資源簡介

二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取
教學(xué)目標(biāo)
1.知道實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究思路。
2.通過探究活動(dòng)了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理和制取裝置。
3.初步學(xué)習(xí)二氧化碳的制取、驗(yàn)證、驗(yàn)滿等操作。
4.運(yùn)用設(shè)計(jì)裝置、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等方法，激發(fā)學(xué)生參與問題探究的積極性。
重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳原理和裝置的探究。
難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的設(shè)計(jì)。
教學(xué)用品：媒體；實(shí)驗(yàn)儀器和藥品（試管；錐形瓶；帶導(dǎo)管的橡皮塞；集氣瓶；大理石；稀鹽酸；碳酸鈉；澄清的石灰水等）。
教學(xué)過程
1.新課導(dǎo)入：
打開雪碧、可樂、啤酒等飲料的封口，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的氣泡，這些氣泡是什么氣體的氣泡？（二氧化碳的氣泡）怎樣驗(yàn)證呢？（將氣體通入澄清的石灰水）好，讓我們來試一試（教師用可樂飲料做演示實(shí)驗(yàn)），我們看到——澄清的石灰水變渾了。由澄清的石灰水變渾濁這一現(xiàn)象，可推出可樂飲料中逸出的氣體的確是二氧化碳。在實(shí)驗(yàn)室里，二氧化碳?xì)怏w究竟是怎樣制取的呢？本節(jié)課我們將一起來研究。
2.知識(shí)回顧。
在第二單元，我們?cè)芯窟^實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法，請(qǐng)同學(xué)們觀看大屏幕，回憶相關(guān)知識(shí)。
（1）學(xué)生回顧（實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀或過氧化氫溶液來制取氧氣，其反應(yīng)原理分別是……）
表1：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的知識(shí)回顧
藥 品 KMnO4 H2O2溶液和MnO2
反應(yīng)原理 2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O2==2H2O+O2↑
反應(yīng)物狀態(tài) 固體 固體、液體
反應(yīng)條件 加熱 不需加熱
發(fā)生裝置 A B
收集裝置 C或D
驗(yàn)證方法 用帶火星的木條伸進(jìn)瓶內(nèi)，木條復(fù)燃，則該氣體是氧氣。
驗(yàn)滿方法 用帶火星的木條放在瓶口，木條復(fù)燃，則證明已滿。
圖1：供選擇的實(shí)驗(yàn)裝置
（2）教師總結(jié)：由剛才的知識(shí)回顧，我們可以得出，反應(yīng)原理、制取裝置、驗(yàn)證驗(yàn)滿方法，是研究實(shí)驗(yàn)室制取氣體的主要內(nèi)容，具體的研究思路是，確定制備氣體的反應(yīng)原理，也就是確定反應(yīng)物及反應(yīng)的化學(xué)方程式→確定氣體的制取裝置，氣體制取的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分，發(fā)生裝置確定的依據(jù)是？（反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)發(fā)生的條件）收集裝置確定的依據(jù)是？（氣體的密度、溶解性以及氣體是否與水反應(yīng)等）→確定氣體驗(yàn)證、驗(yàn)滿方法，一般而言，氣體驗(yàn)證、驗(yàn)滿利用的是氣體的——（化學(xué)性質(zhì)）。接下來，我們就沿著這一思路來研究二氧化碳?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)室制取。
3.探究活動(dòng)1：探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理。
（1）提問：在我們所學(xué)過的反應(yīng)中，有哪些反應(yīng)可以產(chǎn)生二氧化碳呢？實(shí)驗(yàn)室里能選用這些反應(yīng)來制備二氧化碳嗎？
（2）師生活動(dòng)（投影）——議一議
表2：能夠產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)
生成二氧化碳的反應(yīng) 能否用于實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳及理由
