过氧化钠与二氧化碳反应的实验探究
1实验探究目的
人教版高中化学《金属的化学性质》一节中讲到过氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气，对于过氧化钠与二氧化碳反应，教材中只给出了相应的化学方程式及其应用，但没有设计相关的探究实验，不利于学生对本知识点的理解和突破，学生也不易理解过氧化钠可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源的这一用途。为了激发学生的探究意识，打破传统的教学思维，笔者经过多次实验探究实验，对该化学反应进行了创新设计。
2实验仪器及试剂
仪器：锥形瓶1个、集气瓶2个、10mL医用注射器1个、球形干燥管1个、双孔橡皮塞1个、药匙、小蜡烛等。
试剂：稀盐酸(体积比为1：2)、大理石、过氧化钠粉末、无水CaCl2等。
3实验装置
实验装置图如图1所示。
4实验操作及现象
(1)先往锥形瓶中加入8.0g左右的块状大理石，并塞紧带有注射器(注射器内先吸取10mL稀盐酸)和导气管的双孔橡胶塞。然后在集气瓶A和B中分别加入约0.2g的Na2O2粉末，并各放一段燃着的小蜡烛(取2支生日小蜡烛放置如图1所示的位置即可)，最后在集气瓶口盖上玻璃片。
(2)缓慢推动注射器活塞使稀盐酸和锥形瓶底部的大理石发生反应(CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑)，认真观察A、B集气瓶中的实验现象。
实验现象：反应进行一段时间后，在集气瓶A中观察到小蜡烛逐渐熄灭，说明没有助燃气体O2产生，同时在集气瓶B中观察到小蜡烛比之前燃烧得更旺，说明有助燃气体O2产生。
5实验探究结论
实验探究结果证明：过氧化钠与二氧化碳在干燥环境中不易发生化学反应，在潮湿环境中过氧化钠易与二氧化碳发生反应，而在整个实验过程中水只起到了催化剂的作用，若从氧化还原的角度来分析过氧化鈉与二氧化碳的反应可知，氧化产物为O2，还原产物为H2O，Na2O2在反应过程中既作氧化剂又作还原剂。
6实验探究意义
(1)通过该实验探究，证明了过氧化钠与二氧化碳在干燥环境中不易发生化学反应这一事实，同时也增强了该实验的创新性。
(2)用生日小蜡烛做探究实验，既有利于学生观察，也增强了实验的趣味性。
(3)该实验设计科学严谨，可操作性强，现象明显。
作者：段霞霞
一、问题的提出
过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气是过氧化钠的重要化学性质之一，但在教学中有关过氧化钠与二氧化碳反应本质的问题很少涉及。查阅资料知，有关潮湿的二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，大家的认识是一致。但有关干燥的二氧化碳与过氧化钠反应却有两种不同的观点：一是干燥的二氧化碳能和过氧化钠反应生成氧气;二是干燥的二氧化碳不能和过氧化钠反应。笔者结合相关的研究经验，重新设计实验验证二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气的本质。
二、实验设想
干燥二氧化碳与潮湿二氧化碳的区别在于是否有水，结合相关研究先验证Na2O2与水反应的实质，再进一步研究干燥CO2与Na2O2的反应。
既然干燥的CO2不能与Na2O2反应，为什么成都等地的研究者的实验又证明了该反应能够发生呢?我们认为可能与研究者所处的相对潮湿的气候有关。若实验中未排除空气中水蒸气对实验的干扰，可能会得出相反的结论。
参考文献
[1]李晓军.过氧化钠与二氧化碳反应的实验设计[J].中国教育技术设备，2007，(11)：17.
[2]周媛.有关过氧化钠与二氧化碳反应实质的创新实验探究[J].中国教育技术设备，2011，(9)：98.
[3]李志富.关于过氧化钠与二氧化碳反应实质的进一步探析[J].化学教学，1997，(8)：42.
[4]舒雪源.过氧化钠与二氧化碳、二氧化硫的实验探究[J].中国校外教育，2011，(10)：47.
[5]杨生贵.过氧化钠与水、二氧化碳反应的实验探究[J].化学教学，2011，(8)：12.
(责任编辑 罗 艳)
作者：张庆
摘要： 设计将石灰水注入盛有二氧化碳气体的矿泉水瓶中，再剧烈振荡的实验探究方案。用发射光谱仪测定饱和澄清石灰水以及饱和碳酸氢钙溶液的总钙离子浓度，得出石灰水与二氧化碳反应生成浊液、胶体和溶液3种分散系所对应的饱和石灰水稀释倍数，这对实验教学有一定的指导意义。
关键词： 澄清石灰水; 二氧化碳; 碳酸钙; 碳酸氢钙; 实验探究
饱和澄清石灰水至少稀释多少倍，再与CO2气体反应，反应液完全变澄清。有不少研究者做了实验探究，得出饱和石灰水稀释的倍数相差很大。
严宣申查阅了相关数据并做了实验探究。20℃时Ca(OH)2溶解度为0.165g(0.022mol·L-1)，25℃和CO2分压为1.01×105Pa时CaCO3的溶解度为0.094g(0.0094mol·L-1)。CO2气体通入饱和澄清石灰水，溶液出现混浊，混浊度加大，而后混浊度减轻，但无论如何得不到澄清溶液[1]。用4～5倍水稀释饱和石灰水，再通入CO2后可得澄清溶液[2]。
许燕红等也查阅了相关数据并做了实验探究。18℃时Ca(OH)2的溶解度约为0.164g(0.022mol·L-1)，18℃和CO2分压为9.95×104Pa时CaCO3的溶解度为1.086g·L-1(0.011mol·L-1)。在18℃实验时，饱和澄清石灰水与蒸馏水以30mL和20mL混合时，续通CO2气体8min以上混浊不能完全变澄清;以25mL和25mL混合时，续通CO2气体109.64s完全變澄清[3]。
为此，设计将石灰水注入盛有CO2气体的矿泉水瓶中，再剧烈振荡的实验探究方案，得出石灰水与CO2反应生成浊液、胶体和溶液3种分散系所对应的饱和石灰水稀释倍数。
1 饱和澄清石灰水的配制、取用和测定
饱和澄清石灰水的配制。取3000mL试剂瓶，加入30g分析纯Ca(OH)2，再加入蒸馏水，塞上橡皮塞不断摇动几分钟，静置一段时间再不断摇动几分钟，然后静置3天或更长时间。用激光笔照射石灰水无光路或极微弱光路(从垂直照射方向观察，下同)。
饱和澄清石灰水的取用。换上带有导管的橡皮塞，如图1所示，用洗耳球对准橡皮管口吸气，使澄清石灰水自动放出。
