二氧化碳制取的研究（通用10篇）
实验分析：本实验采用学生分组实验和教师指导来完成。该实验是培养学生在实验室制取气体时，对药品的选择、装置的设计、实验的方法等思路形成的较好范例；做好本实验对于提升学生化学实验基本操作能力及实验探究能力，都会产生很大影响。学生在前面学习了氧气的实验室制法，具备了一些气体制备的实践经验，各项实验技术也初步具备。此时，正是课堂教学中体现学生为主体，真正让学生参与到教学过程中的良好时机。
实验的教育功能和价值：通过实验探究，培养学生自主、求实、合作、创新的学习品质。体验科学探究乐趣，激发学习化学的兴趣。通过教师指导，学生自主操作，增加学生亲身体验的快乐感，并建立良好融洽的师生关系。
包含的学习方法：
1、探究学习：学生通过实验来探究实验室制取二氧化碳为何不能用其他药品，通过研究发生装置选择其他仪器制取二氧化碳，来培养学生的观察能力、语言表达能力和分析能力，培养开拓创新的精神。
2、自主学习：指导学生独立完成探究实验，归纳总结；为什么稀硫酸和浓盐酸不能代替稀盐酸？碳酸钠不能代替大理石等等。从而调动学生思维的积极性，使学生自主地获取知识。
3、合作学习：利用分组实验和小组讨论，使学生在沟通中创新，在交流中发展，在合作中获得新知识。
教学过程采取的策略：
1、探究式实验教学法：教师根据目标提问，引导学生动手实验，体验实验的过程。教给学生通过实验、观察、探究得出科学结论的教学方法。
一、营造氛围, 导入新课
我们探究了空气的组成, 知道二氧化碳只占空气体积的0.03%, 但我们不要小看这0.03%的二氧化碳, 它与我们的生活密切相关, 它使地球不是很冷, 它是光合作用的原料, 从而为自然界的生物生存提供保障, 说到这儿你是否想知道二氧化碳是什么样了呢?你是否想知道如何才能获得二氧化碳呢? (此处引用说课部分的导入语, 板书课题。)
二、温故知新, 慢慢求索
师:我们在第二单元学习了氧气的实验室制法, 请大家回忆回答以下问题:实验室制取氧气的药品、反应原理、装置以及操作步骤。
生1:药品用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液。
生2:高锰酸钾加热生成锰酸钾和氧气。氯酸钾和二氧化锰作催化剂加热生成氯化钾和氧气。过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气。
师:两位同学回答得非常好。不同的反应物可选用不同的装置。
师:两套装置分别适合用哪种药品制取氧气?这样选择的依据又是什么?
生3:图甲适合高锰酸钾、氯酸钾加热制氧气, 图乙适合过氧化氢溶液分解。
生4:图甲装置可加热, 图乙适合液体参加反应。
师:请结合图乙回答制氧气的步骤。
(学生检查装置的气密性;装入药品 (先固后液) ;收集验满。)
师:在实验室中制取气体的思路和方法大致相同。今天我们来探究二氧化碳的制取。
三、启发引导, 获取新知
师:在复习装置选择时同学提到了选择装置的依据。请再看装置图。图甲除了可加热外, 试管为什么横放?图乙为何没有酒精灯?
生4:因为高锰酸钾和氯酸钾是固体, 而过氧化氢分解在常温下进行。
师:你能否把选择装置的依据概括出来?
生4:看反应物的状态和反应条件。
师:图中两种收集气体的方法又是依据什么呢?
生:氧气不易溶于水, 氧气密度比空气的略大。
师:由此选择收集装置, 先依据气体的溶解性和密度选择收集方法再确定收集装置。
师:为了更全面具体, 请看课本110页。
师:我们在实验室中制取二氧化碳, 同样要确定药品、反应原理。再选择适当的装置进行制取。我们接触过哪些可以产生二氧化碳的反应?
四、课堂总结, 提升素质
师:请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17:复习氧气的实验室制法, 确定制取气体装置的
生5:碳在氧气中燃烧, 石蜡在氧气中燃烧都可以产生二氧化碳。
生6:碳和氧化铜在高温条件下反应, 碳和氧化铁在高温条件下反应。
师:以上反应是否适合在实验室中制取二氧化碳?
