二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法的探討

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)與學(xué)生積極互動，共同發(fā)展，要處理好傳授知識與培養(yǎng)能力的關(guān)系，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，促使學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動地富有個(gè)性地學(xué)習(xí)。教師應(yīng)尊重學(xué)生的人格，關(guān)注個(gè)體差異，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，創(chuàng)設(shè)課堂情景，突出探究等活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

現(xiàn)結(jié)合人教版初中化學(xué)第六單元課題2《二氧化碳制取的研究》，談?wù)勗鯓佑脤?shí)驗(yàn)的方法來探究氣體的制取，以“拋磚引玉”。

一、 提出問題

在前面我們學(xué)過，很多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都能產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，而實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳卻一般均采用大理石（或石灰石）和稀鹽酸為原料進(jìn)行反應(yīng)，能否改用其他物質(zhì)來代替，為什么？

二、 作出假設(shè)

根據(jù)老師提出的問題，學(xué)生依據(jù)自己的知識水平，對上述問題，提出四種可能的假設(shè)：⑴可以用其他物質(zhì)通過受熱分解，燃燒或氧化還原反應(yīng)等制得二氧化碳?xì)怏w；⑵可用其他純的碳酸鹽（如：Na2CO3粉末，CaCO3粉末）代替石灰石（或大理石）；⑶可用濃鹽酸或稀硫酸代替稀鹽酸；⑷可用墨魚骨、蛋殼或貝殼等物品代替石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應(yīng)。

三、 收集資料

初中化學(xué)從第一章到第六章，課本上已介紹過多種反應(yīng)都能產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。從制備過程的衛(wèi)生、安全、原料的成本、操作難易的程度，從制得二氧化碳的含量、純度以及產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的速度等因素考慮，學(xué)生通過自己查閱課本，收集整理，可得到下面14種制備二氧化碳的方法。然后通過逐一分析和共同討論，制備二氧化碳的方案優(yōu)缺點(diǎn)列表比較如表1所示。

表1 14種制備二氧化碳方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較

從表1不難得出，上述14種方案都不是實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳?xì)怏w的可行方案。那么，還有什么較好方案可用來制備二氧化碳?xì)怏w呢？

四、實(shí)驗(yàn)探究

根據(jù)學(xué)生自己提出的假設(shè)，依據(jù)學(xué)生掌握的知識，在老師指導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)自己設(shè)計(jì)、討論交流，最后選擇8個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。取8支干凈的試管，進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)探究：

方案⑴：放入塊狀的石灰石（或大理石），加入稀鹽酸；

方案⑵：放入碳酸鈉粉末，加入與方案⑴相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸；

方案⑶：放入純的碳酸鈣粉末，加入與方案⑴相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸；

方案⑷：放入石灰石（或大理石），加入等質(zhì)量的濃鹽酸；

方案⑸：放入石灰石（或大理石），加入等質(zhì)量的稀硫酸；

方案⑹：放入墨魚骨與方案⑴相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸；

方案⑺：放入蛋殼與方案⑴相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸；

方案⑻：放入貝殼與方案⑴相同濃度和質(zhì)量的稀鹽酸。

要求學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)，邊觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如：產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的速度、劇烈程度，以及所得氣體的純度、存在的問題等），并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

五、獲得結(jié)論

學(xué)生在討論、交流基礎(chǔ)上獲得共識：

⑴石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的速度適中，氣體量適宜，有利于收集和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

⑵碳酸鈉粉末或純的碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應(yīng)的程度很劇烈，瞬間產(chǎn)生的氣體量太多，不利于收集和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，且粉末易隨氣流上升導(dǎo)致導(dǎo)管的堵塞。

⑶石灰石（或大理石）與濃鹽酸反應(yīng)，雖能得到二氧化碳?xì)怏w，但由于濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，而使得到的二氧化碳?xì)怏w不夠純凈。