图1 饱和澄清石灰水取用装置图
饱和澄清石灰水总钙离子浓度的测定。取饱和澄清石灰水200mL，再加入1mL浓盐酸，测定总钙离子浓度。
实验时尽可能做到石灰水饱和、澄清、不与空气中CO2反应。本研究中总钙离子浓度均由美国Perkin Elmer公司制造(型号： OPTIMA8000)的电感耦合等离子体发射光谱仪来测定。
2 二氧化碳气体的制取和收集
实验装置如图2所示，在烧瓶中加入适量的NaHCO3晶体，在分液漏斗中加入6mol·L-1H2SO4，用排水法将CO2气体收集到550mL矿泉水瓶中备用。大理石与稀盐酸反应制取的CO2气体中含有少量的HCl气体，因此本实验用NaHCO3晶体与稀H2SO4反应制取CO2气体，避免HCl气体的干扰。
图2 二氧化碳气体制取和排水法收集装置
3 生成饱和Ca(HCO3)2溶液时饱和石灰水稀释倍数
3.1 控制室内温度25℃的实验
量取100mL饱和澄清石灰水，注入盛有CO2气体的矿泉水瓶中，旋紧瓶盖立即剧烈振荡，反应液先变混浊再变澄清(或微浊)，用激光笔照射反应液有光路。静置几个小时(不可摇动)，矿泉水瓶底黏附明显的白色沉淀物。以同样方法制备9个样品。静置1天，量取3个样品中反应液200mL再加入1mL浓盐酸，测定总钙离子浓度。分别静置2天、3天以同样方法测定反应液总钙离子浓度，结果见表1(注： 表中总钙离子浓度已不是原溶液总钙离子浓度，下同)。
表1 25℃时饱和澄清石灰水以及反应液的总钙离子浓度
静置2天与静置3天的反应液，其总钙离子浓度非常接近，且用激光笔照射反应液无光路，因此静置3天的反应液总钙离子浓度就是25℃、 CO2分压为1大气压时CaCO3的溶解度。要生成饱和Ca(HCO3)2溶液，饱和澄清石灰水稀释倍数： (2.12×10-2-9.96×10-3)÷(9.96×10-3)=1.13(倍)。
结论： 室内温度25℃时，饱和澄清石灰水以1∶1.13稀释(忽略溶液混合时体积的变化)，反应生成饱和Ca(HCO3)2溶液。
3.2 控制室内温度20℃的实验
实验方法同上，测得各溶液总钙离子浓度见表2。
表2 20℃时饱和澄清石灰水以及反应液的总钙离子浓度
要生成饱和Ca(HCO3)2溶液，饱和澄清石灰水稀释倍数： (2.19×10-2-1.04×10-2)÷(1.04×10-2)=1.11(倍)。
结论： 室内温度20℃时，饱和澄清石灰水以1∶1.11稀释(忽略溶液混合时体积的变化)，反应生成饱和Ca(HCO3)2溶液。
4 生成澄清CaCO3胶体时饱和石灰水稀释倍数
在室内温度为20℃至25℃时，取100mL饱和澄清石灰水再加20mL水(一般情况加10mL即可)，注入盛有CO2气体的矿泉水瓶中，旋紧瓶盖立即剧烈振荡，反应液先变混浊再变澄清，静置几十天未见白色沉淀物，用激光笔照射反应液有光路。
结论： 室内温度20℃至25℃时，饱和澄清石灰水以1∶0.2～1∶1.1稀释，反应生成澄清的CaCO3胶体;大于1∶0.2稀释，反应可能生成CaCO3浊液;小于1∶1.1稀释，反应生成澄清的Ca(HCO3)2溶液。
5 碳酸钙的陈化现象
许多化合物都有陈化性质，只是陈化程度和陈化所需时间不尽相同而已。然而组成和结构的改变却是陈化的共同原因[4]。为探究CaCO3是否有明显的陈化现象，设计如下对比实验。
实验1 在室内温度为25℃时，取饱和澄清石灰水50mL再加60mL水，注入盛有CO2气体的550mL矿泉水瓶中，旋紧瓶盖立即剧烈上下振荡，连续5次，反应液由混浊变澄清。
实验2 实验方法与实验1大体相同，只是注入石灰水后先静置5min，然后剧烈上下振荡，连续50次，反应液仍然混浊。不时振荡，几个小时或几天后反应液也不变澄清。
结论： 澄清石灰水和CO2反应生成CaCO3，刚生成的CaCO3较易与CO2反应，生成的CaCO3静置几分钟后就难以再与CO2反应，CaCO3陈化现象明显。
气温越高，静置时间越长，陈化现象越明显。将石灰水置于广口瓶中，再通入CO2气体，生成的CaCO3与CO2没有充分接触，反应速率慢，CaCO3陳化现象明显，反应液难以变澄清。
6 实验探究的思考
有的研究者因忽略澄清石灰水与CO2气体反应生成胶体分散系以及CaCO3的陈化现象，仅凭理论计算求得25℃和CO2分压为1大气压时CaCO3的溶解度： 7.3×10-3mol·L-1[5]、 8.27×10-3mol·L-1[6]、 8.74×10-3mol·L-1[7]、 9.75×10-3mol·L-1[8]，从而错误地认为澄清石灰水浓度大于CaCO3溶解度时(两者均以物质的量浓度表示)，通入CO2气体反应液最终一定混浊;小于CaCO3溶解度时，反应液最终一定澄清。事实上，将浓度大于CaCO3溶解度的石灰水置于试管中，快速通入CO2气体有可能生成澄清的胶体;将浓度小于CaCO3溶解度的石灰水置于广口瓶中，缓慢通入CO2气体有可能生成浊液。严宣申老师用4～5倍水稀释饱和石灰水，再通入CO2后可得澄清溶液，并真实地记录了实验情况，这给了我们思考的空间。
在实验教学中可设计如下方案来演示实验： 室内温度20℃至25℃时，将饱和澄清石灰水以1∶0.2～1∶1.1稀释，注入盛有CO2气体的矿泉水瓶中再剧烈振荡。此方案使反应物充分接触，反应速率快，有效地防止CaCO3陈化，反应液呈现先变混浊再变澄清的实验现象。如果刻意得到饱和的Ca(HCO3)2溶液，则饱和澄清石灰水以1∶1.1稀释。制取浓度相对较大的澄清分散系，目的是演示Ca(HCO3)2热稳定性实验以及Ca(HCO3)2与NaOH溶液反应实验产生明显的实验现象。
参考文献：
[1][2][4]严宣申.化学实验的启示与科学思维的训练(第1版)[M].北京： 北京大学出版社， 1993： 15， 17， 36.
[3]许燕红等.二氧化碳使澄清石灰水先混浊后澄清的条件探究[J].化学教育， 2013，(8)： 69.
[5]李友银.对二氧化碳通入饱和石灰水实验的再探究[J].中学化学教学参考， 2014，(8)： 52.
[6]钟汝永.溶液中二氧化碳与碳酸钙反应的化学平衡常数推导[J].中学化学教学参考， 2015，(4)： 56.
[7]钟汝永.澄清石灰水中通入过量二氧化碳未必能变清[J].教学仪器与实验， 2014，(11)： 37.
[8]吴文中.澄清石灰水与二氧化碳的作用机理和实验探究[J].化学教学， 2017，(8)： 53.
