资源简介

二氧化碳制取的研究（第一课时）
【教学目标】
1．知识与技能
(1)了解实验室中制取CO2的反应原理。
(2)探究实验室中制备CO2的装置。
(3)了解实验室中制取气体的思路和方法。
2．过程与方法
能合理使用课堂资料，并会利用这些资料设汁实验方案。
3．情感态度与价值观
从设计装置和制取气体的过程中获取成就感，进一步增强学习化学的自信心。
【教学重难点】
探究实验室中制取CO2的装置，并制取CO2。
【教学方法】
理解资料;一分析探究;归纳总结;反思小结。
【教具准备】
（1）投影仪；
(2)仪器：小试管、药匙、镊子、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；
(3)药品：石灰石、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木条。
【课时安排】2课时
【教学过程】
第一课时
（新课导入）展示二氧化碳的一些在日常生活中的用途的图片。
问：这些图片与什么气体有关？学生答：二氧化碳。师：在实验室里，二氧化碳气体究竟是怎样制取的呢？本节课我们将一起来研究。
（板书）课题2 二氧化碳制取的研究
【设计意图：用学生熟悉的用途提出问题，由教师的演示实验引入新课，意在拉近化学与生活的距离，激发学生参与问题探究的积极性，同时也为后面二氧化碳验证和验满的研究埋下伏笔。】
（过渡）在第二单元，我们曾研究过实验室制取氧气的方法，请同学们观看大屏幕，回忆相关知识。
（学生回顾）媒体呈现表1。表1：实验室制取氧气的知识回顾
药 品 KMnO4 H2O2溶液和MnO2
反应原理 2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O2==2H2O+O2↑
反应物状态 固体 固体、液体
反应条件 加热 不需加热
（教师总结）由刚才的知识回顾，我们可以得出，反应原理，是研究实验室制取气体的主要内容。具体的研究思路是：确定制备气体的反应原理，也就是确定反应物及反应的化学方程式→确定气体的制取装置，气体制取的装置包括发生装置和收集装置两部分，发生装置确定的依据是什么？（反应物的状态和反应发生的条件）收集装置确定的依据是什么？（气体的密度、溶解性以及气体是否与水反应等）→确定气体验证、验满方法，一般而言，气体验证、验满利用的是气体的化学性质。【路线】
（过渡）接下来，我们就沿着这一思路来研究二氧化碳气体的实验室制取。
（设计意图：通过制取氧气的知识回顾，从方法的角度，为明晰二氧化碳制取的研究思路奠定基础，改变传统教学中的方法灌输，增强学生对气体研究方法的认识体验。
专家评点：这一教学环节看似没有摆脱传统教学中知识为本的束缚，缺乏新意，其实，上述设计是一种让学生感悟方法的有效举措。况且，新课程的实施并没有排斥知识的回顾与学习，知识和技能仍然是三维教学目标之一，离开了知识，方法也就失去了感悟的载体。）
（探究活动1）探究实验室制取二氧化碳的反应原理：
（提问）在我们所学过的反应中，有哪些反应可以产生二氧化碳呢？实验室里能选用这些反应来制备二氧化碳吗？
（师生活动）投影
表2：能够产生二氧化碳气体的反应
序号 生成二氧化碳的反应 能否用于实验室里制取二氧化碳及理由
1 呼吸 不能，制得气体不纯
2 C+O2==CO2 不能，制得的气体可能不纯
3 石蜡+氧气 → 二氧化碳+水 不能，制得的气体可能不纯
4 CaCO3 = CaO + CO2↑ 不能，条件较难满足
5 2CuO+C==2Cu+CO2↑ 不能，条件较难满足
（教师讲解）很遗憾，我们所熟悉的这些能够产生二氧化碳的反应，因为生成的气体可能不纯、反应条件较难满足等原因，没能入选实验室制备二氧化碳的反应。
（过渡）[资料]含碳酸根离子的化合物(如Na2CO3、CaCO3等)能与稀盐酸（HCl)或稀硫酸（H2SO4)在常温下反应生成CO2气体。下面，老师再向同学们介绍三个能够生成二氧化碳的反应，让我们通过一组较为粗略的对比实验，看看哪些反应适用于实验室制取二氧化碳？
（演示实验）投影实验内容并操作实验。
图2：三个对比实验的示意图
（教师讲解）在进行实验时，要注意：先将半药匙碳酸钠粉末、两至三粒石灰石分别放入三支试管中；然后向三支试管中分别倒入1/5试管的稀盐酸或稀硫酸；我们在实验时要注意观察和对比三个反应中气泡产生的快慢。
表3：石灰石、碳酸钠与稀盐酸、稀硫酸反应的对比实验
实验药品 实验现象
1.稀盐酸和碳酸钠粉末 产生气泡，速率很快
2.稀盐酸和块状石灰石 产生气泡，速率适中
3.稀硫酸和块状石灰石 产生气泡，速率缓慢并渐止
引导学生分析哪种反应适用于实验室制取二氧化碳气体？
（教师讲述）针对上述实验现象，同学们想一想，实验室里制取二氧化碳的最佳反应是？
（学生思考）学生通过思考后得出结论：稀盐酸和石灰石的反应速率适中，适用于实验室制取二氧化碳气体。
（教师总结）整理实验原理的确定因素（投影）。
（教师讲解）由此可知，确定实验室制取气体的反应原理时，我们要就以下因素加以综合考虑：制得的气体较纯；反应条件容易满足；反应速率适中等。由于石灰石和稀盐酸的反应符合上述几点要求，因此，我们将该反应确定为实验室制取二氧化碳气体的反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 ；H2CO3 =H2O+CO2↑，总反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
（教师总结）通过研究我们得出选取药品的原则
