二氧化碳制取的教学设计与反思

罗琳

摘 要： 从生活中运用神奇干冰吹泡泡的实验视频引入，从生活到化学，好奇干冰，走进二氧化碳，探究二氧化碳的制取，从对实验室制取氧气的知识回顾，自然归纳出实验室制取气体的一般思路“反应原理→制取装置→验证、验满方法”，然后通过议一议、做一做、说一说、理一理等探究活动深化分析推理出实验室制取二氧化碳制取的原理；再利用相信你会思考、相信你会选择、相信你会变通、相信你会设计层层递进的方式，认识实验室制取二氧化碳的装置；接着通过相信你会对比、相信你会操作的方式总结出实验室二氧化碳验证、验满方法及体验亲自动手制取二氧化碳的趣味；最后从化学走进生活，利用已知知识设计氢气的发生和收集装置，体现化学科学价值。

关键词： 二氧化碳 科学探究 对比实验

1.教学设计

1.1总体思路。

以学生活动作为主体；探究学习为基本方法；联系旧知学新知，用引导、对比、归纳的方式探索气体的制取。

1.2过程。

引入问题→实验室制取氧气的知识回顾→得出实验室制取气体的研究思路→探究实验室制取二氧化碳的反应原理→探究实验室制取二氧化碳的装置→讲述二氧化碳的验证方法和验满方法→制取一瓶二氧化碳气体→结合实际情境，运用所学知识设计氢气的发生和收集装置→梳理归纳知识和总结初中化学常用解决问题的方法。

1.3方法。

学习过程中，引导学生自主、合作、探究学习，采用讨论探究、实验探究、对比探究、自学归纳等方法，充分体现新课标提出的精心创设学生自主活动和积极探究的情境，引导学生积极参与探究过程，从而获得知识和亲身体验。

2.教学目标

2.1知识与技能。

①了解实验室制取二氧化碳的反应原理，探究实验室制取二氧化碳的装置，并设计装置制取二氧化碳；②通过制取氧气和二氧化碳原理和性质的比较，初步确定实验室制取气体的一般思路和方法；③通过对二氧化碳的理想药品的探究，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新、乐于实践的科学精神，提高其学习化学的兴趣。

2.2过程与方法。

通过实验培养学生科学地观察、思考、分析和总结归纳的能力，使学生学会科学探究的一般方法和步骤。

2.3情感态度与价值观。

通过引导学生观察、分析实验的现象和实验探究活动，激发学生学习化学的兴趣，培养学生努力探索的优良品质，总结初中化学常用的解决问题方法。

3.教学重点、难点

实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置和制取方法；从实验室制取气体的设计思路出发，探究实验室制取二氧化碳气体的方法。

4.教学过程

4.1导入新课，激发学习兴趣。

【视频】神奇干冰吹泡泡的实验。

【引导】干冰的主要是什么？

【回答】二氧化碳。

【提问】实验室是如何制取二氧化碳的呢？这就是本节课探讨的内容。

设计意图：从神奇干冰吹泡泡的实验视频引出二氧化碳，使学生产生亲近感，同时引导学生思考实验室是如何制取二氧化碳的，激发学生的学习兴趣和探究欲望。

4.2探究解疑，体现科学探究乐趣。

【回顾】在第二单元我们已经学过实验室用高锰酸钾和过氧化氢制取氧气，请同学们看白板。

【展示】实验室制取氧气的知识回顾。

【引导】通过实验室制取氧气的知识回顾，你是否能得出实验室制取气体的一般思路呢？

【回答】反应原理、发生装置、收集装置、验证和验满方法。

【思考】这5个步骤的依据分别是什么？

【回答】反应原理：化学反应方程式；发生装置：反应物状态和反应条件；收集装置：气体的密度、溶解性，以及气体是否与水反应；验证和验满方法：气体的化学性质。

设计意图：对学生原有知识储备的回顾和利用过程，从而培养学生综合运用原有知识建立知识体系的能力。

【过渡】反应原理、发生装置、收集装置、验证和验满方法是我们制取气体的一个大致路线，我们今天就以这个路线为指导，探究二氧化碳实验室的制取。

【思考】在我们学过的化学反应中，有哪些是可以制取二氧化碳的？

【讨论】蜡烛燃烧，碳在氧气中燃烧，碳还原氧化铜和氧化铁……

【展示】能够产生二氧化碳气体的反应。

【追问】这些反应都适合在实验室制取二氧化碳吗？如果不适合，原因是什么？

【提示】主要从气体是否纯净和条件是否苛刻这两个角度出发。

【回答】1和2不能的原因在于制得的气体可能不纯：制得的二氧化碳中可能含有氧气；3和4不能的原因在于条件太苛刻：高温条件实验室一般难以达到。

设计意图：让学生自己分析解决，从而逐一各个击破、加以排除。

【过渡】对于上述四个反应，要么制得气体不纯，要么条件太苛刻，因此不适合在实验室制取二氧化碳。下面，老师再向同学们介绍三个能够生成二氧化碳的反应，让我们通过一组对比实验，看看哪个反应适用于实验室制取二氧化碳？

