二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法

第一課時

教學(xué)目標(biāo) 

1．使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理、方法和儀器裝置。

2．通過研討實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的方法，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理，實(shí)驗(yàn)裝置和制取方法。

難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計思路出發(fā)，研討實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的方法。

教學(xué)方法

自學(xué)、講授與演示相結(jié)合

教學(xué)過程 

〔復(fù)習(xí)提問〕

1．回憶二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。

2．寫出已經(jīng)學(xué)過的可以得到二氧化碳?xì)怏w的化學(xué)方程式。

〔引言〕碳在氧氣中燃燒、碳與灼熱的氧化銅反應(yīng)等都可以得到二氧化碳?xì)怏w，我們在實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳能否利用這些反應(yīng)呢？

〔板書〕二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法

〔提問〕在實(shí)驗(yàn)室里制取氣體要考慮哪些問題？

學(xué)生回答。

〔講解〕首先要考慮的是反應(yīng)原理，即在實(shí)驗(yàn)室條件允許下（如加熱、常溫、催化劑）用什么藥品，通過什么樣的反應(yīng)來制取。我們先來討論制取二氧化碳的反應(yīng)原理。

〔板書〕

一、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理

〔講解〕在實(shí)驗(yàn)室里常用大理石或石灰石（主要成分都是碳酸鈣）跟稀鹽酸起反應(yīng)制得。

〔板書〕

1．原料：大理石（或石灰石），稀鹽酸。

〔講解〕碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣與碳酸，而碳酸不穩(wěn)定，易分解成二氧化碳和水。所以碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，二氧化碳和水。

〔板書〕

2．化學(xué)方程式  CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O

〔設(shè)問〕為什么不用碳與氧氣（或其他的）反應(yīng)來制取二氧化碳？

［講解］實(shí)驗(yàn)室里制取氣體，不能只考慮一個反應(yīng)能否生成要制的氣體，還要考慮其他因素，如反應(yīng)條件、儀器裝置在實(shí)驗(yàn)室是否易于實(shí)現(xiàn)等。

〔設(shè)問〕用什么裝置來制取二氧化碳呢？

〔板書〕

二、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置

〔展示〕裝置并介紹各儀器名稱。

〔提問〕為什么可以采用這樣的裝置？

〔討論〕

1．怎樣確定制取氣體的裝置？為什么可以用這樣的裝置制取二氧化碳？

2．為什么只采用向上排空氣法收集二氧化碳？

3．裝置中的長頸漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他儀器代替錐形瓶嗎？

4．能用這個裝置中的儀器，裝配成實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的裝置嗎？怎樣裝配？

〔講解〕

1．實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置是根據(jù)所需藥品的狀態(tài)，反應(yīng)條件來確定的。制取二氧化碳的反應(yīng)物石灰石（或大理石）是固體，鹽酸是液體，反應(yīng)是在常溫下進(jìn)行的。反應(yīng)前可以將固體置于錐形瓶中，液體在制取時從長頸漏斗中注入，液體與固體接觸時生成的氣體經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)入  集氣瓶中。

2．由于二氧化碳的密度大于空氣又能溶解于水，所以用這樣的裝置來收集二氧化碳。

3．為了避免產(chǎn)生的氣體從漏斗中逸出，必須使長頸漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗頸太短不合適。錐形瓶在裝置中作為容器，可以用其他（如大試管、燒瓶、廣口瓶）口徑大小適宜的容器代替。

4．這個裝置的氣體發(fā)生部分可以用來制取氫氣，因?yàn)橹茪錃庥玫乃幤窢顟B(tài)與制二氧化碳的相同，反應(yīng)也不需要加熱。但收集方法不同，因?yàn)闅錃獾拿芏刃∮诳諝�，又難溶于水。

〔引言〕下面我們就應(yīng)用上述反應(yīng)原理和儀器裝置來制取二氧化碳。

〔板書〕

三、實(shí)驗(yàn)室里制取二氧化碳

1．制二氧化碳?xì)怏w。

〔說明〕首先要檢驗(yàn)裝置的氣密性。

〔演示實(shí)驗(yàn)〕在錐形瓶中放入數(shù)顆石灰石，從長頸漏斗中注入稀鹽酸，注意觀察錐形瓶內(nèi)的變化。

〔講解〕瓶內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡。

〔板書〕

2．怎樣驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體是二氧化碳？

〔演示實(shí)驗(yàn)〕將導(dǎo)氣管插入澄清石灰水中。

〔板書〕產(chǎn)生的氣體使澄清石灰水變渾濁，說明是二氧化碳?xì)怏w。

〔板書〕

3．怎樣證明集氣瓶中已集滿二氧化碳?xì)怏w？

〔演示實(shí)驗(yàn)〕將燃著的火柴伸到集氣瓶口，注意觀察。

〔板書〕將燃著的火柴伸到集氣瓶口，火柴熄滅，說明二氧化碳?xì)怏w已充滿集氣瓶。

〔小結(jié)〕實(shí)驗(yàn)室制取氣體要考慮反應(yīng)原理，裝置及驗(yàn)證氣體的方法。制取二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)原理是石灰石（或大理石）在常溫下跟稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，二氧化碳和水；根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)，反應(yīng)條件及二氧化碳的密度，水溶性等，選擇適宜的裝置；由于二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，由此驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體是二氧化碳。

