【轻松备课】人教版化学九年级上册第六单元课题2 二氧化碳制取的研究 教学详案

第六单元 碳和碳的氧化物
课题2 二氧化碳制取的研究
设计说明 本课题共有两部分探究内容：第一部分是实验室制取二氧化碳的反应原理、药品的选择、装置、步骤以及检验方法等，第二部分是实验室制取气体的基本思路和方法的探究。 所以教学内容和探究过程中设计了三大块： 1.通过分组实验比较选择出实验室制取二氧化碳气体的最佳原料； 2.根据氧气的制取讨论归纳出确定发生装置和收集装置时应考虑的因素，引导学生从反应物的状态、反应条件、气体密度以及是否溶于水等因素来设计实验室制取二氧化碳的装置； 3.利用设计的装置来制取二氧化碳，根据二氧化碳的性质检验气体是否已收集满，以此帮助学生形成实验室制取气体的一般思路和方法。 学生通过对氧气实验室制法的学习，已具备了一定的气体制取的基本知识和化学实验操作的基本技能，并且通过前面几章知识的学习渗透，学生已经具备初步的活动探究能力，所以本节课设计由学生探究实验室制取某种气体时药品的选择、装置的设计、实验的方法等活动，使学生积极主动地获取化学知识，并且养成科学的态度，获得科学的方法，在“做中学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识。 教学目标 【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、步骤以及检验方法。 3.了解实验室中制取气体的基本思路和方法。 【过程与方法】 1.通过探究实验室制取二氧化碳的理想药品的对比实验，初步学会气体制取的过程和方法。 2.从“发现问题——提出假设——设计实验——分析解释收集到的信息——得出结论”整个参与过程中，学会实验、讨论、阅读等探究式学习。 3.通过分组实验，提高合作、表达与探究的能力。 【情感、态度和价值观】 1.通过实验、对问题的讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质。 2.通过教师与学生、学生与学生之间的合作学习、研究性学习，体验探究成功的乐趣，激发学生的求知欲，培养持续不断的学习化学的兴趣。 重点难点 教学重点 实验室制取CO2的化学反应原理、装置及收集、检验CO2的方法。 教学难点 根据CO2的实验室制取方法总结实验室制取气体的一般思路方法并能灵活应用。 教学方法 探究法：通过学生的自我探究与合作探究，完成对实验室制取CO2的化学反应原理、装置及收集、检验CO2的方法的掌握。 归纳法：通过教师的分析点拨，帮助学生总结出实验室制取气体的一般思路和方法。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：注射器、锥形瓶、平底烧瓶、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、药匙、破底试管，铜丝，带孔小药瓶、分液漏斗、干燥管、具支试管、U形管等。 3.药品：碳酸钠粉末、碳酸钙粉末、石灰石、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木条等。 授课时数 2课时 第一课时 二氧化碳制取的研究 教学过程 导入新课 【教师提问】之前我们学习了氧气的实验室制法，大家想想，我们是从哪几个方面进行学习的？ 【学生回答】 药品、反应原理、制取装置、验满、实验步骤等。 今天我们就按照同样的思路学习二氧化碳的实验室制取方法。 【板书】课题2　二氧化碳制取的研究 讲授新课 探究活动一 选择实验室制取二氧化碳气体的原料 【教师提问】我们都学过哪些反应能够制得二氧化碳？这些反应适合实验室制取二氧化碳吗？ 【提示】药品选择：1.制备的气体必须纯净；2.反应条件温和；3.反应速率适中；4.药品经济易得。 