二氧化碳的反应原理和方法.docx

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二氧化碳的反应原理和方法

一、教学目标

1．知识与技能

（1）了解实验室制取二氧化碳的反应原理和方法，知道二氧化碳的检验和验满方法；

（2）能设计出实验室制取二氧化碳的简易装置，了解实验室制取气体的一般思路。

2．过程与方法

（1）通过二氧化碳和氧气有关性质的比较，了解制备二氧化碳和氧气时，其发生装置与收集装置的异同，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法；

（2）让学生在组装并使用自己设计的装置制取气体的过程中，体验、反思和完善实验设计，初步掌握基本实验技能，树立多角度、多层次观察和分析问题的能力。

3．情感、态度与价值观

（1）增强学生对化学实验的好奇和探究欲，激发学习化学的兴趣；

（2）培养学生善于合作、勤于思考、严谨、勇于创新、大胆实践的科学精神。

二、教学重点难点

1．教学重点：

采用活动与探究的方式研究实验室中制取二氧化碳的反应原理、仪器装置，并利用设计的装置制取二氧化碳

2．教学难点：

从实验室制取气体的一般思路出发，学习二氧化碳的实验室制法

三、教具、学具准备

1．教具准备：

⑴多媒体教学系统及课件（Flash制作）；

⑵“空瓶变瘪”趣味实验用品：

空塑料瓶和盛满二氧化碳的塑料瓶各一只、热水瓶、水槽；

⑶制取二氧化碳的装置两套（展示所用）：

锥形瓶、双孔塞、长颈漏斗、导管、集气瓶、玻璃片；大试管、单孔塞、导管、集气瓶、玻璃片、铁架台；

⑷实物投影仪

2．学具准备：

⑴“空瓶变瘪”趣味实验用品：

空塑料瓶一只、盛有水的大烧杯一只；

⑵探究实验室制取二氧化碳原理的相关仪器：

点滴板、胶头滴管、镊子、药匙；

⑶设计方案所用：

教材中备选仪器的复印图片（每张小纸片一种仪器，每种仪器图3～4张以备在不同组合中使用）、双面胶、小剪刀；

⑷实验室制取（简易装置）及收集、检验、验满二氧化碳的相关仪器：

大试管、单孔塞、导管、集气瓶、玻璃片、铁架台、试管、火柴等；

⑸药品：

石灰石、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸、澄清石灰水

四、教学过程

教学

环节

　　　　　　　教师活动

　　　学生活动

　设计

　意图

引入

新课

在引入新课时，采用空瓶变瘪的实验，既是为了激发兴趣，也是创设情景，提出问题。

具体实施过程：

课前，教师准备了一只空饮料瓶，向其中倒入半瓶热水后倒掉，然后迅速拧紧瓶盖，将其浸入冷水中，瓶子马上变瘪了。

然后教师又拿出一只事先收集满二氧化碳的饮料瓶，对同学们说：

“刚才我用热水做的这个实验，现在改用冷水，看看能否成功。

”当教师向瓶中注入约1/3体积的水后，立即拧紧瓶盖，用力振荡，发现瓶子也慢慢变瘪了。

这时学生们有点迷惑了，教师趁机鼓动：

“大家想不想亲手做一下，在每组仪器用品中，都有一只塑料瓶，大家试验一下吧！

”

这时，教师说：

“其实老师的瓶子和大家的不一样，我的瓶子里面装有一种‘神秘’的气体，而大家的瓶子里面只是空气。

我瓶子里的气体，一遇见水呀，就哧溜溜钻进去很多――能溶于水，所以密封的瓶子里面气压也会减小，当然就会变瘪了。

”教师接着发问：

“大家能猜一下这是什么气体吗？

”

“大家知道我是怎样将饮料瓶中装满二氧化碳的吗？

你们想不想将自己的瓶中也装满二氧化碳，重复一下老师刚才的实验？

”

观察、思考

学生们感到惊奇，但是大家很快明白了其中的道理，这是因为封闭的塑料瓶内盛有热空气，当它遇冷后体积缩小，瓶内气压减小，在外界大气压的作用下，软塑料瓶自然就变瘪了。

学生们模仿教师的实验后，感到很失望，因为他们的瓶子都没有变瘪 。

由于大部分学生已经预习过，很快大家就回答说：

“二氧化碳”。

也有同学回答是氧气或氮气的，但马上被其他同学否定了，在前面学过这两种气体都是难溶于水的。

此时，学生们跃跃欲试，急切地想知道怎样才能让自己的瓶子里装满二氧化碳。

既是为了引课，也是为了让学生对亲自制取一瓶二氧化碳产生迫切需要，在任务驱动下，为探究二氧化碳的制法作好铺垫。

提出

问题

提问：

如何才能得到一瓶纯净的二氧化碳呢？

课件投影如下内容：

 列举你所知道的能生成二氧化碳的反应，能写出化学方程式的写出化学方程式。

鼓励学生利用“头脑风暴”法，搜索尽可能多的反应。

在备课时考虑到学生的可能答案有：

碳在氧气或空气中燃烧；一氧化碳在空气或氧气中燃烧；木炭还原氧化铜；蜡烛燃烧；碳酸钠与稀盐酸的反应（《质量守恒定律》中有该实验）、石灰石或大理石与稀盐酸反应（某些学生已预习，下同）；一氧化碳还原氧化铜；……