作者：伍强 赵贤祥 杜明桂
一、教学目标
知识
技能
1.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理和方法，知道二氧化碳的验证和验满方法;
易装置，了解实验室制取气体的一般思路。
2.能设计出实验室制取二氧化碳的简
过程
方法
1.通过实验室制取氧气的复习和对比确定实验室制取二氧化碳的装置，验证方法，进一步得出实验室制备气体的一般思路和方法。
2.通过多种能得到二氧化碳的反应原理的分析，得出选择大理石(或石灰石)与稀盐酸反应原理制备二氧化碳的原因，引导学生得出实验室制备气体时还需要考虑的一些基本因素，使学生的知识得到整合和升华。
情感
态度
二氧化碳的方法，对学生进行具体问题具体分析的辨正唯物主义教。
力。
价值观 1.通过分析和探究实验室制取和收集2.培养理科学习中严密的逻辑思维能
3.通过相关实验的探究分析，激发学生探究的兴趣。
培养。
【教学重点】1.实验室制取二氧化碳装置的探究;2.归纳实验室制备一般气体的规律。 【教学难点】实验室制备气体的知识整合和能力的
二、学生认知分析
学生对实验室里如何制取气体已经有了初步的认识。知道了实验室常用三种方法来制取氧气(高锰酸钾加热;氯酸钾和二氧化锰混合加热;过氧化氢溶液和二氧化锰混合)。由于反应物的状态和反应条件不同，它们的制取装置不同。通过氧气性质的学习和收集装置的结合，学生也有了选择收集装置的部分经验。生活中学生已经积累的经验：二氧化碳的密度比空气大;不燃烧也不支持燃烧;可以灭火等。学习中学生已经知道一些能产生二氧化碳的发应原理，但却不知道怎样选择才适合实验室制备气体及还需要考虑的因素。教师要利用学生已有的知识对其进行引导，使知识得到补充完善，使能力得到提升。
三、教学过程
环节
一、创设情境，引入新课
教师活动
学生活动
设计
意图
【演示实验】教师准备了一只空饮料瓶，向其中倒入半瓶热水后倒掉，然后迅速拧紧瓶盖，将其浸入冷水中，瓶子马上变瘪了。
然后教师又拿出一只事先收集满二氧化碳的饮料瓶，对同学们说：“刚才我用热水做的这个实验，现在改用冷水，看看能否成功。”当教师向瓶中注入约1/3体积的水后，立即拧紧瓶盖，用力振荡，发现瓶子也慢慢变瘪了。
这时学生们有点迷惑了，教师趁机鼓动：“大家想不想亲手做一下，在每组仪器用品中，都有一只塑料瓶，大家试验一下吧!”
观察、思考
学生们感到惊奇，但是大家很快明白了其中的道理，这是因为封闭的塑料瓶内盛有热空气，当它遇冷后体积缩小，瓶内气压减小，在外界大气压的作用下，软塑料瓶自然就变瘪了。
学生们模仿教师的实验后，感到很失望，因为他们的瓶子都没有变瘪 。
既是为了引课，也是为了让学生对亲自制取一瓶二氧化碳产生迫切需要，在任务驱动下，为探究二氧化碳的制法作好铺垫。
【讲述】其实老师的瓶子和大家的不一样，我的瓶子里面装有一种‘神秘’的气体，而大家的瓶子里面只是空气。我瓶子里的气体，一遇见水呀，就哧溜溜钻进去很多――能溶于水，所以密封的瓶子里面气压也会减小，当然就会变瘪了。
【提出问题】大家能猜一下这是什么气体吗?
由于大部分学生已经预习过，很快大家就回答说：“二氧化碳”。也有同学回答是氧气或氮气的，但马上被其他同学否定了，在前面学过这两种气体都是难溶于水的。
“大家知道我是怎样将饮料瓶中装满二氧化碳的吗?你们想不想将自己的瓶中也装满二氧化碳，重复一下老师刚才的实验?”
此时，学生们跃跃欲试，急切地想知道怎样才能让自己的瓶子里装满二氧化碳。
环节
二、探究实验室制取二氧化碳的反应原理
教师活动
学生活动
设计意图
【提出问题】列举你所知道的能生成二氧化碳的反应，能写出化学方程式的写出化学方程式。
教师鼓励学生利用“头脑风暴”法，搜索尽可能多的反应。
小组活动，组内讨论、交流。学生提出的方法有：
(1)碳在氧气或空气中燃烧;
(2)一氧化碳在空气或氧气中燃烧;
(3)木炭还原氧化铜;
(4)蜡烛燃烧;
(5)碳酸钠与稀盐酸(或稀硫酸)的反应(《质量守恒定律》中有该实验);
(6)石灰石或大理石与稀盐酸反应(或稀硫酸)(某些学生已预习);
(7)一氧化碳还原氧化铜;
……
培养学生发散思维能力。
【提出问题】大家列举的这些方法中，你认为哪些适合用于实验室制取二氧化碳气体?说明你的理由。
学生交流讨论，得出应该从反应条件、药品来源、操作是否简便、气体是否便于收集等方面综合考虑。并从上述7个反应中初步筛选出“碳酸钠与稀盐酸(或稀硫酸)”和“碳酸钙与稀盐酸(或稀硫酸)”的反应。
培养学生运用已有知识解决实际问题的能力。
【提出问题】请同学们利用所提供的仪器和药品，探究：石灰石与稀盐酸、石灰石与稀硫酸、碳酸钠与稀盐酸、碳酸钠与稀硫酸的反应，哪个更适合在实验室里制取二氧化碳?
概括学生讨论，得出结论：在实验室里制取二氧化碳的最佳药品是石灰石和稀盐酸;其反应原理是：CaCO3+2HCl =CaCl2+H2O+CO2↑。
小组同学利用点滴板完成上述实验，并得出结论：
(1)碳酸钠无论与哪种酸反应，速度很快，不易收集;
(2)石灰石与稀硫酸的反应开始时有气泡产生 ，但随之气泡越来越少，慢慢停止了反应;
(3)只有石灰石与稀盐酸的反应速度适中，反应在持续进行，收集起来也很方便。[来源:学科
培养学生实验探究的意识和能力。
环节
三、探究实验室制取二氧化碳的装置
教师活动
学生活动
设计意图
【提出问题】对比实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气与二氧化碳的反应原理，你发现了什么?
分析对比，得出：二者虽然所用药品不同，但是反应物的状态和反应的条件都相同，即都是“固+液→气，且反应不需要加热”。
培养学生利用旧知识，通过对比的方法学习新知识的能力。
【提出问题】通过对比实验室制取氧气和二氧化碳气体的反应原理。利用所给的仪器设计实验室制取二氧化碳的装置。
(教师将上述仪器用打印机打到透明胶片上，制作成仪器卡片，学生便可以用仪器卡片和透明胶带进行装置的设计)
学生以小组为单位，用透明仪器卡片设计实验装置。
师生讨论，发现如下图设计中存在的问题：
并得出如下图所示的几种可行性装置：
提供透明仪器卡片让学生粘贴模拟，而未用实物仪器让学生组装，主要是考虑这本身属于设计实验，类似于建筑中的图纸，再者如果将所有备选仪器都提供出来，一则受实验室条件限制(某些仪器数量不足)，二则学生的课桌上也无法摆放那么多的仪器。
三则还可以为学生提供多样化思维的空间和载体，培养学生的创造性思维。
【布置任务】选择其中一种实验装置制取一瓶二氧化碳气体，并验证你是否收集满了。
学生动手实验，制取一瓶二氧化碳气体，并在教师引导下进行交流：(1)实验的主要操作步骤;(2)收集二氧化碳的方法;(3)验满的方法。
培养学生的动手能力。
环节
四、课堂小结，拓展延伸
教师活动
学生活动
设计意图
【提出问题】实验室制取气体的一般思路是什么?