生7:碳和石蜡分别在氧气中燃烧不适合, 因为制得的气体可能不纯。
生8:碳分别与氧化铜、氧化铁反应都需要高温, 反应条件较难满足。
五、设计实验、探究交流
师:我给大家准备了一些固体和两种酸溶液。固体和酸溶液间可反应产生二氧化碳。
师:请利用试管作反应容器, 利用老师提前准备的药品进行实验。注意观察反应的速率和反应进行的程度。
(每相邻两组药品相同, 分别为碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀盐酸;碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀硫酸。学生分组实验, 分工合作, 取加药品, 记录现象。)
师:大家都完成实验。请使用不同的药品的同学间相互交流自己的实验结果。
生9:我们组用的是碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀盐酸的反应, 共同点是反应迅速、彻底, 没有固体剩余。
生10:我们组用的是块状大理石与稀盐酸反应。共同点是比他们的要慢一些, 有些固体剩余。
生11:我们组用碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀硫酸的反应, 与用稀盐酸的组差不多, 迅速、彻底反应。
生12:我们组用的是块状大理石与稀硫酸反应。与大家的不一样, 反应很慢且一会就停止。
师:那大家觉得哪种药品组合更合适呢?
生9:我们组的合适, 因为反应彻底迅速。
生10:我们组的合适, 因为速率适中, 便于操作, 而且大理石便宜易得。
生13:我赞同使用块状大理石分别与稀盐酸, 的确比我们的便于操作。
师:我觉得也是这样。为什么大理石与稀硫酸不行呢?因为反应产生的硫酸钙在水中溶解的很少, 会覆盖在大理石的表面, 把硫酸与大理石隔开, 是反应停止。 (板书药品和原理。)
师:我们确定了药品。这些反应都在常温下进行, 我们该选怎样的装置呢?
生14:与过氧化氢溶液制氧气的相同。因为反应物的状态和反应条件都相同。
师:那收集装置呢?二氧化碳可溶于水, 密度比空气的大。选择什么收集方法合适呢?
生:向上排空气法。
师:请同学们利用提供的仪器组成制取装置。
(学生开始组合仪器, 准备药品。)
师:组装后请同学们参考下图。
师:大家可参照屏幕上给出的步骤实验。
步骤:1.检查装置的气密性;
2.装入药品 (先固后液) ;
3.收集气体 (验满) ;
4.检验气体 (通入澄清石灰水) ;
5.拆卸装置、清洗。
(学生每组分别制得一瓶二氧化碳。)
师:在今天的学习中, 大家善于思考, 善于表达。你是否还有疑问, 希望大家提出来, 我们共同探讨解决。
生15:为什么粉末状的碳酸钠、碳酸钾等反应迅速而块状大理石反应速率适中。
师:粉末状固体与盐酸接触面积大, 而块状的大理石接触面积小影响速率。如果把大理石粉碎也会加快反应速率。另外碳酸钠、碳酸钾是纯净物而大理石是混合物。
生16:二氧化碳绝对不能用排水法收集吗?
师:虽然水中会溶解一些二氧化碳, 但也可以用, 为减少损失通常不用。你可以课后做一下实验, 验证一下。
师:请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17:复习氧气的实验室制法, 确定制取气体装置的依据。
生18:实验探究找到制取二氧化碳的药品, 选择合适的仪器, 并制取了一瓶二氧化碳。
一、营造氛围，导入新课
我们探究了空气的组成，知道二氧化碳只占空气体积的0.03%，但我们不要小看这0.03%的二氧化碳，它与我们的生活密切相关，它使地球不是很冷，它是光合作用的原料，从而为自然界的生物生存提供保障，说到这儿你是否想知道二氧化碳是什么样了呢？你是否想知道如何才能获得二氧化碳呢？（此处引用说课部分的导入语,板书课题。）
二、温故知新，慢慢求索
师：我们在第二单元学习了氧气的实验室制法，请大家回忆回答以下问题：实验室制取氧气的药品、反应原理、装置以及操作步骤。
生1：药品用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液。
