《二氧化碳制取的研究

1、二氧化碳制取的研究教學(xué)案例一、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（1）了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理和方法，知道二氧化碳的檢驗(yàn)和驗(yàn)滿方法；（2）能設(shè)計出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的簡易裝置，了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路。2過程與方法（1）通過二氧化碳和氧氣有關(guān)性質(zhì)的比較，了解制備二氧化碳和氧氣時，其發(fā)生裝置與收集裝置的異同，初步確立實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法；（2）讓學(xué)生在組裝并使用自己設(shè)計的裝置制取氣體的過程中，體驗(yàn)、反思和完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計，初步掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，樹立多角度、多層次觀察和分析問題的能力。3情感、態(tài)度與價值觀（1）增強(qiáng)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的好奇和探究欲，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；（2）培養(yǎng)學(xué)生善于合作、勤于思

2、考、嚴(yán)謹(jǐn)、勇于創(chuàng)新、大膽實(shí)踐的科學(xué)精神。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)：采用活動與探究的方式研究實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的反應(yīng)原理、儀器裝置，并利用設(shè)計的裝置制取二氧化碳2教學(xué)難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路出發(fā)，學(xué)習(xí)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法三、教具、學(xué)具準(zhǔn)備1教具準(zhǔn)備： 多媒體教學(xué)系統(tǒng)及課件（Flash制作）； “空瓶變癟”趣味實(shí)驗(yàn)用品：空塑料瓶和盛滿二氧化碳的塑料瓶各一只、熱水瓶、水槽； 制取二氧化碳的裝置兩套（展示所用）：錐形瓶、雙孔塞、長頸漏斗、導(dǎo)管、集氣瓶、玻璃片；大試管、單孔塞、導(dǎo)管、集氣瓶、玻璃片、鐵架臺； 實(shí)物投影儀 2學(xué)具準(zhǔn)備： “空瓶變癟”趣味實(shí)驗(yàn)用品：空塑料瓶一只、盛有水的大燒杯一只

3、； 探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳原理的相關(guān)儀器：點(diǎn)滴板、膠頭滴管、鑷子、藥匙； 設(shè)計方案所用：教材中備選儀器的復(fù)印圖片（每張小紙片一種儀器，每種儀器圖34張以備在不同組合中使用）、雙面膠、小剪刀； 實(shí)驗(yàn)室制?。ê喴籽b置）及收集、檢驗(yàn)、驗(yàn)滿二氧化碳的相關(guān)儀器：大試管、單孔塞、導(dǎo)管、集氣瓶、玻璃片、鐵架臺、試管、火柴等； 藥品：石灰石、碳酸鈉、稀鹽酸、稀硫酸、澄清石灰水四、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入新課在引入新課時，采用空瓶變癟的實(shí)驗(yàn)，既是為了激發(fā)興趣，也是創(chuàng)設(shè)情景，提出問題。具體實(shí)施過程：課前，教師準(zhǔn)備了一只空飲料瓶，向其中倒入半瓶熱水后倒掉，然后迅速擰緊瓶蓋，將其浸入冷水中，瓶子馬

4、上變癟了。然后教師又拿出一只事先收集滿二氧化碳的飲料瓶，對同學(xué)們說：“剛才我用熱水做的這個實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在改用冷水，看看能否成功?！碑?dāng)教師向瓶中注入約1/3體積的水后，立即擰緊瓶蓋，用力振蕩，發(fā)現(xiàn)瓶子也慢慢變癟了。這時學(xué)生們有點(diǎn)迷惑了，教師趁機(jī)鼓動：“大家想不想親手做一下，在每組儀器用品中，都有一只塑料瓶，大家試驗(yàn)一下吧！”這時，教師說：“其實(shí)老師的瓶子和大家的不一樣，我的瓶子里面裝有一種神秘的氣體，而大家的瓶子里面只是空氣。我瓶子里的氣體，一遇見水呀，就哧溜溜鉆進(jìn)去很多能溶于水，所以密封的瓶子里面氣壓也會減小，當(dāng)然就會變癟了?！苯處熃又l(fā)問：“大家能猜一下這是什么氣體嗎？”“大家知道我是怎樣將飲料

