二氧化碳制取的研究-教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析 本節(jié)內(nèi)容位于人教版九年級化學(xué)教材第五單元第二節(jié)，主要是通過實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理研究氣體制備時(shí)發(fā)生裝置的選擇和收集裝置的選擇。因?qū)W生在第三單元已經(jīng)學(xué)過實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)原理及發(fā)生裝置和收集裝置，已有一定氣體制備的基礎(chǔ)，氣體制備屬于中考中重點(diǎn)考察的內(nèi)容。因此，本節(jié)內(nèi)容主要以自主合作探究模式進(jìn)行。二、學(xué)情分析學(xué)生在第二單元學(xué)習(xí)了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，對于氣體的制取原理、裝置、收集有一定基礎(chǔ)，已有了初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的知識、技能，所以本課題的難度不會很大。由于初三學(xué)生剛接觸化學(xué)不久，對化學(xué)尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿興趣，但由于學(xué)生接觸化學(xué)的時(shí)間不長，實(shí)驗(yàn)動手能力和分析能力較弱，還不具備自主的實(shí)驗(yàn)探究能力。學(xué)生易錯點(diǎn)分析及說明：學(xué)生極易將“檢驗(yàn)”和“驗(yàn)滿”混淆；、制取CO2操作中易出現(xiàn)的錯誤:（1）通過長頸漏斗添加稀鹽酸時(shí)，學(xué)生可能未將末端液封，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體逸出；（2）收集氣體時(shí)，導(dǎo)管沒有伸入瓶底，造成不易將瓶內(nèi)空氣排盡。三、教學(xué)目標(biāo)知識與技能：(1)了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理，用對比的方法探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置，并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳，初步學(xué)習(xí)二氧化碳的制取、驗(yàn)證、驗(yàn)滿等操作。(2)了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的方法和設(shè)計(jì)思路過程與方法：通過二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法的探究活動，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的基本過程，提出自己的觀點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評價(jià)，并進(jìn)行有效的探究活動。情感態(tài)度價(jià)值觀：通過自主探究，體驗(yàn)探究活動的樂趣和學(xué)習(xí)成功的喜悅，并培養(yǎng)善于合作，勇于探究等科學(xué)精神，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。四、重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳原理和裝置的探究，學(xué)習(xí)二氧化碳的制取、驗(yàn)證、驗(yàn)滿等操作。難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和評價(jià)。五、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖一、新課引入5min【提問1】生活中那些物質(zhì)中存在二氧化碳?xì)怏w？（圖片展示如：動植呼吸、植物的光合作用、舞臺效果、人工降雨滅火器、干冰升華、可樂雪碧等碳酸飲料）【提問2】如何證明碳酸飲料中有二氧化碳？可能回答：燃著的木條伸入會熄滅（燃著的木條熄滅能不能證明是二氧化碳？或許是氮?dú)猓浚狙菔?】展示雪碧：如何將飲料瓶中的二氧化碳通入澄清石灰水？教師演示：將雪碧瓶口塞上單孔橡皮塞，導(dǎo)管通入裝有澄清石灰水的試管中，稍微搖晃雪碧，觀察現(xiàn)象。(圖片展示，有時(shí)間再做演示實(shí)驗(yàn))討論并回答： 或回答通入澄清石灰水變渾濁。討論并思考：如何連接？觀察實(shí)驗(yàn)：石灰水變渾濁。結(jié)合生活中二氧化碳的存在引入，并以碳酸飲料中的二氧化碳的驗(yàn)證思考，引起學(xué)生探究興趣。二、實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路5min【過渡】實(shí)驗(yàn)室如何制取二氧化碳呢？【回顧】前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，請同學(xué)們回顧一下實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法有幾種？我們是如何實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的？