生2：高锰酸钾加热生成锰酸钾和氧气。氯酸钾和二氧化锰作催化剂加热生成氯化钾和氧气。过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气。
师：两位同学回答得非常好。不同的反应物可选用不同的装置。
师：两套装置分别适合用哪种药品制取氧气？这样选择的依据又是什么？
生3：图甲适合高锰酸钾、氯酸钾加热制氧气，图乙适合过氧化氢溶液分解。
生4：图甲装置可加热，图乙适合液体参加反应。
师：请结合图乙回答制氧气的步骤。
（学生检查装置的气密性；装入药品（先固后液）；收集验满。）
师：在实验室中制取气体的思路和方法大致相同。今天我们来探究二氧化碳的制取。
三、启发引导，获取新知
师：在复习装置选择时同学提到了选择装置的依据。请再看装置图。图甲除了可加热外，试管为什么横放？图乙为何没有酒精灯？
生4：因为高锰酸钾和氯酸钾是固体，而过氧化氢分解在常温下进行。
师：你能否把选择装置的依据概括出来？
生4：看反应物的状态和反应条件。
师： 图中两种收集气体的方法又是依据什么呢？
生：氧气不易溶于水，氧气密度比空气的略大。
师：由此选择收集装置，先依据气体的溶解性和密度选择收集方法再确定收集装置。
师：为了更全面具体，请看课本110页 。
师：我们在实验室中制取二氧化碳，同样要确定药品、反应原理。再选择适当的装置进行制取。我们接触过哪些可以产生二氧化碳的反应？
四、课堂总结，提升素质
师：请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17：复习氧气的实验室制法，确定制取气体装置的
生5：碳在氧气中燃烧，石蜡在氧气中燃烧都可以产生二氧化碳。
生6：碳和氧化铜在高温条件下反应，碳和氧化铁在高温条件下反应。
师：以上反应是否适合在实验室中制取二氧化碳？
生7：碳和石蜡分别在氧气中燃烧不适合，因为制得的气体可能不纯。
生8：碳分别与氧化铜、氧化铁反应都需要高温，反应条件较难满足。
五、设计实验、探究交流
师：我给大家准备了一些固体和两种酸溶液。固体和酸溶液间可反应产生二氧化碳。
师：请利用试管作反应容器，利用老师提前准备的药品进行实验。注意观察反应的速率和反应进行的程度 。
（每相邻两组药品相同，分别为碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀盐酸；碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀硫酸。学生分组实验，分工合作，取加药品，记录现象。）
师：大家都完成实验。请使用不同的药品的同学间相互交流自己的实验结果。
生9：我们组用的是碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀盐酸的反应，共同点是反应迅速、彻底，没有固体剩余。
生10：我们组用的是块状大理石与稀盐酸反应。共 同点是比他们的要慢一些，有些固体剩余。
生11：我们组用碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀硫酸的反应，与用稀盐酸的组差不多，迅速、彻底反应。
生12：我们组用的是块状大理石与稀硫酸反应。与大家的不一样，反应很慢且一会就停止。
师：那大家觉得哪种药品组合更合适呢？
生9：我们组的合适，因为反应彻底迅速。
生10：我们组的合适，因为速率适中，便于操作，而且大理石便宜易得。
生13：我赞同使用块状大理石分别与稀盐酸，的确比我们的便于操作。
师：我觉得也是这样。为什么大理石与稀硫酸不行呢？因为反应产生的硫酸钙在水中溶解的很少，会覆盖在大理石的表面，把硫酸与大理石隔开，是反应停止。（板书药品和原理。）
师：我们确定了药品。这些反应都在常温下进行，我们该选怎样的装置呢？
生14：与过氧化氢溶液制氧气的相同。因为反应物的状态和反应条件都相同。
师：那收集装置呢?二氧化碳可溶于水，密度比空气的大。选择什么收集方法合适呢？
生：向上排空气法。
师：请同学们利用提供的仪器组成制取装置。
（学生开始组合仪器，准备药品。）