5、瓶中裝滿二氧化碳的嗎？你們想不想將自己的瓶中也裝滿二氧化碳，重復(fù)一下老師剛才的實(shí)驗(yàn)？”觀察、思考學(xué)生們感到驚奇，但是大家很快明白了其中的道理，這是因?yàn)榉忾]的塑料瓶內(nèi)盛有熱空氣，當(dāng)它遇冷后體積縮小，瓶內(nèi)氣壓減小，在外界大氣壓的作用下，軟塑料瓶自然就變癟了。學(xué)生們模仿教師的實(shí)驗(yàn)后，感到很失望，因?yàn)樗麄兊钠孔佣紱]有變癟。由于大部分學(xué)生已經(jīng)預(yù)習(xí)過，很快大家就回答說：“二氧化碳”。也有同學(xué)回答是氧氣或氮?dú)獾?，但馬上被其他同學(xué)否定了，在前面學(xué)過這兩種氣體都是難溶于水的。此時，學(xué)生們躍躍欲試，急切地想知道怎樣才能讓自己的瓶子里裝滿二氧化碳。既是為了引課，也是為了讓學(xué)生對親自制取一瓶二氧化碳產(chǎn)生迫切需要，在任

6、務(wù)驅(qū)動下，為探究二氧化碳的制法作好鋪墊。提出問題提問：如何才能得到一瓶純凈的二氧化碳呢？課件投影如下內(nèi)容： 列舉你所知道的能生成二氧化碳的反應(yīng)，能寫出化學(xué)方程式的寫出化學(xué)方程式。鼓勵學(xué)生利用“頭腦風(fēng)暴”法，搜索盡可能多的反應(yīng)。在備課時考慮到學(xué)生的可能答案有：碳在氧氣或空氣中燃燒；一氧化碳在空氣或氧氣中燃燒；木炭還原氧化銅；蠟燭燃燒；碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)（質(zhì)量守恒定律中有該實(shí)驗(yàn)）、石灰石或大理石與稀鹽酸反應(yīng)（某些學(xué)生已預(yù)習(xí)，下同）；一氧化碳還原氧化銅；在課件中事先將這些隱藏在表格中，根據(jù)學(xué)生的回答一一點(diǎn)出，投放在大屏幕上。提問：哪些反應(yīng)能方便快捷地得到較純凈的二氧化碳呢？師生討論結(jié)果：碳酸鈉與稀

7、鹽酸的反應(yīng)、碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)能制得較純凈的二氧化碳。但它們的反應(yīng)速度如何、氣體是否易于收集呢？讓我們通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。小組活動，組內(nèi)討論、交流，一小組代表回答，其他小組補(bǔ)充或搶答。小組討論在實(shí)驗(yàn)室條件下是否可行，從反應(yīng)條件、藥品來源、操作是否簡便、氣體是否便于收集等方面綜合考慮。有些反應(yīng)制得的二氧化碳不純，有些反應(yīng)條件要求過高，有些操作不簡便，有些難于收集等， 被同學(xué)們一一否決。在已有知識經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生初步學(xué)會綜合分析問題、理論聯(lián)系實(shí)際，尋找出可能適合的反應(yīng)藥品。探究實(shí)驗(yàn)石灰石與稀鹽酸、石灰石與稀硫酸、碳酸鈉與稀鹽酸、碳酸鈉與稀硫酸的反應(yīng)，哪個更適合在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳。師生討論后

8、，得出結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳的最佳藥品是石灰石和稀鹽酸師（播放課件）：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理及相應(yīng)的化學(xué)方程式CaCO32HCl CaCl2H2OCO2分組在點(diǎn)滴板上完成上述實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論：碳酸鈉無論與哪種酸反應(yīng)，速度很快，不易收集；石灰石與稀硫酸的反應(yīng)開始時有氣泡產(chǎn)生 ，但隨之氣泡越來越少，慢慢停止了反應(yīng)；只有石灰石與稀鹽酸的反應(yīng)速度適中，反應(yīng)在持續(xù)進(jìn)行，收集起來也很方便。對于含碳酸根的化合物與酸產(chǎn)生二氧化碳的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注其反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件、反應(yīng)速度等，從而通過實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理和最適合藥品。設(shè)計方案 溫故知新組織討論選用什么樣的制取和收集裝置，播放

9、課件“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法”中列表：反應(yīng)原理、所需藥品、儀器裝置、收集方法、驗(yàn)滿方法、檢驗(yàn)方法等。引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧第二單元氧氣的制取推導(dǎo)出二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法與實(shí)驗(yàn)室中用雙氧水與二氧化錳制氧氣有共同點(diǎn)，都是“固液氣，且反應(yīng)不需要加熱”。因此制取二氧化碳可以用與之相同或相似的裝置，而不能用高錳酸鉀或氯酸鉀加熱分解制取氧氣的裝置。同時還需要討論收集方法，通過與氧氣對比，再聯(lián)系二氧化碳的物理性質(zhì)，學(xué)生們很快就得出結(jié)論：二氧化碳只能用向上排空氣法收集。聯(lián)系對比，溫故知新。 設(shè)計方案從教材第111頁備選儀器圖中選取合適的儀器，設(shè)計并組裝制取二氧化碳的裝置。師：讓我們玩一個“拼圖游戲”用印有儀器圖的小紙片盡可