在课件中事先将这些隐藏在表格中，根据学生的回答一一点出，投放在大屏幕上。

提问：

哪些反应能方便快捷地得到较纯净的二氧化碳呢？

师生讨论结果：

碳酸钠与稀盐酸的反应、碳酸钙与稀盐酸的反应能制得较纯净的二氧化碳。

但它们的反应速度如何、气体是否易于收集呢？

让我们通过实验进行探究。

小组活动，组内讨论、交流，一小组代表回答，其他小组补充或抢答。

小组讨论在实验室条件下是否可行，从反应条件、药品来源、操作是否简便、气体是否便于收集等方面综合考虑。

有些反应制得的二氧化碳不纯，有些反应条件要求过高，有些操作不简便，有些难于收集等，被同学们一一否决。

在已有知识经验的基础上，使学生初步学会综合分析问题、理论联系实际，寻找出可能适合的反应药品。

探究

实验

石灰石与稀盐酸、石灰石与稀硫酸、碳酸钠与稀盐酸、碳酸钠与稀硫酸的反应，哪个更适合在实验室里制取二氧化碳。

师生讨论后，得出结论：

在实验室里制取二氧化碳的最佳药品是石灰石和稀盐酸

师（播放课件）：

实验室制取二氧化碳的反应原理及相应的化学方程式

CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑

分组在点滴板上完成上述实验，并得出结论：

碳酸钠无论与哪种酸反应，速度很快，不易收集；石灰石与稀硫酸的反应开始时有气泡产生，但随之气泡越来越少，慢慢停止了反应；只有石灰石与稀盐酸的反应速度适中，反应在持续进行，收集起来也很方便。

对于含碳酸根的化合物与酸产生二氧化碳的反应，引导学生关注其反应物状态、反应条件、反应速度等，从而通过实验确定实验室制取二氧化碳的反应原理和最适合药品。

设计方案

⑴温故知新

组织讨论选用什么样的制取和收集装置，播放课件“氧气的实验室制法”中列表：

反应原理、所需药品、仪器装置、收集方法、验满方法、检验方法等。

引导学生复习回顾第二单元《氧气的制取》

推导出二氧化碳的实验室制法与实验室中用双氧水与二氧化锰制氧气有共同点，都是“固＋液→气，且反应不需要加热”。

因此制取二氧化碳可以用与之相同或相似的装置，而不能用高锰酸钾或氯酸钾加热分解制取氧气的装置。

同时还需要讨论收集方法，通过与氧气对比，再联系二氧化碳的物理性质，学生们很快就得出结论：

二氧化碳只能用向上排空气法收集。

联系对比，温故知新。

⑵设计方案

从教材第111页备选仪器图中选取合适的仪器，设计并组装制取二氧化碳的装置。

师：

让我们玩一个“拼图游戏”――用印有仪器图的小纸片尽可能多地拼接、粘贴成几套制取并收集二氧化碳的装置，也可以另选仪器或代用品手绘设计图，比比看哪个小组设计得最快、最多、最好。

播放课件，拖曳仪器图，演示组装过程，评价、鼓励各小组成功之处并纠正学生装置图中的错误，特别是向上排空气法收集气体时导管应伸入集气瓶底部，这一点在装置图中就不被很多学生所注意。

将组装起的成套装置用双面胶粘贴在白纸上，在实物投影上展示，不同组之间互相交流、补充完善。

之所以提供纸片让学生粘贴模拟，而未用实物仪器让学生组装，主要是考虑这本身属于设计实验，类似于建筑中的图纸，再者如果将所有备选仪器都提供出来，一则受实验室条件限制（某些仪器数量不足），二则学生的课桌上也无法摆放那么多的仪器，故而采用纸片模拟法。

师生讨论之后，共同评选出了最优化装置（锥形瓶、双孔塞配长颈漏斗）和最简单装置（大试管、单孔塞）各一套。

最优化装置         最简单装置（铁架台未画出）

交流

提升

播放课件，组织讨论列表

“二氧化碳的实验室制法”

讨论二氧化碳制取中的如下问题：

反应原理、所需药品、仪器装置、收集方法、验满方法、检验方法等，以提升对二氧化碳实验室制法的认识，使之更加全面、系统。

相关问题与“温故知新”中氧气制法一致，使学生在这种形式对称、问题相似的表格中进行联系对比、梳理整合，更易于建构自己的知识体系，做到交流提升。

动手

实践

指导学生完成实验室制取二氧化碳的操作

学生小组合作：

用最简单的装置制取并收集一瓶二氧化碳，练习验满和检验方法，然后用软空塑料瓶收集一瓶二氧化碳并倒入约1/3体积水，重复课前“空瓶变瘪”实验。

前期讨论的诸如反应原理、药品选用、仪器装置及收集方法等都像“纸上谈兵”，是为动手实验，真正在实验室里制取并收集二氧化碳打下基础。

另外，让学生重做“空瓶变瘪”实验，也算是做到了首尾呼应。

迁移

应用

完成实验后，课件中投影展示如下题目：

⑴实验室常用固体亚硫酸钠和稀硫酸反应来制取SO2气体，已知SO2是无色有毒的气体，密度比空气大，能溶于水。

则实验室制取SO2气体的发生装置应选用_____，收集装置应选用_____。

⑵实验室用无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物加热制取甲烷。

甲烷的密度比空气小，难溶于水。

则实验室制取甲烷气体的发生装置应选用_____，收集装置应选用_____。

（已知空气的平均相对分子质量为29，各元素的相对原子质量为H：

1  C：

12  O：

16  S：

32）

完成有关知识与方法的训练，对实验室制取气体的一般方法和思路进行合理演绎，提高学生的迁移应用能力，并对学生进行达标测试。