师：组装后请同学们参考下图。
师：大家可参照屏幕上给出的步骤实验。
步骤：1.检查装置的气密性；
2.装入药品（先固后液）；
3.收集气体（验满）；
4.检验气体（通入澄清石灰水）；
5.拆卸装置、清洗。
（学生每组分别制得一瓶二氧化碳。）
师：在今天的学习中，大家善于思考，善于表达。你是否还有疑问，希望大家提出来，我们共同探讨解决。
生15：为什么粉末状的碳酸钠、碳酸钾等反应迅速而块状大理石反应速率适中。
师：粉末状固体与盐酸接触面积大，而块状的大理石接触面积小影響速率。如果把大理石粉碎也会加快反应速率。另外碳酸钠、碳酸钾是纯净物而大理石是混合物。
生16：二氧化碳绝对不能用排水法收集吗？
师：虽然水中会溶解一些二氧化碳，但也可以用，为减少损失通常不用。你可以课后做一下实验，验证一下。
师：请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17：复习氧气的实验室制法，确定制取气体装置的依据。
生18：实验探究找到制取二氧化碳的药品，选择合适的仪器，并制取了一瓶二氧化碳。
1、悬疑
这节课，我先给学生讲了两个小故事：很早以前，在西德的一个州，有一片奇异的泽地：每当猎人牵着狗通过的时候，猎人安然无恙，狗却死了。当时那里人们都传说这泽地上有魔鬼，它最嗜好吃狗。
在意大利那不勒斯山中有一个著名的屠狗洞，传说洞中有一个屠狗妖，人进入洞中安然无恙，狗却死亡。
这两个故事情节中的悬疑色彩紧紧地抓住了学生，然后提问：大家知道这妖怪是什么吗？从而引出课题——二氧化碳制取的研究。
2、温故
通过一道中考题进行预习练习，并复习检查气密性的方法。复习介绍学过的发生装置、收集装置；气体检验、收集、验满均有回顾，并引导学生根据生活经验和已有事实，有目的的获取二氧化碳的相关信息，进而为探究实验室制取二氧化碳做好知识准备。
3、体验
内容一：探究制取二氧化碳的理想原料（生源好的班进行探究实验），我给出稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠、碳酸钙等药品和试管若干，并提出让学生从价格便宜、反应速度适中、利于收集、气体纯净、操作简便等方面去选择原料，然后让学生以小组为单位，自己动手操作、讨论、探究、找出自己认为理想的原料，这样设计既让学生认识到对比观察的科学探究方法，又注重了学生获取新知的体验学习。
内容二：探究制取二氧化碳的实验装置
给定仪器，学生自我设计实验装置
首先让学生回顾利用过氧化氢制氧气的`实验装置，然后按指定的图示进行制取二氧化碳的装置设计。展示学生预习设计的实验装置图，给学生一些启发后继续设计、讨论可能的装置。
然后将常用的制取二氧化碳装置图用多媒体投影，再让学生根据熟悉的仪器，寻找代用品进行设计装置并展示实物和装置图；再进行交流讨论，互动学习，总结评价各装置的优缺点。这样的过程，使学生对实验操作和仪器的选择有了一定的认识，为以后自选仪器组装实验创设了良好的铺垫 。
内容三：学生用设计的装置制取二氧化碳。
进行仪器检密、加药、收集、验满、气体检验操作。
接着进行随堂小测，检测课堂教学效果。
教学目标
⒈了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。
⒉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。
3.了解实验室中制取气体的思路和方法。
4.培养创新能力和合作精神。
教学重点
二氧化碳的实验室制取的反应原理、装置及收集方法。
教学难点
二氧化碳的实验室制取装置的选择
课型：新授课(学生实验探究活动课)
教法：对比法、分组实验法、实验探究法。
课时数：一课时
教学用品
实验室制CO2所需仪器一套、碳酸钠、大理石、浓HCl、稀HCl、稀H2SO4
教学过程
回忆实验室制取氧气的化学反应原理及实验装置。
引入新课 实验室如何制取CO2
一、学生交流“活动与探究报告册”上的参考信息
二、学生进行活动与探究
〔板书〕1.探究实验室制取二氧化碳的理想药品
学生进行实验探究后讨论
总结：
〔板书〕(1)理想药品： 大理石(或石灰石)、稀盐酸
