课题2 二氧化碳制取的研究
教学目标 知识与技能 1、学生能说出在实验室里制取气体的方法和设计思路；能用化学方程式表示出实验室制取二氧化碳的化学反应原理，能说出实验装置的一起名称及操作要点；初步学习制取二氧化碳的实验操作。2、通过二氧化碳的实验室制法的研讨，提高学生分析问题和解决实际问题的能力；通过实验，培养学生观察能力、实验能力和主动获取知识的能力，不断增强学生的参与意识、合作意识、探索意识。
过程与方法 通过实验室里制取气体的方法和设计思路，探索实验室制取二氧化碳的化学反应原理和实验装置，让学生初步学习科学探究的基本过程（提出假设，实验探究，获得结论）和方法，体验化学实验的方法的科学性；能进行初步的科学探究活动。
情感态度与价值观 1、通过实验、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，体验探究成功乐趣，激发学生的求知欲，形成持续不断的学习化学的兴趣。
教学重点 实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置和制取方法的学习。
教学难点 从实验室制取氢气的设计思路和方法出发，学习二氧化碳的实验室制法。
教学方法 实验探究法。
仪器药品 仪器：注射器、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、试管、集气瓶、长颈漏斗、双孔（单孔）带直导管（弯导管）的导管、水槽、酒精灯、铁架台。药品：大理石、石灰石、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木炭、碱式碳酸铜、氧化铜。
【新课导入】设计了图声并茂的“地球与空气的对话”。适时发问：你们知道“温室效应”是由什么气体过多引起的？ 哪些因素可产生二氧化碳气体呢？这节课就来探究一下。从而引出课题。 【问题讨论】在实验室制取氧气时我们主要从哪几个方面进行的？ 【过渡语】今天我们就从这三个方面来探究一下二氧化碳的制取。 看影视材料。思考：由材料想到了什么？要做什么？汇报想法。思考、回答。二氧化碳过多引起温室效应。回忆、思考。归纳后汇报、倾听。 倾听。 通过对话诱发学生的学习兴趣、好奇心，使学生大脑神经很快进入亢奋的状态，创设融洽的课堂气氛。引出课题、展示学习目标引起学生的期待和注意。复习旧知识。指导分析方法。为新课作铺垫。引入新课。确定探究的课题。
【知识再现】请大家思考，我们学习过哪些化学反应可以生成二氧化碳气体？并写出化学反应的化学方程式。要求：学生自主、自由地到前面书写化学方程式。【提供材料】化学家发现常温下含有碳酸根的物质与相应的酸反应可以生成二氧化碳（动画讲述以上事实），如：碳酸钙与稀盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钙。【问题】你能用化学方程式表示该反应么？【提供材料】指导学生看选择化学反应原理的依据、反应物易找且价廉、反应条件易控制、有利于环保。【各抒己见】其中哪一个化学反应适合实验室制取二氧化碳？请大家先提出假设，再实验验证，最后小结结论。指导分析、讨论，引导学生小结为了便于控制、易于收集。药品：大理石或石灰石和稀盐酸【问题讨论】通过学习氧气实验室制取的实验装置，请大家思考实验时选择实验装置的依据是什么？ 回忆、思考。归纳后汇报。倾听。学生主动展示、到黑板上板演化学方程式。看影像和材料、思考。分析、思考。书写化学方程式。CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑识记、获得解决问题的新的信息。讨论、假设、设计实验方案探究适合实验室制取二氧化碳的化学反应原理。动手实验探究。归纳、小结结论。思考、讨论、回答。1、 反应物的状态。2、 反应条件。3、 生成物的物理性质（密度、溶解性）。 复习旧知识。指导分析方法。为解决新知做铺垫。让学生学会主动评价他人的观点。设置情景。激发学习兴趣。培养学生的分析能力、解决问题的能力。通过信息的获得，寻找解决问题的依据，学会解决问题的方法。提出探究课题。培养比较能力、锻炼思维能力、动手操作能力，学会科学的学习方法，如比较法等。通过交流活动，使学生在发表自己的探究成果和方法、倾听他人的探究经验的过程中进行客观的比较和鉴别，从不同的角度改进自己的经验和认识，克服原先独立探究中的片面性和局限性，最终完成对所学知识意义的完整建构。学会对已有知识的归纳、小结设计问题。培养学生分析、归纳能力。