【學(xué)生回答】方法一：方法二：方法三：高錳酸鉀制氧氣、氯酸鉀制氧氣、過氧化氫制氧氣【提問1】這些反應(yīng)原理確定后怎么做？選實(shí)驗(yàn)裝置：發(fā)生裝置和收集裝置發(fā)生裝置：根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)以及條件來確定。收集裝置：根據(jù)氧氣的密度和溶解性來定。【提問2】如何驗(yàn)證氧氣和驗(yàn)滿氧氣？【師生小結(jié)】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的一般思路反應(yīng)原理（反應(yīng)物、反應(yīng)方程式）發(fā)生裝置（反應(yīng)物的狀態(tài)以及反應(yīng)條件）收集裝置（氣體的密度和溶解性、是否與水反應(yīng)）檢驗(yàn)和驗(yàn)滿（利用氣體的化學(xué)性質(zhì)）【過渡】我們沿著實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路來研究實(shí)驗(yàn)室如何制取二氧化碳的？思考并回答。學(xué)生思考、討論、交流、歸納：（如高錳酸鉀制氧氣、氯酸鉀制氧氣為固體+固體，加熱，選擇發(fā)生裝置為A；氧化氫制氧氣為固體+液體，不加熱，選擇發(fā)生裝置為B）【學(xué)生回答】驗(yàn)證氧氣：用帶火星的木條伸進(jìn)瓶內(nèi)，若木條復(fù)燃則為氧氣。驗(yàn)滿氧氣：用帶火星的木條放在瓶口，木條復(fù)燃則氧氣已滿。以實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路引導(dǎo)學(xué)生給出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路，從特殊到一般，再由一般到特殊（實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳）。三、探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理。10min【提問1】：在我們所學(xué)過的反應(yīng)中，或者生活中有哪些反應(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？并說明理由。學(xué)生回答：碳與氧氣、蠟燭燃燒、碳酸鈣高溫分解、碳還原氧化鐵、碳酸分解等【學(xué)生分析】碳和氧氣反應(yīng)的結(jié)果比較復(fù)雜。如果氧氣充足，最后制得的氣體中混有雜質(zhì)氧氣；如果氧氣不足，最后制得的氣體中混有一氧化碳。所得氣體不純凈。石蠟燃燒不充分會有CO和黑色的單質(zhì)C同時(shí)還有H2O蒸汽，得到的二氧化碳不純凈；的反應(yīng)條件是高溫，在實(shí)驗(yàn)室中不容易達(dá)到該條件。H2CO3的溶解度很小,事實(shí)上H2CO3都是靠CO2加壓溶解到水中獲得,顯然這不是制CO2的途徑。H2CO3不穩(wěn)定易分解，碳酸中得到的二氧化碳很少。【討論小結(jié)】我們所了解的這些能夠產(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，不能用來實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。接下來，給同學(xué)們介紹四個(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？【簡要介紹】井穴板的使用（由5mL6孔圓柱形井穴組成的塑料井穴板，具有燒杯、試管、點(diǎn)滴班的功能，可用于對比實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)器，符合“綠色化學(xué)”的反應(yīng)器。）【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】先將半藥匙碳酸鈉粉末和碳酸鈣粉末分別放入井穴板的1、2中，然后分別倒入大約1毫升稀鹽酸或稀硫酸（每個(gè)井穴板5 mL）；將一至兩粒石灰石分別放入井穴板的4、5號中；再分別倒入1 mL左右的稀鹽酸或稀硫酸； 【提問2】以上4組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象？（小組派代表回答）對比實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)藥品實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1號：Na2CO3粉末和稀硫酸產(chǎn)生氣泡，速率很快2號：CaCO3 粉末和稀鹽酸4號：塊狀石灰石和稀硫酸5號：塊狀石灰石和稀鹽酸產(chǎn)生氣泡，速率緩慢漸止產(chǎn)生氣泡，速率適中【提問3】：針對上述實(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？是不是越快越好？整理實(shí)驗(yàn)原理的確定因素。【溫馨提示】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。【思考1】能否用石灰石和稀硫酸？（反應(yīng)發(fā)生一會就停止了？）【思考2】能否用濃鹽酸代替稀鹽酸與石灰石反應(yīng)？出示濃鹽酸，打開瓶蓋，并描述現(xiàn)象（有白霧出現(xiàn)）。【小結(jié)】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)。