二氧化碳制取的教學設計與反思

羅琳

摘 要： 從生活中運用神奇干冰吹泡泡的實驗視頻引入，從生活到化學，好奇干冰，走進二氧化碳，探究二氧化碳的制取，從對實驗室制取氧氣的知識回顧，自然歸納出實驗室制取氣體的一般思路“反應原理→制取裝置→驗證、驗滿方法”，然后通過議一議、做一做、說一說、理一理等探究活動深化分析推理出實驗室制取二氧化碳制取的原理；再利用相信你會思考、相信你會選擇、相信你會變通、相信你會設計層層遞進的方式，認識實驗室制取二氧化碳的裝置；接著通過相信你會對比、相信你會操作的方式總結出實驗室二氧化碳驗證、驗滿方法及體驗親自動手制取二氧化碳的趣味；最后從化學走進生活，利用已知知識設計氫氣的發生和收集裝置，體現化學科學價值。

關鍵詞： 二氧化碳 科學探究 對比實驗

1.教學設計

1.1總體思路。

以學生活動作為主體；探究學習為基本方法；聯系舊知學新知，用引導、對比、歸納的方式探索氣體的制取。

1.2過程。

引入問題→實驗室制取氧氣的知識回顧→得出實驗室制取氣體的研究思路→探究實驗室制取二氧化碳的反應原理→探究實驗室制取二氧化碳的裝置→講述二氧化碳的驗證方法和驗滿方法→制取一瓶二氧化碳氣體→結合實際情境，運用所學知識設計氫氣的發生和收集裝置→梳理歸納知識和總結初中化學常用解決問題的方法。

1.3方法。

學習過程中，引導學生自主、合作、探究學習，采用討論探究、實驗探究、對比探究、自學歸納等方法，充分體現新課標提出的精心創設學生自主活動和積極探究的情境，引導學生積極參與探究過程，從而獲得知識和親身體驗。

2.教學目標

2.1知識與技能。

①了解實驗室制取二氧化碳的反應原理，探究實驗室制取二氧化碳的裝置，并設計裝置制取二氧化碳；②通過制取氧氣和二氧化碳原理和性質的比較，初步確定實驗室制取氣體的一般思路和方法；③通過對二氧化碳的理想藥品的探究，培養學生善于合作、勤于思考、嚴謹求實、勇于創新、樂于實踐的科學精神，提高其學習化學的興趣。

2.2過程與方法。

通過實驗培養學生科學地觀察、思考、分析和總結歸納的能力，使學生學會科學探究的一般方法和步驟。

2.3情感態度與價值觀。

通過引導學生觀察、分析實驗的現象和實驗探究活動，激發學生學習化學的興趣，培養學生努力探索的優良品質，總結初中化學常用的解決問題方法。

3.教學重點、難點

實驗室制取二氧化碳的化學反應原理、實驗裝置和制取方法；從實驗室制取氣體的設計思路出發，探究實驗室制取二氧化碳氣體的方法。

4.教學過程

4.1導入新課，激發學習興趣。

【視頻】神奇干冰吹泡泡的實驗。

【引導】干冰的主要是什么？

【回答】二氧化碳。

【提問】實驗室是如何制取二氧化碳的呢？這就是本節課探討的內容。

設計意圖：從神奇干冰吹泡泡的實驗視頻引出二氧化碳，使學生產生親近感，同時引導學生思考實驗室是如何制取二氧化碳的，激發學生的學習興趣和探究欲望。

4.2探究解疑，體現科學探究樂趣。

【回顧】在第二單元我們已經學過實驗室用高錳酸鉀和過氧化氫制取氧氣，請同學們看白板。

【展示】實驗室制取氧氣的知識回顧。

【引導】通過實驗室制取氧氣的知識回顧，你是否能得出實驗室制取氣體的一般思路呢？

【回答】反應原理、發生裝置、收集裝置、驗證和驗滿方法。

【思考】這5個步驟的依據分別是什么？

【回答】反應原理：化學反應方程式；發生裝置：反應物狀態和反應條件；收集裝置：氣體的密度、溶解性，以及氣體是否與水反應；驗證和驗滿方法：氣體的化學性質。

設計意圖：對學生原有知識儲備的回顧和利用過程，從而培養學生綜合運用原有知識建立知識體系的能力。

【過渡】反應原理、發生裝置、收集裝置、驗證和驗滿方法是我們制取氣體的一個大致路線，我們今天就以這個路線為指導，探究二氧化碳實驗室的制取。

【思考】在我們學過的化學反應中，有哪些是可以制取二氧化碳的？

【討論】蠟燭燃燒，碳在氧氣中燃燒，碳還原氧化銅和氧化鐵……

【展示】能夠產生二氧化碳氣體的反應。

【追問】這些反應都適合在實驗室制取二氧化碳嗎？如果不適合，原因是什么？

【提示】主要從氣體是否純凈和條件是否苛刻這兩個角度出發。

【回答】1和2不能的原因在于制得的氣體可能不純：制得的二氧化碳中可能含有氧氣；3和4不能的原因在于條件太苛刻：高溫條件實驗室一般難以達到。

設計意圖：讓學生自己分析解決，從而逐一各個擊破、加以排除。

【過渡】對于上述四個反應，要么制得氣體不純，要么條件太苛刻，因此不適合在實驗室制取二氧化碳。下面，老師再向同學們介紹三個能夠生成二氧化碳的反應，讓我們通過一組對比實驗，看看哪個反應適用于實驗室制取二氧化碳？

