初中化学常见气体的制取和净化专题教案

初中化学常见气体的制取和净化专题教案一、教学目标1.知识与技能：*掌握实验室制取氧气、氢气、二氧化碳的反应原理（化学方程式）、发生装置和收集装置的选择依据。*理解气体净化和干燥的必要性，初步掌握常见气体（如氢气、二氧化碳）中杂质的检验与去除方法，知道常见的干燥剂及其适用范围。*学会连接简单的气体制取和净化装置，并能进行基本的实验操作，能根据气体性质选择合适的收集方法和验满方法。*初步形成实验室制取气体的一般思路和方法。2.过程与方法：*通过对常见气体制取装置的比较和选择，培养学生分析问题、解决问题的能力以及归纳总结能力。*通过实验方案的设计与讨论，体验科学探究的过程，学习运用观察、实验等方法获取信息。*培养学生规范的实验操作技能和实验安全意识。3.情感态度与价值观：*通过对气体制取和净化的探究，激发学生学习化学的兴趣，培养严谨的科学态度和合作精神。*认识到化学实验在化学学习和科学研究中的重要作用，体会化学知识在实际中的应用。二、教学重点与难点1.教学重点：*实验室制取O₂、H₂、CO₂的反应原理、发生装置和收集装置的选择。*气体的净化（除杂）和干燥的一般方法。2.教学难点：*根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据气体性质选择收集装置。*气体净化和干燥装置的连接顺序及试剂的选择。*实验方案的设计与评价。三、教学方法实验探究法、讨论法、讲练结合法、归纳总结法四、教学准备1.教师准备：多媒体课件（包含实验装置图、反应原理动画等）、实验室制取O₂、H₂、CO₂的全套仪器和药品、常见的净化和干燥试剂（如浓硫酸、氢氧化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、无水氯化钙等）、相关实验装置图卡片。2.学生准备：预习本专题内容，回顾已学过的O₂、H₂、CO₂的性质和制取方法。五、教学过程（一）导入新课（约5分钟）提问：我们已经学习了氧气、氢气、二氧化碳等气体的一些性质，在实验室中，我们是如何获得这些纯净的气体的呢？这涉及到气体的制取、收集，有时还需要对产生的气体进行净化和干燥。今天，我们就来系统地学习这方面的知识。板书：常见气体的制取和净化（二）新课讲授第一部分：常见气体的制取（约25分钟）1.气体制取的一般思路和原则提问：要在实验室制取一种气体，我们需要考虑哪些方面的问题呢？（引导学生思考，师生共同总结）*选择合适的反应原理（药品和反应条件）*选择合适的发生装置*选择合适的收集装置*进行气体的检验和验满2.实验室制取氧气（O₂）*复习回顾：*我们学过哪些制取氧气的方法？（学生回答）*反应原理（写出化学方程式）：1.加热高锰酸钾：2.加热氯酸钾和二氧化锰的混合物：3.过氧化氢溶液和二氧化锰混合：*发生装置的选择：*分析反应物状态和反应条件：*高锰酸钾、氯酸钾制氧气：反应物为固体，反应需要加热——“固固加热型”装置。*过氧化氢制氧气：反应物为液体和固体，反应不需要加热——“固液常温型”装置。*展示装置图，强调“固固加热型”装置中试管口略向下倾斜、试管口放一团棉花（高锰酸钾时）等注意事项。*收集装置的选择：*依据氧气的性质：氧气不易溶于水，密度比空气大。*可选方法：排水法（收集到的气体较纯净）、向上排空气法（收集较干燥，但纯度不如排水法）。*展示装置图，讲解操作要点。*检验与验满：*检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃则为氧气。*验满（向上排空气法）：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则已满。3.实验室制取氢气（H₂）*反应原理：（写出化学方程式）常用锌和稀硫酸反应：*发生装置的选择：*反应物状态：固体（锌粒）和液体（稀硫酸）。*反应条件：常温。*选择“固液常温型”装置（可与过氧化氢制氧气的发生装置通用，或使用启普发生器的简易装置）。*收集装置的选择：*依据氢气的性质：氢气难溶于水，密度比空气小（最轻的气体）。*可选方法：排水法、向下排空气法。*检验与验纯：*检验：点燃，罩一干冷烧杯，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾。*验纯：（强调氢气是可燃性气体，点燃前必须验纯）用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，移近火焰，松开拇指点火，若听到尖锐的爆鸣声，则不纯；若声音很小，则较纯。4.实验室制取二氧化碳（CO₂）*反应原理：（写出化学方程式）常用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应：*思考与讨论：为什么不用稀硫酸？为什么不用碳酸钠粉末？（引导学生从反应速率和产物状态分析）*发生装置的选择：*反应物状态：固体（大理石/石灰石）和液体（稀盐酸）。*反应条件：常温。*选择“固液常温型”装置。*收集装置的选择：*依据二氧化碳的性质：二氧化碳能溶于水，密度比空气大。*选择向上排空气法。*检验与验满：*检验：将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊则为二氧化碳。*验满：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭则已满。