(2)化学反应原理：
CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + H2O + CO2↑
讨论： 补充实验:
大理石与稀硫酸反应
小结：
大理石与稀硫酸反应可产生二氧化碳气体，其反应的化学方程式为：
CaCO3 + H2SO4 =CaSO4 + H2O + CO2↑
其中生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止了大理石与硫酸的接触，反应慢慢停止了，故不能用稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳气体。
〔板书〕2.探究实验室制取二氧化碳的装置
学生进行实验探究：要求学生从给定的仪器(见书上111页)中选择适当仪器，设计制取二氧化碳气体的装置。(也可用其它仪器)
讨论：根据制取二氧化碳的反应原理，确定实验室制取二氧化碳气体应采用的.最佳装置(见书上111页、图6-10)
〔 板书〕(1)气体发生装置
固～液反应，不需加热制取气体
展示实验装置
讨论：⑴能否用普通漏斗代替长颈漏斗
⑵锥形瓶能否用别的仪器代替
小结： ⑴不能用普通漏斗代替长颈漏斗。因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气体会从漏斗处逸出。用长颈漏斗时，下端管口必须在液面以下才能起到密封的作用。
⑵锥形瓶可以用大试管、广口瓶、平底烧瓶等玻璃仪器代替(展示实 验装置)
提问：实验室里如何收集CO2气体能否采用排水法收集为什么
〔板书〕(2)气体收集方法
用向上排空气法(CO2密度比空气大)
不能用排水法收集(CO2能溶于水，且与水反应)
〔板书〕三、制取二氧化碳
学生实验：制取并验证二氧化碳气体
总结：
〔板书〕1.制取二氧化碳的操作步骤
提问：如何检验二氧化碳是否收满
〔板书〕2.验满方法 ── 将燃着的木条或火柴放在集气瓶口，火焰熄灭，证明已满
提问：怎样证明生成的气体是二氧化碳
〔板书〕3.检验方法 ── 将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳
四、比较与归纳
比较氧气和二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制取气体的思路和方法
见书上110页、活动与探究报告册
本节课小结： 二氧化碳实验室制法
课堂练习P112第1、5题
家庭作业(1)P112第2、3、4题
【《二氧化碳的制取和研究》教学设计】相关文章：
1.《实验探究二氧化碳的制取》教学设计
2.《二氧化碳的制取和性质》说课稿
3.《探究实验室制取二氧化碳的制取》教学设计
4.《二氧化碳的制取》教学反思范文
5.化学诗歌：二氧化碳的制取
6.《二氧化碳制取的研究》教学设计范文
7.二氧化碳制取的研究教学反思
8.《二氧化碳制取研究》的教学反思
一、教学设计
1．教材分析
该课题主要研究实验室中制取二氧化碳。教材首先给出了二氧化碳的反应原理，然后，让学生从反应物的状态、反应条件、气体密度与空气密度的比较，以及是否与水反应等因素，来确定二氧化碳的发生和收集装置。这是本课题知识的核心部分，而且涉及面的广度是学习以来少见的。
教材还给出了一些仪器，用活动与探究的方式，由学生自己组装二氧化碳的制备装置，并进行讨论与反思。这是本课题培养技能及方法的核心内容。
最后，利用设计的装置制取二氧化碳并验满，这是该课题检验学习成果和进行及时评价的平台。
在“学完本课题你应该知道”中，总结了实验室中制取气体的思路和方法，这是难点之一。
2．学情分析
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反应原理，但却不知道怎样选择，才适合实验室制备气体，以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。
3．教学设计思路
