课题2 二氧化碳制取的研究全国优秀课堂实录

第六单元

碳和碳的氧化物

课题2 二氧化碳制取的研究

本课题主要研究实验室中如何制取二氧化碳。首先根据所给资料探究了实验室制CO2的原理。然后教材给出了确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素，并给出了一些仪器，让学生采用活动探究的方式研究实验室中制取CO2的装置；再利用设计的装置制取CO2、验证CO2；最后总结了实验室中制取气体的思路。

教学目标

1．知识与技能

(1)了解实验室中制取CO2的反应原理。

(2)探究实验室中制备CO2的装置。

(3)了解实验室中制取气体的思路和方法。

2．过程与方法

能合理使用课堂资料，并会利用这些资料设汁实验方案。

3．情感态度与价值观

从设计装置和制取气体的过程中获取成就感，进一步增强学习化学的自信心。

教学重难点

探究实验室中制取CO2的装置，并制取CO2。

教学方法

理解资料、一分析探究、归纳总结、反思小结。

教具准备

教师用具：投影仪。

学生用具：(1)仪器：小试管、药匙、注射器、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、大试管、集气瓶、长颈漏斗、(带导管的)双孔塞及单孔塞、带塞子的弯导管、水槽、酒精灯；

(2)药品：石灰石、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木条。

课时安排

1课时

教学过程

[板书]课题2 二氧化碳制取的研究

[引言]在第二单元制取过O2，今天再来探究制备CO2，首先看以下几则信息。

[投影]资料：

1．含碳酸根离子的化合物〔例：碳酸钠Na2CO3、大理石或石灰石主要成分是CaCO3〕能与稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)反应生成二氧化碳。

2．把燃着的木条放入二氧化碳中，木条_______，把燃着的木条伸入氮气中，木条______。

3．向石灰水中吹气，现象__________，说明CO2能让石灰水变浑浊。

4．标准状况下，CO2密度为1．977 g·L-1，空气密度为1．293 g·L-1。

5．CO2易溶于水，且与水反应。

[活动探究] 探究内容：实验室制取CO2的原理。

可供选择的原料：石灰石(主要成分CaCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、稀盐酸(HCl)、稀硫酸(H2SO4)。

可供选择的仪器：小试管、药匙。

探究方法：

1．

2．

3．

4．

结论：______________。

[学生活动]

步骤

现象

[交流](教师适当指导) 石灰石与HCl反应速度适中；CaCO3与H2SO4反应难于进行；Na2CO3与酸反应瞬间结束，不便收集。所以实验室制取CO2选择石灰石与稀盐酸反应。

[讲解]碳酸钙与盐酸反应：CaCO3+2HCl====CaCl2+H2CO3。碳酸不稳定易分解生成CO2和H2O，所以总反应为：CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O。

[板书]一、实验室制取CO2的反应原理

CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O [设问]我们如何设计一套完整的装置制取CO2? [板书]二、实验室制取CO2的装置

[投影]资料：实验室里制取气体装置的确定

实验室里制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。下面列出了确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素。

气体发生装置 固体和固体反应

反应物的状态

固体和液体反应

液体和液体反应

……

反应条件（是否需要加热、加催化剂等）

气体收集装置

密度比空气大的：向上排气法

排空气法

密度比空气小的：向上排气法

排水法（不易溶于水、不与水发生反应）

[活动与探究] 二氧化碳和氧气制取实验及相关性质比较

二氧化碳和氧气制取实验及相关性质比较

反应条件

气体密度比空气的大或小

是否溶于水是否与水反应

反应物的状态

二氧

化碳

氧气

根据上述比较，分析制取二氧化碳和氧气的发生装置和收集装置各有什么不同。试设计

制取二氧化碳的装置，并与同学讨论、交流，分析各自设计的装置的优缺点。

以下仪器可供设计制取二氧化碳的装置时选择，你也可以另选或自制仪器，还可以利用代用品。

[学生活动](以组为单位进行探究) [教师指导]若使用右图装置应注意：固体事先直接加入

锥形瓶中，长颈漏斗的作用是加入液体，长颈漏斗应伸入反

应液面以下，导气管不应伸入反应液面以下，应刚露出胶

塞为宜。

[讨论交流]讨论上述注意事项的原因，组与组之间讨论

交流各自装置的优缺点。

[师生活动]各组修改自己的装置，教师审查。

[设问]如何利用所设计的装置制一瓶CO2气体，需要哪些步骤? [学生讨论] [总结并板书] 三、制取CO2的步骤

1．检查装置的气密性；

2．加入药品；

3．制取收集气体。

[思考]1．如何验证所制出的气体是以CO2? 2．如何验证集气瓶中CO2已收集满? [讨论] [总结板书] 四、验证CO2气体的方法(见板书设汁) 1．检验方法

2．验满方法

[学生活动]制CO2并检验CO2，收集一满瓶CO2。

[思考]实验室制取气体的思路是什么? [师生总结并板书]1. 选择反应原理；2．选择合适的实验装置；3．确定验证气体的方法。

[作业]习题2、3、5 写出本次的探究活动报告。

板书设计

课题2 二氧化碳制取的研究

一、实验室制取CO2的反应原理

CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O 二、实验室制取CO2的装置

三、制取CO2的步骤

1．检查装置的气密性；

2．加入药品；

3．制取收集气体。

四、验证CO2气体的方法

1．检验方法：将导管通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2。

2．验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明CO2已收集满。

五、实验室制取气体的思路

1．选择反应原理；

2．选择合适的实验装置；

3．确定验证气体的方法。

考题回顾

1．(2003年甘肃)实验室制取二氧化碳时，常用

……………………………………( ) A. 木炭和氧气反应 B．煅烧石灰石

C．大理石跟稀盐酸反应 D．大理石跟稀硫酸反应

2．(2003年吉林)小明在实验室里学习制取CO2，他的具体操作步骤如下：

(1)组装仪器后，进行了装置气密性的检查，见图A。请你帮他判断一下，这套装置是否漏气?