师生共同交流，得出如下思路：确定反应原理——设计实验装置(包括反应装置和收集装置)——进行实验——收集气体——检验气体——验满。
整体认识气体的实验室制法。
【课堂练习】
⑴ 实验室常用固体亚硫酸钠和稀硫酸反应来制取SO2气体，已知SO2是无色有毒的气体，密度比空气大，能溶于水。则实验室制取SO2气体的发生装置应选用_____，收集装置应选用_____。
⑵ 实验室用无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物加热制取甲烷。甲烷的密度比空气小，难溶于水。则实验室制取甲烷气体的发生装置应选用_____，收集装置应选用_____。
(已知空气的平均相对分子质量为29，各元素的相对原子质量为 H： 1 C：12 O ：16 S： 32 )
先独立思考，然后交流表达得出结论。
培养学生运用所学知识解决新问题的知识迁移能力。
【拓展延伸】用家庭厨房中的物品设计一套制取二氧化碳的装置。
(提示：纯碱是碳酸钠，器具可以考虑用输液器的塑料软管)
课后完成
培养学生的创造性思维。
设计思路
学生不仅仅是学习的主体，而且是教学的创建者，是探究活动的主人。因此，教师要转变在课堂中的角色，引导学生进行思维创新，使学生在探究过程中，既获得知识和技能，又锤炼思维，同时张扬个性。本节课我倡导以自主、探究、合作的学习方式，把课堂还给学生，让学生成为学习的主人，使学生的主体意识、能动意识和创新意识不断地得到发展，真正实现“教学为了一切学生的发展”。在“二氧化碳制取的探究”的教学设计中，我注重设计的不在是教师的教，而是设计让学生如何依据自己的实际情况进行自主的学习、学会学习。
教学目标
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，并利用设计的装置制取二氧化碳。
(2)了解实验室制取气体的方法和设计思路。
过程与方法：通过实验室里制取氧气的方法和设计思路，探索实验室制取二氧化碳的药品和实验装置，让学生初步学习科学探究的基本过程(提出假设、猜想、实验探究、获得结论)和方法，体验化学实验的方法的科学性;能进行初步的科学探究活动。
情感、态度与价值观
：
(1)通过实验、问题讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质。
(2)通过师生间、学生间合作学习，探究性学习，体验探究成功的乐趣，激发学生探究欲。
重点
探究实验室制取二氧化碳的装置
难点
探究实验室制取二氧化碳的装置
教学方法
活动探究、对比探究、合作讨论相结合的教学法
教学准备：
仪器：铁架台、试管、集气瓶、橡胶管、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、长颈漏斗、带双孔塞的导管、漏斗、带单孔塞的导管、酒精灯、注射器、破试管、铜网、分液漏斗、广口瓶
药品：稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠粉末、石灰石、鸡蛋壳
多媒体，投影
明
线
暗
线
获取二氧化碳的途径
提出假设
↓
↓
大理石、鸡蛋壳、碳酸钠粉末与
猜
想
稀硫酸、稀盐酸地反应
↓
↓
选择装置及药品
实验探究
↓
↓
实验室制取二氧化碳
获得结论
↓
↓
用生活中的物质制取二氧化碳
联系实际
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
〈复习〉氧气的实验室制法
学生讨论制取氧气的原理和装置
让学生复习一学过的指示，为新知识作铺垫
〈引言〉
谜语引课：
同学们，我们先来猜一个谜语，有一种物质，农民伯伯说它是“植物粮食”;消防官兵赞美它是“灭火先锋”;建筑师们却称它为“粉刷匠”;环境学家却指责它是造成全球变暖的罪魁祸首，你们猜这种物质
是什么呢?这种物质就是二氧化碳。
前面我们已经学过氧气的实验室制法，今天我们来探究二氧化碳的实验室制法。
〈提出问题〉实验室制取气体，选择原料的条件是什么?
〈引导〉现有稀盐酸、稀硫酸、石灰石、碳酸钠、鸡蛋壳，请你通过实验，最终确定实验室制取CO2的最好原料。
学生讨论后，各组代表简述本组获取二氧化碳的途径，最后由一位学生归纳：
木炭燃烧，人呼吸、煅烧石灰石、石蜡燃烧，稀盐酸、稀硫酸跟石灰石反应、稀盐酸、稀硫酸跟碳酸钠粉末反应、稀盐酸、稀硫酸跟鸡蛋壳反应，碱式碳酸铜受热分解等在一定的条件下都可以获得二氧化碳。
小组讨论交流，对上述能得到二氧化碳途径进行筛选，学生应从能源和环保的角度、污染的角度、操作的难易程度，剔除明显不适合的原料。最后确定出所选物质。
最终确定实验室制取CO2的较好原料为：稀盐酸、稀硫酸、石灰石、碳酸钠、鸡蛋壳，
活动探究：石灰石、碳酸钠粉末、鸡蛋壳与稀盐酸所和稀硫酸。
每一组三位学生分别用石灰石、碳酸钠粉末、鸡蛋壳与稀盐酸所和稀硫酸，观察反应现象，并归纳：
让学生体验收集、处理信息的过程，并且从中善于提炼表达。
培养获取信息、自主合作学习能力，增强学生间合作的精神，提高学生的语言表达能力，发挥评价的激励功能
培养学生善于通过实验解决问题的意识，体验探究成功的快乐，加深学生对原料选定的印象。。
反应物质
反应现象
石灰石与稀盐酸
有气泡，速度适中
石灰石与稀硫酸
开始有气泡，很快无气泡产生
碳酸钠粉末与与稀盐酸
瞬间有大量气泡
碳酸钠粉末与与稀硫酸
瞬间有大量气泡
鸡蛋壳与稀盐酸
有少量气泡
鸡蛋壳与稀硫酸
有少量气泡，反应很快停止
讨论交流、归纳总结：
(1)选择原料的条件应该是价格便宜，反应速度适中，利于收集，操作简便。
(2)实验室制取CO2的最好原料为石灰石和稀盐酸。
〈设置问题情景〉我们已确定了实验室制CO2的反应原理及原料，那么实验探究的下一步工作重点应放在哪里呢?
〈设置问题情景〉通过学习氧气实验室制取的知识，你能总结出实验室制取气体的发生装置取决于什么吗?
知道制取二氧化碳装置之后如何来收集二氧化碳?
