2020-2021学年第三节 二氧化碳的实验室制法教案

二氧化碳的实验室制法    

一、教学目标

  1．知识与技能

知道实验室制取二氧化碳的反应原理，能根据反应原理正确选择发生装置和收集装置；了解实验室制取气体的一般思路和方法。

 2．过程与方法

 通过实验探究确定实验室制取二氧化碳气体的药品，学习运用实验获取信息的方法；通过与实验室制取氧气装置的对比分析，初步学会运用比较、概括等方法对获取的信息进行整理和加工。

 3．情感、态度和价值观

 通过探究活动，激发学生的化学学习兴趣，使学生学会合作与交流；发展学生勤于思考、大胆实践、勇于创新的科学精神。

  二、重点：实验室制取二氧化碳原理和装置的探究。

  三、难点：实验室制取二氧化碳装置的设计。

  四、教学用品：媒体；实验仪器和药品（试管；锥形瓶；带导管的橡皮塞；集气瓶；大理石；稀盐酸；碳酸钠；澄清的石灰水等）。

五、教学过程

1.新课导入：

打开雪碧、可乐、啤酒等饮料的封口，我们会发现大量的气泡，这些气泡是什么气体的气泡？（二氧化碳的气泡）怎样验证呢？（将气体通入澄清的石灰水）好，让我们来试一试（教师用可乐饮料做演示实验），我们看到——澄清的石灰水变浑了。由澄清的石灰水变浑浊这一现象，可推出可乐饮料中逸出的气体的确是二氧化碳。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）

2.知识回顾。

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。

（1）学生回顾（实验室用高锰酸钾或过氧化氢溶液来制取氧气，其反应原理分别是……）

表1：实验室制取氧气的知识回顾

图1：供选择的实验装置

（2）教师总结：由刚才的知识回顾，我们可以得出，反应原理、制取装置、验证验满方法，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？（反应物的状态和反应发生的条件）收集装置确定的依据是？（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）。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。

3.探究活动1：探究实验室制取二氧化碳的反应原理。

（1）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？

（2）师生活动（投影）——议一议

表2：能够产生二氧化碳气体的反应

    （3）教师讲述：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。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？

    （4）学生分组实验。

●投影实验内容（投影）——做一做

图2：三个对比实验的示意图

●教师讲述：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。

●学生实验，教师巡回指导（请同学们说一说刚才实验中观察到的现象）。

●学生填写实验报告（投影）——说一说

表3：石灰石、碳酸钙与稀盐酸、稀硫酸反应的对比实验

●     引导学生分析那种反应适用于实验室制取二氧化碳气体—想一想

（提醒学生固体碳酸钠和石灰石的用量，盐酸的用量，此实验所要观察的现象重点是什么，操作的规范性）

    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

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）

●整理实验原理的确定因素（投影）——理一理

讲述：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（板书：一、反应原理）。

   （5）投影反应原理。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 ；H2CO3 =H2O+CO2↑

总反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

（6）边投影边讲述：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式（板书：CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O +CO2↑）。

    ●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）没错！

    4.探究活动2：探究实验室制取二氧化碳的装置。

    （板书：二、制取装置 ）

（1）师生活动（投影）——相信你会思考

●提问1：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：发生—固液；不加热）。由此可推知，实验室制取二氧化碳的发生装置和那一个反应的发生装置相似（过氧化氢溶液的分解）。

    ●提问2：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）。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（学生表述，老师补充：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：收集—向上排空气）。

●过渡：带着刚才的思考结果，我们来做一回选择。

（2）师生活动（投影）——相信你会选择

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？

图3：供选择的实验装置

●学生选择。

●提问2：C装置中用到了长颈漏斗，该仪器的作用是什么？（用于添加盐酸）值得提醒的是，用长颈漏斗时，要注意其下端要插入液面以下形成液封，否则气体要从长颈漏斗中逸出。