在“二氧化碳制取的研究”的教学设计中，注重的不在是教师的教，而是让学生如何依据自己的实际情况进行自主的建构、学会学习。教学内容安排上主要设计：二氧化碳制取的化学反应原理、实验装置、实践制取二氧化碳三个环环相扣的教学环节，方法与过程则采用“启发质疑──实验探索──总结实践”三个步骤。做到从学生已有知识出发呈现问题，通过探究解决问题，实现主动获取知识、发展能力的主体发展教育。教学中，教师更多的是作为学生学习活动中的指导者、参与者、合作者、服务者，与学生之间努力体现出一种平等协作的关系。
二、教学反思
第一课时
本节课的教学内容，从知识与技能层面上分析，也许难度不是很大，但仅从这点出发来组织本节课内容的教学，将失去课题组织学生开展活动与探究的根本支柱。然而，与教科书配套的人教版《教师教学用书》中，将本课题定为第六单元的教学难点。在认真收集和整理教学资源的基础上，结合个人积累的教学经验，组织设计出本课题的教学案，经过课堂教学实践，才深切体会到本课题的教科书内容中教学资源的博大精深。原来，难点在于促进学生自主学习能力的开发与培养；难点在于既促进学生学习的有意义建构，又能实实在在地培养学生科学探究的能力；难点在于阶段学习中进行大跨度的知识成序和激发思维活跃并随之导向收敛与深入；难点在于从普通与常见的知识与技能中，揭示一般的规律与方法，而且要让学生自身去体验和“发现”；……。
这里，有众多值得教师通过校本研究来急待解决的课堂教学技能提升的课题。特别是学生自主参与学习的时空与教师有效调控的协调关系，这里其实也有一个教师主动参与到学生活动之中的问题！其实道理很简单，教师只组织而不参与，如何做到有效调控呢？现在，课堂教学中出现的，学生活动时，教师背着手满教室转，是不是一种“无能”的表现？
好在通过本节课，我总算明白了参与学生活动的重要性，并且已经尝试到了一丁点“甜头”，这就是同学生们想同样的事，做同样的事，并与大伙一道“争吵”、争他个面红耳赤！第二课时
本节课是落实科学探究“猜想与假设”、t“制定计划”、“进行实验”、“收集证据”、“反思与评价”的重要课题。然而，如果在两课时的教学过程中，面面俱到去过度追求完备，将会导致什么也没有得到深刻的印象。通过教学实践，第一课时侧重于“猜想与假设”，其间渗透“制定计划”部分核心内容；第二课时通过完善实验设计，使学生对“制定计划”由体验到明确，初步学会“制定计划”的一些基本方法；同时，通过实际问题清楚认识到“反思与评价”的重要性和必要性。
学生主动参与课堂学习活动之中；教师主动参与到学生认识与实践活动之中。这是上好本课题教学内容的两个关键因素，缺一不可。
实验室制取二氧化碳的知识与技能，既是化学学科内容的重要组成，又是学习“过程与方法”、培养“情感态度与价值观”的载体，更是发展化学认知建构体系中的重要的结点。这是通过教学实践得到的，关于实施课程标准理念进行课堂教学设计的“三维结合”策略。这样的统筹设计和运用教育教学资源，才能真正使课堂教学“活”起来，才能从基础上真正实现提升课堂教学的有效效益。
关键词：四氧化三锰,硫酸锰,浸出,除杂,氧化
高纯四氧化三锰是电子工业生产软磁铁氧体的主要原料之一。近年来, 四氧化三锰还广泛应用到电池领域, 被用作锂离子电池的正极材料锂锰氧电极的制备原料[1]。随着电子、电气等工业的发展, 对四氧化三锰的需求量不断增长, 对产品质量也有更高的要求。
制取Mn3O4的传统方法是以电解的金属锰片为原料, 先将金属锰片粉碎制成悬浮液, 再利用空气或氧气作为氧化剂, 在一定温度和铵盐添加剂浓度下制备四氧化三锰[2]。该法虽然简单, 但是在制备过程中会消耗大量的电能, 使生产成本大大提高, 并且生产过程中会带入硒, 影响产品质量, 且产品的比表面积不高。
本文采用两步法制取Mn3O4, 是以贫锰矿为原料, 经过浸出、化学除杂后在碱性条件下将Mn2+沉淀, 再利用空气将沉淀氧化成Mn3O4的一种制备方法。此法不仅适用于低品位的贫锰矿, 还能利用高品位锰矿资源, 获得高质量Mn3O4, 大大提高锰矿资源的利用率。
1 实验部分
1.1 原料
实验所用矿石为贵州某菱锰矿, 矿石类型为海相沉积碳酸锰矿, 其化学成分见表1。
(%)
1.2 实验原理
1.2.1 硫酸浸出
H2SO4浸出贫锰矿生成Mn SO4溶液, 反应如下:
除此之外, Fe、Ca、Mg、重金属等金属离子随着H2SO4的浸出反应进入浸出液[1], 最终的浸出液为多成分的复杂硫酸盐体系。
1.2.2 中和除铁
以Fe (OH) 3形式去除浸出液中Fe离子反应条件易于控制。因此先将Fe2+氧化为Fe3+, 再进行沉淀[2]:
Fe3++3OH-=Fe (OH) 3↓或Fe3++3H2O=Fe (OH) 3↓+3H+
1.2.3 除重金属
由于硫化物除重金属的效果不如SDD, 且会带来新的杂质, 故采用添加SDD来去除重金属[2,3]。
1.2.4 除钙、镁
加入NH4F, 使得Ca、Mg生成沉淀。反应方程式如下:
1.2.5 除硅
加入聚丙烯酰胺, 采用絮凝除硅法可将硅去除。絮凝除硅是利用絮凝剂聚丙烯酰胺使溶液中的硅酸聚合成大分子与絮凝剂形成沉淀, 达到除硅的目的。
1.2.6 制取四氧化三锰 (1) 沉淀氢氧化锰
用氨水为沉淀剂[4,5], 沉淀反应式为:
(2) 氧化
本实验采用的氧化剂为空气, 反应如下:
2 结果与讨论
2.1 硫酸浸出
实验用硫酸作为浸出剂。从浸出反应的热力学分析, 硫酸的浓度、浸出温度、液固比和浸出时间均为影响浸出率的重要因数, 是实验所研究的主要内容。为确定最佳浸出条件, 本文对反应时间、反应温度、液固比、硫酸浓度四个影响因素进行分析, 采用三水平四因素L9 (34) 进行实验。表2为各因素和水平表, 表3为正交实验表。
由正交实验表3中极差数据可知, 四因素中对贫锰矿浸出率影响程度大小分别是硫酸浓度>反应时间>反应温度>反应液固比。浸出实验的最佳优化方案为A2B3C3D2, 即液固比为5∶1, 反应时间为5 h, 反应温度为80℃, 硫酸溶液浓度为0.8 mol·L-1。
2.2 除杂与净化
分析浸出结果得出原矿浸出的最佳工艺条件进行浸出, 过滤浸出液后滤液用于下一步的除杂实验。
(1) 中和除Fe
浸出液加入双氧水20 m L·L-1搅拌氧化0.5 h, 然后加氨水调节p H至6可将铁除去。实验可知双氧水加入量的增大使二价铁离子向三价铁离子的转化更充分, 但不宜过量。
(2) 除重金属
向已除铁的滤液中加入少量硫化氨, 反应2 h后滤除重金属。在保证重金属被去除的基础上又使Mn的损失最小, 硫化氨加入的量选择为0.008 mol·L-1。
(3) 除Ca2+、Mg2+
因溶液中铁离子的存在会干扰溶液总硬度的测定, 所以除钙、镁离子的步骤应在除铁之后。控制氟化铵的加入量为3.704 mol·L-1满足实验要求。
(4) 除Si
向上述除杂液中加少量的聚丙烯酰胺, 并将溶液静置一夜后抽滤, 可得到纯净的硫酸锰溶液。
2.3 沉淀氢氧化锰
2.3.1 氨水的滴加速度对产品比表面积的影响
氨水的滴加速度对产品比表面积的影响见图1。由图1可知随着滴加速度逐渐增大, Mn3O4的比表面积减小。但滴加速度慢时间耗费越长, 成本升高, 且滴加速度为0.5 m L·min-1时, Mn3O4的比表面积已达到28 m2·g-1, 达到要求, 所以实验选择滴加速度为0.5 m L·min-1。
2.3.2 p H值对Mn2+沉淀率的影响
p H值对锰离子沉淀率的影响反映在图2中。由图2可知净化液中Mn2+的沉淀率随着p H值的升高而增大。在p H值到达9.9时溶液中Mn2+几乎沉淀完全。但由于Ca (OH) 2、Mg (OH) 2的Ksp值大于Mn (OH) 2的Ksp值, p H值的增大, 产品中引入的Ca、Mg杂质就越多, 故选择p H的调节终点为9.9。
2.4 制备四氧化三锰
2.4.1 氧化温度对产品纯度的影响
氧化反应温度对产物总锰质量分数的影响见图3。从图3可以看出, 温度升高, 产物的总锰质量分数升高。主要是因为温度升高加速了氧化反应的进行, 即Mn (OH) 2被氧化成Mn3O4的速度加快。但氧化反应为放热反应, 随着温度的上升, 不利于氧化反应向右进行, 曲线斜率逐渐变小。所以氧化反应温度选择70℃比较合适。
2.4.2 氧化时间对产品纯度的影响
氧化时间对产物总锰质量分数的影响见图4。从图4可以看出随着反应时间的延长产品中Mn的质量分数逐渐升高, 但7 h之后产品中Mn含量增加很缓慢, 从能源节约和经济效益出发控制在7~8 h的氧化时间是比较合理的。