学生思考后回答：实验装置
学生回忆氧气的实验室制法的装置，并思考所用物质的状态。
学生归纳：
气体发生装置取决于反应物的状态及反应条件，主要有固固加热型和固液反应型。
A
B
A图是固固加热
B图是固液加热性
学生回答：二氧化碳的实验室制法用B图
让学生发挥主观能动性，积极思考。
收集装置则跟所制气体的物理性质中密度和溶解性有紧密联系。收集方法主要有排水法和排空气法。由于二氧化碳的密度比空气的大，易溶于水，所以用向上排空气法来收集。
〈提出问题〉请你们根据自己的实验台上所提供的实验仪器，自己设计实验装置。
同学们已设计出不同的实验室制二氧化碳装置，请小组代表阐述一下你们小组设计的装置的特点，看看到底哪组装置是最好的。
展示交流：
①学生展示交流用本组给定仪器设计的实验装置和实验成败的原因
②在交流展示实验装置的同时，与其他小组设计的实验装置进行比较，找出异同之处，反思自己所设计装置的不足，并总结归纳实验最佳装置
③讨论实验室制取气体，在选择仪器组装成装置时，要思考哪些方面的问题。最后归纳主要有以下六组：
让学生对方案进行反思、诊断、改进、补充完善的群体探究方式，形成良好的思维习惯，使学生体验到探究发现的乐趣。培养学生综合运用能力，自我归纳能力，体验科学发现的完整过程，再次体验探究成功的喜悦。
大家基本都已确定了公认的最佳制取装置，那么如何检验、验满呢?请同学们小组讨论。
检验方案及原理：将气体通入澄清的石灰水，澄清的石灰水变浑浊，则通入的气体为CO2。
验满方案及原理：点燃的木条放在瓶口，若木条熄灭，则已收集满CO2。
通过知识的类比，达到锻炼学生对知识举一反三的能力，从而让学生的思维得以发散，对知识之间的联系、迁移把握得更加游刃有余。
〈运用探究成果〉请用你认为最理想的装置制取CO2，用你设计的收集、检验、验满CO2的方案，动手制取一瓶二氧化碳气体。
归纳操作步骤：
(1)检查装置气密性;
(2)放药品，连接仪器;
(3)收集气体;
(4)检验;
(5)验满。
学生动手实验：制取一瓶二氧化碳气体，并检验和验满该气体
培养学生综合运用能力，自我归纳能力，体验科学发现的完整过程，再次体验探究成功的喜悦。
〈巩固与提升〉比较实验室制取氧气和二氧化碳的方法，如：反应原料的状态，反应原理、反应条件、制取气体的反应装置、气体密度、气体溶解性、气体是否与水反应、制取气体的收集及检验气体的方法。归纳出实验室制取气体的思路和方法。
学生自己归纳实验室制取气体的一般思路及方法：制取某种气体需要考虑反应原料的状态，反应原理、反应条件、制气体的反应装置、气体密度、气体溶解性、气体是否与水反应、气体的收集、检验及验满气体的方法。
通过知识的类比，让学生既巩固了旧知识，又获取了新的知识和技能，让自己的思维再次得到升华。
〈小结〉
多媒体
〈作业〉自己再设计出几套制取二氧化碳的方案，然后用生活代用品在家进行家庭小实验。
学生观看二氧化碳的实验室制法的课件、植物的光合作用和温室效应，理解二氧化碳的功与过。
让学生思维得以继续扩展，真正感受到化学实验不仅局限在实验室，可以无处不在。
教学反思：
这节课准备得比较充分，在备课过程中，对知识深挖掘，对这方面的只是做了深入地分析，真正做到重点突出。
在教学过程中，我力求使化学知识与实际相结合，加强学生自我评价、活动表现评价等多种评价方式，关注学生个性发展。本节课教学过程中，不仅采用了独立、小组或团体的形式，通过观察、记录和分析、反思，来评价学生在活动过程中的表现和活动成果，更在学习结束后，自我反思探究过程的活动表现，对自己的参与意识、合作精神、实验操作技能、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知水平以及表达交流技能等方面是否在原有基础上得到了尽可能大的进步与发展，进行了全方位的自我评价，以达到学生自我激励发展的目的。
实
验
报
告
班级姓名
二氧化碳的实验室制法
实验装置
操作步骤
实验现象
收集方法
验满方法
检验方法
邯郸市十三中学 授课人：杨淑琴
指导教师：杨晓东
一、 教学内容分析
本章教材研究的学生最熟悉的二氧化碳。二氧化碳是初中化学教学要求掌握的两种气体之一，也是与生活实际联系极其密切和广泛的一种重要物质。本节教材内容主要讲二氧化碳的物理性质和化学性质，最后联系到用途。呈现方式有以下几个特点：即，难度不大、实验较多、联系生活和生产实际的内容也较多，有利于调动学生的学习积极性和主动性。
二、 教学对象分析
本节课面对的学生从知识储备上来看，已经了解了很多有关CO2的知识，例如喝汽水，植物光合作用的原料，CO2不支持燃烧，本身也不燃烧;不供给呼吸。使澄清石灰水变浑浊等。所以教学安排加以调整但教学的重难点并不发生改变.从学生心理特征上来看，往往渴望通过自主探究来了解一类物质的规律知识;然而，从学生获得知识技能的能力方面看，对于科学实验探究的过程是不熟悉的，因此，在教学中教师要有意识地培养学生的科学探究能力，使学生初步认识科学探究的过程、方法和意义。
三、 教学设计思路
从学生已有的生活经验出发，用生活中的材料创设问题情景，整堂课围绕如何帮助上困惑的小刚和调皮的李明如何接受处罚和完成处罚小故事，结合学生在生物课及物理课中学到的知识，展开二氧化碳的性质教学，充分调动学生学习的积极性。激发兴趣，调动思维，引导学生设计实验、演示实验，分析现象、得出结论，培养学生的分析问题，解决问题和总结规律的能力，让学生在亲自动手的过程中完成探究的过程， 了解科学探究的一般方法。培养了学生透过现象挖掘本质的能力，从而树立科学的探究观和世界观。
四、教学目标 知识与技能
1、了解CO2在自然界的循环。
2、认识CO2的主要物理性质和化学性质。 过程与方法
1、通过CO2化学性质的探究过程，培养学生观察、描述实验的能力。
2、初步了解科学探究的方法，初步学会归纳、概括、对比的科学方法。 情感态度与价值观
通过学习大气中CO2含量的多少对环境和人体健康的影响，培养学生关注社会，关注环境，保护家园和人体健康的情感以及养成如何看待事物。 教学重点：
知道CO2的物理性质，掌握CO2的化学性质。
教学难点：
理解CO2的化学性质。
关键：
通过学生的动手操作和合作交流，发现并理解CO2的性质和应用。 教学过程 教学内容和步骤
创设情景，激发学生学习兴趣” [提问]：二氧化碳在空气中只占总体积的0.03%，比起氧气微不足道，我们可否把二氧化碳从空气中除去?
展示课题：二氧化碳的性质
[提问]根据上节课二氧化碳实验室制法同学们能否依据对生成的二氧化碳的观察及收集方法尝试描述二氧化碳的物理性质
实验探究：二氧化碳能否溶于水? [提问]：很多同学知道二氧化碳能溶于水，同学能否设计实验，证明这一性质? [引导]：提示学生用一充满二氧化碳的软塑料瓶并给予适当的指导。 [结论]二氧化碳可溶于水，
实验探究：二氧化碳的化学性质 {创设情景，激发学生学习兴趣} 故事背景一:在二氧化碳制取的实验课上,聪明调皮的李明把小刚制好的一瓶二氧化碳与一盖有玻璃片的空集气瓶混放,，聪明的小刚能够仅用一盒火柴找到二氧化碳吗?
[提问]：利用这一性质，二氧化碳有何用途?
故事背景二:化学教师知道李明的恶作剧后处罚了他. [ 处罚题目]：如何将混放在一起的空气和二氧化碳两瓶气体鉴别开来?(不许用火柴)如果你是李明能完成吗?
学生活动
学生运用小学自然课及初中生物课学到的植物光合作用和动植物的呼吸作用等知识，进行丰富的想象，能够充分认识到二氧化碳对自然界生命的重要性。
学生能回答出二氧化碳是一种无色无味气体，从用向上排空气制氧气了解密度比空气大。从生活中常喝的雪碧和可口可乐知道二氧化碳能溶于水
学生交流合作设计实验并上讲台动手实验，快速向装有二氧化碳的矿泉
水瓶中倒入适量的水，并迅速拧紧瓶塞，振荡并观察现象，分析原因，得出结论
学生实验：用两根燃着的火柴梗分别插入两气体的瓶中，观察火柴燃烧的情况。
原理：二氧化碳不支持燃烧，本身也不燃烧
学生能够回答出灭火，并完成书114页图6-12灭火实验
学生实验：分别往两集气瓶中倾倒澄清石灰水，充分振荡后，观察。 原理: 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
设计意图
对学生而言倍感亲切，觉得化学就在自己身边，感到新鲜有趣，有一种强烈的好奇心。
培养学生观察实验归纳总结的能力。
培养学生知识迁移能力(利用气体压强知识);设计实验及实验操作能力;给学生展示自我的机会，培养学生学
习的自信。
以学生“设计实验——完成实验——得出实验结论”的过程，使学生在“学做合一”[指导] 学生不知为什么澄清石灰水变浑浊，指导学生阅读P115理解澄清石灰水变浑浊的原因. [提问]：除此以外还有别的方案吗?如果不能现场实验，只说原理也可以.
