《二氧化碳制取的研究》教学案例

《二氧化碳制取的研究》教学案例
蕲春县实验中学 张文龙
【教学内容分析】
本课题主要研究实验室中如何制取二氧化碳。首先从反应原理导入，采用活动与探究的方式来研究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳，这是本课题的教学重点和难点。先分析气体发生装置和收集装置时应考虑的因素，然后让学生从反应物的状态、反应条件、气体密度的大小比较以及是否与水反应等方面，比较实验室制取二氧化碳和氧气的异同。在此基础上，给出一些仪器，由学生自己来组装制取二氧化碳的装置，然后利用设计装置制取二氧化碳，最后让学生来总结实验室制取气体的思路和方法。
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。设计多种实验装置制取二氧化碳。
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确定的基本依据。掌握实验室制取气体
的方法和设计思路
（二）过程与方法
1．通过学生逐步探究，一步一步地分析出实验室制取二氧化碳的理想药品。培养多角
度、多层次，全面地观察和分析问题的能力。
2．通过比较二氧化碳和氧气的性质，了解制备二氧化碳和氧气所选择的发生装置与收
集装置的异同，初步确定实验室制取气体的一般思想和方法，进一步探究确定实验
室中制取二氧化碳的装置。
3．让学生在探究过程中体验、反思、熟悉基本实验技能，增强参与意识，合作意识。 （三）情感态度与价值观
1．体验科学探究的乐趣，增强对化学实验的好奇心和探究欲，激发学生学习化学的兴
趣。建立自信心，培养创新精神。
2．通过实验方案的设计，分析与评价，感悟科学的认知过程，感受科学研究的魅力。
【教学重点】
实验室中制取二氧化碳的反应原理和实验装置；探究能力的培养。
【教学难点】
从二氧化碳的制取装置的探究过程中，提升实验室里气体制取装置的设计思维水平。
【教学器材及教学媒体】
1．多媒体教学资源；
2．仪器：铁架台、试管、集气瓶、橡皮管、漏斗、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、长颈漏斗、带双孔塞的导管、漏斗、带单孔塞的导管、注射器、铜网、酒精灯、破试管、分液漏斗、广口瓶；
3．药品：稀盐酸、稀硫酸、石灰石、碳酸钠粉末、碎鸡蛋壳；
【教学方法】
教师通过给学生创设问题情景，让学生提出问题，教师适时导析，让学生动手设计实验方案并动手实验，并通过合作与交流获得制取气体时实验仪器和收集方法的选择，从简单的模仿到有目的地创新，成功地设计实验并制得二氧化碳。
【教学过程】
教学环节
教 师 活 动
学 生 活 动
设 计 意 图
创设情境激发兴 趣
【引言】我们前面已经探究了氧气的实验室制法，今天我们来探究二氧化碳的实验室制法。
【投影】实验室制取氧气的装置
【提出问题】 实验室制取气体，选择原料的条件是什么？
【教师引导】 现有稀盐酸、稀硫酸、石灰石、碳酸钠、鸡蛋壳，请你通过实验，最终确定实验室制取CO2的最好原料。
回忆氧气的有关知识，小组讨论从一些资料中得到的制取二氧化碳有关途径。（如：木炭燃烧、人呼吸、煅烧石灰石、酸（稀盐酸、稀硫酸）跟石灰石反应、酸（稀盐酸、稀硫酸）跟碳酸钠粉末反应、酸（稀盐酸、稀硫酸）跟鸡蛋壳反应等）
小组交流，对多种制二氧化碳途径进行筛选，从能源和环保的角度、污染的角度、操作的困难，各抒己见，排除明显不适合的原料、方
活动探究一：探究实验室制取二氧化碳的理想原料
实验现象：
碳酸钠粉末+稀盐酸→大量气泡，反应速度很快，来不及收集。
石灰石+稀盐酸→有许多气泡，反应速度适中。
鸡蛋壳+稀盐酸→有很少气泡，反应速度较慢。
碳酸钠+稀硫酸→大量气泡，反应速度很快，来不及收集。
石灰石+稀硫酸→有很少气泡，反应一会，反应停止。
鸡蛋壳+稀硫酸→有很少气泡，反应速度较慢。
讨论交流、归纳总结：
（1）选择原料的条件应该是价格便宜，反应速度适中，利于收集，操作简便。
（2）实验室制取CO2的最好原料为石灰石和稀盐酸。
让学生体验收集、处理信息的过程，培养优化能力。激发兴趣。
培养获取信息、自主合作学习能力，增强学生间合作的精神，提高学生的语言表达能力，发挥评价的激励功能。通过实验解决问题的意识，体验探究成功的快乐，加深学生对原料选定的印象。
设 置问 题勇 于探 究
分 析
