师:同学们,今天我们学习第六单元实验活动——二氧化碳的实验室制取与性质。本节课学习目标有四点:通过二氧化碳的制取实验,延伸到气体制取的一般操作流程,再拓展到利用生活中的材料进行实验探究的设计。那实验室如何制取二氧化碳呢?首先思考几个问题:一、实验原理是什么?二、需要什么仪器?三、操作步骤如何?
先了解实验室制取二氧化碳的原理,在实验室中,我们利用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳。石灰石或大理石是块状固体,稀盐酸为液体,该反应在常温条件下就能进行,生成的二氧化碳气体密度比空气大。所以,我们可以根据反应物的状态、反应条件及产物的性质进行实验装置设计。
走进化学实验室,会看到很多实验仪器。结合本实验特点,可将仪器简单分类:一、反应容器;二、添加液体的仪器;三、传导气体的装置;四、收集气体的容器;五、其他辅助仪器。请同学们尝试用这些仪器设计一套实验室制取二氧化碳的装置。
根据实验需要,可选择试管作为反应容器,用长颈漏斗添加稀盐酸,这时候要用带双孔橡胶塞的导管连接装置,最后用集气瓶收集二氧化碳,这样就设计出一套实验室制取二氧化碳的装置了。同理,还能用这些仪器设计出几套不同装置,不同装置优缺点不同。课本125页采用a装置进行实验,a装置操作简单,但制取二氧化碳的量较少。为方便后续验证实验,本实验采用c装置制取二氧化碳。
组装好装置后就可以制取气体,那同学们思考一下,实验室制取二氧化碳的一般操作流程有哪些?首先要检查装置的气密性,图一和图二两套装置气密性检查方式基本一样,但图2需要先关闭分液漏斗的活塞,再进行下一步操作。接着向锥形瓶中加入几小块大理石,具体操作是先将锥形瓶平放,用药匙把几小块大理石送到锥形瓶底部,再慢慢将锥形瓶竖立起来。该实验也能用镊子或纸槽代替药匙添加固体。
然后用量筒量取15毫升稀盐酸并注入分液漏斗中。具体操作是向量筒中倾倒约15毫升稀盐酸,改用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸至15毫升,读数时视线要与量筒内液体的凹液面最低处保持水平。再次连接好装置,打开分液漏斗活塞,让稀盐酸流入锥形瓶中,开始制取并收集气体。
接下来检查集气瓶中是否已收集满二氧化碳,同学们思考一下,怎么检查集气瓶中是否已收集满二氧化碳?在实验室中,用燃着的小木条平放在集气瓶口,若木条熄灭,就说明集气瓶中已收集满二氧化碳。下面请同学们观看实验室制取二氧化碳的实验视频,并归纳实验室制取二氧化碳的一般操作流程。
(视频演示)这是一套气密性良好、制取二氧化碳的装置,锥形瓶中盛有适量大理石,分液漏斗中盛有稀盐酸。打开活塞,稀盐酸流入锥形瓶中,观察到锥形瓶中有大量气泡生成。过一会儿将燃着的小木条放在集气瓶口,小木条熄灭,说明二氧化碳已收集满,用玻璃瓶盖住已收集满二氧化碳的集气瓶备用。通过这个实验,我们知道大理石与盐酸反应生成了二氧化碳。
通过以上实验,我们可以归纳实验室制取二氧化碳的一般流程:选择仪器组装装置,检查装置的气密性,添加所需药品,连接装置,制取气体,收集气体并验满。那接下来该做什么呢?请同学们回顾前面几节课所学知识,二氧化碳常见的化学性质有哪些?
生:二氧化碳常见的化学性质有:一、不能燃烧,也不支持燃烧;二、与水反应;三、与澄清石灰水反应。
师:那我们该如何设计实验验证二氧化碳的这些性质呢?首先,怎么设计实验验证二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧?
生:可以将一支短蜡烛固定在烧杯内,点燃,向烧杯内缓慢倾倒二氧化碳,观察现象。
师:请同学们观察实验过程并思考,这一实验还验证了二氧化碳具有什么性质?
(实验演示)烧杯内固定有一支燃着的短蜡烛,向烧杯内缓慢倾倒二氧化碳,蜡烛熄灭。
生:该实验还证明了二氧化碳的密度比空气大。
师:那又该如何设计实验证明二氧化碳与水发生反应呢?我们通过一则实验视频来学习。