实验探究：李明鉴别空气与二氧化碳的方法(二氧化碳溶于水后，发生化学反应生产碳酸)
[补充实验]向两朵用石蕊染成的紫色的干燥的小花上分别喷稀醋酸和稀盐酸
(实验提示：紫色石蕊是一种色素,遇酸变红)
[操作]:向两朵用石蕊染成的紫色的干燥的小花上分别喷水观察,再放入两集气瓶片刻观察(为让学生深刻理解实验的原理，事先告诉学生两集气瓶A充满二氧化碳B中是空气)
[提问]:是谁使紫色小花变红的呢?
[提问]：哪个结论对呢?请设计实验证明.
[提问]调皮的李明通过实验得到了一朵小红花为什么又变回紫色?
澄清石灰水变浑浊的原因。 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 ↓ +H2O。
学生方案：把两只活的小虫分别放入两集气瓶中，观察。
原理: 二氧化碳不供给呼吸。 并完成P116讨论题
认真观察,仔细倾听，理解紫色石蕊遇酸变红
[学生观察]:在充满二氧化碳的集气瓶中小花变红
学生结论:
二氧化碳使紫色小花变红 二氧化碳与水反应生成酸使紫色小花变红
学生设计实验证明
把紫色小花放装有二氧化碳的集气瓶中
观察现象：紫色小花不变色 得出结论：二氧化碳不能使紫色石蕊变红
得出结论：二氧化碳与水反应生成了一种酸，是这种酸使紫色石蕊变红色。H2O+CO2= H2CO3
学生观察李明鉴别实验时用的两朵小花，感到非常疑惑)
(引导学生参考P115的有关知识。) 得出正确结论
中尝试到由探索自然奥秘带来的成功喜悦。培养学生科学探究的能力。
教师演示并讲解实验, 学生领悟教师所提鉴别方法, 体验对比实验是化学实验的重要方法，通过使石蕊变色的探究，初步让学生学习对比实验的理念和方法。 培养学生发现问题、解决问题、总结归纳的能力，学习活动达到高潮。这是一次在学生探索验证之后的总结能力培养，加深学生对所学知识的印象。
根据所学二氧化碳的性质推断二氧化碳的用途。
归纳与整理：今天同学们经过动手动脑结合生物和物理课上所学的知识及阅读课本得出了二氧化碳的性质和用途.如果你还想了解更多关于二氧化碳的知识，就结合P119页写一小论文"二氧化碳的功与过"
板书设计
碳酸很不稳定容易分解生成二氧化碳和水。H2CO3=H2O+CO2↑ 。
一般情况学生描述比较全面
使学生了解
性质决定用途;用途反应性质
二氧化碳
一 二氧化碳的物理性质： 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水 二 二氧化碳的化学性质
1 二氧化碳不支持燃烧，本身也不燃烧
2 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。CO2+Ca(OH)2=CaCO3 ↓ +H2O 3 二氧化碳不供给呼吸
二氧化碳与水反应生成了碳酸H2O+CO2= H2CO3
碳酸很不稳定容易分解生成二氧化碳和水。H2CO3=H2O+CO2↑ 。 三 二氧化碳的用途 自我小结
新课结束后，再让学生总结一遍，检查自己对二氧化碳的知识是否已经真正理解、掌握?对所做的实验还存在怎样的缺陷?能否设计出更完善的实验来进行研究?让学生去总结、思考、研究。然后进行课后练习，巩固加深。
甘肃省民乐县第一中学
高培金
摘要：高中化学概念是整个化学知识的基础，是教学的重点，也是教学的难点。本文针对必修一第二章第三节氧化还原反应第一课时提出概念课教学设计思路的三点：确定教学知识脉络、学生认知脉络，巧妙设计建构概念的问题线索，注重知识严谨性。并对本教学设计在课堂实施后进行了几点反思。
关键词：反思概念课教法氧化还原反应
在中学阶段的基本概念、基础理论知识中，氧化还原反应占有极其重要的地位，贯穿于中学化学教材的始终，是中学化学教学的重点和难点之一。在中学化学中要学习许多重要元素及其化合物的知识，凡涉及元素价态变化的反应都是氧化还原反应。使学生掌握氧化还原反应的概念，是学好元素及其化合物知识的基础。只有让学生掌握氧化还原反应的基本概念，才能使他们理解这些反应的实质。如何使概念理论的教学更加贴近学生，使学生更加容易理解和掌握，本人针对氧化还原反应这一节的第一课时的教学，尝试对概念课教学的初步探究。
化学学习是建构性的，学生是化学科学意义的主动建构者，化学教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。因此，可以按照以下思路进行概念理论教学的教学设计：首先分析教学内容的知识线索，确定教学的知识脉络;分析学生的已有概念与科学概念间的差异，确定教学过程中学尘的认知脉络。通过对课标、教材的研读，整理出“氧化还原反应”第一课时内容的知识脉络：
学生通过对初中化学的学习，已经知道了化学反应的四种基本反应类型，并通过学习H2还原CuO这个反应认识了CuO被H2所还原，发生还原反应这一知识，具备了初步的氧化还原反应知识。因此，根据学生已有的经验，我设计了本课教学中学生认知的“五步”。
根据学生已有的经验，将“回顾四种基本反应-写出生成CO2的四个不同类型反应”作为学生认知的第一步，目的是为了“温故”。
利用部分学生会书写出Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2这一反应，评价是否属于四种基本反应类型，引出认知的第二步“化学反应分类标准”。
通过引导阅读教材P35页第一段，让学生自己整理出“氧化还原反应”、“氧化反应”、“还原反应”的概念及“氧化与还原的关系”，作为学生认知的第三步“从得失氧角度认识氧化还原反应”。
通过上面的整理，自然有学生认为“氧化与还原同时发生，对立统一”、“从得失氧的角度可以判断反应是否为氧化还原反应”。针对这一观点，利用C+O2=CO2这个反应的判断，让学生产生认知冲突，突破对氧化还原反应的认识，建立更加科学的概念，即：“从得失氧的角度判断氧化还原反应仍不能反映氧化还原反应的本质”，然后，在老师的引导下完成认知第四步“从化合价升降角度分析氧化还原反应”。
最后通过练习跟讨论，总结出认知第五步“氧化还原反应与四种基本反应类型的关系”。