【学生归纳】 H2CO3H2O + CO2↑ CaCO3 CaO + CO2↑ C + O2CO2↑ C + 2CuO 2Cu + CO2↑ 学生作出各种回答。 【教师提问】这些反应能否用于实验室制取二氧化碳呢？实验室制取气体，需要满足哪些条件？ 你选用什么方法？——要求学生对所选方案作出评价。 根据学生作出的评价引导学生总结选用药品时应考虑的因素：药品来源广、价廉；反应条件、装置、操作简单；产气速率适中，容易收集气体；制得的气体纯度高；安全，无污染或污染小。 对列举出的可以得到二氧化碳的方法进行评价筛选。 【提供资料】化学家发现在常温常压下，含有碳酸根离子的物质与稀酸反应可以生成二氧化碳气体，哪种含碳酸根离子的物质和哪种酸反应更适合用于实验室制取二氧化碳呢？ 【提供药品】石灰石（或大理石）、碳酸钠粉末、碳酸钙粉末、稀盐酸、稀硫酸。 【分组实验】学生根据教师提供的药品进行分组实验，并分析实验结果。 【小组讨论】引导各小组交流总结探究过程。 1.碳酸钠粉末、碳酸钙粉末与稀酸反应较快，不宜收集。 2.石灰石（或大理石）与稀盐酸反应速率适中；与稀硫酸反应时，速率越来越慢。 【教师点拨】制取二氧化碳时，也不易使用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，导致收集到的二氧化碳气体不纯净。 【板书】课题2 二氧化碳制取的研究 【药品】大理石(石灰石)和稀盐酸。（资料：硫酸钙是微溶物，覆盖在石灰石表面，反应难以持续进行） 【反应原理】CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑ 【过渡】根据制取二氧化碳的反应原理，你认为需要用什么样的装置来制取二氧化碳？可以用实验室制取氧气的发生装置吗？ 探究活动二 设计制取装置 【提出课题】请各小组根据提供的仪器图，设计出几套制取二氧化碳气体的装置。 　　　　　　　　　　　　　　　 锥形瓶 集气瓶 试管 铁架台 长颈漏斗 　　　　　　　　　　　　 水槽 酒精灯 双孔塞 单孔塞 【设计装置】教师巡视指导学生设计实验室制取二氧化碳的装置图。 【小组合作展示】小组合作设计出制取装置图，各小组展示设计的装置。 注意：1.长颈漏斗下端管口要插入液面以下（为了形成液封，防止二氧化碳从长颈漏斗口逸出）； 2.导管稍露出胶塞即可。 注意：导管插入集气瓶的底部(便于排净空气)。 探究活动三 制取二氧化碳气体 【制取气体】组织学生在交流的基础上，选择实验台上提供的仪器，制出一瓶二氧化碳。 【演示实验】实验室制取二氧化碳。 ①检查装置气密性； ②装入大理石，塞紧塞子； ③把反应装置固定好； ④从长颈漏斗加入稀盐酸至浸没漏斗下端管口； ⑤收集气体，导管伸入集气瓶底部； ⑥检验气体是否集满。 【汇报交流】组织学生汇报交流实验的方法、步骤及体会。 典例剖析 例　请根据如图仪器和试题要求回答下列问题。 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ （1）写出仪器名称：①　 　，④　 　。 （2）实验室用石灰石制取二氧化碳并收集，应选择的仪器有　 　（填序号），该反应的化学方程式为　 　。 （3）采用排水法收集气体时，下列操作的正确顺序为　 （填字母）。 a.将导管伸入集气瓶口 b.观察导管口气泡冒出的情况 c.将盛满水的集气瓶倒立在仪器⑨内，小心移去玻璃片 d.收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上 解析：（1）试管是常用的反应容器，酒精灯是常用的加热仪器。 （2）实验室制取CO2是在常温下用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，因此不需要加热；二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集。 （3）采用排水法收集气体时，操作的正确顺序：c.