搭實驗之臺，建素養(yǎng)之渠

摘要：二氧化碳制取實驗可以極大地提升學生的動手能力，通過二氧化碳制取實驗的研究探索，學生可以強化鞏固前期的氧氣制取實驗知識，進一步完善初中氣體制取實驗的知識體系。

關鍵詞：實驗 制取

在二氧化碳基礎知識講解的過程中，學生大都處于不理解的狀態(tài)，為了提升學生的學習狀態(tài)，加強學生的印象，進一步加深對二氧化碳實驗制取方法的理解，教師需要采取理論實踐結合的方式，讓學生在初步了解二氧化碳制取方法的過程中進行操作，增強學生的實驗體驗感，起到事半功倍的效果。

1學情分析

中學階段學生的學習能力較強，對新鮮事物充滿好奇，具有較強的動手操作能力，滿足初中實驗教學的要求。在學習二氧化碳制取實驗教學之前，學生已經(jīng)學習過實驗操作方法以及實驗器材的使用方法，有過制取O2的經(jīng)驗，因此在CO2制取實驗教學的過程中具有一定的氣體制備經(jīng)驗，了解氣體制備實驗的相關操作流程以及注意事項。學生是課堂教學的主體，為了滿足新課改的要求，初中實驗教學應當尊重學生的主體地位，讓學生在實驗教學中進行自主操作與探索，充分釋放初中生的探索天性，讓學生進行實驗操作，教師在一旁對學生進行指導，確保實驗的安全性，并在學生進行實驗操作的過程中提出相關問題，學生在實驗過程中思考相關問題，進一步思考與探索，提升學生實驗的效果。以小組為單位，讓學生進行合作操作，根據(jù)具體的實驗操作方案進行CO2的制備，在實驗結束之后教師讓小組之間進行交流與探討，加深學生的印象，最終完成CO2制備實驗。實驗教師在實驗課程設置過程中，應當將實驗重點放在實驗裝置的確定以及實驗裝置使用方面，讓學生在實驗之前對操作裝置以及流程進行預習，在教師的鼓勵下完成實驗操作。

2教學分析

初中實驗課是中學階段的重點課程，是提升學生動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的重點課程?！岸趸贾迫〉难芯俊笔侵袑W階段的重點實驗課程，是人教版實驗教科書的重點章節(jié)，學生通過實驗的形式在實驗過程中了解CO2是如何制取的，在實驗室中通過實際操作進一步感受實驗的魅力。在學習此章節(jié)之前，學生已經(jīng)掌握了制取O2的方法，在前期實驗室教學中了解實驗的基本步驟以及注意事項，在制取O2實驗中已基本掌握實驗的操作方法，因此在進行本次實驗教學前，教師應當讓學生回憶O2的制作方法，并講解制取CO2的反應原理，讓學生在基本了解反應原理之后進入實驗室進行實際探索，以探究的形式自主研討論CO2的制取方法，并選擇合適的實驗器材，通過相關器材裝置完成實驗。本教材在實驗教學的過程中，學生首先對實驗操作中氣體的性質(zhì)進行了分析，并對氣體發(fā)生裝置以及收集裝置的使用條件進行分析，了解反應物的狀態(tài)、發(fā)生反應需要具備的條件、所產(chǎn)生氣體的密度等特征，進一步了解各項實驗環(huán)節(jié)的性質(zhì)，同時將CO2與O2的各項性質(zhì)進行比較，發(fā)現(xiàn)兩者之間的區(qū)別。在此基礎上，實驗教師應當準備一定的實驗儀器，讓學生在理論知識學習之后進行自主探索與操作，并通過所提供的實驗裝置完成CO2的制取，幫助學生進一步形成實驗思路，提升學生的實驗思維，掌握氣體制作的方法。

3教學目標

3.1知識與技能

（1） 提前預習，學生在實驗操作之前可以掌握氣體制取的相關思路以及方法；

（2） 通過教材講解，學生掌握二氧化碳制取實驗的化學反應原理以及理想藥品的選擇；

（3） 學生熟悉氣體制取實驗相關裝置，并了解各裝置的使用方法；

（4） 在實驗操作過程中學生提升的動手操作能力，在小組交流探討中提升交流能力，強化實驗思維。

3.2過程與方法

（1） 幫助學生掌握實驗中的概括、歸納、比較等信息處理方法；

（2） 通過實驗情景教學啟發(fā)學生思考，激發(fā)學生的求知欲望。

3.3情感態(tài)度與價值觀

（1） 以實驗操作、探討為基礎，幫助學生感受實驗過程，提升學生對科學的認知；

（2） 在化學氣體制備實驗的教學中滿足初中生的求知欲，培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新精神。

