小组探究实验让课堂灵动
-----二氧化碳制取的研究教学设计
思源实验学校梁光平
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)探究实验室中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。
2.过程与方法
(1)通过复习氧气有关性质，了解二氧化碳的发生装置与收集装置，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法;
(2)让学生在组装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，提高分析问题的能力。
3.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)通过合作学习、体验乐趣，激发学生的求知欲。
采用活动与探究的方式研究实验室制取二氧化碳的装置，探究实验室制取气体的设计思路。
多媒体课件，小组整套实验仪器
引题：小实验
师：我手上有一瓶常见的可乐，它的名字也称为碳酸饮料，当我们用力摇换后，打开盖子，易喷出来，你知道这是什么原因吗？
生1答：产生了气体。
师：对，因为里面产生了大量的气体，那是什么气体呢？我们如何来验证它？猜想它是二氧化碳气体，那就是用澄清石灰水来验证一下，（教师演示实验）。
师：你观察到了什么？
生2答：很明显澄清石灰水变浑浊了.
师：对，说明产生的气体就是二氧化碳，这里是食品工厂中制取并应用的二氧化碳，那我们实验室又是如何制取二氧化碳的呢？今天我们一起来探究。
一、实验药品的探究
（一）药品的讨论
师：我问同学一个问题，在之前的学习过程，我们学习了哪些方法可以得到二氧化碳？
生答：碳的燃烧，蜡烛的燃烧，还有碳还原氧化铜等等，
师：这些方法得到的二氧化碳能否用于实验室制取呢?
师：一种方法能否用于实验室制取气体，我们要从这些方面来考滤：生成气体是否纯净、是否易于收集、产生气体的速度是否适中、操作是否简便以及原料的成本等。
（1）碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳，收集到的气体含有氧气等杂质气体，不能用于实验室制取二氧化碳。
（2）碳和氧化铜在高温条件下生成二氧化碳和铜，这个反应中需要高温，条件苛刻，不能用于实验室制取二氧化碳。
师:那我们选取什么原料来用于实验室制取二氧化碳？先来学习两条新知识：
（1）凡是含碳酸根离子（CO32-）的化合物都能与稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)等在常温下反应生成二氧化碳气体。
（2）生活中常见的石灰石、大理石、蛋壳、贝壳、水垢等其主要成分都是碳酸钙（CaCO3），纯碱是碳酸钠（Na2CO3）,小苏打是碳酸氢钠(NaHCO3）
（二）小组实验探究:点滴板实验
师：我们通过一个实验来探究实验室制取二氧化碳的药品，同学们先拿出所需的药品和仪器，根据步骤进行操作，并观察实验现象。
药品：1号井穴加入Na2CO3粉末和稀盐酸
2号井穴加入大理石和稀盐酸
3号井穴加入大理石和稀硫酸
师：同学在操作的时候注意规范操作和步骤：
1、先在三个井穴中分别加入Na2CO3粉末、大理石、大理石。
2、分别加入稀盐酸、稀盐酸、稀硫酸。
3、观察现象。
师：同学们都做完了吗？请几组派一个代表来说说你的实验现象。
生1：我们第3组的现象是.......，结论是：实验室制取二氧化碳的药品是选择大理石和稀盐酸。
生2：我们第5组的现象是.......，结论同样是：实验室制取二氧化碳的药品是选择大理石和稀盐酸。
师:看来同学们实验做得很成功，一致的结论是：实验室制取二氧化碳的药品是大理石和稀盐酸
师：同学们这里有两点需要注意的：（1）大理石≠CaCO3而是大理石的主要成份是CaCO3。
（2）稀盐酸≠HCl而是氯化氢气体溶于水时形成的混合物。
师：接下来我们来看一下它的反应原理是怎样的：CaCO3+HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
我们来从微观角度来分析它是如何反应的，CaCO3由钙离子和碳酸根离子构成，HCl由氢离子和氯离子构成，然后钙离子和氯离子结合成氯化钙，同理，碳酸根离子和氢离子结合成碳酸，碳酸进一步分解成水和二氧化碳。
