二氧化碳的實驗室制法

教學目標

知識目標
　　使學生了解在實驗室中制取氣體的方法和設計思路的基礎上，研討二氧化碳的實驗室制法；

　　通過討論，掌握實驗室制取二氧化碳的藥品和反應原理；

　　通過實驗探究，學會設計實驗室制取二氧化碳的裝置；

能力目標
　　通過實驗室制取二氧化碳的藥品和裝置的探究，逐步提高學生的探究能力；

　　通過小組合作，培養(yǎng)學生合作能力、表達能力；

　　通過探究實驗室制取二氧化碳的裝置，培養(yǎng)學生實驗室制取氣體裝置的設計思路；

　　通過篩選二氧化碳的實驗室制法，發(fā)展觀察能力并提高學生分析和解決實際問題的能力。

情感目標
　　在探究中，使學生體驗合作、發(fā)現(xiàn)的樂趣；

　　在設計實驗裝置過程中，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、實踐能力，以及嚴謹求實的科學態(tài)度。

 

教學建議

課堂引入指導
　　方法一：引導學生復習到目前為止學生已經(jīng)掌握的可以得到二氧化碳氣的方法，逐一篩選出適合實驗室制備二氧化碳的方法，讓學生在教師的帶領下學會選擇，學會判斷，從中真正體現(xiàn)學生是學習的主體，實驗學生的主動學習。

　　方法二：從實驗室制氣的要求入手，講清楚原則，讓學生自己總結，思考到底實驗室中用什么方法來制備二氧化碳。

　　方法三：單刀直入先講實驗室中制二氧化碳的原理，讓學生思考，實驗室選擇這種方法的依據(jù)是什么？通過對比突出該方法的優(yōu)越性，總結出實驗室制氣的原則。

知識講解指導
　　注意講解時的條理性，使學生明白實驗室制二氧化碳的原理、裝置；檢驗方法；讓部分學生清楚選擇該方法的原因和實驗室制氣方法選擇的依據(jù)。

　　注意理論與實驗的結合，避免過于枯燥或過于淺顯，缺乏理論高度。

　　聯(lián)系實際，講二氧化碳滅火器的原理，適用范圍，必要時也可講解常用滅火器的使用方法。

關于二氧化碳的實驗室制法的教材分析
　　本節(jié)課在全書乃至整個化學學習過程中，所占有的地位十分重要。它是培養(yǎng)學生在實驗室中制取某種氣體時，藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材。上好此節(jié)課對學生今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力都有深遠的影響。

　　本節(jié)知識的學習比較容易，學生在前面學習元素化合物的基礎上經(jīng)過討論便可解決。本節(jié)學習的重點是能力訓練。學生在前面學習的氧氣、氫氣的實驗室制法，具備了一些氣體制備的實踐經(jīng)驗，各項實驗技術也已經(jīng)具備，此時，在課堂教學中體現(xiàn)學生主體，讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。教師提出探究問題、引發(fā)學生思考；通過小組合作，設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環(huán)節(jié)完成整個探究。

關于二氧化碳的實驗室制法的教學建議
　　為了完成對學生探究能力的培養(yǎng)，設計2課時完成此節(jié)教學；

　　本節(jié)是典型的探究學習模式。其中有兩個探究：制備藥品的探究（快、易）、制取裝置的探究（重點、慢）。

講授過程指導
　　二氧化碳的實驗室制法可結合實驗六二氧化碳的制取和性質進行邊講邊實驗。

　　注意運用討論法，充分調(diào)動學生積極性�？蛇m當與氧氣、氮氣的實驗室制法進行對比；結合裝置講解制二氧化碳裝置與制氫裝置的區(qū)別與聯(lián)系（均是固液反應不需加熱制氣）；結合二氧化碳氣的性質，講解二氧化碳氣的檢驗和驗滿方法。

課程結束指導
　　復習實驗室制二氧化碳原理、裝置及驗滿方法。

　　布置學生進行家庭實驗，用醋酸和雞蛋殼或水垢制二氧化碳。

　　布置作業(yè)，注意計算和裝置圖兩方面的內(nèi)容。

 