【展示】三個對比實驗圖。

【講述】等下請三位同學上臺做實驗：1、2、3號試管中分別加入0.2g的碳酸鈉、石灰石、石灰石，之后同時加入5ml的稀鹽酸、稀鹽酸、稀硫酸，觀察現象。注意1和2的不同點是底物不同，加入的酸相同；2和3則是底物相同，加入的酸不同。

【學生實驗】三位學生分別在1、2、3號試管中加入0.2g的碳酸鈉、石灰石、石灰石，聽到教師命令后，分別向1、2、3號試管中加入5ml的稀鹽酸、稀鹽酸、稀硫酸。

【觀察與思考】三個試管中的現象是否相同？

【實驗現象】1.產生氣泡，速率過快；2.產生氣泡，速率適中；3.產生氣泡，但速率較慢。

【結論】實驗室制取二氧化碳氣體的最佳反應是大理石和稀鹽酸。原因在于稀鹽酸和石灰石的反應速率適中，適用于實驗室制取二氧化碳氣體。

設計意圖：在這里先介紹三個能夠生成二氧化碳的反應，讓學生自己做實驗，觀察現象，分析比較后，從而得出實驗室制取二氧化碳的反應原理。

【總結】實驗室制取氣體反應原理應考慮的因素：制得的氣體要較純，反應條件要容易滿足，反應速率要適中。

【強調】雖然碳酸鈉和稀鹽酸由于反應速率太快不適合在實驗室制取二氧化碳，卻是滅火的原理，正所謂“天生我才必有用”。

【過渡】確定了實驗室制取二氧化碳的原理，接下來，我們該研究什么呢？

【回答】發生裝置和收集裝置。

【追問】確定二氧化碳的發生裝置和收集裝置時各要考慮哪些因素？

【提示】聯想制取氧氣的發生裝置和收集裝置時考慮的因素。

【回答】發生裝置：反應物的狀態和反應條件；收集裝置：密度與空氣比較的大小、溶解性、是否與水反應。

設計意圖：通過對實驗室制取氧氣和二氧化碳的類比，讓學生找到規律，指導探究其他氣體的制取，從而鍛煉學生對知識舉一反三的能力。使學生的思維得以發散，提升對知識間的聯系和遷移的把握。

【講述】現在大家選擇發生裝置和收集裝置。

【展示】現提供如下裝置，你會選擇怎樣的發生和收集裝置制取二氧化碳呢？

【學生回答】發生裝置：A和C；收集裝置：E。

【反問】為何長頸漏斗要伸入液面以下？

【回答】防止生成的二氧化碳從長頸漏斗逸出。

【板書】二、發生裝置：固液不加熱；收集裝置：向上排空氣法。

【追問】如果實驗室沒有長頸漏斗和錐形瓶，那么哪些裝置可以作為替代品？請從圖4中進行選擇。

【回答】用注射器和分液漏斗代替長頸漏斗；用平底燒瓶和試管代替分液漏斗。

【強調】分液漏斗下端不用液封，原因在于分液漏斗有活塞，反應隨關隨停，氣體不會從漏斗逸出。

設計意圖：在這里我在確定了實驗室制取二氧化碳的原理和發生裝置、收集裝置時要考慮哪些因素的基礎上，借勢讓學生選擇出合理實驗室二氧化碳的制取裝置，可謂是循循善誘、水到渠成。更重要的一點：鍛煉了學生學以致用的能力。

【過渡】同學們對實驗室制取二氧化碳裝置的認識已經到了會選擇、會變通地步，如果老師給出若干種實驗儀器，則相信同學們一定能夠設計出富有個性的實驗裝置。現在有請幾位同學到臺前來點擊屏幕上的儀器，設計連接裝置，要求每位同學設計的發生裝置不一樣。