（三）思考几个问题（引导学生回答）
师：我们来思考几个问题：
1、能否用稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？
生1答：不能用稀硫酸代替稀盐酸。因为会生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石表面，阻止了反应的继续进行。
2、能否用碳酸钠或大理石粉末代替颗粒状大理石来制取二氧化碳？
生2答：不能用碳酸钠或大理石粉末代替颗粒状大理石。因为两者反应速度太快、不易控制。
3、能否用浓盐酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？
生3答：不能用浓盐酸。因为浓盐酸具有较强的挥发性，易挥发出氯化氢气体，导致收集的二氧化碳气体不纯。
二、探究制取二氧化碳的发生装置
（一）发生装置的探究
师：我们来回顾实验室制取氧气的原理，有谁能举手回答？
生1答：三种方式中：
（1）药品是：高锰酸钾、氯酸钾与二氧化锰
（2）过氧化氢溶液与二氧化锰
师：那么，同学们请思考这三种方式中，药品的状态和反应条件分别是什么呢？
生1：高锰酸钾、氯酸钾与二氧化锰是固体加热型，
生2：过氧化氢溶液与二氧化锰是固+液在常温下反应。
师：从中我们可以得到什么启发？先来判断一下大理石和稀盐酸分别是什么状态？在什么条件下进行的？
生:固+液在常温下反应。
师：从中我们就可推断出实验室制取二氧化碳的发生装置可以和实验室过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气一样的装置。
小组实验探究:发生装置
师：请同学们，根据小组的现有仪器，分工组装一套发生仪器来，在操作过程中，注意安全。五分钟后，同学来汇报成果。
师：请各组来展示一下你们小组的实验成果，并说出它的特点。
生1：它的特点是：简单，操作方便。
生2：它的特点是：可以随时添加药品。
生3：它的特点是：可以随时控制反应发生的速率。
师：非常棒，同学们用手中的仪器组装出了不同的发生装置，说明大家很善于思考。根据固+液常温型，我们还可以列举出很多不同仪器的装置，老师今天带来一套发生装置，同学们先看操作，请思考它有什么优点？
生：哦，根据老师的刚刚的演示，我明白了，它的优点为是能随时控制反应的发生和停止。
（二）收集装置的探究
师：气体的收集装置我们学过哪些？
生：有向上排空气法，排水法，向下排空气法。
师：那收集二氧化碳用什么装置呢？我们根据CO2的性质来选择：密度大于空气，且可溶于水。
生：所以我们选择向上排气法。
三、实验室制取二氧化碳的步骤
师：好，同学们，我们把药品、发生和收集装置全部搞清楚了，那就可以开始实验了。根据制取气体的步骤，来学习实验室制取二氧化碳的步骤：
连接仪器-----检查气密性----加大理石-----加稀盐酸---收集气体。
师：我们收集好一瓶气体了，那如何去检验它？
生：检验方法:倒入少量澄清石灰水，观察现象。
师：又是如何验满的呢？
生：验满方法：用燃着的木条熄灭，放在集气瓶口，若熄灭，则证明已满。
四、本节课小结
师：到这里，我们已经学完了本节课的内容，通过一段视频来复习一下。
师：谁能用自己的语言来复述本节课的重点内容。
生：
1、实验室可用大理石与稀盐酸反应来制取CO2.
2、实验室制取CO2的装置和检验CO2的方法。
3、实验室制取气体的一般思路和方法：
（1）选择适当的反应，包括反应物和条件；
（2）选择合适的装置；
（3）验证制得的气体。
师:同学们对于今天的知识，掌握了没有？我们通过几道练习来检查学习效果。
1、实验室制取氧气和二氧化碳都必须用到的仪器是（）
A、集气瓶B、导气管C、铁架台D、锥形瓶
2、请根据下列装置图回答：
(1)写出仪器的名称：①_______，④________。
(2)如果用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，应选用图中的________(填序号)；其化学方程式为________________。
五、板书设计
课题2二氧化碳制取的研究
1、实验室制取二氧化碳的药品：大理石和稀盐酸
2、反应原理：CaCO3+HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
3、发生装置：固+液
4、收集装置：向上排空气法