加热”的气体发生装置合理的是(　　)。
2．以下最适合实验室制取二氧化碳的反应是(　　)。
A．CaCO3CaO＋CO2↑
B．NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O
C．2CO＋O22CO2
D．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
3．检验二氧化碳气体是否收集满的方法是(　　)。
A．将燃着的木条伸入集气瓶中　　　B．将带火星的木条伸入集气瓶中
C．将少量石灰水倒入集气瓶中，振荡 D．将燃着的木条放在集气瓶口
答案：1.D　2.D　3.D
[课堂小结]
本节课主要学习了实验室制取CO2的反应原理和实验装置。并了解了气体的实验室制法的一般思路和方法。今后还要学习更多气体制取的方法和装置，应及时归纳总结。
板书设计
布置作业
1．完成教材“练习与应用”1、2、3、4、5题。
2．根据所学知识并结合下图所示装置回答下列问题。
(1)图中标有①②的仪器名称：①________，②________。
(2)用装置B制取一种气体的化学方程式为_____________________________________。
(3)用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为___________________________________，
若选择A和C装置制取并收集氧气，则要对A装置进行的改进是________________，证明氧气已收集满的方法是_______________________________________________。
(4)组装一套实验室制取并收集二氧化碳的装置，可选用图中________和________(填标号)。检验二氧化碳的方法是__________________________________________________。
答案：(1)①酒精灯　②集气瓶
(2)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑(合理答案均可)
(3)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　试管口略向下倾斜，并在管口放一团棉花，调整试管高度　将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则氧气集满
(4)B　C　将气体通入澄清的石灰水，看石灰水是否变浑浊
本课题是一堂学生实践课，教学过程设计为：确定课题——设计方案——自主探究——得出结论。
发挥学生主体性的探究式教学方式，是新课程与教学改革的核心任务。探究式教学又是以问题为中心的一种教学方式，问题是探究式教学的起点和主线，也是核心。探究必起于问题，而且是有价值的问题。因此，能否提出对学生具有挑战性和吸引性的问题并使学生在内心产生一种探究的欲望，自觉、主动地探索问题，从而获得新知，是实施探究式教学的关键。换一句话说，要使探究式教学有利于学生自主地对知识进行意义建构，达到预期的目的，一个重要的关键是要有一个成功的探究问题情境的创设。在本课题教学中，学生进行分组实验，探究二氧化碳的实验室制法。让学生通过操作，更直观地理解实验室制取CO2应选择的理想药品，初步认识实验室制取气体时理想药品的选择依据。通过让学生在巩固旧知的基础上分析、推理、引发出实验室制取气体的一般设计思路，达到轻松突破难点的学习效果。通过实验探究，培养了学生的动手能力和发散思维，激发了学生的学习兴趣。
气体制备的设计模式
1．发生装置的选择：主要从反应物状态和反应的条件来选择。
(1)凡是给固体加热，适用于制O2的装置，即试管横放，管口略下倾。
(2)凡是固体与液体反应制气体，且反应不需加热，均可采用制取CO2装置，即试管直立。若要控制液体反应，可加长颈漏斗或分液漏斗。若反应物固体块较大，且用量多，可将试管换成广口瓶、锥形瓶或烧瓶等。
无论选用上述哪种装置均应注意：①先检查气密性后再加药品；②制气装置中导管口略露出胶塞即可；③铁夹夹在试管的中上部。另外，利用制氧气的装置时还应注意：①药品平铺；②加热用外焰，先均匀加热后集中加热；③如反应较剧烈，要在试管口塞一团棉花，以防药品堵塞导管口；④制完气体，应先撤导管后撤酒精灯。
利用CO2的制取装置时还应注意：①长颈漏斗底端需液封；②装药品时先固后液。
2．收集装置的选择：(1)凡常温下不与空气中的成分反应的气体，可根据气体密度与空气密度的相对大小(可利用空气平均相对分子质量约为29与气体相对分子质量比较，相对分子质量大，密度大)，采用向下或向上排空气法收集。(2)凡气体不易溶或难溶于水的，可采用排水法收集。(3)有毒性且不溶于水的气体，可采用洗气瓶倒装装置(即短进长出)，从长管排出的水可用烧杯接装，若将烧杯换成量筒还可用来测量生成气体的体积。洗气瓶中的液体可根据气体性质选用。
利用排气法收集气体时需注意：①导管应插入集气瓶底部(无论向下排气或向上排气)；②应在瓶口验满，可燃性气体不能用点燃法验满。
利用排水法收集气体时需注意：收集前集气瓶应充满水倒立于水槽中，不留气泡。
3．收集气体的存放：(1)比空气密度大的气体，盖严后正放；(2)比空气密度小的气体，盖严后倒放。

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