研究实验室制取二氧化碳·教学设计.doc

二氧化碳制取
教学设计

二〇一六年 十 月

教学设计思路

1.微调教学内容的呈现顺序。在回顾实验室制取O2的相关知识后，根据已学知识提前归纳出实验室制取气体的一般思路。将这一内容前置后，再按照这个思路“按图索骥”去研究C O2。使课堂教学目标明确、脉络清晰，也使得新旧知识之间的联系更紧密。
2.在情境诱导方面，在课首设置师生一起进行趣味实验表演----“瓶子变瘪”，激发学生兴趣。而此时学生的瓶子里事先不装CO2，使之不会出现变瘪的现象。激发学生迫切希望自己亲自制取一瓶来完成这一趣味表演的欲望，从而产生“任务驱动力”，积极主动地参与课堂探究。在课尾通过指导学生如愿以偿地完成课首的趣味表演，进而生成学习探究后的成就感，进一步提高学习化学的兴趣。同时，也使课堂教学首尾呼应、浑然一体。
3.在教学环节设置上注重提前铺垫和自然过渡。如：在课首的趣味表演中缊含C O2的相关性质，为后面探究C O2的收集方法和检验方法作铺垫；
4.在教法和学法指导上，主要运用对比实验法、类比分析法和实验探究法、小组合作法。让学生在运用方法中探究知识，在获取知识时掌握方法。
《二氧化碳制取的研究》教学设计

一、教材分析

该课题主要研究实验室中制取二氧化碳。教材首先给出了二氧化碳的反应原理，然后让学生从反应物的状态，反应条件，气体的密度与空气比较和是否与水反应等因素来确定二氧化碳的发生和收集装置。教材还给出了一些仪器，用活动与探究的方式由学生自己组装二氧化碳的制备装置采研究实验室中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳，这是该课题的重难点。在“学完本课题你应该知道”中总结了实验室中制取气体的思路和方法。

二、学情分析

学生对实验室里如何制取气体已经有了初步的认识。知道了实验室常用三种方法来制取氧气（加热高锰酸钾；氯酸钾和二氧化锰混合加热；过氧化氢溶液和二氧化锰混合）。由于反应物的状态和反应条件不同，它们的制取装置不同。通过氧气性质的学习和收集装置的结合，学生也有了选择收集装置的部分经验。生活中学生已经积累的经验：二氧化碳的密度比空气大；不燃烧也不支持燃烧；可以灭火等。学习中学生已经知道一些能产生二氧化碳的发应原理，但却不知道怎样选择才适合实验室制备气体及还需要考虑的因素。教师要利用学生已有的知识对其进行引导，使知识得到补充完善，使能力得到提升。

三、教学目标
【知识与技能】
 1．掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置以及验证、验满方法；
 2．了解实验室制取气体的一般思路，能设计出实验室制取二氧化碳的简易装置。
 【过程和方法】
 1．通过研究制取二氧化碳的反应原理，引导学生通过对比实验的方法来获取知识解决问题。
 2．通过对实验室制取氧气的复习和比较，确定实验室制取二氧化碳的装置、验证方法，体验类比分析的方法。
3．让学生在组装并使用自己设计的装置制取气体的过程中，体验、反思和完善实验设计，初步掌握实验探究的基本实验和方法。
 【情感、态度和价值观】
 1．通过相关实验的探究分析，激发学生的探究欲望和学习兴趣。
 2．通过小组讨论和实验探究，培养学生善于合作、勤于思考、勇于创新、敢于实践的科学精神，以及在理科学习中严密的逻辑思维能力。
 3．通过分析和探究实验室制取和收集二氧化碳的方法，对学生进行具体问题具体分析的辨正唯物主义教育。
-1-

四、教学重点、难点
【教学重点】
1．探究实验室制取二氧化碳的原理；
2．选择合适仪器设计出实验室制取二氧化碳的实验装置；
3．实验室制取二氧化碳的操作步骤和方法。
【教学难点】
1. 通过探究，分析选择实验室制取二氧化碳的反应原理；
2. 实验室制取二氧化碳的实验装置、制取方法以及检验方法。
【教学突破】
1．运用“类比分析法”，通过对氧气的实验室制法进行复习和分析，归纳出实验室制取气体的一般思路，然后按照这个“路线图”按图索骥，一步一步探索二氧化碳的实验室制法。
2．运用“对比实验法”，通过实验探究和对比分析，选择出实验室制取二氧化碳进合适的反应原理。
3．运用“分组讨论法”，通过小组相互交流、合作探究，充分发挥学优生的带动作用，让学困生得到更多的帮助。
五、教学准备
【教具准备】
1.多媒体教学系统及PPT课件；
2.“瓶子变瘪”趣味实验用品：盛满二氧化碳的矿泉水瓶一只、水一杯、澄清石灰水少许；
3.制取二氧化碳的装置两套（展示所用）：锥形瓶、双孔塞、长颈漏斗、导管、集气瓶、玻璃片；锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、导管、集气瓶、玻璃片；
【学具准备】
1.课堂导学稿（每人一份）；
2.探究实验室制取二氧化碳原理的相关仪器：点滴板、胶头滴管；
3.实验室制取（简易装置）及收集、检验、验满二氧化碳的相关仪器：大试管、单孔塞、导管、集气瓶、玻璃片、试管、镊子、火柴等；
4.药品：大理石、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸、澄清石灰水；