【學生實驗】連接裝置Flash，如圖5所示。

【提問】這位同學將有空塑料板的試管和長頸漏斗相接，打開止水夾，反應開始，關閉止水夾，反應停止。這個裝置有什么特點？如圖6所示。

【回答】控制反應速率。

【追問】通過什么控制反應速率？

【回答】止水夾。

【提問】試管和帶有注射器膠塞組合，這個裝置又有什么特點？如圖7所示。

【回答】控制反應速率。

【追問】通過什么控制反應速率？

【回答】通過注射器滴加液體的快慢。

【提問】在選擇反應器和膠塞組合過程中，為什么會出現反應器和膠塞組合不合適的情況？

【學生討論】有些反應器是有側導管的，有些沒有；膠塞組合有些是單孔的，有些是雙孔的；還有一個大的反應器，連接任何膠塞組合都不行……

【教師總結】對于反應器有側導管的，說明反應器已有導氣裝置，膠塞就只用選擇單孔的；反過來，反應器沒有側導管的，說明反應器無導氣裝置，膠塞就必須選擇雙孔的；對于大的反應器，叫啟普發生器，裝置內有內置漏斗和導氣管，所以不用膠塞組合，直接連接收集裝置即可。

設計意圖：利用白板的交互性、主動性的特點，讓學生通過Flash拖拽實驗儀器、拼裝實驗裝置，讓學生對實驗室制取二氧化碳裝置的選擇由感性認識上升到理性認識，讓學生在積極、主動的狀態下完成化學知識的學習。

【過渡】對于實驗室制取二氧化碳，我們已經研究了兩大問題：即反應原理和制取裝置，接下來就是氣體的驗證和驗滿方法。

【講述】驗證和驗滿是兩個容易混淆的問題，請同學們運用對比的方式，對此加以思考。

【提問】如何檢驗二氧化碳？很早就學過了。

【回答】澄清石灰水，若變渾濁就是二氧化碳。

【追問】驗滿呢？

【提示】利用二氧化碳不支持燃燒的性質。

【回答】將燃著的木條放在集氣瓶口，熄滅則滿。

【強調】二氧化碳的驗證和驗滿使用的試劑是不同的，但都是利用二氧化碳的化學性質。

【板書】三、驗證：把產生的氣體通入盛有澄清的石灰水的試管中，若澄清石灰水變渾濁，證明是二氧化碳。驗滿：將燃著的木條放在集氣瓶口，若火焰熄滅，則說明已經收集滿。

【過渡】現在輪到大家自己親自動手制取一瓶二氧化碳了吧？并驗證和驗滿。

【講述】但是在做實驗之前，一定要清楚實驗步驟，請大家以4人為以小組進行討論，時間為4分鐘。

【小組展示】首先，按要求連接好儀器；其次，檢查裝置的氣密性；再次，裝入固、液體藥品；最后，驗證并驗滿氣體。

【評價】集體的智慧真偉大。

【板書】四、實驗步驟：連、查、裝、驗。

【講述】大家以4人為以小組進行實驗，時間為6分鐘，同組的同學要相互提醒，密切配合。

學生實驗，教師巡回指導。

請兩位同學匯報實驗成果并進行點評。

4.3再探揭秘，體現化學學科價值。

【檢測】節日用于填充氣球的氫氣，實驗室用鋅粒和稀硫酸在常溫下反應制取，已知氫氣難溶于水，密度比空氣小，請你根據已知知識設計氫氣的發生和收集裝置。

【引導】發生裝置和收集裝置的選擇依據。

小組組員討論交流并公布答案。

設計意圖：通過訓練，學生進一步鞏固加深實驗室制取氣體的方法與思路，并學會運用實驗室制取氣體的思路解決實際問題。

4.4梳理歸納，體現化學學科魅力。

【引導】教師引導學生自己做課堂小結。

知識小結：

1.實驗室制取二氧化碳反應原理。

2.實驗室制取二氧化碳發生裝置和收集裝置。

3.二氧化碳的驗證和驗滿。

方法小結：

初中化學中常用的方法：溫故而知新、對比實驗。

5.教學反思

5.1課前一定要進行學情分析。

針對本節課的教學內容，確定學生需要掌握哪些知識，然后分析學生是否具備這些知識經驗。只有掌握和了解學生已有的化學知識和已經掌握的實驗操作技能，才能合理地確定教學任務的深度、難度和廣度。

5.2課堂一定要充分調動學生的積極性。

只有充分調動學生學習的積極性，讓學生通過自己的知識實現知識的建構，在問題中探究，在探究中學習，學生才能學到真正的知識，進而形成能力，這樣的課堂教學才是有效的。課堂不應是學生復制知識的加工廠，而應成為展示他們聰明才智和創造能力的舞臺。

5.3課堂一定要滲透初中化學思想方法。

教學過程中應用更多地源于學生已有的知識解決課堂上的實際問題，即溫故而知新，本節課中利用到第二單元用高錳酸鉀和過氧化氫制氧氣的相關知識。從已知中發現未知，從熟悉中感受新奇，這種發現的過程和新奇的體驗對于學生的發展是非常有意義的。另外，在實驗探究中所運用的對比方法也使學生受益頗多，從而提高他們的學習能力。我相信，有了這些方法引路，學生在化學學習的道路上一定會有更大收獲。

參考文獻：

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