本课以概念的“比较-归纳-应用-更深层次的比较-归纳-应用”学习为主，设置疑问就成为一种不可或缺的教学方法。在确定了教学设计的知识脉络和学生的认知脉络后，就要根据具体情况合理的设计各种疑问。这些问题不仅要激发和维持学生的好奇心，也要引导学生善于发现问题，不断提出问题，教师更要认真地帮助学生解决提出的问题。这样做不仅有利于学生贴近概念，并激发学生的求知欲，而且有助于培养他们的自主学习能力，使课堂的探究更深入。
教学中由于采用了“比较-分类-归纳-概括”的教学方法，很多结论都是由学生得出，所以在概括时可以利用学生的评价对概念进行系统化、严谨化、科学化。例如在讲授氧化还原反应跟四种基本反应类型的关系中，通过CaCO3==CaO+CO2;2KClO3==2KCl+3O2这两个反应的对比可以让学生概括出化合反应与氧化还原反应的关系。评价时可以引导学生判断“有单质参与的化合反应是氧化还原反应”、“属于氧化还原反应的化合反应一定是有单质参与”等等的语句，引导学生能科学、严谨的概括出氧化还原反应跟四种基本反应类型的关系。本节课知识点是建立在初中化学对反应类型的初步认识、还原反应的初步认识基础上，在教学中能利用复习巩固的初中知识，温故而知新，让学生贴近概念，消除对新概念认知的恐惧感，在学习新概念的基础上认识到是对初中知识的进一步完善。
本课重点是运用化合价升降来判断、分析氧化还原反应。但教学中发现学生水平参差不齐，个别学生连最基本的元素化合价都已忘记，哪里谈得上找化合价变化。所以虽然知识简单但课堂上还是不能急于求成，注意做好初高中衔接，教学中适时复习有关化合价的知识，例如初中的化合价口诀之类的，使学生大脑中和知识系统化，再通过对氧化还原反应的具体分析，让学生认识到化学知识的多样性、适用性。
要让学生真正参与到课堂活动中，并且重视学生在活动过程的表现，主要是学生的参与意识、合作精神、实验操作能力、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认识水平以及表达交流技能等。如在利用几个反应分析化合价与氧化还原反应关系时，可以完全放手让学生自主进行讨论分析，然后听取学生的结论加以点评，让学生作为课堂主体真正体验学习的过程。
江苏省连云港市东海县安峰初级中学林玉玲
教学目标
知识目标
联系自然界的生命活动，认识二氧化碳的重要性;
通过课堂演示实验，了解二氧化碳的物理性质;
通过实验及实验分析，掌握二氧化碳的化学性质及用途。 能力目标
学习通过实验认识物质性质的方法;
提高实验探究能力。
情感目标
培养学生从生活视角观察二氧化碳的存在及用途，再从社会视角分析其使用，体会化学与社会的关系;
联系生命活动，认识二氧化碳的重要性; 教学方法
探究式教学方法
【引入】近来地球上气温正在逐渐升高，什么原因使能地球气温如此变化呢?这就是二氧化碳在作怪。今天我们就来学习二氧化碳的性质。 【展示】一瓶课前制取好的二氧化碳气体，观察颜色状态
演示：两只纸口袋保持平衡，向其中一直口袋中倒入二氧化碳气体，观察现象。
【讲解】二氧化碳是一种无色无味比空气重的气体，在标准状况下，密度是1.977克/升。比空气重。
【总结】二氧化碳的物理性质：无色无味气体，密度比空气大。
探究1：播放短片，请推测出二氧化碳有哪些化学性质?
内容：我国北方农村曾有一农民，一次到一个久未开启的菜窖里去干活，不久就窒息在窖里，其儿子下窖救父亲，也同样发生窒息。如何避免这样的悲剧的发生?(同学各抒己见，或带氧气箱进去，或用蜡烛做实验 ) 什么方法最实用呢?动画演示：灯火实验。人们在进入久未开启的地窖或山洞时，可以通过一个灯火实验来检验洞中的二氧化碳的浓度。
【让学生通过动画内容，大胆猜测二氧化碳的性质，锻炼他们的思维能力和参与意识】
推测：二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧。
实验验证：实验室提供以下实验用品，请同学们动手实验，去验证你们的假设。
实验用具：烧杯、高低不同的蜡烛、木条、火柴、装满CO2集气瓶、毛玻璃片。
学生交流实验过程、现象和结论：有不同的实验方案(1)燃着的木条、装满CO2集气瓶(2)放在高低不同阶梯的两支蜡烛的烧杯、装满CO2集气瓶、火柴、毛玻璃片
演示实验：(1)将燃着的木条伸入装满CO2集气瓶中(2)烧杯中有两支阶梯状燃着的蜡烛，沿烧杯壁慢慢向烧杯中倒入二氧化碳;(3)烧杯中有两支阶梯状燃着的蜡烛，把二氧化碳倒入燃着的蜡烛上。
【由三位同学做实验，同学们注意观察和分析，锻炼学生观察能力、动手能力、解决问题能力，培养学习化学的兴趣】
学生观察回答，造成上述后两个现象不同的原因：操作方法的不同引起的。 (其中的一个现象：下层蜡烛先熄灭，然后上层蜡烛再熄灭。还能得出另一个结论呢?)
小结：二氧化碳不能燃烧，不能支持燃烧。
探究2：将二氧化碳通入滴有石蕊试液的试管中，试液变成什么色? 是什么物质使石蕊变成红色呢?请同学们思考如何证实是这 种物质呢?(提示：石蕊是一种色素，遇酸变成红色) 【小组讨论，提出实验方案：可能水?可能是CO2?可能是酸?各小组分头行动，通过实验来验证究竟是什么物质在起作用?各小组交流实验的方法、过程、现象和结论。取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸，第二朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸花喷上水后，在放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。
【讲解】二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变成红色。 结论：二氧化碳的水溶液(碳酸)使石蕊变红，其水溶液显酸性
教师提议：用加热的方法检验碳酸的稳定性。
实验：把石蕊变色后的溶液用酒精灯加热。
结果：红色石蕊试液变回紫色。
【分析】：碳酸不稳定，很容易分解成二氧化碳和水。 分析：喝汽水打嗝是什么道理?
(学生思考回答，让学生感到化学与生活息息相关)
小结：二氧化碳和水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，很容易分解。
H2O+CO2=H2CO3 H2CO3 =H2O+CO2↑
探究3：当把装着澄清石灰水的瓶子敞口放在空气中时，会发现溶液面上有一层白膜，你知道这是什么原因吗?你能写出反应的化学方程式吗?