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六、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
（一）

情

境

诱

导

【演示】拿出一只事先收集满二氧化碳的塑料瓶，向瓶中注入约1/3体积的水后，立即拧紧瓶盖，用力振荡，发现瓶子也慢慢变瘪了。

【提问】“好不好玩呀？大家想不想亲手做一下？在每组仪器用品中，都有一只塑料瓶，以及一瓶水，大家动手试试吧！”

【提问】“塑料瓶在什么情况下会变瘪？”

【引导】 “其实老师的瓶子和大家的不一样，我的瓶子里面装有一种‘神秘’的气体，而大家的瓶子里面只是空气。我瓶子里的气体，一遇见水呀，就哧溜溜钻进去很多――能溶于水，所以密封的瓶子里面气压会减小，当然就会变瘪了。”教师接着发问：“大家能猜一下这是什么气体吗？”

【提问】可以用什么方法来验证一下我们的猜想？ 

【演示】将瓶中剩余气体通入澄清石灰水中。

【提问】“观察到什么现象？说明什么结论？”
同时说明二氧化碳的哪些性质？

【引导】“对，千真万确，瓶子里装的就是二氧化碳，大家知道我是怎样将二氧化碳制取出来，并将这个饮料瓶装得满满的吗？你们想不想将自己的瓶子也装满二氧化碳，重复一下老师刚才的实验？”

 【讲述】为了满足大家的心愿，我来研究一下二氧化碳的实验室制法。

-3-
【板书】二氧化碳制取的研究
 观察、惊奇、思考
但是大家很快明白了其中的道理，瓶内气压减小，在外界大气压的作用下，软塑料瓶自然就变瘪了。

回答“想”，在模仿教师的实验后，感到很失望，因为他们的瓶子都没有变瘪 。

“在瓶内气体减少，气压下降时。”

由于大部分学生已经预习过，很快大家就回答说：“二氧化碳”。也有同学回答是氧气或氮气的，但马上被其他同学否定了，在前面学过这两种气体都是难溶于水的。

学生运用已有的知识经验回答“用澄清的石灰水检验。”

观察实验现象

回答：“澄清石灰水变浑浊，说明瓶内气体是二氧化碳。”
密度比空气大，能溶于水、与水反应，能使澄清石灰水变浑浊。
学生们回答“想”，并跃跃欲试，急切地想知道怎样才能制取二氧化碳，并让将它装满自己的瓶子。

1.通过趣味情境引出新课，激发学生探究学习的兴趣和欲望;
2.让学生对亲自制取一瓶二氧化碳来进行实验产生迫切需要，在“需求心理”的任务驱动下，积极主动参与学习探究活动。
3.让学生通过观察分析获得关于二氧化碳性质的一些感性认识：①知道二氧化碳密度比空气大、能溶于水并和水反应，为后面选择收集装置作铺垫;②通过验证猜想，提前为掌握二氧化碳的检验方法作准备。
（二）

温

故

引

新

【引导】要想知道二氧化碳的实验室制法，我们先了回顾一下以前学过的氧气的实验室制法。请大家看到导学稿上的课前预习1，先小组讨论交流一下。

【检查】哪个小组派一名代表来汇报一下他们的预习情况。

【投影】结合学生回答，填写幻灯片上表格。
【引导】大家归纳一下，我们在实验室制取气体时，一般的思路是怎么样的。

【投影】实验室制取气体的一般思路。

【板书】反应原理 实验装置 检验方法
学习对课前预习的内容进行小组交流。

学生叙述有关氧气的实验室制法的知识。

学生观看并对照答案。

学生尝试回答。

学生观看、理解。
通过回顾氧气的实验室制法相关知识，总结归纳出实验室制取气体的一般思路，确立研究二氧化碳制取的“路线图”。便于后面“按图索骥”进行探索学习。
(三)