【问题讨论】请大家用提供的实验仪器，结合化学反应原理，设计探究制取二氧化碳的实验装置？连接实验装置。如没有仪器选择，画出简图即可。补充、释解学生的回答。【问题讨论】如果用你们设计的实验装置制取二氧化碳，你如何检验和验满二氧化碳气体呢？【体验实践】请大家用你们设计的实验装置制取、收集、验证二氧化碳【说实话】通过以上的探究学习你有何收获呢？ 学生讨论后提出设计方案，连接装置，展示成果。并简要说明装置连接的理由。回忆旧知识，讨论方法。用澄清的石灰水检验。用燃着的木条靠近集气瓶口验满。学生动手实验，体验成功。小结、汇报自己的收获。 提出探究课题。培养实验能力、思维能力、动手画图能力。复习旧知识，解决实际问题。锻炼学生的动手操作的实验能力、体验成功的乐趣。不断增强学生的参与意识、合作意识。培养归纳、概括的能力，语言表达能力。反馈教学效果。
【作业】请大家利用课余时间写出探究活动报告。
【板书设计】课题3 二氧化碳和一氧化碳
教学目标
1．知识与技能
（1）认识二氧化碳，掌握其重要的化学性质，了解其物理性质和主要用途。
（2）懂得设计实验来验证物质性质的方法。
（3）学会对实验中出现的现象进行分析并得出结论的方法。
2．过程与方法
（1）通过观察演示实验的现象，培养学生分析和解决问题的能力。
（2）通过让学生自己设计实验去验证二氧化碳的性质，培养学生的实验设计能力。
（3）经过亲自动手实验，让学生懂得二氧化碳可以与水反应生成碳酸。
3．情感、态度与价值观
（1）通过对二氧化碳的密度以及水溶性进行实验设计，培养学生的问题意识以及思维的严密性。
（2）通过用浸过石蕊溶液的小花来进行实验探究，让学生亲自参与到知识的形成过程中，从而获得成功的喜悦和对化学学习的持续兴趣。
教学重点、难点
1．二氧化碳的密度和水溶性
2．二氧化碳与水反应生成碳酸以及碳酸的不稳定性
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
引入：同学们在前面已经陆续的接触、学习过二氧化碳这种物质，你能归纳出它的性质么？投影并归纳二氧化碳的有关性质 学生思考、回答：二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大，可溶于水、不能燃烧也不能支持燃烧，能使澄清石灰水变浑浊。 注意从学生已有的知识出发，避免了重复与罗嗦，使教学更有针对性，重点更为突出。
讲解：二氧化碳与澄清石灰水反应的化学方程式。 学生抄写、记忆 对需要重点掌握的知识点进行强调。
提问：你们知道的二氧化碳的性质中，哪些是已经做过实验亲自验证并非常确定的，哪些只是由别人告诉你的？ 学生回答：二氧化碳的密度及水溶性是在实验室制备二氧化碳时从老师口中获知。 培养学生的问题意识，不要“人云亦云”，要敢于创新。
演示实验： 实验1.用二氧化碳倾倒阶梯上的蜡烛
实验2.在装满二氧化碳的软塑料瓶内倒入少量水实验前让学生对实验现象进行猜想；实验后提问：你们看到了什么？这说明了二氧化碳具有什么性质。 学生可能的猜想：1.二氧化碳会熄灭，而且是下面的先熄灭上面的后熄灭2.软塑料瓶会变扁学生观察实验现象并思考回答：实验1说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧也不能支持燃烧；实验2说明二氧化碳可溶解于水。
这两个实验要收集到的二氧化碳气体较多，耗时较长且实验的成功率较低，所以宜由老师演示能起到较好的示范作用。
提问：根据上述两个实验的设计意图，你们还能设计一些其他的实验来证明二氧化碳的密度比空气大且可溶于水么？让学生思考一会儿后再投影出一些提示 学生分小组讨论并进行实验设计。
培养学生的实验设计能力，通过小组的合作，互相启迪、互相补充、并完善自己的设计。
让学生讲述自己小组的实验设计，并引导其他学生去评价这些设计。
学生：讲述自己的设计和准备如何实施，并对实验现象进行猜想。 通过让学生讲述自己的设计提高学生的表述能力，并使学生初步学会评价和改进实验设计；通过赞美学生的设计让学生感受成功的喜悦，激发学生的学习兴趣。
讲解：今天老师还补充一个二氧化碳的性质就是二氧化碳能够与水反应。但它们的生成物到底是什么，由你们去进行实验探究。投影并讲解：石蕊是一种植物的色素，能在酸性、中性及碱性环境下显现出三种不同的颜色。 学生实验：把浸过石蕊试液的4朵小花分别进行实验对比：（1）喷醋酸（2）喷水（3）直接放入盛有二氧化碳的集气瓶（4）喷水后放入盛有二氧化碳的集气瓶（5）把（4）中的小花放在酒精灯火焰上烘烤。分析有关实验现象并获知：二氧化碳与水反应生成了酸性物质。该酸性物质不稳定，受热很容易分解。
通过学生亲自动手进行实验探究，让学生亲自参与到知识的形成过程中，并学会根据实验现象分析、得出结论，从而获得成功的喜悦和对化学学习的持续兴趣。
讲解：二氧化碳与水反应生成了碳酸的化学方程式。以及碳酸分解的化学方程式。
学生抄写、记忆
投影：根据本课的有关知识点设计与生活密切相关的习题来进行知识的巩固和运用
学生思考、讨论 使学生能把学到的知识与实际生活联系在一起，懂得运用有关的化学知识去解决生活中的一些简单的实际问题。
布置作业：家庭小实验：用家里的一些物品制造并收集二氧化碳气体并对自己设计的实验进行实施，把实验的结果与老师和同学们一起分享。 让学生多动手、多思考，他们就会有更多的心得和体会，对化学的学习也就更有兴趣。