演示实验：向澄清石灰水中吹入CO2。【由一位同学演示】
向澄清石灰水中吹二氧化碳气体，观察现象
现象：澄清石灰水变浑浊。
电脑动画演示CO2与澄清石灰水反应的过程，分析其实质。
根据分析写出化学方程式：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
请学生回答石灰水的液面那一层白膜的成分。 说明：这个反应常作为检验二氧化碳的方法。 小结：二氧化碳使澄清石灰水变浑浊
【讲解】在一定条件下，二氧化碳气体会变成固体，固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时，吸收大量的热，因此可作制冷剂。如果用飞机向云层中撒布干冰，由于干冰升华吸热，空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴，于是就开始下雨了。这就是干冰用于人工降雨的奥秘。
结合本节课的学习，请同学们仔细阅读课本P116页二氧化碳的相关用途，总结二氧化碳的用途。
【板书】
一、二氧化碳的物理性质：
二氧化碳是无色无味的气体，密度比空气大
二、二氧化碳的化学性质：
1、二氧化碳不能燃烧，不能支持燃烧
2、二氧化碳和水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，很容易分解
3、二氧化碳使澄清石灰水变浑浊
三、二氧化碳的用途
1、灭火
2、化工产品的原料
3、制冷剂
4、植物光合作用
【教学反思】本节内容与生活息息相关，学生的学习兴趣特别高，有关化学方程式的书写多加强调
教学目标: 通过实验设计及实验分析,巩固碱的化学性质,培养学生的创新能力。
学习科学的探究方法,初步形成学科综合思想和科学的探究能力。
通过学生亲身参与科学探究活动,激发学习化学的兴趣,培养学生尊重事实的科学态度。
重点和难点: 重点:设计实验,用实验现象证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
难点:科学探究思想与方法的初步形成。
实验准备: 大理石 稀盐酸 ca(oh)2溶液 naoh溶液 紫色石蕊试液 酚酞试液 试管 滴管 矿泉水瓶 集气瓶 锥形瓶 各类导管 烧杯 单孔橡皮管 u型管 铁架台 气球 鸡蛋 红墨水
教学过程: 复习:碱的通性;写出常见的碱ca(oh)2 、naoh与co2反应的化学方程式。
板书:(一位同学回答碱的通性;一位同学上台书写化学方程式) 2naoh+co2=na2co3+h2o ca(oh)2+co2=caco3↓+h2o 演示:将co2分别通入ca(oh)
2、naoh溶液中。
教师提问:利用反应现象的不同,可以解决哪类问题? 学生回答:鉴别ca(oh)2与naoh。
引言:co2与ca(oh)2反应有沉淀生成,而与naoh反应无现象,那么co2与naoh是不是确实发生了反应?对于这种无现象的反应能不能设计出一些实验,使反应产生一些现象,从而直观地证明两者发生了反应?本节课探究的课题就是:如何用实验证明co2与naoh发生了反应。
板书:如何用实验证明co2与naoh发生了反应? 提示:我们做过很多的实验,看过很多的实验现象,如:颜色变化,气泡冒出,水位上升等,学习过很多物质的性质。根据反应物、生成物的不同性质,反应物、生成物的状态变化来设计实验方案。
学生讨论:学生根据教师提示,以小组为单位,讨论设计实验方案,画出实验装置图。
教师活动:进行巡视,参与讨论,选择有代表性的设计方案向全班展示。
板书:部分同学将设计的实验装置图画在黑板上。
展示讨论:学生讲解自己的设计方案,其他同学提出问题,分析讨论。□教学设计
方案一: 生1:由于co2与naoh反应生成na2co3,我设计的方案是:将co2与naoh反应,在反应后的溶液里滴加hcl,如果有气泡产生,证明co2与naoh发生了反应。
师:大家同意他的说法吗? 生:同意。
师:我有一个问题:co2也能与h2o反应生成h2co3,同样含有co32-,你怎么知道到底是na2co3中的co32-与酸反应放出的co2,还是h2co3中的co32-与酸反应放出的co2?怎么消除h2co3的影响? 生1:先将反应后的溶液加热,使h2co3分解,再滴加hcl。
师:经过改进,这个实验方案变得完整,设计的方案能否成功?我们用实验说明。 (老师根据学生的设计进行实验,方案一获得成功) 师:实验证明,有气泡产生,证明co2与naoh确实发生了反应,这位同学的设计获得了成功,我们向他表示祝贺! 方案二: 生2:由于naoh是碱性的,生成的是盐,应该是中性的,我设计的方案是在naoh中滴几滴酚酞,这时酚酞显红色,再通入co2,如果co2能与naoh反应,酚酞会褪色。 师:这位同学采用指示剂的方法,大家有异议吗? 生3:我认为不行,因为na2co3显碱性,同样会使酚酞显红色。
师:两位同学产生了分歧,到底谁对?我们也用实验来检验。 (老师演示方案二,酚酞没有褪色,方案失败) 师:虽然这位同学的设计没有获得成功,但他考虑到了用指示剂, 这也是思考的一个途径,的确有一些反应可以用指示剂来检验, 如:酸碱的中和反应。
方案三: 生4:co2与naoh的反应,是气体被吸收进溶液的反应,气体减少了,会使气压减小,因此我设计的方案是:在集气瓶中收集满co2,迅速地倒入naoh,用一个带有u型管的橡皮塞塞紧,如果u型管中的液面发生变化,证明co2与naoh发生了反应。
师:他的分析有没有道理?大家认同吗? 生:认同(学生相互讨论)。
师:这位同学的物理学得很好,他从反应物和生成物的状态变化入手,注意到反应引起气压的变化,将化学和物理结合起来,想法很好,能不能达到预想的效果?实验是最好的证明。 (老师演示方案三,实验成功) 师:现象很明显,这位同学同样获得了成功,而且创意新颖。
方案四: 生5:我想到了我们曾经做过的一道题,用气球来做实验。在一个瓶子里收集一瓶co2,迅速倒入naoh,然后用一个带有导管的塞子塞紧,导管的一端套上一个气球,我预计能看到气球鼓起。
师:这位同学很有心,联想到我们曾做过的题,如果能成功,是一个很有趣的设计。 (老师演示方案四,成功) 生:(发出赞叹声,露出惊喜的表情) 方案五: 生6:我设计的方案是:在一个烧杯里放入naoh溶液,用一个集气瓶收集满一试管co2,倒扣在烧杯里,如果co2能与naoh反应,集气瓶里的气体减少,水会上升到试管里。
师:这位同学应用的原理与前两位同学一样,反应的现象和我们曾经做过的哪个实验相似? 生:测定空气中氧气的含量(大部分同学齐声回答)。 (老师演示方案五,成功) 师:同学们设计出了一些实验,成功地证明了co2与naoh能反应,在同学们的设计中都用到了两种以上的化学仪器,能不能将实验装置简化,应用生活中的常见用品来完成实验? 方案六: 生7:(迅速反应)用矿泉水瓶!在矿泉水瓶中收集满co2,迅速倒入naoh,盖上瓶盖,矿泉水瓶会变瘪。
(老师演示方案六,现象明显) 师:我们应用生活用品做化学实验,设计出装置简单、现象明显的实验方案。同学们设计出了许多方案,我也思考了这个问题,也设计了一个实验方案,请同学们帮我检验一下,看看我的方案是否可行。
方案七: 师:我设计的方案是在一个干燥的烧瓶里收集满co2,迅速地倒入naoh,用一个带有导管的橡皮塞塞紧,导管的中间用止水夹夹住,导管的下端伸入水中,打开止水夹,会有水上升到烧瓶里,形成美丽的景象。
(老师演示方案七,形成喷泉) 生:(一片惊叹声) 师:这个实验能否证明co2与naoh发生了反应? 生:能(齐声回答)。
教师:同学们的设计都成功地证明了co2能与naoh反应,设计都具有异曲同工之妙,那么同学们主要是从哪些方面考虑的? 生8:从两个方面:一个是从检验产物,一个是从反应物状态的变化引起气压的变化考虑的。
师:好,总结得很好。通过这堂课的学习,你有哪些收获和感受?你获得了哪些启示? 生9:通过这堂课的学习,让我感觉到化学和生活联系很紧密,生活中的用品也能用于化学实验。
生10:我感觉到化学不是一门单独存在的学科,化学和物理是相互联系的,解决化学问题可以应用物理知识。
师:两位同学谈了他们的感受,我相信每一位同学都有自己的所得所获。书中还有很多的实验都是没有明显现象的,我们在平时的学习中可以继续进行探究。
教学反思: 二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应由于实验现象不明显,使学生在学习这一反应时没有感性认识,掌握较难。本节课把学生在课堂学习中遇到的问题作为课题,引导学生从检验生成物和生成物状态变化引起气压变化两方面思考,设计实验进行探究,验证二氧化碳确实与氢氧化钠溶液发生了反应。该课以点带面,用一个探究问题带动了许多知识的综合巩固应用,涉及的知识面较广,包括酸的性质、二氧化碳的性质、质量守恒定律及相关的物理知识等,进行了学科综合训练。课堂上学生积极性高,思维活跃,设计出了许多精彩的实验方案。通过这一探究活动,既培养了学生知识应用能力,发展了学生的创新能力,又使学生明确了探究的一般过程和方法,培养了学生尊重事实的科学态度。
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