二氧化碳制取的研究((全国一等奖)

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课题2 二氧化碳制取的研究
执教者：范曰清 江苏省连云港市赣榆实验中学
一、课标要求：
1.了解实验室中制取二氧化碳的反应原理、实验室中制取气体的思路和方法。
2．理解实验室制取某种气体所选药品、装置的原因，以及制取二氧化碳的操作步骤，检验、验满及收集方法。
3．初步学会组装并使用装置制取二氧化碳，在制取气体的过程中，体验、反思和完善实验设计。
4．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，形成持续不断的学习化学的兴趣。
二、教学目标：
1．知识与技能
（1）了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。
（2）探究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取CO2。
（3）了解实验室中制取气体的思路和方法。
2．过程与方法
（1）通过对CO2制取的讨论、分析及实验探究，引导学生多角度、多层次地观察和分析问题。
（2）让学生在组装并使用装置制取气体的过程中，体验、反思和完善实验设计，掌握基本实验技能。
3．情感态度与价值观
（1）增强学生对化学实验的好奇心和探究欲，激发学习化学的兴趣。
（2）培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新、大胆实践的科学精神，以及关注社会问题的意识和情感。
三、设计思路：
《化学课程标准》指出：义务教育阶段，化学课程应提供给学生最基本的化学知识、技能和方法，应结合学生实际经验和生活素材设计学习专题，形成持续的化学学习兴趣；注重培养学生积极的情感、科学态度和价值观，将科学探究作为改变学生学习方式的突破口，让学生体验探究过程，在丰富的活动中培养学生的创新精神和实践能力；应强化评价的诊断、激励与发展功能，着眼于未来发展需要，使不同水平的学生都在原有基础上得到良好的发展。学生的学习已被赋予了全新的内涵。倡导以自主、探究、合作的学习方式，把课堂还给学生，让学生成为学习的主人，使学生的主体意识、能动意识和创新意识不断地得到发展，真正实现“教学为了一切学生的发展”。本课题的重点在指导学生掌握制取气体时药品和实验仪器及收集方法的选择；鉴于学生在学习本课题之前，已经对氧气的两种实验室制备方法有所了解，因此本节课想要设计成让学生通过回忆、归纳的方式解决实际问题的模式。学生在新颖、亲切的利用身边物质进行的小实验中，轻松进入本节课的学习，首先明确本节课的目的是在实验室成功制备出二氧化碳气体，进而分析达到这一目的所需要解决的问题，即如何选择药品，如何设计装置，如何操作以及操作中的注意事项，带着这三个问题，学生采取分析、讨论、动手实验、评价交流等方式逐一解决，并适时归纳小结，最后亲自动手制备二氧化碳气体，体验成功的喜悦。学习中创造机会让学生学会与人交往、与人合作、与人交流，学会分享他人的观点，学会如何让人接受自己的观点、看法，并赢得对方的支持，使学生的合作意识得到培养。
四、教学方法与用品：
教学方法：类比推理、实验探究、讨论分析、总结归纳、迁移拓展，并运用多媒体课件；实验仪器：微型实验装置、试管、锥形瓶、烧瓶、橡皮塞、导管、集气瓶、铁架台等；
实验药品：蛋壳、贝壳、墨鱼骨、大理石、碳酸钠粉末、块状石灰石、稀盐酸、稀硫酸、澄清石灰水等。
五、教学过程：
[引入新课] 结合身边物品，利用微型实验激趣，引入新课。
[板 书] 课题2 二氧化碳制取的研究
[设 疑] 要制取二氧化碳，你想从哪些方面研究呢？
（这一反问直接明了，使学生明确了本节课要达到的教学目的）
[学生回答] 略
[课件展示] 1、选择的药品是什么？ 2、使用什么样的制取装置？
3、如何进行实验操作 ？
[引导得出] 微型实验的产物中含有CO2，反应物中含有碳酸钙。
[过 渡] 科学实验证明：凡是含有碳酸根离子的物质与酸溶液反应都能产生CO2。
[设 疑] 这些反应是否都适合于实验室制取CO2呢？
[师生合作] 完成三个实验
实验药品 实验现象
稀盐酸和碳酸钠粉末
稀盐酸和块状石灰石
稀硫酸和块状石灰石
[引导观察] 实验现象 （ 学生描述略）
[设 疑] 稀硫酸与石灰石反应，一会儿就停止了，这是为什么呢？
[课件展示] 模拟石灰石与稀硫酸反应过程的放大效果。
[解释原因] 这是由于石灰石与稀硫酸反应生成的白色固体CaSO4在水中溶解的较少，不断沉淀覆盖在其表面，从而阻止了反应的进行 。
[设 疑] 你认为，实验室制取二氧化碳选用哪些药品最适宜呢？
[学生活动] 评价并选出适宜的药品
[课件展示] 实验室制取CO2的原料：石灰石（或大理石）和稀盐酸
[教师评价] 选用石灰石（或大理石），不仅是因为它们与稀盐酸的反应易控制，而且来源丰富、价格便宜。
[点 拨] 盐酸中的主要成分是HCl
[板 书] 一、反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（先写CaCO3+2HCl，然后写CO2↑同时说出H2O，让学生根据元素守恒推断出还有什么物质？）
[过 渡] 实际上，这个反应的过程是这样的：