4教學重點與難點

4.1教學重點

實驗室制取CO2的化學反應原理和實驗裝置，培養(yǎng)學生的探究能力。

4.2教學難點

從二氧化碳制取裝置的探究過程中，提升學生實驗室氣體制取裝置的設計思維水平。

5教學過程

5.1創(chuàng)設情境，導入新課

師：泡騰片放到水里為什么會產(chǎn)生大量氣泡？

生：觀察泡騰片放到水里。

師：泡騰片是常見的藥劑，在日常生活中將泡騰片放到水中會出現(xiàn)冒氣泡的現(xiàn)象，此氣泡就是二氧化碳，之所以會產(chǎn)生氣泡是因為泡騰片與水發(fā)生化學反應，從而出現(xiàn)氣泡。泡騰片是有機酸和碳酸氫鈉（小蘇打）的混合物，當與水混合后，滿足反應的條件，其中的碳酸氫鈉以及有機酸在水中發(fā)生電離，并在水中發(fā)生復分解反應，從而產(chǎn)生大量的二氧化碳，提升飲用水的口感。

師：在第二單元我們已經(jīng)學習了氧氣的制取方法，請同學們回顧實驗室制取氣體思路和方法，根據(jù)這一思路來探究二氧化碳的實驗室制法。

【知識回顧】

（1） 實驗室里制取氣體的裝置包括和兩部分。確定氣體的發(fā)生裝置應考慮的因素是和，確定氣體的收集裝置應考慮的因素是氣體的和等。

（2） 實驗室制取氧氣的原理、，從下圖中選出每種原理對應的制取裝置，填在上述對應的括號內(nèi)。

生：從藥品選擇、反應原理、發(fā)生裝置選擇、收集裝置選擇等幾個方面進行探究。

師：同學們想一想，哪幾種反應能生成二氧化碳？

生：列舉知道的能生成二氧化碳的反應，寫出化學方程式。

（以上是二氧化碳制取實驗的引入環(huán)節(jié)，通過泡騰片遇水冒泡的現(xiàn)象，給學生新奇的體驗，激發(fā)學生的探索欲望，為二氧化碳制取實驗的進一步教學做鋪墊。學生需要根據(jù)資料考慮：氣體的制備、反應原理以及原料的選擇在反應時是否容易控制；速率是否適中；生成氣體是否純凈；條件是否容易滿足；原料是否容易獲得且價格是否低廉；原料和產(chǎn)物是否有毒、有害等，進而探究實驗室制取二氧化碳的理想原料。）

5.2探究發(fā)現(xiàn)，激勵創(chuàng)新

（1） 探究實驗室制取 CO2 的藥品

實驗一，實驗藥品：碳酸鈉和稀鹽酸；實驗現(xiàn)象：冒出大量氣泡、反應速率非?？欤?/p>

實驗二，實驗藥品：石灰石和稀鹽酸；實驗現(xiàn)象：冒出大量氣泡、反應速率適中；

實驗三，實驗藥品：石灰石和稀硫酸；實驗現(xiàn)象：冒出少量氣泡、反應速率慢、且反應一會兒就結束。

師：為什么一般不用稀硫酸與石灰石反應制CO2？為什么不選用反應速度很快的稀鹽酸與碳酸鈉反應？

生：查閱資料。因為石灰石和稀硫酸開始反應時會生成微溶于水的硫酸鈣薄膜，附著在石灰石的表面，使它不能接觸到稀硫酸，阻止反應繼續(xù)進行。這一環(huán)節(jié)通過實驗探究中發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學生對比探究，深入剖析化學反應內(nèi)因的能，究竟選擇哪兩種物質(zhì)相互反應制取二氧化碳，從而確定實驗室里制取二氧化碳的理想藥品。

（2） 探究反應原理

在這個探究教學環(huán)節(jié)中，老師提前一天布置課下學習任務，學生通過查找有關資料獲得實驗室制取二氧化碳藥品是石灰石（或大理石）和稀鹽酸，石灰石和大理石的主要成分均為碳酸鈣，實驗室制取二氧化碳的反應原理：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑，從而使學生置身于真實的問題情境中。

（3） 探究制取二氧化碳的裝置

師：從反應原理、反應物的狀態(tài)、反應條件、氣體密度與空氣密度比較大小和是否與水反應等方面，比較二氧化碳和氧氣的實驗室制取。

生：完成教材中的表格。

師：實驗室里制取二氧化碳的實驗裝置和制取氧氣的裝置是否一樣？

生：討論交流，分析得出實驗室制取二氧化碳的裝置與過氧化氫和二氧化錳制取氧氣的裝置相似。

（初中生的思維較為活躍，此環(huán)節(jié)是實驗課程的探索環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中教師讓學生思考實驗設備選擇以及實驗原理流程，一定程度上發(fā)揮初中生的主觀能動性，提升學生的創(chuàng)造性思維，在進行實驗操作的過程中思考氣體實驗制取的發(fā)生裝置以及收集裝置的選擇，并了解實驗器材的使用方法以及注意事項，從實驗材料以及反應物的反應條件、物理性質(zhì)等方面進行綜合考慮，引導學生對二氧化碳實驗制取的相關環(huán)節(jié)進行思考，進一步了解實驗反應物的物理、化學性質(zhì)，并了解實驗發(fā)生裝置以及收集裝置的異同。）