课堂小探究
1．请你根据课本P114页实验6-5和实验6-6的构想，设计一些实验来证明：（可画图）
（1）二氧化碳的密度比空气大；（2）二氧化碳可溶解于水
2．根据四朵浸有石蕊试液的小花在不同条件下颜色的变化，探究二氧化碳与水反应的生成物
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
现 象
分 析
结 论
生活事例链接
1．北方的农村，许多人家里都设有地窖用来贮存蔬菜。由于 致使里面含有大量的 气体，因此，人们在进入地窖之前，往往会做一个“灯火实验”：就是把燃着的 先放入地窖里，如果看到 ，证明里面聚有大量的 气体，不宜进入；当看到 ，证明里面的 气体较少，可以进去。
2．为了让用石灰浆[Ca(OH)2]抹的墙壁快点干燥，人们常在室内生个炭火盆，这是为什么？为什么开始放炭火盆时，墙壁反而变潮湿了？
3．在意大利有一个奇怪的山洞，人称“死狗洞”。人如果牵着一只狗进去的话，狗很快就会昏迷,但人却安然无恙，你能猜想这是为什么吗？
课后小探究
家庭小实验：请你利用家庭中的一些小物品来制造并收集二氧化碳气体，并验证二氧化碳的性质。课题1 金刚石、石墨和C60
教学过程
师：碳元素在自然界里的含量不是最多的，但它形成物质的种类却是最多的。我们今天开始学习第六单元“碳和碳的氧化物”。请同学们把书翻开。
[板书］第六单元──碳和碳的氧化物
师：我们已经知道，物质由元素组成，由同种元素组成的纯净物叫做什么？
生：由同种元素组成的纯净物叫单质。
师：不同种元素可以组成不同种单质，同一种元素可以组成不同的单质吗？大家讨论。
生；不可以，一种元素应该只能组成一种单质。
生：可以的。
师：能举例说明吗？
生：我们学过氧元素就能组成氧气和臭氧两种单质。
生：磷元素可以组成白磷和红磷。
［教师一边小结一边板书］同种元素可以组成不同的单质
师：碳元素能否组成不同的单质？研究表明：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。今天，我们就来学习金刚石、石墨和C60。
［板书］课题1 金刚石、石墨和C60
师：我们先来看一段发生在玻璃店里的小品。
[学生表演]2名学生分别扮演老板和顾客，走到讲台前表演。
顾客：老板，我要配一块玻璃。
老板；好啊。
顾客：我自己有一把很锋利的刀，我想我自己来划玻璃。
老板；你自己想划，行啊，那你试试。（顾客用刀切玻璃没有成功）
老板：还是我来吧。（老板用玻璃刀很容易地把玻璃裁下来。）
顾客：你的玻璃刀用什么做的，这么厉害？
老板：我的玻璃刀上镶了一小块金刚石，它的硬度很高，给你看看。
顾客：哇，只有圆珠笔头这么大，真厉害。谢谢老板！
老板：不客气。
师：谢谢这两位同学的表演（大家鼓掌），由于金刚石非常坚硬，所以可以用来刻划玻璃。我们大家也看一下玻璃刀上镶嵌的金刚石吧。
［实物投影〕玻璃刀上的金刚石
师：金刚石还有其他的性质吗？课前布置了大家到网上或书籍中查找有关碳单质的一些资料，不知你们查到没有？谁先说说有关金刚石的一些资料。
生：金刚石的化学成分是碳，它是正八面体结构，它的结晶发生在高温、高压条件下，是岩浆作用的产物。金刚石无色透明或带蓝、黄、褐和黑色，有光泽；硬度为10，是自然界硬度最大的物质；比重为3.52；折光率为2.42，具有强色散性。可以用来制作首饰、高硬度的切割材料、高温半导体材料等。
师：谁还有不同资料要补充的吗？
生：早在罗马时代，就有人把金刚石雕刻成印章，这是最早的金刚石的“工业用途”。事实上人们从自然界里开采出来的绝大多数金刚石是用于工业的。长期以来，金刚石大多数的工业用途是利用它特别硬，不易磨损的特性。金刚石可以用于切割玻璃，制作钻头用于地质钻探、开采石油和打井等，还可以切割水泥，甚至大理石等建筑材料。至今，只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷，尚无其他代用品。金刚石还是优质的磨料，金刚石砂轮用来磨削硬质合金，比碳化硅耐用一万倍。
师：金刚石可以做装饰品──钻石，大家在商店里应该看过吧，我这里有一颗钻石，我们一起欣赏一下。
［实物投影]钻石
师：纯净的金刚石是无色透明的、正八面体形状的固体，经仔细琢磨后，成为装饰品──钻石，它还是天然界中存在的最硬物质，可以划玻璃、切割大理石等。
[投影]金刚石的性质和用途 性质 用途
金刚石 无色透明、正八面体形状的固体，折光率 2.42，具有强色散性 经仔细琢磨后，成为装饰品──钻石
自然界中存在的最硬物质 划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层等
师：金刚石是碳单质家庭中最难理夺目的、最稀有和昂贵的，而同为碳元素组成的石墨和金刚石相比外表要暗淡许多，不信我们看一下课本提供的石墨的图片（学生看书）。同学们有关于石墨的资料吗？