板書反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3 ；H2CO3 =H2O+CO2；總反應(yīng)化學(xué)方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2【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。該反應(yīng)原理：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。完成導(dǎo)學(xué)案中的表格，并小組討論分析所寫的反應(yīng)是否試用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究反應(yīng)原理，并注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄現(xiàn)象、對比四個(gè)個(gè)反應(yīng)中氣泡產(chǎn)生的快慢。學(xué)生思考討論后得出結(jié)論：稀鹽酸和石灰石的反應(yīng)速率適中，適用實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w。回答1.生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石的表面，阻止了反應(yīng)的進(jìn)行。）回答2： 濃鹽酸具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，會發(fā)出的氯化氫氣體與空氣中的水蒸氣結(jié)合生成鹽酸小液體，如果用濃鹽酸制取二氧化碳會使氣體不純。（二氧化碳混有氯化氫氣體）通過分析生成二氧化碳的反應(yīng)，并說明理由，為之后實(shí)驗(yàn)探究反應(yīng)原理做鋪墊。井穴板的使用，減少了反應(yīng)用量，利于對比實(shí)驗(yàn)，符合“綠色化學(xué)”的概念。引導(dǎo)學(xué)生分析哪種反應(yīng)適用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰ΑＫ摹⑻骄繉?shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置15min【過渡】：確定了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理，接下來，我們該研究什么呢？（制取裝置）【師生分析】發(fā)生裝置考慮：二氧化碳的反應(yīng)物的狀態(tài)為：固體+液體（不加熱型）。收集裝置考慮：二氧化碳密度比空氣大，可用向上排空氣法。二氧化碳能溶于水，并與水反應(yīng)，不能用排水法。【PPT】發(fā)生裝置及收集裝置的選擇。展示不同的實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生組裝實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置（學(xué)生合作，注意操作步驟及注意事項(xiàng)）。教師評價(jià)裝置的易用性方面的優(yōu)缺點(diǎn)。選擇發(fā)生裝置和收集裝置發(fā)生裝置和收集裝置優(yōu)點(diǎn)說明氣密性檢查及注意事項(xiàng)【分析】裝置的優(yōu)點(diǎn)、氣密性、注意事項(xiàng)類型一：DH試管+單孔塞（優(yōu)點(diǎn)：裝置很簡單，操作方便。）AH 錐形瓶+單孔塞或BH平底燒瓶+單孔塞（優(yōu)點(diǎn)：容量相對試管更大，能制取更多的氣體。）【提問】如何檢查上述三套發(fā)生裝置的氣密性？以試管為例：把導(dǎo)管口的下端浸入水中，用雙手緊握試管。如果觀察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，則證明裝置不漏氣。（錐形瓶或平底燒瓶同樣可以用捂熱法；若效果不明顯，可用微熱法，試管直接微熱，錐形瓶或平底燒瓶微熱需要墊石棉網(wǎng)）【注意】導(dǎo)管口稍微露出橡膠塞即可。（利于導(dǎo)氣）類型二：FGA長頸漏斗+雙孔塞+錐形瓶FGC長頸漏斗+雙孔塞+試管FGD長頸漏斗+雙孔塞+平底燒瓶優(yōu)點(diǎn)：長頸漏斗可隨時(shí)添加液體，隨時(shí)發(fā)生反應(yīng)。氣密性檢查：從漏斗加入一定量的水，使漏斗的下端管口浸沒在液面以下，夾緊彈簧夾，再加入少量的水，停止加水后，漏斗中與錐形瓶中液面差（即水柱高度）保持不變，說明該裝置不漏氣。（法2：把導(dǎo)管口的下端浸入水中，從漏斗加入一定量的水，若加水過程中導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡說明裝置不漏氣。）【注意】長頸漏斗下端的管口應(yīng)伸入液面下，錐形瓶中的導(dǎo)氣管不應(yīng)伸入液面以下，應(yīng)剛露出膠塞為宜。類型三：MAH注射器+錐形瓶+單孔塞MCH注射器+平底燒瓶+單孔塞MDH注射器+試管+單孔塞優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)制取并能控制反應(yīng)速率注射器氣密性檢查：法一：輕輕下推注射器活塞一小段距離后松手，若注射器能夠回到原來的刻度，則說明不漏氣。法二：把導(dǎo)管口的下端浸入水中，注射器先注入一定量的水，再往錐形瓶中注水，若加水過程中導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡說明裝置不漏氣。【補(bǔ)充介紹】MAH 分液漏斗+錐形瓶+雙孔塞MCH分液漏斗+平底燒瓶+雙孔塞MDH分液漏斗+試管+雙孔塞（分液漏斗和注射器的效果相同，通過控制液體的量，可連續(xù)制取并能控制反應(yīng)速率）分液漏斗氣密性檢查：關(guān)閉分液漏斗上的活塞，把導(dǎo)氣管的一端浸入水中，用雙手緊握試管底部。