5.对比与归纳*表格形式总结三种气体的制取：气体反应原理（化学方程式）发生装置类型收集方法检验方法验满/验纯:---::----------------------::----------::------::------::-------:O₂（列举一种即可）固固加热/固液常温排水法/向上排空气法带火星木条复燃带火星木条放瓶口H₂固液常温排水法/向下排空气法点燃，淡蓝色火焰，有水雾爆鸣法CO₂固液常温向上排空气法澄清石灰水变浑浊燃着木条放瓶口*发生装置选择依据：反应物的状态（固体与固体反应、固体与液体反应、液体与液体反应）和反应条件（是否需要加热、是否需要催化剂等）。*收集装置选择依据：气体的密度（与空气比较）和溶解性（是否溶于水、是否与水反应）。第二部分：气体的净化和干燥（约20分钟）1.引入：提问：实验室制取的气体一定是纯净的吗？为什么？（例如：用盐酸制取氢气会混有氯化氢气体；制取二氧化碳也可能混有氯化氢气体和水蒸气；加热高锰酸钾制氧气可能混有水蒸气。）因此，要得到纯净的气体，往往需要进行净化和干燥。2.基本概念：*净化（除杂）：除去气体中混有的其他杂质气体。*干燥：除去气体中混有的水蒸气。3.气体的净化（以CO₂和H₂为例）*原则：*不减少被净化气体的量。*不引入新的杂质。*操作简便，易于分离。*常见杂质及去除方法：*CO₂中混有HCl气体：原因：制取CO₂用了浓盐酸（易挥发）或反应过快HCl逸出。除去方法：通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶。（反应原理：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑）*H₂中混有HCl气体：除去方法：通过盛有氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液的洗气瓶。*CO₂中混有CO：（初中阶段了解）通过灼热的氧化铜。*O₂中混有CO₂：通过氢氧化钠溶液。*装置：洗气瓶（长进短出）。4.气体的干燥*常用干燥剂：*浓硫酸（H₂SO₄）：具有吸水性，可干燥O₂、H₂、CO₂、CO等中性和酸性气体。不能干燥碱性气体（如NH₃）。*固体氢氧化钠（NaOH）/碱石灰（NaOH与CaO的混合物）：可干燥O₂、H₂、CO、NH₃等中性和碱性气体。不能干燥酸性气体（如CO₂、SO₂、HCl等）。*无水氯化钙（CaCl₂）：吸水性强，可干燥大多数气体（除NH₃外，会形成CaCl₂·8NH₃）。*干燥装置：*洗气瓶（盛放液体干燥剂，如浓硫酸）：长进短出。*干燥管（盛放固体干燥剂，如碱石灰、无水氯化钙）：大口进，小口出（或“大进小出”，确保气体与干燥剂充分接触）。*选择原则：干燥剂不能与被干燥的气体发生化学反应。5.净化与干燥的顺序：原则：一般是先净化（除杂）后干燥。（若先干燥，再通过水溶液除杂，气体又会带上水蒸气）。举例：制取干燥纯净的CO₂（含HCl和H₂O）：气体→饱和NaHCO₃溶液（除HCl）→浓硫酸（干燥，除H₂O）→收集。6.实验装置的连接：发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置（→尾气处理装置，若气体有毒或污染空气）。强调导管连接：“长进短出”（洗气瓶）、“大进小出”（干燥管）。（三）课堂小结（约5分钟）*回顾实验室制取O₂、H₂、CO₂的反应原理、装置选择。*强调气体净化和干燥的原则、常用试剂及装置。*总结气体制取和净化的一般流程和注意事项。（四）巩固练习（约10分钟）1.实验室制取下列气体：①氧气②氢气③二氧化碳，（1）可用排水法收集的是________；（2）可用向下排空气法收集的是________；（3）制取时可用相同发生装置的是________。2.要除去CO中混有的少量CO₂，应选用的试剂是________，反应的化学方程式为________________。要除去CO₂中混有的少量水蒸气，可选用的干燥剂是________。3.某同学欲用锌和稀盐酸反应制取纯净、干燥的氢气，实验装置连接顺序应为：发生装置→（）→（）→收集装置。A.浓硫酸B.氢氧化钠溶液（五）作业布置（约2分钟）1.完成教材相关练习题。2.设计一套实验室制取并收集干燥、纯净的二氧化碳的装置图，并说明各部分的作用。3.思考：如何检验某混合气体中同时含有水蒸气、二氧化碳和一氧化碳？六、板书设计常见气体的制取和净化一、气体的制取1.思路：原理→装置→收集→检验2.三种气体对比：气体原理（方程式）发生装置收集方法检验验满/纯:---::------------::-------::-------::---::-----:O₂固固加热/固液常温排水/向上带火星木条瓶口复燃H₂固液常温排水/向下点燃爆鸣法CO₂固液常温向上排空气澄清石灰水瓶口熄灭3.装置选择依据：*发生装置：反应物状态和反应条件*收集装置：气体密度和溶解性二、气体的净化和干燥1.净化（除杂）：*原则：不增、不减、易分*例：CO₂(HCl)→饱和NaHCO₃溶液H₂(HCl)→NaOH溶液2.干燥：*干燥剂：浓硫酸：干燥中性、酸性气体（O₂、H₂、CO₂）碱石灰：干燥中性、碱性气体（O₂、H₂、NH₃）*干燥装置：洗气瓶（液）、干燥管（固）3.顺序：先净化后干燥4.装置连接：长进短出（洗气瓶）、大进小出（干燥管）七、教学反思*本专题内容较多，知识点密集，需要注意节奏的把握，避免学生消化