生：石墨的化学成分是碳，它是层状结构，灰色，半金属光泽，硬度1～2；比重2.21～2.26；有滑感，易污手；具有导电性。由于熔点高，抗腐蚀性等特点，用于高温增润；由于具有滑感，用于机械工业的润滑剂；由于其具有导电性，又可制作电极。
生：跟金刚石相反，石墨是自然界最软的矿物之一。用石墨在纸上划过，会留下深灰色的痕迹。铅笔芯就是用石墨粉和粘土混合制成的。由于石墨的熔点高，所以石墨润滑剂可以在不适宜普通润滑剂的高温下使用。
师：石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体，很软，具有优良的导电性，很滑腻。石墨的这些性质决定它有哪些用途呢？
生：石墨很软，可以做铅笔芯。
生：石墨能导电，可以做电极。
生：石墨可以做润滑剂，因为它很滑腻。
[投影]石墨的性质和用途
性质 用途
石墨 深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体
很软 铅笔芯
能导电 电极
滑腻 润滑剂
师：铅笔是我们最熟悉的学习用品，铅笔里面其实不含铅，是石墨和粘土混合而成的。画画用的铅笔常用“6B”的，写字用的铅笔常用“HB” 的，制图用的铅笔常常是“6H” 的，6B最软，颜色最深，6H最硬，HB软硬适中。“H”代表Hard，坚硬的，“B”代表 BlaCk，黑的。由于石墨太软，只用石墨做铅笔芯，易断又易磨损，所以加入粘土。我们看看不同型号铅笔的笔迹。
[实物投影]6B、HB、6H铅笔的笔迹
［展示]一幅用6B铅笔画的人物头像素描
师：石墨除了做铅笔芯，还可以做电池的电极。我们取废旧电池中的碳棒来做一个导电的实验。请两位同学到讲台上来做这个实验。
［学生实验]石墨的导电性。把一根石墨电极和导线连接在一起，接通电源后，观察灯泡发亮，证明石墨具有导电性。
师：铅笔芯的成分里含有石墨，铅笔芯有没有导电性？想不想试验一下？
生：想！（学生很有兴趣）
师：你们的铅笔盒里有铅笔芯吗？自己上来做这个实验。（多个学生轮流做这个实验）
[学生实验］自己的铅笔芯接通电源后，也可以使灯泡发亮。
师：如果有一把长期不用而生锈的铁锁，怎样轻易打开它呢？想一想？
生：把铅笔芯的粉末放到锁孔里。因为铅笔芯的成分里有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。
师：好，这个实验留给同学们回家去做。学习了金刚石和石墨，它们的性质和用途一样吗？
生：不一样。
[投影］比较金刚石和石墨的性质和用途
金刚石 石墨
外观 无色透明正八面体状晶体 深灰色鳞片状固体
光泽 加工琢磨后有夺目光泽 略有金属光泽
硬度 最硬 较软
导电性 无 良好
导热性 良好 良好
用途 钻探机钻头、刻刀、装饰品等 电极、铅笔芯、润滑剂等
师：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，物理性质为什么有这么大的差异呢？
［展示]金刚石和石墨的原子排列结构模型
师：金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构，所以坚硬。石墨的碳原子呈平面层状结构，层与层之间的作用力小，所以很软，能导电，有滑感。
除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。谁查到了有关木炭和活性炭的资料吗？请告诉我们。
生1：木炭是一种黑色多孔的固体。在隔绝空气的条件下加热木材，可以制得木炭。因为木炭具有疏松多孔的结构，表面积很大，能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面，可做吸附剂。
生2：活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体。把木炭在隔绝空气的情况下加强热，并不断通入水蒸气，便可得到活性炭。活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用来净化各种气体或液体。例如，活性炭可用做电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂。防毒面具的滤毒罐里装的活性炭，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。
师：同学的资料中提到的吸附性，我们在水的净化里提到过，我们今天做一个活性炭吸附有色物质的实验，来证明一下它的吸附性。
[学生实验]在盛有半杯水的小烧杯里，加入一滴红墨水，使水略显红色。放入活性炭，轻轻振荡。
师：由于黑色的活性炭悬浮于溶液中，现象不明显，可以用过滤的方法除去活性炭。
[学生实验]过滤。
师：看到什么现象了？
生：红色消失，液体变无色。