操作方便、可行、安全；成本低、来源广；反应速率适中；污染少、产物纯度高
（板书）一、反应原理及药品
（教师讲解）该反应的反应物是石灰石和稀盐酸，石灰石的主要成分是碳酸钙；稀盐酸的主要成分是氯化氢和水，大理石的主要成分也是碳酸钙，因此，也可以用大理石来替代石灰石[板书：石灰石（大理石）和稀盐酸]。该反应的原理是，石灰石或大理石中的碳酸钙与稀盐酸中的氯化氢反应，生成氯化钙和碳酸，碳酸不稳定，很容易分解成二氧化碳和水。将第一个反应式中的碳酸用水和二氧化碳加以替换，这样，就得到了该反应的总的化学方程。
（板书）1、原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
2、药品：稀盐酸和石灰石（或大理石）。
（过渡）①回忆实验室制取氧气的发生装置
（思考）为何反应物不同装置不同？选择装置需考虑什么因素？
②收集氧气的装置
（思考）为何可用这两种方法？选择装置应考虑什么问题？
（总结）【通过回顾得出选制气装置应考虑因素】
固+固（一般需加热）
反应物状态 固+液（一般不需加热）
发生装置 液+液
反应条件（是否需加热、加催化剂）
向上排气法（密度比空气大）
排空气法
收集装置 向下排气法（密度比空气小）
排水法（难溶于水、不与水反应）
③我们比较二氧化碳和氧气的这些因素确定装置
气体名称 反应物名称 反应物状态 反应条件 气体密度比空气的大或小 是否溶于水
氧气 高锰酸钾 全部是固体 加热 比空气略大 不易溶于水
过氧化氢和 二氧化锰 固体和液体 不需要加热
二氧化碳 石灰石和稀盐酸 固体和液体 不需要加热 比空气大 能溶于水
（设计意图：通过对有二氧化碳生成的一组反应的回忆和分析，通过一组探究反应速率的对比实验，呈现实验室制取二氧化碳反应原理的认识过程，帮助学生领悟确定二氧化碳制备原理时应考虑的因素，提高学生对二氧化碳制备原理的认识层次。）
【点评：教材中二氧化碳的反应原理是直接呈现的，教者变结论呈现为过程探究，无疑是这一教学环节的一大亮点。此外，“想一想”、“理一理”等若干教学小版块，环环相扣、顺承自然，给人以耳目一新、一气呵成之感。美中不足的是，对比实验中没有能很好地体现控制变量的思想，尽管教者在实验前有意强调了“一组较为粗略的对比实验”。】
（探究活动2）探究实验室制取二氧化碳的装置：
（过渡）确定了实验室制取二氧化碳的原理，接下来，我们该研究什么呢？制取装置。
（板书）二、制取及收集装置
（师生活动）投影
（设问）确定二氧化碳的发生装置时要考虑哪些因素？（反应物的状态和反应发生的条件）请一位同学说一说这两个方面的情况：固体和液体；不需要加热。
（板书）1、反应发生条件：固液；不加热。
（教师讲解）由此可推知，实验室制取二氧化碳的发生装置和哪一个反应的发生装置相似，即过氧化氢溶液的分解。
（设问）确定二氧化碳的收集装置时要考虑的因素又有哪些？（密度、溶解性、能否与水反应）。
（教师讲解）虽然二氧化碳的性质是本单元第三课题的学习内容，但相信同学们对此已经有了一定的了解：密度比空气大；能溶于水；能和水发生反应。由此可推知，收集二氧化碳气体应该采用向上排空气法。
（板书）2、收集方法：向上排空气。
（过渡）带着刚才的思考结果，我们来做一回选择。
（师生活动）投影：现提供如下装置，你会选择怎样的发生和收集装置来制取二氧化碳呢？
(教师)用动画演示组装过程。
（展示）
（学生活动）叫学生组装制取装置。
（设问）组装出来的仪器很多，该选用哪种发生装置更好？
发生装置
特点 装置简单 便于随时添加反应物 便于添加液体反应物，便于控制反应，但操作麻烦
（讲解）实验室制取二氧化碳的简易最佳装置：
（过渡）一开始，我们呈现了一条实验室制取二氧化碳的研究路线，现在走到哪里了？（装置的研究）下一步该研究什么呢？
（探究活动4）制取一瓶二氧化碳气体：
（过渡）解决了实验室制取二氧化碳的三个主要问题，接下来，同学们该做什么了？（动手实验，制备二氧化碳气体）对！为了使实验进行得规范有序，实验前，我们还必须明确两个问题，一是实验的步骤，二是操作的要点。
（学生回忆）操作步骤。
（教师讲解）操作步骤：①按要求连接好仪器；②检查装置的气密性；③装入药品（先加固体，后加液体）；④收集并验满气体
（板书）三、操作步骤：连、查、装、收、验
【点评：研究二氧化碳实验室制取，最终的落点还在于初步学会制取二氧化碳气体的操作。虽然这一探究活动属于技能训练型活动，但还是有必要进行讲解。】
（讲解）通过研究我们得出制取气体的一般思路
一、确定气体实验室制法的化学反应原理（所用药品、反应条件、通过的化学反应）；
二、确定制取这种气体所采用的实验装置；
三、验证制得的气体就是所要制的气体。
（课堂小结）
1、我们学习了二氧化碳的制取；
2、我们研究了气体制取的一般思路。
（课堂作业）
（布置作业）完成课本116页6道习题
板书设计
课题2 二氧化碳制取的研究
一、研究二氧化碳制取的反应原理及药品
1、药品：稀盐酸和石灰石（或大理石）。
2、原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
二、研究二氧化碳制取装置
三、二氧化碳制取的操作步骤：连、查、装、收、验
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MnO2
点燃
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高温
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