将盛满水的集气瓶倒立在仪器⑨内，小心移去玻璃片；b.观察导管口气泡冒出的情况；a.将导管伸入集气瓶口；d.收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上。 答案：（1）试管　酒精灯 （2）②③⑦⑧　CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ （3）cbad 课堂小结 一、实验室制取二氧化碳 （1）药品和反应原理 药品：大理石（或石灰石）和稀盐酸。 反应原理：CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O。 （2）发生装置和收集装置 发生装置 收集装置 （3）操作步骤：查、装、定、加、收、验。 （4）检验和验满 ①检验：用澄清的石灰水检验。 ②验满：将燃着的木条置于瓶口验满。 当堂达标 1.实验室制取二氧化碳气体应该用（　　） A.煅烧石灰石 B.碳在空气中充分燃烧 C.石灰石和稀盐酸反应 D.石灰石和稀硫酸反应 答案：C 2.下列关于实验室制取CO2的说法中，不正确的是（　　） A.制CO2的药品B.发生装置C.收集装置D.验满
答案：A 3. 实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳时，不需要使用的仪器是（　　） A.大试管B.酒精灯C.集气瓶D.锥形瓶
答案：B 4.下列是某校在实验考试中进行“制取二氧化碳”实验时，监测仪记录下的四个同学的实验操作，其中正确的是（　　） A.连接仪器 B.检查气密性 C.取用石灰石 D.验满 答案：B 5.如图所示为制取并收集二氧化碳的装置。 （1）当气体发生装置连接好后，接着进行的实验步骤是 。 （2）实验时应按怎样的顺序添加试剂： 。 （3）收集气体时，导管为什么要伸入集气瓶底部： 。 （4）长颈漏斗的下端要伸到液面以下，原因是 。 答案：（1）检查装置的气密性 （2）先固后液 （3）便于排净空气 （4）防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出 板书设计 第六单元 碳和碳的氧化物 课题2 二氧化碳制取的研究 第一课时 二氧化碳制取的研究 一、药品：大理石（石灰石）和稀盐酸 二、反应原理：CaCO3 + 2HClCaCl2 + H2O + CO2↑ 三、发生装置和收集方法 1.发生装置：固液常温型 2.收集方法：向上排空气法 四、实验步骤 查、装、定、加、收、验 五、检验与验满 1.检验：澄清石灰水→变浑浊→气体为二氧化碳 2.验满：燃着的木条放在集气瓶口→木条熄灭→集满 第二课时 实验室制取气体的一般思路和方法 教学过程 回顾思考 1.实验室里制取氧气的方法有哪几种？写出反应的化学方程式。 2.实验室里选择什么药品制取二氧化碳，理由是什么？写出反应的化学方程式。 导入新课 【引入】之前我们学习了氧气的实验室制法，现在我们又学习了二氧化碳的实验室制法。 大家想想，我们是从哪几个方面进行学习的？两种气体的实验室制取方法有何异同？ 【板书】一、实验室制取氧气和制取二氧化碳的对比 讲授新课 【引入】今天，我们就从反应原理、制取装置、收集方法等几个方面，对比两种气体的实验室制法。 【教师点拨】引导学生进行讨论交流。 【教师总结】多媒体展示，引导学生总结。 发生装置选择条件化学方程式反应物是固体，反应需要加热2KMnO4K2MnO4+MnO2+ O2↑ 2KClO3 2KCl+3O2↑固液混合， 常温反应2H2O22H2O+O2↑ CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+ CO2↑
【小组讨论】 改进装置 特点通过控制液体的加入，控制反应的速率能够控制反应的发生和停止
【小组讨论】 收集装置选择条件难溶或不易溶于水且不与水发生反应的气体 比空气的密度大且不与空气发生反应的气体比空气的密度小且不与空气发生反应的气体