1 C+O2==CO2 不能，制得的氣體可能不純
2 石蠟+氧氣 → 二氧化碳+水 不能，制得的氣體可能不純
3 2Fe2O3+2C==4Fe+3CO2↑ 不能，條件較難滿足
4 2CuO+C==2Cu+CO2↑ 不能，條件較難滿足
（3）教師講述：很遺憾，我們所熟悉的這些能夠產(chǎn)生二氧化碳的反應(yīng)，因?yàn)樯傻臍怏w可能不
純、反應(yīng)條件較難滿足等原因，沒能入選實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳的反應(yīng)。下面，老師再向同學(xué)們介紹三個(gè)能夠生成二氧化碳的反應(yīng)，讓我們通過一組較為粗略的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，看看哪些反應(yīng)適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳？
（4）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。
●投影實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（投影）——做一做
圖2：三個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的示意圖
●教師講述：在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意：先將半藥匙碳酸鈉粉末、兩至三粒石灰石分別放入三支試管中；然后向三支試管中分別倒入1/5試管的稀鹽酸或稀硫酸；我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)要注意觀察和對(duì)比三個(gè)反應(yīng)中氣泡產(chǎn)生的快慢。
●學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)（請(qǐng)同學(xué)們說一說剛才實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象）。
●學(xué)生填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（投影）——說一說
表3：石灰石、碳酸鈣與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)藥品 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1.稀鹽酸和碳酸鈉粉末 產(chǎn)生氣泡，速率很快
2.稀鹽酸和塊狀石灰石 產(chǎn)生氣泡，速率適中
3.稀硫酸和塊狀石灰石 產(chǎn)生氣泡，速率緩慢并漸止
●引導(dǎo)學(xué)生分析那種反應(yīng)適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w—想一想
講述：針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同學(xué)們想一想，實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的最佳反應(yīng)是？（學(xué)生思考
后得出結(jié)論：稀鹽酸和石灰石的反應(yīng)速率適中，適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w）
●整理實(shí)驗(yàn)原理的確定因素（投影）——理一理
講述：由此可知，確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的反應(yīng)原理時(shí)，我們要就以下因素加以綜合考慮：制得的氣體較純；反應(yīng)條件容易滿足；反應(yīng)速率適中等。由于石灰石和稀鹽酸的反應(yīng)符合上述幾點(diǎn)要求，因此，我們將該反應(yīng)確定為實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)（板書：一、反應(yīng)原理）。
（5）投影反應(yīng)原理。
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 ；H2CO3 =H2O+CO2↑
總反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（6）邊投影邊講述：該反應(yīng)的反應(yīng)物是石灰石和稀鹽酸，石灰石的主要成分是碳酸鈣；稀鹽酸的主要成分是氯化氫和水，大理石的主要成分也是碳酸鈣，因此，也可以用大理石來替代石灰石[板書：石灰石（大理石）和稀鹽酸]。該反應(yīng)的原理是，石灰石或大理石中的碳酸鈣與稀鹽酸中的氯化氫反應(yīng)，生成氯化鈣和碳酸，碳酸不穩(wěn)定，很容易分解成二氧化碳和水。將第一個(gè)反應(yīng)式中的碳酸用水和二氧化碳加以替換，這樣，就得到了該反應(yīng)的總的化學(xué)方程式（板書：CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O +CO2↑）。