〔思考后討論〕

能否用燃著的火柴驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體是二氧化碳。

〔作業(yè) 〕略

第二課時

教學(xué)目標(biāo) 

1．簡單介紹泡沫滅火器的反應(yīng)原理，使學(xué)生對二氧化碳的滅火原理和常用滅火器有個初步了解。

2．通過對實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理與泡沫滅火器的反應(yīng)原理的對照分析，提高學(xué)生歸納綜合知識的能力。

重點(diǎn)

泡沫滅火器的反應(yīng)原理。

難點(diǎn)

聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳及泡沫滅火器的反應(yīng)原理，提高學(xué)生的能力。

教學(xué)方法

講授、分析和演示。

教學(xué)過程 

〔復(fù)習(xí)提問〕

1．用化學(xué)方程式表示實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理

2．實(shí)驗(yàn)室用于證明二氧化碳?xì)怏w已充滿集氣瓶的方法的理論根據(jù)是什么？

〔引言〕二氧化碳不能燃燒，也不能支持燃燒，能使燃著的火柴熄滅，二氧化碳的密度又比空氣大，如果向燃著的物質(zhì)噴灑二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w就籠罩在可燃物上，使之與空氣隔絕而停止燃燒。這就是二氧化碳可以滅火的原因。目前有些滅火器就是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳來滅火的。例如：泡沫滅火器。

〔板書〕泡沫滅火器的原理：

〔演示實(shí)驗(yàn)〕在吸濾瓶中注入純堿（碳酸鈉）的濃溶液，把用細(xì)線栓住的盛濃鹽酸的試管小心地放進(jìn)吸濾瓶中，塞緊塞子。

〔講解〕這個裝置的原理跟泡沫滅火器基本一致。不用時正立，滅火時倒立。現(xiàn)在我們就用它來撲滅火焰。

〔演示實(shí)驗(yàn)〕用廢紙生一團(tuán)火。壓緊蓋子將吸濾瓶倒轉(zhuǎn)，對著火團(tuán)噴射。注意觀察吸濾瓶的側(cè)管有什么現(xiàn)象。

〔講解〕純堿與鹽酸在吸濾瓶中急速反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣泡，氣體帶著里面的溶液噴向火團(tuán)使可燃物停止燃燒。

〔設(shè)問〕怎樣書寫純堿與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式呢？

〔學(xué)生思考〕

〔提示〕比較純堿（碳酸鈉）與碳酸鈣的組成，再根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，就不難得出。

〔分析〕純堿就是碳酸鈉，與碳酸鈣相比，有一相同的組成部分──碳酸根。而碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳，正是由碳酸鈣中的碳酸根與鹽酸中的氫結(jié)合成不穩(wěn)定的碳酸，再分解出來的。所以碳酸鈉與鹽酸也有類似的反應(yīng)。

〔板書〕Na2CO3＋2HCl==2NaCl＋CO2↑+ H2O

〔追問〕如果是碳酸鉀或者其他的金屬碳酸鹽與鹽酸（或硫酸）有相似的反應(yīng)嗎？

〔學(xué)生板書〕碳酸鉀與鹽酸（或硫酸）反應(yīng)的化學(xué)方程式：

K2CO3+2HCl==2KCl+CO2↑+H2O（或K2CO3+H2SO4==K2SO4＋CO2↑＋H2O）

〔講解〕用碳酸鈉、碳酸鉀，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)都可以得到二氧化碳?xì)怏w，那么實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳是否可以用碳酸鈉代替石灰石？泡沫滅火器中又能用碳酸鈣代替碳酸鈉嗎？請同學(xué)們課后思考。

實(shí)際生活中，滅火除了使用泡沫滅火器以外，還有干粉滅火器，液態(tài)二氧化碳滅火器。有關(guān)這些知識請同學(xué)們閱讀課本中的選學(xué)內(nèi)容。

〔邊小結(jié)邊板書〕

1．實(shí)驗(yàn)室利用石灰石（或大理石）與鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳：

CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O

2．二氧化碳的檢驗(yàn)：將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明該氣體是二氧化碳?xì)怏w。

3．由于二氧化碳不能燃燒，也不能支持燃燒，又比空氣重，可以用二氧化碳滅火。

4．泡沫滅火器中的反應(yīng)原理：Na2CO3 + 2HCl==2NaCl ＋ CO2↑ ＋ H2O

〔作業(yè) 〕略

二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法

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