如果觀察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，而且在松開手后，導(dǎo)管中形成一段水柱，則證明裝置氣密性好，不會漏氣。類型四：“隨開隨用、隨關(guān)隨停”【展示】帶有多孔塑料片的裝置，同學(xué)們觀察這個(gè)裝置能否隨時(shí)反應(yīng)、隨時(shí)停止呢？請同學(xué)上來演示。打開長頸漏斗，緩慢添加鹽酸，反應(yīng)發(fā)生并產(chǎn)生氣體，當(dāng)把彈簧夾夾緊時(shí)，試管內(nèi)的大量氣體使得試管內(nèi)氣壓增大，將鹽酸溶液又圧回長頸漏斗中，反應(yīng)停止。（可引導(dǎo)學(xué)生分析）【介紹】另一種隨時(shí)反應(yīng)，隨時(shí)停止的發(fā)生裝置：齊普發(fā)生器（荷蘭科學(xué)家齊普發(fā)明的，以他的姓命名）由球形漏斗、容器和導(dǎo)氣管三部分組成。適用于塊狀固體與液體在常溫下反應(yīng)制取氣體。（氣密性檢查和長頸漏斗相似）使用時(shí)，將儀器橫放，把大理石由容器上插導(dǎo)氣管的口中加入，然后放正儀器，再將裝導(dǎo)氣管的塞子塞好。接著由球形漏斗口加入稀鹽酸。使用時(shí)，扭開導(dǎo)氣管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟大理石接觸而發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體從導(dǎo)氣管放出。不用時(shí)關(guān)閉導(dǎo)氣管的活塞，容器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣使容器內(nèi)壓強(qiáng)加大，把酸液壓回球形漏斗，使酸液與大理石脫離接觸，反應(yīng)自行停止。（中間球體容器中放玻璃棉防止固體顆粒掉落到底部容器中）固體必須是塊狀的(不能是粉末)。【過渡】分析了發(fā)生裝置，收集裝置？【展示】收集裝置（向上排空氣法）注意：收集二氧化碳導(dǎo)管口應(yīng)接近集氣瓶底部以利于排凈空氣。學(xué)生回答：發(fā)生裝置（反應(yīng)物的狀態(tài)以及反應(yīng)條件）收集裝置（氣體的密度和溶解性、是否與水反應(yīng)）小組合作：討論并思考選擇發(fā)生裝置和收集裝置。組裝制取二氧化碳的發(fā)生裝置。【討論分析】各小組派代表上臺展示裝置并分析所展示發(fā)生裝置的優(yōu)點(diǎn)。并演示裝置氣密性的檢查。學(xué)生代表上臺演示長頸漏斗的氣密性檢查及注意事項(xiàng)。學(xué)生代表上臺演示注射器的氣密性檢查及注意事項(xiàng)。【思考】上述裝置（分液漏斗和注射器可以控制反應(yīng)速率）但是有沒有可以隨時(shí)反應(yīng)，隨時(shí)停止的發(fā)生裝置呢？同學(xué)們能否組裝？觀察裝置并討論思考觀察齊普發(fā)生器及演示齊普發(fā)生器的反應(yīng)。學(xué)生理解：該裝置符合“隨開隨用、隨關(guān)隨停”的原則。能節(jié)約藥品，控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，可隨時(shí)向裝置中添加液體藥品。學(xué)生組裝收集裝置并展示。學(xué)生小組互相討論發(fā)生裝置，并思考裝置的優(yōu)點(diǎn)，有助于學(xué)生真正理解制取二氧化碳的最優(yōu)裝置，活躍課堂，激發(fā)學(xué)生探究興趣。學(xué)生自主探究裝置的優(yōu)點(diǎn)及氣密性檢查，真正體現(xiàn)學(xué)生為主體的教育思想。學(xué)生自主探究裝置的優(yōu)點(diǎn)及氣密性檢查，真正體現(xiàn)學(xué)生為主體的教育思想。從發(fā)生裝置的不斷優(yōu)化過程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，分析問題解決問題的能力。 簡單介紹齊普發(fā)生器，有利于學(xué)生對于裝置“隨開隨用、隨關(guān)隨停”的理解，為高中學(xué)習(xí)該裝置做鋪墊。五、制取二氧化碳5min【PPT】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的步驟？(連 檢 裝 制 集 驗(yàn)）步驟：連接裝置檢查裝置的氣密性加入石灰石或大理石（兩到三粒），注入稀鹽酸（約15mL）制取CO2 收集CO2 檢驗(yàn)及驗(yàn)滿CO2 【師生分析】實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題【歸納小結(jié)】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的思路實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：制取二氧化碳，并檢驗(yàn)和驗(yàn)滿。【小結(jié)】實(shí)驗(yàn)室制取氣體存在的問題。學(xué)生實(shí)驗(yàn)，利于真正掌握實(shí)驗(yàn)室制取氣體的操作。六、課堂小練導(dǎo)學(xué)案上習(xí)題練習(xí)。（四題）補(bǔ)充：若時(shí)間有剩余即可課堂完成練習(xí)。(3min)思考完成導(dǎo)學(xué)案上練習(xí)復(fù)習(xí)鞏固實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳六、板書設(shè)計(jì)8