探

究

新

知

1.探究反应原理
【提问】生活中有哪些化学变化会产生二氧化碳？

列举你所知道的能生成二氧化碳的反应，能写出化学方程式的写出化学方程式。鼓励学生利用“头脑风暴”法，搜索尽可能多的反应。

【提问】上面列举的这些方法能在实验室的条件下方便快捷地得到较纯净的二氧化碳吗？

【过渡】实验室到底选用什么药品进行反应能便捷地制得较纯的二氧化碳呢？我们一起来进行探究。
 【布置】各小组利用现有仪器进行实验探究，分别在点滴板上进行下列反应：①石灰石与稀盐酸、②石灰石与稀硫酸、③碳酸钠与稀盐酸、④碳酸钠与稀硫酸，注意观察反应时的剧烈程度和平稳性持续性。
【投影】四组反应的实验现象。（填表）
【引导】通过对实验现象的观察分析，各小组展开讨论，哪一个反应适宜于实验室制取二氧化碳？理由是什么？
 【归纳】大理石和稀盐酸的反应适宜于实验室制取二氧化碳。

【投影】实验室制取二氧化碳的原理：CaCO3＋2HCl ＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
【引导】指导学生识记该化学方程式。-4-

学生讨论、交流、回答，

其他学生补充或抢答。

 思考、讨论、回答。
 从各个方面、各种因素否定那些不适宜在实验室制取二氧化碳的反应原理。

学生进行分组实验。
 观察、记录。

  学生回答。
小组讨论，
 推选代表回答或抢答。

观看。

 识记。

在已有知识经验的基础上，使学生初步学会综合分析问题、理论联系实际。

通过动手探究，引导学生找到适合实验室制取二氧化碳的反应原理，同时让学生体验运用对比实验获得知识结论的方法。
(三)

探

究

新

知

2.设计实验装置
 【提问】选用实验室制取气体的发生装置时，通常要考虑哪些因素？
【引导】对照实验室制取氧化的方法，根据实验室制取二氧化碳的反应原理，应该选用怎样的反应装置呢?

【提问】收集气体的常用方法有哪些？
这些方法各需要考虑哪些因素？

 【提问】收集二氧化碳该选用什么方法？理由是什么？
 【板书】发生装置：（固液常温型）
收集装置：向上排气法
【过渡】要组装出符合上述要求的实验室制取二氧化碳的实验装置，需要选用哪些实验仪器呢？
【投影】 展示课本P114页列出的11种仪器。
【布置】请同学们给114列出的11种仪器编号，并观察讨论哪些仪器是不可能用到的，可以选用哪些仪器组装成不同的实验室制取二氧化。
【提问】看看同学们都组装了哪些装置，给大家展示一下，讲介绍一下你这装置有什么优点？
讨论回答：反应物的状态、反应的条件是否需要加热。
 学生通过对比发现并回答：与实验室用过氧化氢制取氧气类似，选用“固液常温型”制气装置。
分析思考后回答：排水法、向上排气法和向下排气法。
分别需要考虑气体是否溶于水或和水反应、密度比空气大还是小。
通过课首的魔术学生知道了二氧化碳密度比空气大，能溶于水并与水反应，能分析后正确选择“向上排气法”。

学生编号、观察、思考、讨论。

学生展示、介绍。

联系对比、由旧引新。
3.明确检验方法
【提问】制取的气体如何检验他是二氧化碳呢？
【提问】用排空气法收集无色气体能不能观察到气体是否集满？
该如何检验一瓶二氧化碳气体是否已经集满呢？
【投影】二氧化碳的验证和验满方法。
【板书】验证方法：通入澄清石灰水中
验满方法：燃着木条放瓶口
学生根据已有知识能熟练回答：通入澄清石灰水中。
回答：不能。

学生思考、讨论后回答：将燃着的小木条放在集气瓶口，木条熄灭则已集满。
记录、识记。
验证气体是利用气体的特殊性质或现象，而验满只需用简单的方法证明气体集满即可。

（四）
动
手
实
践
  【提问】根据以前制取氧气的经验，实验室制取二氧化碳应该按照怎样的步骤？

【投影】制取二氧化碳的实验步骤

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【布置】各小组用分发的实验仪器，制取并收集满一瓶二氧化碳。并完成课首的趣味实验。
 学生讨论回答：连接装置、检查气密性、装药品、收集、检验。

学生小组合作： 用最简单的装置制取并收集一瓶二氧化碳，练习验满和检验方法，然后用软空塑料瓶收集一瓶二氧化碳并倒入约1/3体积水，重复课前“空瓶变瘪”实验。

在前期“纸上谈兵”的基础上，进行实践操作制取并收集满一瓶二氧化碳，培养学生动手实践能力。另外，让学生重做“空瓶变瘪”实验，也算是做到了首尾呼应，并进一步激发学生的学习兴趣。
（五）小
结
归
纳
【提问】这节课，我们收获了哪些知识？掌握了哪些获取知识的方法？