【展示】三个对比实验图。

【讲述】等下请三位同学上台做实验：1、2、3号试管中分别加入0.2g的碳酸钠、石灰石、石灰石，之后同时加入5ml的稀盐酸、稀盐酸、稀硫酸，观察现象。注意1和2的不同点是底物不同，加入的酸相同；2和3则是底物相同，加入的酸不同。

【学生实验】三位学生分别在1、2、3号试管中加入0.2g的碳酸钠、石灰石、石灰石，听到教师命令后，分别向1、2、3号试管中加入5ml的稀盐酸、稀盐酸、稀硫酸。

【观察与思考】三个试管中的现象是否相同？

【实验现象】1.产生气泡，速率过快；2.产生气泡，速率适中；3.产生气泡，但速率较慢。

【结论】实验室制取二氧化碳气体的最佳反应是大理石和稀盐酸。原因在于稀盐酸和石灰石的反应速率适中，适用于实验室制取二氧化碳气体。

设计意图：在这里先介绍三个能够生成二氧化碳的反应，让学生自己做实验，观察现象，分析比较后，从而得出实验室制取二氧化碳的反应原理。

【总结】实验室制取气体反应原理应考虑的因素：制得的气体要较纯，反应条件要容易满足，反应速率要适中。

【强调】虽然碳酸钠和稀盐酸由于反应速率太快不适合在实验室制取二氧化碳，却是灭火的原理，正所谓“天生我才必有用”。

【过渡】确定了实验室制取二氧化碳的原理，接下来，我们该研究什么呢？

【回答】发生装置和收集装置。

【追问】确定二氧化碳的发生装置和收集装置时各要考虑哪些因素？

【提示】联想制取氧气的发生装置和收集装置时考虑的因素。

【回答】发生装置：反应物的状态和反应条件；收集装置：密度与空气比较的大小、溶解性、是否与水反应。

设计意图：通过对实验室制取氧气和二氧化碳的类比，让学生找到规律，指导探究其他气体的制取，从而锻炼学生对知识举一反三的能力。使学生的思维得以发散，提升对知识间的联系和迁移的把握。

【讲述】现在大家选择发生装置和收集装置。

【展示】现提供如下装置，你会选择怎样的发生和收集装置制取二氧化碳呢？

【学生回答】发生装置：A和C；收集装置：E。

【反问】为何长颈漏斗要伸入液面以下？

【回答】防止生成的二氧化碳从长颈漏斗逸出。

【板书】二、发生装置：固液不加热；收集装置：向上排空气法。

【追问】如果实验室没有长颈漏斗和锥形瓶，那么哪些装置可以作为替代品？请从图4中进行选择。

【回答】用注射器和分液漏斗代替长颈漏斗；用平底烧瓶和试管代替分液漏斗。

【强调】分液漏斗下端不用液封，原因在于分液漏斗有活塞，反应随关随停，气体不会从漏斗逸出。

设计意图：在这里我在确定了实验室制取二氧化碳的原理和发生装置、收集装置时要考虑哪些因素的基础上，借势让学生选择出合理实验室二氧化碳的制取装置，可谓是循循善诱、水到渠成。更重要的一点：锻炼了学生学以致用的能力。

【过渡】同学们对实验室制取二氧化碳装置的认识已经到了会选择、会变通地步，如果老师给出若干种实验仪器，则相信同学们一定能够设计出富有个性的实验装置。现在有请几位同学到台前来点击屏幕上的仪器，设计连接装置，要求每位同学设计的发生装置不一样。