[投 影] CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3
[指 出] 碳酸不稳定，容易分解生成二氧化碳和水 H2CO3=CO2↑+H2O
含有碳酸根离子的物质与盐酸的反应原理，和碳酸钙与盐酸的反应是相似的。
同学们课后可以写出Na2CO3和盐酸反应的化学方程式。
[过 渡] 选择了合适的药品以后，要制取CO2应选择一套什么样的装置呢？
（又一反问,轻松、自然地把同学们引入到实验装置的探究之中了。）
让我们先来回顾制取氧气的实验。
[投 影]
发生装置
反应物及状态 反应条件 装置图
氧气 高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰都是固体 加热 固体加热型
过氧化氢和二氧化锰固体和液体 不加热 固、液不加热型
[提 问] 哪套发生装置能用于制取二氧化碳呢？为什么？（学生回答）
发生：固、液不加热型
[板书结论] 二、装置
[过 渡] 我们再来看氧气的收集装置
[投 影]
收集装置
氧气 与空气的密度比较 在水中的溶解性
比空气的密度大 不易溶于水
向上排空气法 排水集气法
[提 示] 二氧化碳的密度比空气的密度大。
[演示提示] 这里有一瓶雪碧，打开时冒出了气泡，其中的气体就是？
说明二氧化碳可溶于水，同时也与水发生反应
[提 问] 要收集二氧化碳可选用哪套装置呢？（学生回答）
[鼓励学生] 你回答的很好，这瓶雪碧就奖给你了。
[板书结论] 二、装置
收集：向上排空气
[过 渡] 实验室制取CO2可选用的简易装置是：
[投 影]
[点 评] 该套装置可以用来制取较少量的CO2气体
[设 疑] 1、若要制取较多量的CO2气体，可以把试管换成哪些仪器？
2、若想在制气的过程中补充酸液，或控制酸液的加入量，可设计什么样的装置
3、若想控制反应的发生和停止，还可怎样设计装置呢？
[过 渡] 下面，请同学们利用桌子上提供的仪器，再设计组装一套制取二氧化碳的发生装置，来解决我们提出的某些问题（这套简易装置除外）。
（通过实验装置的探究改进，培养学生动脑思考的能力，体会创作发明的成功感）
[提 醒] 注意安全, 玻璃管一定要用水湿润，要相互协作；对组装好的装置先在小组内进行评价，然后，请各小组推选一名代表上来展示你们的成果，并对它的优点和不足进行交流。
[学生活动] 交流评价（按四套装置有序递进，逐步深入，教师适当点拨并用电脑演示学生设计的发生装置）
[投 影] 四套有代表性的装置
[指　　出]　在实验中我们可以根据需要来选择其中的一套装置
[讲 述] 通过对二氧化碳制取装置的研究，让我们亲历了一种不断发现问题、分析问题、解决问题、改进完善的探究过程。
[过 渡] 原理、装置都确定好了，那么，要制取一瓶二氧化碳，比如用这套简单装置，你将如何进行操作呢？
[讨论归纳] 实验室制取二氧化碳的主要操作步骤有哪些？
[学生回答] 1．连接并组装仪器
2．检查装置气密性
3．装入药品 （先加固体，后加液体）
4．收集气体
5．验满。（用燃着的木条放在集气瓶口而不是瓶中）
[点 拨] 为了帮助记忆，我们可以抓住操作步骤中的关键字
（培养学生的科学的记忆方法）
[板　　书] 三、步骤：1．连 2．查 3．装 4．收 5．验
[讲 评] 实验操作中应该注意的问题（略）
[过 渡] 下面，请同学们用带试管的这套简易装置来制取一瓶二氧化碳
[提 醒] 实验时要注意操作规范，并要相互合作
[学生实验] 制取一瓶二氧化碳
[过 渡] 根据研究二氧化碳的制取过程，请大家总结交流实验室制取气体的思路和方法
[学生交流] 略
[课件展示] 研究实验室制取气体的一般原则有：
（1）选择药品（原理可行、来源丰富、价格适宜）
（2）确定装置（反应物及其状态、 反应条件、操作简便、易于控制）
（3）制定操作步骤（合理有序）
[强调指出] 这就是通过本节课的学习，我们应该知道的。
[学生练习] 根据图中实验装置，回答有关问题：
氢气是相同条件下密度最小的气体，难溶于水。实验室中可以用金属锌与稀硫酸反应制取氢气，其发生装置应使用 收集装置可选用 。
[鼓励创新] 某化学兴趣小组的同学在课外探究中，设计出以下几种能控制反应发生和停止的装置，仔细看看、想想，你能利用一些生活用品再设计几种装置吗？你还能用生活中哪些物质来制取CO2气体呢？
[板书设计]
[布置作业] 1、P112 第3题；
2、完成探究实验。
六、教学反思：
我在本节课的教学中运用了新课程理念，学生自主学习得到了落实。以学生为主体，把
课堂还给学生，设置一环一环的问题让学生讨论，在问题的引导下，加上适当点拨指导，使学生的思维不断地处于亢奋状态，水到渠成，在学生的想、说、议、探、评中愉快地完成本课题的研究。但是，受课堂教学时间的限制，本节课在安排学生交流探究设计出的不同实验装置时，交流的深度还略显不足。
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课题2 二氧化碳制取的研究
一、原理： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生：固、液不加热型
收集：向上排空气
三、步骤： 1．连 2．查 3．装 4．收 5．验
二、装置
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