类 比寻 找思 路
【设置问题情景】 同学们，我们已确定了实验室制CO2的反应原理及原料，下面我们实验探究的下一步重点应放在哪里呢？
通过学习氧气实验室制取的知识，你能总结出实验室制取气体的发生装置取决于什么吗？收集装置取决于什么吗？
【提出问题】 请你根据你们的思路，选择下面的仪器来组装制取CO2的实验装置，并设计出CO2的收集、检验和验满实验方案。
思考、回答：实验装置
回忆、思考、总结：
气体发生装置取决于反应物的状态及反应条件，主要有固固加热型和固液反应型。
活动探究二：探究实验室制取二氧化碳的装置
收集装置则跟所制气体的物理性质中密度和溶解性有紧密联系。收集方法主要有排水法和排空气法。
活动探究三：探究收集装置
让学生发挥主观能动性，积极思考。
通过对知识举一反三，从而让学生的思维得以发散， 对知识之间的联系、迁移把握得游刃有余。
创设真实问题情境，鼓励小组合作探究，激励创新，提高分析并解决实际问题的能力，也促进学生进行发散思维。
让学生对方案进行反思、改进、补充的探究方式，形成良好的思维习惯，使学生体验到探究发现的乐趣。
交 流总 结激 励创 新
【引导交流】 同学们已设计出不同的实验室制二氧化碳装置，请小组代表阐述一下你们小组设计的装置的优缺点，看看到底哪组装置是较好的。
【继续引导交流】 好，你们心目中基本都已确定了公认的最佳制取装置，那么如何收集、检验、验满呢，请同学们小组讨论。
展示交流：
①学生展示交流用本组给定仪器设计的实验装置和实验成败的原因。
②在交流展示实验装置的同时，与小组设计的另外几组实验装置进行比较，找出异同之处，反思自己所设计装置的不足，并总结归纳实验最佳装置。
③讨论实验室制取气体，在选择仪器组装成装置时，要思考哪些方面的问题。
学生联系生活讨论总结：
（1）收集方案及原理：向上排空气法，因为CO2能溶于水，密度比空气大（联系汽水里溶有CO2
（2）检验方案及原理：无色无味的气体通入澄清的石灰水，澄清的石灰水变浑浊，则通入的气体为CO2。（联系小学自然课）。
（3）验满方案及原理：点燃的木条放在瓶口，若木条熄灭，则已收集满CO2。因为CO2不能支持燃烧（联系灭火器）。
培养学生动手操作能力和评价能力，培养学生创新思维的能力，体验科学发现的过程。
既培养了学生获取信息的能力，也培养了学生处理信息的能力，而且也充分把化学知识联系上了生活现象。
巩 固成 果启 迪升 华
【运用探究成果】 请用你认为最理想的装置制取CO2，用你设计的收集、检验、验满 CO2的方案，动手制取一瓶二氧化碳气体。
【巩固与提升】 比较实验室制取氧气和制取二氧化碳的方法，如：反应原料的状态，反应原理、反应条件、制气体的反应装置、气体密度、气体溶解性、气体是否与水反应、制气体的收集及检验气体的方法。归纳出实验室制取气体的思路和方法。
【作业】 自己再设计出几套制取二氧化碳的方案，然后用生活代用品在家进行家庭小实验。
活动探究四：学生动手实验制取CO2
归纳操作步骤：
（1）检查装置气密性。
（2）放药品，连接仪器。
（3）收集。
（4）验满。
（5）检验。
回忆、比较、归纳。
学生完成。
培养学生综合运用能力，归纳能力，体验科学发现的完整过程，体验探究成功的喜悦。
通过知识的类比，让学生既巩固了旧知识，又获取了新的知识和技能，让自己的思维再次得到升华。
让学生真正感受到化学实验不用局限在实验室，可以无处不在。
【板书设计】
课题2 二氧化碳制取的研究
（一）原理
1 、理想原料：大理石或石灰石和稀盐酸
2 、原理 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（二）装置
1 、选择装置的条件和方法
2 、实验室制取二氧化碳的装置：固液-常温型
3 、实验室收集二氧化碳的装置：向上排空气法
（三）二氧化碳的检验方法：澄清石灰水
（四）实验室制取二氧化碳的步骤：查——装——收
【教学评价与反思】
　　1、本节课是在新课程理念指导下，开展探究活动型教学，通过学习方式的新颖设计，培养了学生发现问题、分析问题、探究问题、优化资源的能力。
2、从知识层面看，本节课以制氧气的知识为基础，学生从“拿来”走向合作与创新，最后形成知识理念成功获知实验室制取气体的思路和方法，以点到面，学生收获很大。
3、本节课存在的问题：
（1）学生的熟练操作与设计方案的关系有待于进一步的协调。
（2）教师的教学总设计和课堂教学环节的时间调控要进一步研究。