【学生实验】连接装置Flash，如图5所示。

【提问】这位同学将有空塑料板的试管和长颈漏斗相接，打开止水夹，反应开始，关闭止水夹，反应停止。这个装置有什么特点？如图6所示。

【回答】控制反应速率。

【追问】通过什么控制反应速率？

【回答】止水夹。

【提问】试管和带有注射器胶塞组合，这个装置又有什么特点？如图7所示。

【回答】控制反应速率。

【追问】通过什么控制反应速率？

【回答】通过注射器滴加液体的快慢。

【提问】在选择反应器和胶塞组合过程中，为什么会出现反应器和胶塞组合不合适的情况？

【学生讨论】有些反应器是有侧导管的，有些没有；胶塞组合有些是单孔的，有些是双孔的；还有一个大的反应器，连接任何胶塞组合都不行……

【教师总结】对于反应器有侧导管的，说明反应器已有导气装置，胶塞就只用选择单孔的；反过来，反应器没有侧导管的，说明反应器无导气装置，胶塞就必须选择双孔的；对于大的反应器，叫启普发生器，装置内有内置漏斗和导气管，所以不用胶塞组合，直接连接收集装置即可。

设计意图：利用白板的交互性、主动性的特点，让学生通过Flash拖拽实验仪器、拼装实验装置，让学生对实验室制取二氧化碳装置的选择由感性认识上升到理性认识，让学生在积极、主动的状态下完成化学知识的学习。

【过渡】对于实验室制取二氧化碳，我们已经研究了两大问题：即反应原理和制取装置，接下来就是气体的验证和验满方法。

【讲述】验证和验满是两个容易混淆的问题，请同学们运用对比的方式，对此加以思考。

【提问】如何检验二氧化碳？很早就学过了。

【回答】澄清石灰水，若变浑浊就是二氧化碳。

【追问】验满呢？

【提示】利用二氧化碳不支持燃烧的性质。

【回答】将燃着的木条放在集气瓶口，熄灭则满。

【强调】二氧化碳的验证和验满使用的试剂是不同的，但都是利用二氧化碳的化学性质。

【板书】三、验证：把产生的气体通入盛有澄清的石灰水的试管中，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若火焰熄灭，则说明已经收集满。

【过渡】现在轮到大家自己亲自动手制取一瓶二氧化碳了吧？并验证和验满。

【讲述】但是在做实验之前，一定要清楚实验步骤，请大家以4人为以小组进行讨论，时间为4分钟。

【小组展示】首先，按要求连接好仪器；其次，检查装置的气密性；再次，装入固、液体药品；最后，验证并验满气体。

【评价】集体的智慧真伟大。

【板书】四、实验步骤：连、查、装、验。

【讲述】大家以4人为以小组进行实验，时间为6分钟，同组的同学要相互提醒，密切配合。

学生实验，教师巡回指导。

请两位同学汇报实验成果并进行点评。

4.3再探揭秘，体现化学学科价值。

【检测】节日用于填充气球的氢气，实验室用锌粒和稀硫酸在常温下反应制取，已知氢气难溶于水，密度比空气小，请你根据已知知识设计氢气的发生和收集装置。

【引导】发生装置和收集装置的选择依据。

小组组员讨论交流并公布答案。

设计意图：通过训练，学生进一步巩固加深实验室制取气体的方法与思路，并学会运用实验室制取气体的思路解决实际问题。

4.4梳理归纳，体现化学学科魅力。

【引导】教师引导学生自己做课堂小结。

知识小结：

1.实验室制取二氧化碳反应原理。

2.实验室制取二氧化碳发生装置和收集装置。

3.二氧化碳的验证和验满。

方法小结：

初中化学中常用的方法：温故而知新、对比实验。

5.教学反思

5.1课前一定要进行学情分析。

针对本节课的教学内容，确定学生需要掌握哪些知识，然后分析学生是否具备这些知识经验。只有掌握和了解学生已有的化学知识和已经掌握的实验操作技能，才能合理地确定教学任务的深度、难度和广度。

5.2课堂一定要充分调动学生的积极性。

只有充分调动学生学习的积极性，让学生通过自己的知识实现知识的建构，在问题中探究，在探究中学习，学生才能学到真正的知识，进而形成能力，这样的课堂教学才是有效的。课堂不应是学生复制知识的加工厂，而应成为展示他们聪明才智和创造能力的舞台。

5.3课堂一定要渗透初中化学思想方法。

教学过程中应用更多地源于学生已有的知识解决课堂上的实际问题，即温故而知新，本节课中利用到第二单元用高锰酸钾和过氧化氢制氧气的相关知识。从已知中发现未知，从熟悉中感受新奇，这种发现的过程和新奇的体验对于学生的发展是非常有意义的。另外，在实验探究中所运用的对比方法也使学生受益颇多，从而提高他们的学习能力。我相信，有了这些方法引路，学生在化学学习的道路上一定会有更大收获。

参考文献：

[1]周明金.中学生数理化：学研版，2013，12：21-22.

[2]李永辉.考试周刊，2013，29：155-156.

[3]李本媛.中学教学参考，2013，11：93-94.