师：根据以前学过的知识，我们知道，过滤只能除去不溶性物质，所以红墨水颜色的退去是因为活性炭的吸附作用。活性炭不仅能吸附色素，还能吸附气体，防毒面具就是利用活性炭来吸附毒气的。
[展示]防毒面具（滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的）
师：炭黑是一种黑色的极细粉末，由合碳的有机化合物不完全燃烧或强热分解制得。蜡烛就是一种含碳的有机物，让它不完全燃烧，能不能制得炭黑呢？
[学生实验]收集炭黑。点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方。
师：看到什么现象？
生：有黑色物质生成。
师：这就是炭黑，可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料以及橡胶轮胎的填料。大家回去后也可做这个实验。焦炭的主要用途是冶炼金属，是工业上冶炼生铁的一种原料，我们在后面的单元里将会学到它。
现在，我们小结一下刚才学过的几种含碳的物质。
[投影]
木炭 吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质
活性炭 吸附能力比木炭强，吸附毒气，制糖工业里脱色制白糖
炭黑 制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性
焦炭 冶炼金属
师：结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的结构、性质和用途之间有什么关系？
生：结构决定性质，性质又决定用途（学生一边回答，教师一边板书）
师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得重要进展的是C60分子。大家看书，C60的分子结构和什么相似？
生：和足球相似。
师：这种足球结构的碳分子很稳定。C60中60表示什么？
生：一个C60分子中含有60个碳原子。
师：C60是单质还是化合物？
生：是单质。
师：目前，人们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，以及在材料科学、超导体等方面的应用。C60具有广泛的应用前景，谁能说说这方面的信息吗？
生：除了超导领域外，C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景：①气体的贮存；②有感觉功能的传感器；③增强金属的强度；④新型的催化剂；⑤光学应用；⑥对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。
师：除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C70、C240、C540等。
（一边说，一边投影C70、C240、C540等的结构图）
20世纪90年代初，科学家又致力于一种新型的纳米材料──纳米碳管的研究，我们一起来看一下它的结构图。
[实物投影]纳米碳管的结构图
师：谁说说关于纳米碳管的性质？
生1：这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几纳米到几十纳米。这样的材料很轻，很结实。它的密度是钢的1／6，而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。
生2：如果用纳米碳管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不会被自身质量所拉断的绳索。如果用它做成地球—月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。
师：随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，碳单质的用途也将不断扩大。学了这节课，大家有什么感受和反思吗？
生1：我觉得化学是一门与生活联系非常紧密的科学，例如铅笔芯、无轨电车、防毒面具等。化学使我们的世界变得更加绚丽多彩。
生2：化学以实验探究为手段，是一门不断向前发展的科学，化学新技术使我们的生活变得更加美好。
生3：今天这节课让我认识到物质的一切外在表现都是由其内在因素决定的，物质的结构决定性质，性质又决定用途，我觉得化学很有意思，我很喜欢它。
师：如果其他同学还有想法，我们课后接着交流。学完这堂课，我们应该知道：1．不同种元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的单质。2．木炭和活性炭具有吸附性。
师：现在做课后练习来巩固一下今天所学的内容。
[学生练习]练习后当堂订正。
师：回去后阅读“化学·技术·社会”中的“人造金刚石和金刚石薄膜”。今天这节课就上到这儿，下课。
