资源简介

二氧化碳制取的研究
一、教学设计思路
学生不仅仅是学习的主体，而且是教学的创建者，是探究活动的主人。因此，教师要转变在课堂中的角色，教师应该是教学的责任人、课堂组织者和学生学习的指导者。在这节课中，我充分发挥同学们的主动性、创造性，通过知识的类比，通过复习氧气的制取，通过灵活的仪器选择，创设了培养学生类比、归纳、演绎能力的情景，让学生在实践中反思，引导学生进行思维创新，使学生在探究过程中，既获得知识和技能，又锤炼思维，同时张扬个性。
二、教案
教学目标
认知目标：学习探讨实验室制二氧化碳的原理，探究实验室制二氧化碳的装置。
能力目标：
对获得CO2的多种途径进行探究，捕捉化学知识和信息。培养学生科学思维和探究能力。
通过实验提高观察和实验操作能力，通过实验养成进行实证的科学行为习惯。
采用小组合作的形式，通过对实验装置的设计探究，主动与他人进行很好的交流和讨论，充分表达自己的观点，形成良好的学习习惯和学习方法。
善于运用比较的方法，运用个别到一般再从一般到个别方法对实验室制二氧化碳的装置进行归纳和应用。
情感目标：通过对怎样获得氧气的广泛探究及成果的展示，获得科学探究的愉悦和兴奋感。
通过探究活动，学会乐于参与、合作、勇于创新和实践的科学精神。
重点：探究实验室制取二氧化碳的装置
难点：探究实验室制取二氧化碳的装置
教学方法：活动探究、对比探究、合作讨论相结合的教学法
仪器、药品：
仪器：铁架台、试管、集气瓶、橡胶管、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、长颈漏斗、带双孔塞的导管、漏斗、带单孔塞的导管、酒精灯、注射器、破试管、铜网、分液漏斗、广口瓶
药品：稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠粉末、石灰石、鸡蛋壳
教师活动 学生活动 设计意图
〈引言〉我们前面已经探究了氧气的实验室制法，今天我们来探究二氧化碳的实验室制法。〈提出问题〉 实验室制取气体，选择原料的条件是什么？〈引导〉 现有稀盐酸、稀硫酸、石灰石、碳酸钠、鸡蛋壳，请你通过实验，最终确定实验室制取CO2的最好原料。 小组代表简述从一些资料中得到的制取二氧化碳有关途径。（如：木炭燃烧，人呼吸、煅烧石灰石、碳酸氢钙分解，酸（稀盐酸、稀硫酸）跟石灰石反应、酸（稀盐酸、稀硫酸）跟碳酸钠粉末反应、酸（稀盐酸、稀硫酸）跟鸡蛋壳反应，碱式碳酸铜受热分解。）回忆氧气的有关知识，小组讨论交流，对多种制二氧化碳途径进行筛选，从能源和环保的角度、污染的角度、操作的困难，各抒己见，排除明显不适合的原料、方法。活动探究：实验现象：碳酸钠粉末+稀盐酸→大量气泡，反应速度很快，来不及收集。 石灰石+稀盐酸→有许多气泡，反应速度适中。 鸡蛋壳+稀盐酸→有很少气泡，反应速度较慢。 碳酸钠+稀硫酸→大量气泡，反应速度很快，来不及收集。 石灰石+稀硫酸→有很少气泡，反应一会，反应停止。 鸡蛋壳+稀硫酸→有很少气泡，反应速度较慢。 讨论交流、归纳总结：（1）选择原料的条件应该是价格便宜，反应速度适中，利于收集，操作简便。（2）实验室制取CO2的最好原料为石灰石和稀盐酸。 让学生体验收集、处理信息的过程，并且善于提炼表达。培养获取信息、自主合作学习能力，增强学生间合作的精神，提高学生的语言表达能力，发挥评价的激励功能。培养学生善于通过实验解决问题的意识，体验探究成功的快乐，加深学生对原料选定的印象。
〈设置问题情景〉 同学们，我们已确定了实验室制CO2的反应原理及原料，下面我们实验探究的下一步工作重点应放在哪里呢？通过学习氧气实验室制取的知识，你能总结出实验室制取气体的发生装置取决于什么吗？收集装置取决于什么吗？〈提出问题〉 请你根据你们的思路，选择下面的仪器来组装制取CO2的实验装置，并设计出CO2的收集、检验和验满实验方案。 思考、回答：实验装置回忆、思考、总结：气体发生装置取决于反应物的状态及反应条件，主要有固固加热型和固液反应型。收集装置则跟所制气体的物理性质中密度和溶解性有紧密联系。收集方法主要有排水法和排空气法。 让学生发挥主观能动性，积极思考。通过知识的类比，达到锻炼学生对知识举一反三的能力，从而让学生的思维得以发散， 对知识之间的联系、迁移把握得更游刃有余。创设真实问题情境，鼓励小组合作探究，激励创新，提高分析并解决实际问题的能力，也促进学生进行发散思维。让学生对方案进行反思、诊断、改进、补充完善的群体探究方式，形成良好的思维习惯，使学生体验到探究发现的乐趣。