●過渡：確定了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理，接下來，我們?cè)撗芯渴裁茨兀浚ㄖ迫⊙b置）沒錯(cuò)！
4.探究活動(dòng)2：探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置。
（板書：二、制取裝置 ）
（1）師生活動(dòng)（投影）——相信你會(huì)思考
●提問1：確定二氧化碳的發(fā)生裝置時(shí)要考慮哪些因素？（反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)發(fā)生的條件）請(qǐng)一位同學(xué)說一說這兩個(gè)方面的情況（固體和液體；不需要加熱）（板書：發(fā)生—固液；不加熱）。由此可推知，實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和那一個(gè)反應(yīng)的發(fā)生裝置相似（過氧化氫溶液的分解）。
●提問2：確定二氧化碳的收集裝置時(shí)要考慮的因素又有哪些？（密度、溶解性、能否與水反應(yīng)）。雖然二氧化碳的性質(zhì)是本單元第三課題的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但相信同學(xué)們對(duì)此已經(jīng)有了一定的了解（學(xué)生表述，老師補(bǔ)充：密度比空氣大；能溶于水；能和水發(fā)生反應(yīng)）。由此可推知，收集二氧化碳?xì)怏w應(yīng)該采用——向上排空氣法（板書：收集—向上排空氣）。
●過渡：帶著剛才的思考結(jié)果，我們來做一回選擇。
（2）師生活動(dòng)（投影）——相信你會(huì)選擇
現(xiàn)提供如下裝置，你會(huì)選擇怎樣的發(fā)生和收集裝置來制取二氧化碳呢？
圖3：供選擇的實(shí)驗(yàn)裝置
●學(xué)生選擇。
●提問2：C裝置中用到了長頸漏斗，該儀器的作用是什么？（用于添加鹽酸）值得提醒的是，用長頸漏斗時(shí)，要注意其下端要插入液面以下形成液封，否則氣體要從長頸漏斗中逸出。
●過渡：如果實(shí)驗(yàn)室里沒有長頸漏斗和錐形瓶，我們能找到其它儀器來替代嗎？
（3）師生活動(dòng)（投影）——相信你會(huì)變通
在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)，下列儀器中：
哪些可以代替長頸漏斗？________哪些可以代替錐形瓶？_________
圖4：供選擇的儀器
●學(xué)生選擇（注意提醒學(xué)生：分液漏斗的下斷不需要插入液面以下）。
●過渡：剛才的活動(dòng)情況表明，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的認(rèn)識(shí)已經(jīng)到了能選擇、會(huì)變通的地步，如果給出若干種實(shí)驗(yàn)儀器，相信同學(xué)們也一定能夠設(shè)計(jì)出富有個(gè)性的實(shí)驗(yàn)裝置來。愿意試一試嗎？（愿意）好，現(xiàn)在有請(qǐng)幾位同學(xué)到臺(tái)前來點(diǎn)擊屏幕上的儀器，設(shè)計(jì)組接裝置，要求每位同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置不得完全雷同。
（4）師生活動(dòng)（投影）——相信你會(huì)設(shè)計(jì)
●學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置（媒體呈現(xiàn)儀器，學(xué)生點(diǎn)擊組裝）。
●教師或?qū)W生適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。
●過渡：一開始，我們呈現(xiàn)了一條實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究路線，現(xiàn)在走到哪里了？（裝置的研究）下一步該研究什么呢？（二氧化碳的驗(yàn)證和驗(yàn)滿）（板書：三、驗(yàn)證和驗(yàn)滿）
5.探究活動(dòng)3：探究二氧化碳的驗(yàn)證和驗(yàn)滿。
（1）講述：驗(yàn)證和驗(yàn)滿是兩個(gè)容易混淆的問題，請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用對(duì)比的方式，對(duì)此加以思考。
（2）師生活動(dòng)（投影）——相信你會(huì)對(duì)比
驗(yàn)證：將氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，則表明氣體是二氧化碳；