【气体检验】 1.氧气的检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明气体是氧气。 2.二氧化碳的检验：将气体通入澄清的石灰水中，澄清石灰水变浑浊，证明收集的气体是二氧化碳。 【引入】我们对比学习了氧气和二氧化碳的实验室制法，大家想想，实验室制取气体的一般思路是什么呢？ 【板书】二、实验室制取气体的一般思路和方法 【教师提问】 1.实验室制取气体的装置由哪几部分组成？ 2.选择气体发生装置时应考虑哪些因素？ 3.选择气体收集装置时应考虑哪些因素？ 【教师点拨】引导学生进行讨论交流。 【教师总结】多媒体展示，引导学生总结。 【教师点拨】 1.发生装置的选择要考虑以下两个方面： （1）反应的条件；（2）反应物的状态。 2.收集装置的选择要考虑以下因素： （1）气体的密度（排空气法——向上/向下，空气的平均相对分子质量是29，其他气体的相对分子质量与其比较，若大于29，则密度比空气大，反之则小）。 练习：比较下列气体与空气密度的大小关系 SO2 NO2 CO2 CO H2 N2 CH4 （2）气体在水中的溶解性。 【学生阅读】阅读课本P115。 【小组讨论】实验室制取气体的一般思路是什么？ 【教师总结】 1.确定制取气体的化学反应原理，即在实验条件下（如常温、加热、加催化剂等），选择什么药品、通过什么反应来制取这种气体。 2.确定制取气体时应采用的实验装置，包括发生装置和收集装置。 3.确定如何验证制得的气体就是所要制取的气体。 三、典例剖析 例1　四位同学根据提供的实验仪器分别设计了下列四套制取和收集二氧化碳的装置，他们对设计的装置相互进行了交流评价。其中能够使反应随时停止和发生的装置是（　　） A B C D 解析:玻璃导管几乎伸到试管底部，加入一定量的稀盐酸后，导管口可能被液封，产生的二氧化碳气体不能排出，更谈不上使反应随时停止和发生，A不符合题意；装置中的长颈漏斗在反应过程中可随时添加稀盐酸，但不能使反应随时停止和发生，B不符合题意；装置用注射器滴加稀盐酸，加入盐酸开始反应，不加盐酸反应停止，可控制反应的速率，但不能随时发生随时停止（注意速度和起止是两个概念），C不符合题意；装置中的金属网放下使反应物相互接触则反应进行，金属网升高使反应物相互脱离则反应停止，所以可以使反应随时停止和发生， D符合题意。 答案：D 例2　下列有关化学实验操作的先后顺序正确的是（　　） A.实验室制取二氧化碳时，先加稀盐酸，后加石灰石 B.实验室制取二氧化碳时，先装药品，后检查装置的气密性 C.组装制取氧气的实验装置时，先左后右、先下后上 D.用氯酸钾制取氧气实验结束时，先熄灭酒精灯，后从水中移出导管 解析：实验室加入药品一般要遵循应先加入固体药品，再加入液体药品的顺序，A错误；制取气体时，都要先检查装置的气密性，然后再装药品，B错误；组装制取氧气的实验装置时，先左后右、先下后上，C正确；用氯酸钾制取氧气实验结束时，先从水中移出导管，后熄灭酒精灯，以免水倒吸炸裂试管， D错误。 答案：C 例3 如图1是实验室制取氧气或二氧化碳时经常用到的仪器，请回答有关问题。 ② 　 ③ ④ ⑤ 　　 ⑥ ⑦ ⑧ 图1 图2 （1）写出编号仪器名称：⑤　 　。 （2）当用过氧化氢溶液制取较大量O2时，制取装置的仪器组合是　 　（填序号）。反应的化学方程式为　 　。 （3）实验室常用加热熟石灰和氯化铵的固体混合物的方法制取氨气。 ①制取氨气的装置与实验室用　 　（填“高锰酸钾”或“双氧水”）制氧气的装置相同，还缺少的仪器名称是　 　。 ②若用如图2装置收集氨气（化学式为NH3），进气口应为　 　（填“m”或“n”）端。 解析：（1）水槽是盛水的仪器。 （2）当用过氧化氢溶液制取较大量O2时，制取装置的仪器组合是①②⑦⑧；过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气，要注意配平。 （3）①实验室常用加热熟石灰和氯化铵的固体混合物的方法制取氨气，制取氨气的装置与实验室用高锰酸钾制氧气的装置相同，还缺少的仪器名称是酒精灯；②若用题图2装置收集氨气，进气口应为短管，因为氨气的密度比空气小。 答案：（1）水槽 （2）①②⑦⑧ 2H2O2 2H2O+O2↑ （3） ①高锰酸钾 酒精灯 ② n 课堂小结 本节课我们对比学习了二氧化碳和氧气的实验室制法，学习并了解了实验室制取气体的一般思路和方法。 当堂达标 1.实验室用高锰酸钾加热分解制取O2和用大理石与稀盐酸反应制取CO2相比较，下列说法中正确的是( ) A.都需要加热 B.前者反应物是固体，后者反应物是固体和液体 C.都是分解反应 D.前者可用向下排空气法收集，后者可用向上排空气法收集 答案：B 2.下列有关实验室制取气体的说法错误的是（ ） ① ② ③ ④ A.装置①可作为CO2的发生装置 B.装置②干燥O2时，气体由a管进b管出 C.装置③可用作O2的收集装置 D.装置④是收集CO2气体的验满方法 答案：D 3.实验室利用下列装置可以制取某些气体，请据图回答问题： A B C D E （1）这五个装置示意图中，有一个装置是错误的，指出错误装置是 _______(填序号)。 （2）实验室用高锰酸钾来制取氧气，可选择A作发生装置，但要对A进行改进，改进的方法是 ；实验室若用装置B作发生装置制取氧气，则该反应的化学方程式为__________________________。 （3）常温下，硫化氢（H2S）是一种有臭鸡蛋气味的气体，实验室可用硫化亚铁（FeS）固体和稀硫酸反应制得，该反应的化学方程式为FeS + H2SO4（稀） H2S↑+FeSO4，则应选择装置 来作发生装置。（填序号，下同） （4）NO气体难溶于水，密度略大于空气，易与氧气反应生成NO2，则应选择 装置来收集NO。 答案：（1）E （2）试管口放一团棉花 2H2O2 2H2O+O2↑ （3）B （4）D 4.如图为实验室常用的装置。 A B C D E F 通常状况下，氨气是一种无色、有强烈刺激性气味的污染性气体，极易溶于水形成氨水，相同条件下密度比空气小。实验室中可以使用浓氨水与生石灰制取氨气。请从图中选出合适的仪器连接成一套制备并收集氨气的装置，则装置的接口连接顺序是 f。在上述实验中，E装置的作用是 。 答案: adc 吸收氨气，防止空气污染 5.请根据下图回答相关问题： A B C D E F G H I （1）写出两种仪器的名称：a　 　，d　 。 （2）收集干燥的CO2气体，可选用　 　（填“C”或“D”）装置，若改用G、H和I这个组合装置收集，H装置的作用是　 　。 （3）制氢气时，用B装置代替A装置的优点是　 　；若用E装置收集氢气，气体应从　 （填“b”或“c”）端进入。 答案：（1）分液漏斗 集气瓶 （2）C 防止倒吸 （3）可以控制反应的发生与停止 b 板书设计 第六单元　碳和碳的氧化物 课题2 二氧化碳制取的研究 第二课时 实验室制取气体的一般思路和方法 一、实验室制取氧气和制取二氧化碳的对比 气体药品反应原理发生装置收集装置氧气过氧化氢和二氧化锰2H2O22H2O＋O2↑固液常温型向上排空气法或排水法高锰酸钾2KMnO4K2MnO4+ MnO2+O2↑固体加热型向上排空气法或排水法氯酸钾和二氧化锰2KClO32KCl+3O2↑固体加热型向上排空气法或排水法二氧化碳大理石或石灰石与稀盐酸2HCl+CaCO3CaCl2+ H2O+CO2↑固液常温型向上排空气法
二、实验室制取气体的一般思路和方法 1.确定制取气体的化学反应原理，即在实验室条件下(如常温、加热、加催化剂等)，选择什么药品、通过什么反应来制取这种气体； 2.确定制取气体时应采用的实验装置，包括气体发生装置和收集装置； 3.确定如何验证制得的气体就是所要制取的气体。 教学反思