（4） 學生動手制取二氧化碳

動手操作環(huán)節(jié)是實驗課程的重點環(huán)節(jié)，在實驗操作之前學生需要確定好制取裝置，當選擇好合適的發(fā)生裝置以及收集裝置后，學生可以選擇藥品進行實驗操作，并收集實驗制取的二氧化碳。此環(huán)節(jié)中教師可以對學生進行指導與評價，幫助學生更好地進行實驗操作，初步掌握實驗的操作流程，加深對二氧化碳反應原理的理解，感受實驗的樂趣。

5.3歸納總結，鞏固知識

生：學完二氧化碳制取實驗之后，加強了我對實驗科學的興趣，讓我了解到二氧化碳制取所需要的藥品以及實驗室的制取收集方法，并在實驗操作的過程中了解到各項實驗器材的使用方法，根據(jù)不同的實驗器材選擇制取流程，以及各項制取裝置或藥品的優(yōu)缺點。

師：在二氧化碳實驗教學中，讓我了解到學生的學習狀況，發(fā)現(xiàn)實驗教學中的難點，并總結出氣體制取的一般思路與方法，根據(jù)實驗室的實際情況選擇合適的反應物以及條件。

5.4歸納總結

5.4.1藥品及反應原理

藥品：石灰石或大理石（主要成分為CaCO3）和稀鹽酸（HCl）。

反應原理：

CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 ↑

碳酸鈣氯化鈣

5.4.2制取裝置

發(fā)生裝置——固液常溫型（見圖1）

收集裝置：向上排空氣法

放置：正放（見圖2）

檢驗方法：將氣體通入澄清的石灰水

驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口（見圖3）

5.4.3實驗步驟：

查裝收驗（滿）放

【課后提升】

（1） 已知氨氣是一種無色有刺激性氣味的氣體，密度小于空氣，極易溶于水。實驗室常用堿石灰和硫酸銨兩種固體混合加熱的方法制取氨氣。根據(jù)所學的知識判斷，實驗室制取氨氣時應選擇的發(fā)生裝置是（用下圖字母填空，下同），應選擇的收集裝置是。

（2） 硫化氫（H2S）是一種密度比空氣大且溶于水的氣體，實驗室常用塊狀固體硫化亞鐵（FeS）與稀硫酸反應制取硫化氫，實驗室制取硫化氫應選擇的制取裝置是（用下圖字母填空）。

5.5強化訓練

（1） 在實驗室里制取二氧化碳時一般采取以下操作步驟：

① 裝入塊狀的大理石或石灰石；

② 用向上排空氣法收集二氧化碳；

③ 連接儀器，檢查裝置的氣密性；

④ 注入稀鹽酸。正確的操作步驟為（填序號）。

（2） 最適合實驗室制取二氧化碳的反應物是（）

A. 碳酸鈉粉末和稀硫酸

B. 石灰石和稀鹽酸

C. 大理石和稀硫酸

D. 大理石和濃鹽酸

（3） 實驗室制取氣體選擇收集方法時，必須考慮的是①顏色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤能否與水反應（）

A. ①②③B. ②③④

C. ③④⑤D. ②③⑤

（4） 鉛蓄電池中含有硫酸，如果不慎將硫酸漏到大理石地面上，會發(fā)出嘶嘶聲，并有氣體產(chǎn)生。這種氣體是（）

A. 二氧化硫B. 氧氣

C. 氫氣D. 二氧化碳

（5） 檢驗集氣瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是（）

A. 加入澄清石灰水，觀察是否變渾濁

B. 將燃著的木條插入集氣瓶中，觀察是否立即熄滅

C. 加入紫色石蕊試液，觀察是否變紅色

D. 將燃著的木條放在集氣瓶口，觀察是否立即熄滅

5.6中考鏈接

（1） （2018·云南）根據(jù)下圖所示的實驗裝置回答問題。

① 寫出標注儀器的名稱：a，b。

② 實驗室制取二氧化碳選用的發(fā)生裝置是（填字母代號），反應的化學方程式為。

③ 能用C裝置收集二氧化碳氣體的理由是。

（2） （2021·天津）根據(jù)下列裝置圖回答問題。

實驗室用大理石和稀鹽酸制取并收集二氧化碳，應選用的裝置為（填序號），反應的化學方程式為。

（3） （2021·黑龍江）下圖是實驗室制取氣體可能用到的儀器。請回答下列問題。

① 圖中儀器G的名稱是，它的用途是。

② 利用圖中儀器組合（填儀器下對應字母，從A～G中選擇），可制取并收集一種密度比空氣大的氣體，實驗室制取該氣體的化學方程式為。

③ 若用H裝置收集②中制得的氣體，則氣體應從端通入。（填“a”或“b”）

6結束語

在初中實驗教學中教師應當考慮學生的實際情況，根據(jù)學生的實際學習能力以及教學內(nèi)容，制定合理的教學方案與設計，并開展相應的探究活動，通過實驗器具以及裝置的選擇、操作步驟與規(guī)范等知識的教學，幫助學生體驗實驗探究的樂趣，進一步完善初中實驗教學體系，以科學嚴謹?shù)膽B(tài)度完成實驗方法教學，提升初中學生的實驗素養(yǎng)與能力。