教學設計方案一

教學過程：

　　【引言】

　　二氧化碳是一種有廣泛用途的氣體，實驗室中如何制取二氧化碳呢？想一想到目前為止，你知道多少種能夠制得二氧化碳的方法。

　�。▽W生討論，并列舉學過的可以得到二氧化碳的方法。教師在黑板上逐一記錄）

　　1.堿式碳酸銅熱分解

　　2.蠟燭燃燒

　　3.木炭燃燒

　　4.石墨等碳單質在氧氣中燃燒

　　5.木炭還原氧化銅

　　6.碳在高溫下還原氧化鐵

　　7.碳酸受熱分解

　　8.人或動物的呼吸

　　9.高溫煅燒石灰石……

　　引導學生討論作為實驗室制法的條件是：

　　1.制取應簡便迅速；

　　2.所制得的氣體純度高，符合演示實驗的需要；

　　3.操作簡單、安全，易于實現(xiàn)。

　　學生評價每一種制得二氧化碳的方法是否可以作為二氧化碳的實驗室制法。

　　【板書】第四節(jié)二氧化碳的實驗室制法

　　【小結】以上方法都不能作為二氧化碳的實驗室制法。

　　【講解】經(jīng)過不斷研究改進，實驗室中常用石灰石或大理石與鹽酸反應來制備二氧化碳。

　　【板書】一  反應原理

　　1.試劑  石灰石或大理石  鹽酸

　　【講解】碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣和碳酸，碳酸不穩(wěn)定，分解生成二氧化碳和水，故最終產(chǎn)物為氯化鈣、水和二氧化碳。

　　【板書】2.原理：

　　CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑

　　【提問】可不可以用稀硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳？

　　【演示】在兩個表面皿中分別放有大小一樣的石灰石各一塊，一支試管中加入稀鹽酸、一支試管中加入稀硫酸。（讓學生觀察到開始都有二氧化碳生成，隨后加入硫酸的試管，反應速率越來越慢，最后停止。）

　　【結論】不能用硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳。

　　【講解】為了收集到二氧化碳需要什么樣的裝置來制備二氧化碳呢？反應條件反應物的狀態(tài)等對實驗裝置有較大的影響。碳酸鈣是塊狀固體，鹽酸是液體，且反應進行時不需要加熱，根據(jù)這些特點，我們可以選擇什么樣的反應裝置呢？（必要時教師可以講解制氧氣、氫氣的裝置特點）

　　【板書】二、反應裝置：

　�。▽W生回答、教師歸納）

　　【講解】因為實驗室制取二氧化碳和實驗室制取氫氣的反應藥品狀態(tài)，反應條件類似，故可以采用相似的裝置來制取。用投影顯示制氫氣和制二氧化碳的裝置圖

　　【討論】

　　1.長頸漏斗是否可用普通漏斗代替？

　　2.錐形瓶可否用其他儀器來代替？

　　3.根據(jù)二氧化碳的性質，可以采用什么方法收集二氧化碳？

　　4.如何檢驗二氧化碳是否收集滿？

　�。▽W生討論、回答，然后教師實驗演示、講解）

　　【演示】用普通漏斗代替長頸漏斗，結果沒有在集氣瓶中收集到二氧化碳。

　　【講解】

　　1．因為普通漏斗頸太短，產(chǎn)生的二氧化碳氣會從漏斗處逸出。長頸漏斗下端管口在液面下被液體封住，氣體不會從長頸漏斗處逸出。

　　2．錐形瓶可以用廣口瓶、大試管等玻璃儀器代替。

　　3．氣體收集方法主要取決于氣體的密度和氣體在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空氣重，所以常采用集氣瓶口向上排氣法收集。

　　4．可以根據(jù)二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒的性質，可以將燃著的木條放在集氣瓶口，如火焰熄滅，則說明二氧化碳已收集滿。

　　【板書】三  收集方法：向上排氣法

　　驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，火焰熄滅，已經(jīng)收集滿。

　　【板書】四、實驗室制取二氧化碳

　　【演示】制取并驗證二氧化碳氣體。

　　【提問】怎樣證明生成的氣體是二氧化碳？

　�。▽�氣體通入澄清石灰水中變渾濁）

　　【講解】上一節(jié)學過二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒，可以用來滅火，如液態(tài)二氧化碳滅火器。還有其它一些二氧化碳型滅火器。

