《二氧化碳制取的探究》教学设计

二氧化碳制取的探究教学设计一、教学目标知识技能1掌握实验室制取二氧化碳的反应原理和方法，知道二氧化碳的验证和验满方法；2能设计出实验室制取二氧化碳的简易装置，了解实验室制取气体的一般思路。过程方法1通过实验室制取氧气的复习和对比确定实验室制取二氧化碳的装置，验证方法，进一步得出实验室制备气体的一般思路和方法。2通过多种能得到二氧化碳的反应原理的分析，得出选择大理石（或石灰石）与稀盐酸反应原理制备二氧化碳的原因，引导学生得出实验室制备气体时还需要考虑的一些基本因素，使学生的知识得到整合和升华。情感态度价值观1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。2培养理科学习中严密的逻辑思维能力。3通过相关实验的探究分析，激发学生探究的兴趣。【教学重点】1实验室制取二氧化碳装置的探究；2归纳实验室制备一般气体的规律。【教学难点】实验室制备气体的知识整合和能力的培养。二、学生认知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（高锰酸钾加热；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、教学过程环节一、创设情境，引入新课教师活动学生活动设计意图【演示实验】教师准备了一只空饮料瓶，向其中倒入半瓶热水后倒掉，然后迅速拧紧瓶盖，将其浸入冷水中，瓶子马上变瘪了。然后教师又拿出一只事先收集满二氧化碳的饮料瓶，对同学们说：“刚才我用热水做的这个实验，现在改用冷水，看看能否成功。”当教师向瓶中注入约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。这时学生们有点迷惑了，教师趁机鼓动：“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，大家试验一下吧！”观察、思考学生们感到惊奇，但是大家很快明白了其中的道理，这是因为封闭的塑料瓶内盛有热空气，当它遇冷后体积缩小，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。学生们模仿教师的实验后，感到很失望，因为他们的瓶子都没有变瘪 。既是为了引课，也是为了让学生对亲自制取一瓶二氧化碳产生迫切需要，在任务驱动下，为探究二氧化碳的制法作好铺垫。【讲述】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也会减小，当然就会变瘪了。【提出问题】大家能猜一下这是什么气体吗？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。“大家知道我是怎样将饮料瓶中装满二氧化碳的吗？你们想不想将自己的瓶中也装满二氧化碳，重复一下老师刚才的实验？”此时，学生们跃跃欲试，急切地想知道怎样才能让自己的瓶子里装满二氧化碳。环节二、探究实验室制取二氧化碳的反应原理教师活动学生活动设计意图【提出问题】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。教师鼓励学生利用“头脑风暴”法，搜索尽可能多的反应。小组活动，组内讨论、交流。学生提出的方法有：（1）碳在氧气或空气中燃烧；（2）一氧化碳在空气或氧气中燃烧；（3）木炭还原氧化铜；（4）蜡烛燃烧；（5）碳酸钠与稀盐酸（或稀硫酸）的反应（质量守恒定律中有该实验）；（6）石灰石或大理石与稀盐酸反应（或稀硫酸）（某些学生已预习）；（7）一氧化碳还原氧化铜；培养学生发散思维能力。【提出问题】大家列举的这些方法中，你认为哪些适合用于实验室制取二氧化碳气体？说明你的理由。学生交流讨论，得出应该从反应条件、药品来源、操作是否简便、气体是否便于收集等方面综合考虑。并从上述7个反应中初步筛选出“碳酸钠与稀盐酸（或稀硫酸）”和“碳酸钙与稀盐酸（或稀硫酸）”的反应。培养学生运用已有知识解决实际问题的能力。【提出问题】请同学们利用所提供的仪器和药品，探究：石灰石与稀盐酸、石灰石与稀硫酸、碳酸钠与稀盐酸、碳酸钠与稀硫酸的反应，哪个更适合在实验室里制取二氧化碳？概括学生讨论，得出结论：在实验室里制取二氧化碳的最佳药品是石灰石和稀盐酸；其反应原理是：CaCO32HCl CaCl2H2OCO2↑。小组同学利用点滴板完成上述实验，并得出结论：（1）碳酸钠无论与哪种酸反应，速度很快，不易收集；（2）石灰石与稀硫酸的反应开始时有气泡产生 ，但随之气泡越来越少，慢慢停止了反应；（3）只有石灰石与稀盐酸的反应速度适中，反应在持续进行，收集起来也很方便。来源:学科培养学生实验探究的意识和能力。环节三、探究实验室制取二氧化碳的装置教师活动学生活动设计意图【提出问题】对比实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气与二氧化碳的反应原理，你发现了什么？分析对比，得出：二者虽然所用药品不同，但是反应物的状态和反应的条件都相同，即都是“固液→气，且反应不需要加热”。培养学生利用旧知识，通过对比的方法学习新知识的能力。【提出问题】通过对比实验室制取氧气和二氧化碳气体的反应原理。利用所给的仪器设计实验室制取二氧化碳的装置。（教师将上述仪器用打印机打到透明胶片上，制作成仪器卡片，学生便可以用仪器卡片和透明胶带进行装置的设计）学生以小组为单位，用透明仪器卡片设计实验装置。师生讨论，发现如下图设计中存在的问题：并得出如下图所示的几种可行性装置：提供透明仪器卡片让学生粘贴模拟，而未用实物仪器让学生组装，主要是考虑这本身属于设计实验，类似于建筑中的图纸，再者如果将所有备选仪器都提供出来，一则受实验室条件限制（某些仪器数量不足），二则学生的课桌上也无法摆放那么多的仪器。三则还可以为学生提供多样化思维的空间和载体，培养学生的创造性思维。【布置任务】选择其中一种实验装置制取一瓶二氧化碳气体，并验证你是否收集满了。学生动手实验，制取一瓶二氧化碳气体，并在教师引导下进行交流：（1）实验的主要操作步骤；（2）收集二氧化碳的方法；（3）验满的方法。培养学生的动手能力。环节四、课堂小结，拓展延伸教师活动学生活动设计意图【提出问题】实验室制取气体的一般思路是什么？师生共同交流，得出如下思路：确定反应原理设计实验装置（包括反应装置和收集装置）进行实验收集气体检验气体验满。整体认识气体的实验室制法。【课堂练习】 实验室常用固体亚硫酸钠和稀硫酸反应来制取SO2气体，已知SO2是无色有毒的气体，密度比空气大，能溶于水。则实验室制取SO2气体的发生装置应选用_，收集装置应选用_。 实验室用无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物加热制取甲烷。甲烷的密度比空气小，难溶于水。则实验室制取甲烷气体的发生装置应选用_，收集装置应选用_。（已知空气的平均相对分子质量