二氧化碳的实验室制法

目标
1．使学生掌握实验室制取二氧化碳的原理、方法和仪器装置。
2．通过研讨实验室制取二氧化碳的方法，提高学生分析和解决问题的能力。
重点难点
重点：实验室制取二氧化碳的反应原理，实验装置和制取方法。
难点：从实验室制取气体的设计思路出发，研讨实验室制取二氧化碳气体的方法。
方法
自学、讲授与演示相结合
教学过程
〔复习提问〕
1．回忆二氧化碳的化学性质，写出相应的化学方程式。
2．写出已经学过的可以得到二氧化碳气体的化学方程式。
〔引言〕碳在氧气中燃烧、碳与灼热的氧化铜反应等都可以得到二氧化碳气体，我们在实验室里制取二氧化碳能否利用这些反应呢？
〔板书〕二氧化碳的实验室制法
〔提问〕在实验室里制取气体要考虑哪些问题？
学生回答。
〔讲解〕首先要考虑的是反应原理，即在实验室条件允许下（如加热、常温、催化剂）用什么药品，通过什么样的反应来制取。我们先来讨论制取二氧化碳的反应原理。
〔板书〕
一、实验室制取二氧化碳的反应原理
〔讲解〕在实验室里常用大理石或石灰石（主要成分都是碳酸钙）跟稀盐酸起反应制得。
〔板书〕
1．原料：大理石（或石灰石），稀盐酸。
〔讲解〕碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙与碳酸，而碳酸不稳定，易分解成二氧化碳和水。所以碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水。
〔板书〕
2．化学方程式 CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O
〔设问〕为什么不用碳与氧气（或其他的）反应来制取二氧化碳？
［讲解］实验室里制取气体，不能只考虑一个反应能否生成要制的气体，还要考虑其他因素，如反应条件、仪器装置在实验室是否易于实现等。
〔设问〕用什么装置来制取二氧化碳呢？
〔板书〕
二、实验室制取二氧化碳的装置
〔展示〕装置并介绍各仪器名称。
〔提问〕为什么可以采用这样的装置？
〔讨论〕
1．怎样确定制取气体的装置？为什么可以用这样的装置制取二氧化碳？
2．为什么只采用向上排空气法收集二氧化碳？
3．装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他仪器代替锥形瓶吗？
4．能用这个装置中的仪器，装配成实验室制取氢气的装置吗？怎样装配？
〔讲解〕
1．实验室制取气体的装置是根据所需药品的状态，反应条件来确定的。制取二氧化碳的反应物石灰石（或大理石）是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。反应前可以将固体置于锥形瓶中，液体在制取时从长颈漏斗中注入，液体与固体接触时生成的气体经导气管导入集气瓶中。
2．由于二氧化碳的密度大于空气又能溶解于水，所以用这样的装置来收集二氧化碳。
3．为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗颈太短不合适。锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他（如大试管、烧瓶、广口瓶）口径大小适宜的容器代替。
4．这个装置的气体发生部分可以用来制取氢气，因为制氢气用的药品状态与制二氧化碳的相同，反应也不需要加热。但收集方法不同，因为氢气的密度小于空气，又难溶于水。
〔引言〕下面我们就应用上述反应原理和仪器装置来制取二氧化碳。
〔板书〕
三、实验室里制取二氧化碳
1．制二氧化碳气体。
〔说明〕首先要检验装置的气密性。
〔演示实验〕在锥形瓶中放入数颗石灰石，从长颈漏斗中注入稀盐酸，注意观察锥形瓶内的变化。
〔讲解〕瓶内产生大量气泡。
〔板书〕
2．怎样验证产生的气体是二氧化碳？
〔演示实验〕将导气管插入澄清石灰水中。
〔板书〕产生的气体使澄清石灰水变浑浊，说明是二氧化碳气体。
〔板书〕
3．怎样证明集气瓶中已集满二氧化碳气体？
〔演示实验〕将燃着的火柴伸到集气瓶口，注意观察。
