1.使學(xué)生掌握實驗室制取二氧化碳的原理、方法和儀器裝置。
2.通過研討實驗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。
重點難點
重點:實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理,實驗裝置和制取方法。
難點:從實驗室制取氣體的設(shè)計思路出發(fā),研討實驗室制取二氧化碳氣體的方法。
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氣體的化學(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氣體,我們在實驗室里制取二氧化碳能否利用這些反應(yīng)呢?
〔板書〕二氧化碳的實驗室制法
〔提問〕在實驗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,即在實驗室條件允許下(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、實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理
〔講解〕在實驗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]實驗室里制取氣體,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、儀器裝置在實驗室是否易于實現(xiàn)等。
〔設(shè)問〕用什么裝置來制取二氧化碳呢?
〔板書〕
二、實驗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,裝配成實驗室制取氫氣的裝置嗎?怎樣裝配?
〔講解〕
1.實驗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,因為制氫氣用的藥品狀態(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,因為氫氣的密度小于空氣,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、實驗室里制取二氧化碳
1.制二氧化碳氣體。
〔說明〕首先要檢驗裝置的氣密性。
〔演示實驗〕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.怎樣驗證產(chǎn)生的氣體是二氧化碳?
〔演示實驗〕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,說明是二氧化碳氣體。
〔板書〕
3.怎樣證明集氣瓶中已集滿二氧化碳氣體?
〔演示實驗〕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,說明二氧化碳氣體已充滿集氣瓶。
〔小結(jié)〕實驗室制取氣體要考慮反應(yīng)原理,裝置及驗證氣體的方法。制取二氧化碳氣體的反應(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證產(chǎn)生的氣體是二氧化碳。
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.通過對實驗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
泡沫滅火器的反應(yīng)原理。
難點
聯(lián)系實驗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)方程式表示實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理
2.實驗室用于證明二氧化碳氣體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)噴灑二氧化碳氣體,二氧化碳氣體就籠罩在可燃物上,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:
〔演示實驗〕在吸濾瓶中注入純堿(碳酸鈉)的濃溶液,把用細線栓住的盛濃鹽酸的試管小心地放進吸濾瓶中,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,F(xiàn)在我們就用它來撲滅火焰。
〔演示實驗〕用廢紙生一團火。壓緊蓋子將吸濾瓶倒轉(zhuǎn),對著火團噴射。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氣體,那么實驗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.實驗室利用石灰石(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: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氣體。
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。
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