　　【錄像】各種二氧化碳型滅火器介紹

　　【演示】滅火器原理實驗。

　　常用二氧化碳滅火器主要有：

　�。�1）泡沫滅火器（2）干粉滅火器（3）液態(tài)二氧化碳滅火器

　　【小結】通過已學習過的氧氣、氫氣、二氧化碳的實驗室制取，歸納出氣體實驗室制取的設計思路及方法，必須明確制取氣體的順序是：

　　1.了解實驗室制取氣體所需藥品及相應的化學反應方程式。

　　2.根據(jù)反應物、生成物的狀態(tài)及反應條件選擇合適的反應裝置。

　　3.根據(jù)氣體的物理性質（尤其是密度及其在水中的溶解性），選擇合適的收集方法及驗滿方法。

教學設計方案二

教學重點：實驗室制取二氧化碳的原理、裝置。探究能力的培養(yǎng)。

教學難點： 從二氧化碳制取裝置的探究過程中，提升實驗室氣體裝置的設計思維水平。

教學過程：

　　【引入】

　　節(jié)課我們學習了二氧化碳的性質，今天我們將來探究在實驗室中如何制得大量的二氧化碳氣體。

　　根據(jù)前面學習氧氣、氫氣的實驗室制法的經(jīng)驗分析，在實驗室制取一種氣體應考慮哪些因素？

　　學生活動：以小組為單位討論、代表發(fā)言。制取所需藥品、化學反應原理、反應條件、制取裝置、收集方法、驗滿或驗純的方法。

　　【展開】目前已學過哪些反應可生成CO2?

　　學生活動：

　　列出很多反應
　

　　除大家列出的反應外，還有許多反應可以得到CO2。但并不是所有的反應都適合用于實驗室制取CO2。如煅燒石灰石在實驗室中很難實現(xiàn)。碳燃燒生成的氣體可能不純等等。

　　提問：以上反應中最適合實驗室制取CO2的藥品是？說明原因。

　　學生活動：通過討論和實驗排除反應1、2、3、4、6、7、8。明確反應5為實驗室制取CO2­­ 的反應。

　　[板書]：

　　實驗藥品：

　　1．      石灰石和稀鹽酸

　　2．      反應原理

　　CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2­+H2O請歸納反應的特點。

　　3．      反應裝置：固液不加熱裝置

　　4．      收集裝置

　　向上排空氣集氣法

　　提出探究問題：設計何種實驗裝置來制取CO2？（至少2種）

　　教師提供制氧氣、制氫氣的裝置圖供學生參考

　　學生活動：分組討論。小組活動。

　　1．首先考慮制氫氣的裝置。

　　2．在制氫裝置基礎上，改進實驗裝置。

　　3．提出各種裝置的創(chuàng)意。

　　4．畫出草圖，有小組代表上臺展示并講解設計思想。

　　5．其他小組質疑。

　　（建議：此處應提供可制備CO2的各種儀器及組裝好的裝置圖。最好是動態(tài)的。）

　　在同學們的共同設計中找到滿足條件的設計。

　　1．簡易氣體發(fā)生裝置（試管、導氣管）

　　2．將試管改為燒瓶、廣口瓶等較大液體容器。

　　3．類似啟普發(fā)生器裝置（氣體出口有控制開關或固液分離機關設計）

　　提出問題：根據(jù)大家的設計，總結滿足需要的制取CO2的合理裝置。

　　1．制取少量的氣體

　　2．一次性制取大量的氣體

　　3．隨時開始隨時停止的實驗裝置。

　　【結束】

　　提問：根據(jù)CO2的制取裝置的討論，總結實驗室制取氣體的裝置的一般思路。

　　（建議：此處應設計動畫圖。）

　　學生活動：小組討論

　　根據(jù)藥品的狀態(tài)、反應條件及待制取氣體的氣體的溶解性、密度等因素來考慮制取氣體的裝置。

　　1．固體加熱裝置。例如制氧氣。

　　2．固液不加熱裝置。例如制氫氣、二氧化碳。

 

探究活動

　　家庭小實驗：

　　取一只小燒杯（或耐熱玻璃杯），杯底立放一支蠟燭，點燃蠟燭。再加入一些堿面（主要成分碳酸鈉），沿燒杯壁往燒杯中倒入一些白醋（含有一定量的醋酸），觀察實驗現(xiàn)象。請解釋你觀察到的所有現(xiàn)象。

　　答案：堿面與醋酸反應生成二氧化碳，二氧化碳不支持燃燒，故會將燃著的蠟燭熄滅。

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