驗(yàn)滿：用燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則表明氣體已經(jīng)集滿。
（3）教師強(qiáng)調(diào)：通過對(duì)比，我們找到了兩者的不同，驗(yàn)證二氧化碳用的是澄清的石灰水，驗(yàn)滿二氧化碳用的是燃著的木條（板書：澄清的石灰水；燃著的木條）。
●過渡：解決了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的三個(gè)主要問題，接下來，同學(xué)們?cè)撟鍪裁戳耍浚▌?dòng)手實(shí)驗(yàn)，制備二氧化碳?xì)怏w）對(duì)！為了使實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得規(guī)范有序，實(shí)驗(yàn)前，我們還必須明確兩個(gè)問題，一是實(shí)驗(yàn)的步驟，二是操作的要點(diǎn)。
6.探究活動(dòng)4：制取一瓶二氧化碳?xì)怏w。
（1）學(xué)生回憶操作步驟
（2）媒體投影（投影）——相信你會(huì)操作
a按要求連接好儀器
b檢查裝置的氣密性
c裝入藥品（先加固體，后加液體）
d收集并驗(yàn)滿氣體
（板書—實(shí)驗(yàn)步驟：連、查、裝、收）
（3）講述：至于相關(guān)的操作要點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中自行回憶，同組的同學(xué)要相互提醒，密切配合！
（4）學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。
（5）請(qǐng)兩位同學(xué)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果。
現(xiàn)在老師想請(qǐng)兩位同學(xué)匯報(bào)一下實(shí)驗(yàn)成果。（喚一名學(xué)生）你準(zhǔn)備用什么方法說明你收集到的氣體是二氧化碳？好，給大家演示一下！（喚另一名學(xué)生）你收集到的二氧化碳?xì)怏w充滿集氣瓶了嗎？你怎么知道的？把你剛才的驗(yàn)滿方法也給大家演示一遍。好，剛才兩位同學(xué)的成果匯報(bào)都很精彩，讓我們把掌聲送給他們！
（6）討論配有長頸漏斗的發(fā)生裝置氣密性的檢查方法（投影）——相信你會(huì)反思
●講述：剛才實(shí)驗(yàn)的過程中，老師看到了部分小組的同學(xué)所設(shè)計(jì)的發(fā)生裝置中用到了長頸漏斗。（喚一名學(xué)生）你們小組的實(shí)驗(yàn)用到了長頸漏斗，裝藥品前檢查了氣密性沒有？這種裝置的氣密性該如何檢驗(yàn)，想過嗎？（對(duì)話過程中注意評(píng)價(jià)學(xué)生——你是一位有點(diǎn)粗心的學(xué)生，你是一位誠實(shí)的學(xué)生；你是位善于思考的學(xué)生等）
●討論：（投影）用了長頸漏斗的二氧化碳發(fā)生裝置，該如何檢查其氣密性？
●教師演示。
●結(jié)論：用彈簧夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，形成液封，如果其中的液面保持不變，則說明裝置的氣密性良好。
7.課堂小結(jié)（投影）——相信你會(huì)總結(jié)
（1）過渡：本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)已經(jīng)基本完成了，請(qǐng)同學(xué)們回頭看看，盤點(diǎn)一下自己的收獲。
（2）學(xué)生回答本節(jié)課所學(xué)到的知識(shí)，所運(yùn)用的方法。
（3）結(jié)束語：從剛才的發(fā)言中不難看出，本節(jié)課，同學(xué)們不僅學(xué)到了一些新知，也感悟了不少方法，有了知識(shí)墊底，有了方法引路，今后，同學(xué)們必將在科學(xué)學(xué)習(xí)的道路上一路探索，一路高歌，一路歡笑！下課以后的學(xué)習(xí)任務(wù)是——
8.布置作業(yè)。
（1）完成課本112頁四道習(xí)題。
（2）利用家庭里的物品，設(shè)計(jì)并完成制取二氧化碳?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)。
●板書設(shè)計(jì)：
二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取
一、反應(yīng)原理：
石灰石（大理石）和稀鹽酸反應(yīng)
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
二、制取裝置：
發(fā)生—固、液；不加熱。
收集—向上排空氣。
三、驗(yàn)證和驗(yàn)滿：澄清石灰水；燃著木條。
四、實(shí)驗(yàn)步驟：連、查、裝、收。
△
MnO2
點(diǎn)燃
點(diǎn)燃
高溫
高溫

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