课题2 二氧化碳制取的研究国家获奖教案

课题2

二氧化碳制取的研究

城南中学

卢秀红

教学目标

知识与技能

1、了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。

2、能设计和组装实验室中制取二氧化碳的发生装置，了解二氧化碳的收集方法。

3、了解实验室制取气体的发生装置和收集装置的基本依据。

过程与方法

1、通过探究，逐步分析出实验室制取二氧化碳的理想药品。

2、通过二氧化碳和氧气有关性质的比较，了解制备二氧化碳和氧气时，其发生装置和收集装置的异同，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法，再通过探究性实验确定实验室中制取二氧化碳的装置。

3、让学生在实验探究过程中体验、反思，熟悉基本实验技能，培养多角度、多层次地观察和分析问题的能力。

情感态度与价值观

体验科学探究的乐趣，激发学生学习化学的兴趣。

教学重点

实验室制取二氧化碳的反应原理和实验装置。

教学难点

确定实验室制取气体的发生装置和收集装置的一般方法。

教学过程

导入：同学们，在前面的学习中，我们对二氧化碳已经有了一个初步的了解和印象，在这单元里面我们还将对二氧化碳的一些性质进行更深入的学习，那么在研究物质的性质之前，我们首先要了解一下，这种气体，在实验室是如何制取的。这就是我们今天要学习的内容，课题2 二氧化碳制取的研究。

师：要制取气体，我们首先需要什么呢？

生：药品。

师：同样是都是能够获得你要的气体，可能有多种途径可以达到目的，那么这时候，你又会如何筛选呢？比如高温煅烧石灰石，可以得到二氧化碳；碳酸钙中加入稀盐酸，也可以得到二氧化碳，那么相比较而言，你会选择哪一种呢？

生：第二种。

师：为什么呀？

生：因为它不需要其他的条件，容易进行。

师：回答得非常好！因此我们在选择药品的时候要考虑反应的条件，药品的价格，反应的速度等等的因素。

经过筛选之后，我们有以下的几种在常温下就能进行的方案：请大家通过认真的观察实验之后选择出我们制取二氧化碳时所要的药品。

演示实验：

（1）

碳酸钠和稀盐酸的反应

（2）

碳酸钙和稀硫酸的反应

（3）

碳酸钙和稀盐酸的反应

分析：第一个反应的反应速率太快了，可能来不及收集到气体就已经反应完毕，

第二个实验反应一小会之后就会停止了，这是因为尽管碳酸钙和稀硫酸反应之后会生成硫酸钙，水和二氧化碳，但是生成的硫酸钙会覆盖在碳酸钙的表面，阻止反应的进行，因此该方法也不可取。最终我们确定了实验室制取二氧化碳气体的药品为大理石（或石灰石）和稀盐酸。注意：不能用纯的粉末状碳酸钙，因为这样会增大反应的面积，加快反应速率，同样不适用于气体的收集；也不能用浓盐酸，因为盐酸是氯化氢气体溶于水之后形成的，浓盐酸会挥发出氯化氢气体，这样会造成收集的二氧化碳气体不纯。

师：接下来，我们看一下这个反应的原理：

CaCO3

+

2HCl

==

CaCl2

+

H2CO3

碳酸钙

氯化钙

碳酸

碳酸不稳定，容易分解成为水和二氧化碳

H2CO3

== H2O + CO2 ↑

因此，总的化学方程式是：

CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + H2O + CO2 ↑（我们要记住的是这一道化学方程式）

师：确定我们要选择固态的碳酸钙和液态的稀盐酸之后我们要选择反应的发生装置和气体的收集装置了。现在(多媒体)展示给大家看到的是我们实验室制取氧气的两套不同的装置：

实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置

实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的装置

师：那大家觉得制取二氧化碳的话要用哪一套装置呢？

生：第二套。

师：为什么呀？

生：因为我们要用的药品是固体和液体的，我们的反应是不需要加热的。

师：对啦，这也是我们在确定反应装置时要考虑到的因素

气

固体与固体反应

体

反应物的状态

固体与液体反应

的

液体与液体反应

发

……

生

装

反应条件（是否需要加热、加催化剂等）

置

密度比空气大——向上排空气法

气排空气法

体

的

密度比空气小——向下排空气法

收

集

装

排水集气法

（不易溶于水，不会与水反应）

置

师：这里面还要注意两点：（课本P110最下面的注释）

①当气体的密度和空气的密度接近且难溶于水时，一般采用排水集气法。

②空气的平均相对分子质量为29。如果某气体的相对分子质量大于29，则这种气体的密度比空气的大；如果小于29，则密度比空气小。

师：根据这个，大家可以知道二氧化碳的密度应该是比空气？

生：大。

师：再给个温馨提示：二氧化碳是一种能溶于水的气体，并且它能够与水反应。

综合这些，那么我们最终确定二氧化碳的收集方法应该用？

生：向上排空气法。

师：非常好！那么现在，我们就用大家刚刚所确定的装置来制取二氧化碳。

<演示实验> 用最简单的一套装置，加入较多的碳酸钙和少量的稀盐酸，一小段时间后，反应停止，二氧化碳并未收集满。

提出质疑：反应的中途要加入稀盐酸必须打开胶塞，比较麻烦，并且有一部分气体会逸散，也可能进入空气，造成收集的气体不纯，那么，有没有更好的方法？

<学生活动> 根据课本P111所提供的仪器，组装制取二氧化碳的装置，请同学在上面完成模型的拼合。并提出自己所组装装置的优点。

师：现在大家对二氧化碳的制取都应该是心中有数，那么，接下来，我们一起来总结一下实验室制取二氧化碳的步骤应该是如何的呢？

步骤：1、连接装置，检查装置的气密性

2、装入药品（先固后液）

3、收集CO2气体

4、验满

师：在这里可能有些同学又会提出疑问了？前面哪一套简单的装置，我们知道如何检查装置的气密性，那么，这一套呢？这个问题留给大家课后去好好地思考一下，我们下节课解决。

师：那通过这节课的学习，我们现在知道了，实验室要制取二氧化碳的话，我们可以用？

生：大理石（或石灰石）和稀盐酸。

师：反应的化学方程式为：

生：CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + H2O + CO2 ↑

师：收集二氧化碳我们可以用？

生：向上排空气法

师：这是因为？

生：它的密度比空气的密度大

师：并且也是因为二氧化碳能溶于水，能与水反应，因此我们不能用排水法，只能用向上排空气法。

师：学完了知识之后我们要能够对知识加以应用：粗心马虎的小明同学用了以下的这套装置来制取二氧化碳，实验结束后发现并没有收集到二氧化碳气体，那么请大家来帮他找找原因吧。

师：回去之后，大家要趁热打铁，好好复习，完成课后还没完成的习题，以及分层导学的课题2。