10、能多地拼接、粘貼成幾套制取并收集二氧化碳的裝置，也可以另選儀器或代用品手繪設(shè)計圖，比比看哪個小組設(shè)計得最快、最多、最好。播放課件，拖曳儀器圖，演示組裝過程，評價、鼓勵各小組成功之處并糾正學(xué)生裝置圖中的錯誤，特別是向上排空氣法收集氣體時導(dǎo)管應(yīng)伸入集氣瓶底部，這一點(diǎn)在裝置圖中就不被很多學(xué)生所注意。將組裝起的成套裝置用雙面膠粘貼在白紙上，在實(shí)物投影上展示，不同組之間互相交流、補(bǔ)充完善。之所以提供紙片讓學(xué)生粘貼模擬，而未用實(shí)物儀器讓學(xué)生組裝，主要是考慮這本身屬于設(shè)計實(shí)驗(yàn)，類似于建筑中的圖紙，再者如果將所有備選儀器都提供出來，一則受實(shí)驗(yàn)室條件限制（某些儀器數(shù)量不足），二則學(xué)生的課桌上也無法擺放那么多的儀

11、器，故而采用紙片模擬法。師生討論之后，共同評選出了最優(yōu)化裝置（錐形瓶、雙孔塞配長頸漏斗）和最簡單裝置（大試管、單孔塞）各一套。最優(yōu)化裝置 最簡單裝置（鐵架臺未畫出）交流提升播放課件，組織討論列表“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法”討論二氧化碳制取中的如下問題：反應(yīng)原理、所需藥品、儀器裝置、收集方法、驗(yàn)滿方法、檢驗(yàn)方法等，以提升對二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法的認(rèn)識，使之更加全面、系統(tǒng)。相關(guān)問題與“溫故知新”中氧氣制法一致，使學(xué)生在這種形式對稱、問題相似的表格中進(jìn)行聯(lián)系對比、梳理整合，更易于建構(gòu)自己的知識體系，做到交流提升。動手實(shí)踐指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的操作學(xué)生小組合作： 用最簡單的裝置制取并收集一瓶二氧化碳

12、，練習(xí)驗(yàn)滿和檢驗(yàn)方法，然后用軟空塑料瓶收集一瓶二氧化碳并倒入約1/3體積水，重復(fù)課前“空瓶變癟”實(shí)驗(yàn)。前期討論的諸如反應(yīng)原理、藥品選用、儀器裝置及收集方法等都像“紙上談兵”，是為動手實(shí)驗(yàn)，真正在實(shí)驗(yàn)室里制取并收集二氧化碳打下基礎(chǔ)。另外，讓學(xué)生重做“空瓶變癟”實(shí)驗(yàn)，也算是做到了首尾呼應(yīng)。遷移應(yīng)用完成實(shí)驗(yàn)后，課件中投影展示如下題目： 實(shí)驗(yàn)室常用固體亞硫酸鈉和稀硫酸反應(yīng)來制取SO2氣體，已知SO2是無色有毒的氣體，密度比空氣大，能溶于水。則實(shí)驗(yàn)室制取SO2氣體的發(fā)生裝置應(yīng)選用_，收集裝置應(yīng)選用_。 實(shí)驗(yàn)室用無水醋酸鈉和堿石灰的固體混合物加熱制取甲烷。甲烷的密度比空氣小，難溶于水。則實(shí)驗(yàn)室制取甲烷氣體

13、的發(fā)生裝置應(yīng)選用_，收集裝置應(yīng)選用_。（已知空氣的平均相對分子質(zhì)量為29，各元素的相對原子質(zhì)量為 H： 1 C：12 O ：16 S： 32 ）完成有關(guān)知識與方法的訓(xùn)練，對實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般方法和思路進(jìn)行合理演繹，提高學(xué)生的遷移應(yīng)用能力，并對學(xué)生進(jìn)行達(dá)標(biāo)測試。七、教后反思本案例是筆者在落實(shí)臨沂市教研室推廣的化學(xué)學(xué)科 “三五五”教學(xué)策略時，舉行校級公開課的實(shí)錄。作為一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，策略中要求本著“提出問題”“設(shè)計方案”“實(shí)驗(yàn)探究”“交流提升”“遷移應(yīng)用”五個環(huán)節(jié)開展教學(xué)。根據(jù)本課題的特點(diǎn)，我對這幾個環(huán)節(jié)做了微調(diào)，力求符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。課后，本人也對兩處“別出心裁”的地方進(jìn)行了反思：對于提出問題時如何創(chuàng)設(shè)情景，我設(shè)計了“空瓶變癟”實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了較好