〔板书〕将燃着的火柴伸到集气瓶口，火柴熄灭，说明二氧化碳气体已充满集气瓶。
〔小结〕实验室制取气体要考虑反应原理，装置及验证气体的方法。制取二氧化碳气体的反应原理是石灰石（或大理石）在常温下跟稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水；根据反应物的状态，反应条件及二氧化碳的密度，水溶性等，选择适宜的装置；由于二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，由此验证产生的气体是二氧化碳。
〔思考后讨论〕
能否用燃着的火柴验证产生的气体是二氧化碳。
第二课时
教学目标
1．简单介绍泡沫灭火器的反应原理，使学生对二氧化碳的灭火原理和常用灭火器有个初步了解。
2．通过对实验室制取二氧化碳的原理与泡沫灭火器的反应原理的对照分析，提高学生归纳综合知识的能力。
重点
泡沫灭火器的反应原理。
难点
联系实验室制取二氧化碳及泡沫灭火器的反应原理，提高学生的能力。
教学方法
讲授、分析和演示。
教学过程
〔复习提问〕
1．用化学方程式表示实验室制取二氧化碳的反应原理
2．实验室用于证明二氧化碳气体已充满集气瓶的方法的理论根据是什么？
〔引言〕二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，能使燃着的火柴熄灭，二氧化碳的密度又比空气大，如果向燃着的物质喷洒二氧化碳气体，二氧化碳气体就笼罩在可燃物上，使之与空气隔绝而停止燃烧。这就是二氧化碳可以灭火的原因。目前有些灭火器就是利用化学反应产生的二氧化碳来灭火的。例如：泡沫灭火器。
〔板书〕泡沫灭火器的原理：
〔演示实验〕在吸滤瓶中注入纯碱（碳酸钠）的浓溶液，把用细线栓住的盛浓盐酸的试管小心地放进吸滤瓶中，塞紧塞子。
〔讲解〕这个装置的原理跟泡沫灭火器基本一致。不用时正立，灭火时倒立。现在我们就用它来扑灭火焰。
〔演示实验〕用废纸生一团火。压紧盖子将吸滤瓶倒转，对着火团喷射。注意观察吸滤瓶的侧管有什么现象。
〔讲解〕纯碱与盐酸在吸滤瓶中急速反应产生大量的气泡，气体带着里面的溶液喷向火团使可燃物停止燃烧。
〔设问〕怎样书写纯碱与盐酸反应的化学方程式呢？
〔学生思考〕
〔提示〕比较纯碱（碳酸钠）与碳酸钙的组成，再根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，就不难得出。
〔分析〕纯碱就是碳酸钠，与碳酸钙相比，有一相同的组成部分──碳酸根。而碳酸钙与盐酸反应产生的二氧化碳，正是由碳酸钙中的碳酸根与盐酸中的氢结合成不稳定的碳酸，再分解出来的。所以碳酸钠与盐酸也有类似的反应。
〔板书〕Na2CO3＋2HCl==2NaCl＋CO2↑+ H2O
〔追问〕如果是碳酸钾或者其他的金属碳酸盐与盐酸（或硫酸）有相似的反应吗？
〔学生板书〕碳酸钾与盐酸（或硫酸）反应的化学方程式：
K2CO3+2HCl==2KCl+CO2↑+H2O（或K2CO3+H2SO4==K2SO4＋CO2↑＋H2O）
〔讲解〕用碳酸钠、碳酸钾，碳酸钙与盐酸反应都可以得到二氧化碳气体，那么实验室制取二氧化碳是否可以用碳酸钠代替石灰石？泡沫灭火器中又能用碳酸钙代替碳酸钠吗？请同学们课后思考。
实际生活中，灭火除了使用泡沫灭火器以外，还有干粉灭火器，液态二氧化碳灭火器。有关这些知识请同学们阅读课本中的选学内容。
〔边小结边板书〕
1．实验室利用石灰石（或大理石）与盐酸反应来制取二氧化碳：
CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O
2．二氧化碳的检验：将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳气体。
3．由于二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，又比空气重，可以用二氧化碳灭火。

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