〈引导交流〉 同学们已设计出不同的实验室制二氧化碳装置，请小组代表阐述一下你们小组设计的装置的优缺点，看看到底哪组装置是较好的。〈继续引导交流〉 好，你们心目中基本都已确定了公认的最佳制取装置，那么如何收集、检验、验满呢，请同学们小组讨论。 展示交流：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，并总结归纳实验最佳装置 ③讨论实验室制取气体，在选择仪器组装成装置时，要思考哪些方面的问题学生联系生活讨论总结：（1）收集方案及原理：向上排空气法，因为CO2能溶于水，密度比空气大（联系汽水里溶有CO2）（2）检验方案及原理：无色无味的气体通入澄清的石灰水，澄清的石灰水变浑浊，则通入的气体为CO2。（联系小学自然课）。（3）验满方案及原理：点燃的木条放在瓶口，若木条熄灭，则已收集满CO2。因为CO2不能支持燃烧（联系灭火器）。 培养学生动手操作能力和评价能力，培养学生创新思维的能力，体验科学发现的过程。既培养了学生获取信息的能力，也培养了学生处理信息的能力，而且也充分把化学知识联系上了生活现象。
〈运用探究成果〉 请用你认为最理想的装置制取CO2，用你设计的收集、检验、验满 CO2的方案，动手制取一瓶二氧化碳气体。〈巩固与提升〉 比较实验室制取氧气和制取二氧化碳的方法，如：反应原料的状态，反应原理、反应条件、制气体的反应装置、气体密度、气体溶解性、气体是否与水反应、制气体的收集及检验气体的方法。归纳出实验室制取气体的思路和方法。〈作业〉 自己再设计出几套制取二氧化碳的方案，然后用生活代用品在家进行家庭小实验。 学生动手实验归纳操作步骤：（1）检查装置气密性。（2）放药品，连接仪器。（3）收集。（4）验满。（5）检验。回忆、比较、归纳。积极响应。
附学案：
1、 探究二氧化碳制取的原理
（提示：理由考虑的因素有操作是否简单、是否要加热、反应的速率是否适中、是否便于收集、产物是否污染环境等）
原料 能否用于实验室制取二氧化碳和理由 反应的方程式
C和O2 C + O2 点 燃 CO2
C和CuO C+ 2CuO 高 温 2Cu + CO2↑
碳酸钠和稀盐酸 Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑
大理石（或石灰石）和稀盐酸 CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
大理石和稀硫酸 CaCO3 + H2SO4 === CaSO4 + H2O + CO2↑
碳酸钙粉末和稀盐酸 CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
结论：实验室常用 大理石或石灰石 和 稀盐酸 反应来制取二氧化碳。
反应的原理是 CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑（用方程式表示）
*思考：
1、为什么不能用浓盐酸来制取二氧化碳？
因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使制得的二氧化碳不纯。
2、实验室制取二氧化碳不能用硫酸的原因：因为稀硫酸和石灰石（或大理石）反应后生成的硫酸钙是一种微溶物，覆盖在石灰石（或大理石）的表面，阻止反应的进一步进行。
3、实验室不能用碳酸钠制取二氧化碳的原因是因为反应速度太快，来不及收集气体。
2、 装置的选择
1、 反应物的状态
发生装置
反应的条件（加热、高温、常温、催化剂等）
密度比空气的大：
排空气法 密度比空气的小：
2、收集装置
排水法 ：难溶于水，不易溶于水、不与水发生反应
注意：
1、空气的平均相对分子质量为29，若气体的Mr﹤29，则用向下排空气法收集；若气体的Mr﹥29，则用向上排空气法收集。
2、当气体的密度与空气接近时，或者会与空气中的氧气反应时，且难溶于水，一般用排水法收集
*有毒气体可用如图装置收集并处理尾气
3、 二氧化碳和氧气制取实验以及相关性质比较
反应物的状态 反应的条件 气体的密度与空气的比较 是否溶于水或者与水反应
二氧化碳
氧气
4、 选择下列合适的仪器制取二氧化碳
实验室制取二氧化碳不需要用到的仪器有 ；
制取二氧化碳装置的组合有 、 、 、 、
、 。
装置中的长颈漏斗能否用注射器代替？ ，与注射器配套的带有导管的橡皮塞应该是图中的 ，
5、 实验的步骤：
1、检查装置的气密性：
2、装入药品：先装大理石或者石灰石，后倒入稀盐酸
注意：长颈漏斗下端的管口必须伸入到液面以下，否则漏气。
3、收集气体：只能用向上排空气法，而不能用排水法收集。
向上排空气法收集，导管必须伸到集气瓶底部。
检验气体是否是二氧化碳的方法：
应将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则说明是气体二氧化碳。
检验气体是否验满的方法：
将一根燃着的木条放在集气瓶口处，若木条火焰熄灭，则说明收满。
利用以上仪器画出实验室制取二氧化碳的装置图

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