●过渡：如果实验室里没有长颈漏斗和锥形瓶，我们能找到其它仪器来替代吗？

（3）师生活动（投影）——相信你会变通

在实验室制取二氧化碳时，下列仪器中：

哪些可以代替长颈漏斗？________哪些可以代替锥形瓶？_________

图4：供选择的仪器

    ●学生选择（注意提醒学生：分液漏斗的下断不需要插入液面以下）。

●过渡：刚才的活动情况表明，同学们对实验室制取二氧化碳装置的认识已经到了能选择、会变通的地步，如果给出若干种实验仪器，相信同学们也一定能够设计出富有个性的实验装置来。愿意试一试吗？（愿意）好，现在有请几位同学到台前来点击屏幕上的仪器，设计组接装置，要求每位同学设计的装置不得完全雷同。

（4）师生活动（投影）——相信你会设计

●学生设计实验装置（媒体呈现仪器，学生点击组装）。

●教师或学生适当点评。

●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？（二氧化碳的验证和验满）（板书：三、验证和验满）

5.探究活动3：探究二氧化碳的验证和验满。

（1）讲述：验证和验满是两个容易混淆的问题，请同学们运用对比的方式，对此加以思考。

（2）师生活动（投影）——相信你会对比

验证：将气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，则表明气体是二氧化碳；

验满：用燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则表明气体已经集满。

（3）教师强调：通过对比，我们找到了两者的不同，验证二氧化碳用的是澄清的石灰水，验满二氧化碳用的是燃着的木条（板书：澄清的石灰水；燃着的木条）。

    ●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。

6.探究活动4：制取一瓶二氧化碳气体。

（1）学生回忆操作步骤

（2）媒体投影（投影）——相信你会操作

a按要求连接好仪器

b检查装置的气密性

c装入药品（先加固体，后加液体）

d收集并验满气体

（板书—实验步骤：连、查、装、收）

    （3）讲述：至于相关的操作要点，请同学们在实验过程中自行回忆，同组的同学要相互提醒，密切配合！

（4）学生实验，教师巡回指导。

（5）请两位同学汇报实验成果。

现在老师想请两位同学汇报一下实验成果。（唤一名学生）你准备用什么方法说明你收集到的气体是二氧化碳？好，给大家演示一下！（唤另一名学生）你收集到的二氧化碳气体充满集气瓶了吗？你怎么知道的？把你刚才的验满方法也给大家演示一遍。好，刚才两位同学的成果汇报都很精彩，让我们把掌声送给他们！

（6）讨论配有长颈漏斗的发生装置气密性的检查方法（投影）——相信你会反思

●讲述：刚才实验的过程中，老师看到了部分小组的同学所设计的发生装置中用到了长颈漏斗。（唤一名学生）你们小组的实验用到了长颈漏斗，装药品前检查了气密性没有？这种装置的气密性该如何检验，想过吗？（对话过程中注意评价学生——你是一位有点粗心的学生，你是一位诚实的学生；你是位善于思考的学生等）

●讨论：（投影）用了长颈漏斗的二氧化碳发生装置，该如何检查其气密性？

●教师演示。

●结论：用弹簧夹夹紧胶皮管，向长颈漏斗中加水，形成液封，如果其中的液面保持不变，则说明装置的气密性良好。

7.课堂小结（投影）——相信你会总结

（1）过渡：本节课的学习任务已经基本完成了，请同学们回头看看，盘点一下自己的收获。

（2）学生回答本节课所学到的知识，所运用的方法。

8.布置作业。

（1）完成课本112页四道习题。

（2）利用家庭里的物品，设计并完成制取二氧化碳气体的实验。

●板书设计：

二氧化碳的实验室制法

一、反应原理：

石灰石（大理石）和稀盐酸反应

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑

二、制取装置：

发生—固、液；不加热。

收集—向上排空气。

三、验证和验满：澄清石灰水；燃着木条。

四、实验步骤：连、查、装、收。