【投影】本节内容思维导图。
学生回顾
回答。
加强对知识的整理和对学习方法的总结。
（六）

迁

移

应

用
1.实验室制取二氧化碳的药品状态和反应条件正确的一组是（ ）
A.全部是固体、加热 B.全部是液体、常温
C.固体和液体、加热 D.固体和液体、常温
2. 某气体只能有向上排气法收集，说明该气体的性质有（ ）
A.不溶于水 B.密度比空气小 C.溶于水或与水反应 D.
3. 实验室制取二氧化碳时选用的下列各组仪器不正确的是（ ）
A.锥形瓶 集气瓶 导管 水槽
B.试管 酒精灯 集气瓶 导管
C.锥形瓶 长颈漏斗 导管（双孔） 集气瓶
D.烧杯 导管 集气瓶
4.实验室常用金属锌颗粒和稀硫酸在常温下反应，制取氢气。该反应可选择的发生装置是___ ___，收集装置__ __。

A B C D E F

完成有关知识与方法的训练，对实验室制取气体的一般方法和思路进行合理演绎，提高学生的迁移应用能力，并对学生进行达标测试。
 七、板书设计
§6.2二氧化碳制取的研究
一、 反应原理
CaCO3＋2HCl ＝CaCl2＋H2O＋CO2↑

二、 实验装置

三、 检验方法
发生装置----“固液常温型”
收集装置----向上排气法
验证方法
验满方法
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附： 课堂导学稿

一、 学习目标
1. 掌握下列知识：
（1） 制取二氧化碳的反应原理、实验装置、检验方法；
（2） 实验室制取气体的一般思路。
2. 体会下列方法：
（1） 在探究二氧化碳的制取原理中，体会“对比实验法”；
（2） 通过复习氧气的制取来探究二氧化碳的制取，学会“类比分析法”。

二、 课前预习（温习）
1. 回顾实验室制取氧气的相关知识。
（1）实验室制取氧气的反应原理（化学方程式）：① ；
② ；③ 。
（2）制取氧气的实验装置：
反应原理
反应物及催化剂的状 态
反应条件
发生装置
收集装置
加热高锰酸钾

加热氯酸钾

分解过氧化氢

固体加热型
固液常温型
B
A
C
D
E
向上排气法
向下排气法
排水法

（1） 检验氧气的方法：
①验证氧气的方法: ；
②氧气验满的方法： 。
讨论： 结合上面内容进行分析，制取气体的一般思路是：先确定制取气体的 ，再确定制取气体时应采用的 ，然后确定气体的 方法。

2. 列举几个能生成二氧化碳的反应，能用化学方程式表示的，写出化学方程式。然后与同学讨论这些反应能否用于在实验室制取二氧化碳，并说明理由。

能生成二氧化碳的反应
能否用于实验室制取二氧化碳和理由
1

2

3

4

……

温馨提示：实验室制取气体要求做到：
（1）获得的气体纯度较高；（2）操作简单安全，反应条件在实验室中容易实现；（3）产生气体平稳持续，反应速率适中，便于收集。
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三、课内探究
探究一：温馨提示：观察的重点是比较产生气泡的速度(很快、较慢、适中)。
实验编号
实验内容
实验现象
1
碳酸钠和稀硫酸反应
产生气泡的速率
2
碳酸钠和稀盐酸反应
产生气泡的速率
3
碳酸钙（大理石）与稀硫酸反应
产生气泡的速率
4
碳酸钙（大理石）与稀盐酸反应
产生气泡的速率
讨论：根据实验现象进行讨论分析，上述反应中哪个可以用于实验室制取二氧化碳的是实验 。理由是 。

探究二：选用下列仪器组装成实验室制取二氧化碳的实验装置。

讨论：制取二氧化碳时不需用到的是 ，可用作反应容器的有 ，
可用作收集的是 ，用于连接的有 ，可用于中途添加液体的是 ；
选用上述仪器可以组装出哪几套实验室制取二氧化碳的实验装置？看谁写得多。
（1） （2） （3） （4） ……
四、课堂练习
1. 熟练地写出实验室制取二氧化碳的化学方程式： 。
2. 实验室制取二氧化碳的药品状态和反应条件正确的一组是（ ）
A.全部是固体、加热 B.全部是液体、常温
C.固体和液体、加热 D.固体和液体、常温
3. 某气体只能有向上排气法收集，说明该气体的性质有（ ）
A.不溶于水 B.密度比空气小 C.溶于水或与水反应 D.
4. 实验室制取二氧化碳时选用的下列各组仪器不正确的是（ ）
A.锥形瓶 集气瓶 导管 水槽 B.试管 酒精灯 集气瓶 导管
C.锥形瓶 长颈漏斗 导管（双孔） 集气瓶 D.烧杯 导管 集气瓶
5. 实验室常用金属锌颗粒和稀硫酸在常温下反应，制取氢气。该反应可选择的发生装置是___ ___，收集装置__ __。

A B C D E F
※6. 下列制取二氧化碳的实验装置，能够控制反应速率的是（ ）

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A. B. C. D.