课题2 二氧化碳制取的研究国家优质课一等奖

《二氧化碳制取的研究》教案

无锡市新城中学 殷

芳

一、教材分析

《二氧化碳制取的研究》，是人教版实验教科书九年级化学第六单元课题2的教学内容，是继氧气制取的研究之后出现的又一专题研究活动，在初中化学教学中占有十分重要的位置。氧气制取的研究是二氧化碳制取研究的基础，二氧化碳制取的研究，是氧气制取研究的延伸和拓宽。两者的呈现与呼应，构成了气体制取较为完整的知识体系和探究思路。

二、教学目标

知道实验室制取二氧化碳的研究思路；通过探究活动了解实验室制取二氧化碳的反应原理和制取装置；初步学习二氧化碳的制取、验证、验满等操作；运用设计装置、动手实验等方法，激发学生参与问题探究的积极性。其中，实验室制取二氧化碳原理和装置的探究是教学重点；实验室制取二氧化碳装置的设计是教学难点。

三、教法分析

鉴于二氧化碳制取和氧气制取两者之间的联系，本课题的教学主要采用知识方法回顾、对比实验探究两种手段。通过制取氧气的知识方法回顾，明晰二氧化碳制取的研究思路；通过反应原理及实验装置两项探究活动，帮助学生了解实验室制取二氧化碳的反应原理和制取装置，使学生对实验室制取气体装置的认识，产生由简单模仿到灵活选择再到自主设计的认识飞跃。

四、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）

设计意图：用学生熟悉的可乐、雪碧等饮料提出问题，由教师的演示实验引入新课，意在拉近化学与生活的距离，激发学生参与问题探究的积极性，同时也为后面二氧化碳验证和验满的研究埋下伏笔。

2.知识回顾。

过渡：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（媒体呈现表1、图1）

表1：实验室制取氧气的知识回顾 KMnO4

药 品

△

H2O2溶液和MnO2

MnO2

反应原理

2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑

反应物状态

固体

反应条件

加热

发生装置

收集装置

验证方法

验满方法

图1：供选择的实验装置

2H2O2==2H2O+O2↑

固体、液体

不需加热

B A C或D 用带火星的木条伸进瓶内，木条复燃，则该气体是氧气。

用带火星的木条放在瓶口，木条复燃，则证明已满。

（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。

设计意图：通过制取氧气的知识回顾，从方法的角度，为明晰二氧化碳制取的研究思路奠定基础，改变传统教学中的方法灌输，增强学生对气体研究方法的认识体验。

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

1 生成二氧化碳的反应

高温

能否用于实验室里制取二氧化碳及理由

不能，制得的气体可能不纯

C+O2==CO2

点燃

2 不能，制得的气体可能不纯

石蜡+氧气

→

二氧化碳+水

3 2Fe2高温

O3+ 2C==4Fe+3CO2↑

4 2CuO+C==2Cu+CO2↑

不能，条件较难满足

不能，条件较难满足

（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。

①投影实验内容（投影）——做一做 ②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。

③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）。

④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

实验药品

实验现象

1.稀盐酸和碳酸钠粉末

产生气泡，速率很快

2.稀盐酸和块状石灰石

产生气泡，速率适中

3.稀硫酸和块状石灰石

产生气泡，速率缓慢并渐止

⑤引导学生分析哪种反应适用于实验室制取二氧化碳气体—想一想

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）

⑥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↑）。

设计意图：通过对有二氧化碳生成的一组反应的回忆和分析，通过一组探究反应速率的对比实验，呈现实验室制取二氧化碳反应原理的认识过程，帮助学生领悟确定二氧化碳制备原理时应考虑的因素，提高学生对二氧化碳制备原理的认识层次。

4.探究活动2：探究实验室制取二氧化碳的装置。

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！

（板书：二、制取装置）

（1）师生活动（投影）——相信你会思考

①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哪一个反应的发生装置相似（过氧化氢溶液的分解）。

②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）。

③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

①学生选择。

②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。

③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

①学生选择（注意提醒学生：分液漏斗的下端不需要插入液面以下）。

②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

①学生设计实验装置（媒体呈现仪器，学生点击组装）。

②教师或学生适当点评。

设计意图：“相信你会思考”解决是的研究方法问题；“相信你会选择”解决的是初步应用问题；“相信你会变通”解决的是灵活应变问题；“相信你会设计”解决的是应用能力问题。四个小版块层层推进，拾级而上，以此突破本课题中装置探究这一教学难点。

5.探究活动3：探究二氧化碳的验证和验满。

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）

（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）。

设计意图：鉴于二氧化碳和澄清石灰水的反应、二氧化碳不能支持燃烧的性质，学生已经有所了解，因此，这一教学环节设计得比较简略。主要是采用对比的思维方式，让学生明白验证二氧化碳和验满二氧化碳两种方法的区别。

6.探究活动4：制取一瓶二氧化碳气体。

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

（1）学生回忆操作步骤。

（2）媒体投影（投影）——相信你会操作

①按要求连接好仪器

②检查装置的气密性

③装入药品（先加固体，后加液体）

④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

①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）

②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？

③学生讨论出方案后，教师演示。

④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。

设计意图：解决了实验室制取二氧化碳气体值得研究的几个主要的问题之后，安排了学生制取一瓶二氧化碳气体的实验，目的有两个，一是巩固研究成果，二是训练学生的实验技能。穿插“配有长颈漏斗发生装置的气密性该如何检查？”这一讨论题，旨在培养学生的反思习惯和反思能力。

7.课堂小结（投影）——相信你会总结

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。

（1）学生回答本节课所学到的知识，所运用的方法。

（2）结束语：从刚才的发言中不难看出，本节课，同学们不仅学到了一些新知，也感悟了不少方法，有了知识垫底，有了方法引路，今后，同学们必将在科学学习的道路上一路探索，一路高歌，一路欢笑！

设计意图：改变传统的教师包揽课堂小结的做法，让学生自己表达所学、所感、所悟。

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。

设计意图：巩固本课时所学内容，并将课堂学习向课后作了延伸。