(2)他从稀H2SO4、稀HCl中选择了一种酸，与石灰石反应制CO2。想一想他不选另一种

酸的理由__________。

(3)小明想用图B装置来制取CO2，你认为是否理想?_____________。

(4)请你告诉他集满CO2的集气瓶，应该__________(填“正”或“倒”)放在桌面上。

答案：1．C 2．(1)不漏气、气密性良好 (2)稀硫酸跟石灰石反应生成的CaSO4微溶，覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行 (3)不理想 (4)正

备课资料

气体制备的设计模式

1．发生装置的选择

主要从反应物状态和反应时是否需要加热来选择。

(1)凡是给固体加热或固体跟固体反应加热，适用于制O2装置(a套装置)，即试管横放，

管口略下倾，教科书中加热Cu2(OH)2CO3、H2还原CuO、胆矾分解均采用此装置。

(2)凡是固体与液体反应制气体，且反应不需加热，均可采用制取H2装置(b套装置)，即试管直立(a、b套装置图略)。若要控制液体反应，可加长颈漏斗或分液漏斗。若反应物固体块较大，且用量多，可将试管换成广口瓶、锥形瓶或烧瓶等。

无论选用上述哪种装置均应注意：

①先检查气密性后再加药品；

②制气装置中导管口略露出胶塞即可；

③铁夹夹在试管的中上部。

另外，利用a套装置时还应注意：

①药品平铺；

②加热用外焰，先均匀加热后集中加热；

③如反应较剧烈，要在试管口塞一团棉花，以防药品堵塞导管口；

④制完气体，应先撤导管后撤酒精灯。

利用b套装置时还应注意：

①长颈漏斗底端需液封；

②装药品时先固后液。

(3)收集装置的选择

①凡常温下不与空气中的成分反应的气体，可根据气体密度与空气密度的比较(或利用空气平均相对分子质量与气体相对分子质量比较)，采用向下或向上排空气取气法。

②凡气体不易溶或难溶于水的，可采用排水取水法。

③有毒性且不溶于水的气体，可采用洗气瓶倒装装置(即短进长出)，从长管排出的水可用烧杯接装，如将烧杯换成量筒还可用来测量生成气体的体积。洗气瓶中的液体可根据气体性质选用。

利用排气法收集气体时需注意：

①导管应插入集气瓶底部(无论向下排气或向上排气)；

②应在瓶口验满，可燃性气体不能用点燃法验满。

利用排水法收集气体时需注意：

收集前集气瓶应充满水倒立于水槽中，不留气泡。

(4)所集气体的存放：

①比空气密度大的气体，盖严后正放；

②比空气密度小的气体，盖严后倒放。

2．气体除杂的设计模式

气体中混入杂质气体，一般可采取下述方法进行除杂。

(1)直接吸收法

①水汽可选择干燥剂，如浓H2SO4、火碱、氧化钙等初中常见的干燥剂。若选用其他干燥剂如氯化钙、五氧化二磷等需在试题中说明。

②酸(碱)类气体可采用碱(酸)液吸收。酸性气体如二氧化碳气体、二氧化硫气体、氯化氢气体等可用浓氢氧化钠溶液吸收。碱性气体如氨气可用酸液吸收。

③如果是二氧化碳气体中混有氯化氢气体(如制取二氧化碳气体时用的是盐酸溶液)，可用饱和碳酸氢钠溶液来吸收。

(2)转化吸收法

将混入的气体杂质转化为原气体，如二氧化碳气体中混有一氧化碳气体，可将混合气体通过灼热的氧化铜，将一氧化碳氧化为二氧化碳,达到除杂目的。

3．气体验证性实验的设计模式

初中化学中能够参与验证的气体有O2、CO2、H2O(g)、CO、H2、NH3、HCl气体等。其中O2、CO2、H2O(g)、NH3、HCl气体可直接验证：

CO2：可使澄清石灰水变浑浊。

H2O：可使无水硫酸铜变蓝。

NH3：可使湿润红色石蕊试纸变蓝。

HCl：可使用硝酸酸化过的硝酸银溶液产生白色沉淀。

有些气体需将它们转化后验证，如一氧化碳气体、氢气需转化为二氧化碳和水蒸气后，再验证生成物。综合性较强的验证性实验应注意以下几方面：

(1)若需验证某种气体，则一定要先除去此气体中其他气体，一般是先除其他气体杂质后再除水汽；

(2)从溶液中制得或从洗气瓶中通过的气体中都夹带少量水汽，一般需先干燥；

(3)连接仪器时注意洗气瓶的连接是“长进短出”，球形干燥管的连接一般是“粗进细出”，U形干燥管和玻璃管(盛装碳粉或氧化铜)则无特殊要求，一般按照仪器接口的字母顺序连接；

(4)如有毒性气体要做尾气处理。