⑷石灰石（或大理石）與稀硫酸反應(yīng)，由于剛反應(yīng)生成的不易溶于水的硫酸鈣薄膜會覆蓋在石灰石表面，使它不能接觸到稀硫酸，因而反應(yīng)很難繼續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致難以收集到所需的二氧化碳?xì)怏w。

⑸墨魚骨與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，且墨魚骨浮在液面上。

⑹蛋殼與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生大量細(xì)小的泡泡，一些蛋殼浮在液面上，有時(shí)會產(chǎn)生一些不太容易破的大泡泡。

⑺貝殼與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，反應(yīng)速度適中，但產(chǎn)生一些不太容易破的大泡泡。

通過實(shí)驗(yàn)探究，在分組討論，相互交流的基礎(chǔ)上，學(xué)生自己得出了“實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳?xì)怏w采用石灰石（或大理石，有時(shí)還可以用經(jīng)處理后的較干凈的貝殼）和稀鹽酸為原料反應(yīng)較好”的結(jié)論。因?yàn)檫@個(gè)方案原料成本低廉、操作簡單安全，生成二氧化碳?xì)怏w速度適中，二氧化碳純度和含量都較高。

六、幾點(diǎn)說明

⑴本案例倡導(dǎo)學(xué)生勇于質(zhì)疑，勤于思考的精神，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的化學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)技能方法，來研究、解決問題。同時(shí)讓學(xué)生明白，實(shí)驗(yàn)無所謂成功與失敗，在于探究過程的參與和親身體驗(yàn)的快樂。

⑵實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方式，教師要做好組織和指導(dǎo)工作，盡量根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，安排分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己動手實(shí)踐、體驗(yàn)，在實(shí)踐中自己發(fā)現(xiàn)問題與創(chuàng)新。但教師應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。

⑶實(shí)驗(yàn)探究時(shí)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，便于分析、討論，得出正確結(jié)論。

⑷本案例可分2課時(shí)來完成：

第一課時(shí)：①收集資料。討論各制備方案的優(yōu)缺點(diǎn)（資料的收集至少應(yīng)提前1～2周布置同學(xué)著手準(zhǔn)備）。②制訂實(shí)驗(yàn)方案。在老師的指導(dǎo)下，組織學(xué)生自己討論，通過主動發(fā)言，交流匯報(bào)各自的觀點(diǎn)、看法和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，最后形成共識，確定出確實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。

第二課時(shí)：①實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生依據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，在老師指導(dǎo)下，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室動手做實(shí)驗(yàn)，并記錄各自實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。②獲得結(jié)論。在老師指導(dǎo)下，首先由各實(shí)驗(yàn)小組代表發(fā)言，表述自己觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)的問題，以及解決問題的方法，然后，再組織各小組進(jìn)一步討論，采用求同存異的方法，獲得共同結(jié)論，并把各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及看法張貼上墻，在班級范圍內(nèi)匯報(bào)交流，互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

⑸幾個(gè)閃光點(diǎn)：

①在實(shí)驗(yàn)探究過程中，有些同學(xué)發(fā)現(xiàn)用“貝殼和蛋殼”做實(shí)驗(yàn)時(shí)易產(chǎn)生一些不容易破的大泡泡，直接刺激他們的求知欲望，課后他們有的查閱資料，有的當(dāng)場請教老師。在弄清楚原因可能是貝殼和蛋殼中含有蛋白質(zhì)等物質(zhì)時(shí)，有些同學(xué)建議做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先用“鐵刷”把貝殼或蛋殼表面及內(nèi)部刷洗干凈后再與稀鹽酸反應(yīng)。

②墨魚骨在實(shí)驗(yàn)時(shí)會浮在液面上，不利于與稀鹽酸反應(yīng)，有的同學(xué)就建議把墨魚骨與小石片捆在一起……。這樣通過實(shí)驗(yàn)探究，使他們發(fā)現(xiàn)了問題，激發(fā)了他們解決問題的積極性和主動性，同時(shí)更使得同學(xué)的理論知識得到了升華。