2.5 产物的XRD分析
根据实验结果得出的最佳实验条件所制备的Mn3O4产品, 采用EDTA滴定法测锰, 总锰质量分数可达71.0%。产品的XRD分析结果如图5, 通过与标准卡比对, 可以确定产物为Mn3O4。
3 结论
(1) 贫锰矿的浸出:正交试验确定浸出的最佳实验参数为温度80℃、时间5 h、液固比5∶1, 硫酸浓度0.8 mol·L-1时, 浸出率可达98.90%。
(2) 复杂硫酸盐体系的除杂:通过加双氧水氧化二价铁离子后加氨水调节p H值至6.0去除铁, 去除率可满足要求, 且Mn无损失;加入硫化铵去除重金属, 重金属去除率可满足要求, 但净化液中Mn含量有所减少;在常温条件下加入氟化铵去除钙镁离子, 钙镁的去除率能达到90%以上, 且Mn无损失;加入少量的聚丙烯酰胺除硅, 可以改善浸出液的过滤;除杂后可得到较好除杂效果的净化液。
(3) 净化液制取Mn3O4:氨水滴加速度为0.5 m L·min-1, 终点p H值9.9时氢氧化锰的沉淀率高;氧化反应时间7 h, 氧化反应温度70℃条件下四氧化三锰收得率及质量较为理想。
参考文献
[1]李先柏, 陈一波, 许彬, 等.用菱锰矿制备四氧化三锰工艺研究[J].金属材料与冶金工程, 2011, 39 (6) :12-18.
[2]张三田.用原生锰矿石制取高纯四氧化三锰[J].中国锰盐, 2000, 18 (3) :22-24.
[3]钮广安, 张静.湿法制备高纯四氧化三锰的新工艺[J].宝鸡文理学院学报:自然科学报, 2000, 20 (4) :269-270.
[4]陈飞宇, 梅光贵, 谭注中.硫酸锰溶液制备电子级四氧化三锰的研究[J].中国锰业, 2003, 21 (3) :14.
一、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、小试管（15mm×100mm）、橡皮塞、导管、注射器、胶皮管、90度或120度的弯导管（6～7mm）、具支试管、酒精灯、火柴、滴管、烧杯、玻璃片；浓硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。
二、实验装置
实验装置如下图所示。
一氧化碳的制取及可燃性和还原性实验装置图
三、实验步骤
1.按图连接装置，并检查装置的气密性。
2.装药品固定。试管中加入一滴管（约1.2mL）的浓硫酸，注射器内吸入1.2mL的甲酸溶液，弯导管的管底装入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有气体通道），具支试管内装入足量澄清的石灰水。（因为石灰水要吸收挥发的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不会变浑浊）
3.将甲酸溶液全部推入试管中，然后用酒精灯微热试管（可以通过控制酒精灯的加热，来控制产生气体的速率），溶液中便很快产生气泡，稍等CO排出装置内的空气，当产生气体的速率适中时，将点燃的酒精灯移至尖嘴导管处。
4.CO被点燃，尖嘴导管处出现蓝色火焰，证明装置内的空气已经排尽，此时将酒精灯移至Fe2O3处加热，片刻后观察到导管内红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。在这个过程中，如果产生CO的反应速率变慢，可以将酒精灯移至试管处加热一会儿，再将酒精灯移至Fe2O3处加热。
5.当Fe2O3完全反应后，把酒精灯放到试管处加热，通入较大气流的CO，快速地冷却导管，同时将一只干冷的烧杯罩在蓝色火焰上，引导学生观察没有水雾生成，然后烧杯口朝下移离火焰后迅速用一玻璃片盖住烧杯口，再倒转过来，将玻璃片移离一点，加入少量澄清的石灰水盖好后震荡，观察到石灰水变浑浊。继续加热试管，直至尖嘴导管口蓝色火焰熄灭，此时甲酸完全分解，停止加热。（为了增强观赏性，可用一段较长的胶皮管连接尖嘴导管，继而可用燃烧的CO代替酒精灯加热浓硫酸和Fe2O3）
6.将弯导管内冷却的黑色粉末倒在滤纸上，并用磁铁去吸引。学生观察到黑色粉末被吸引。回收试管里的稀硫酸。（若将Fe2O3换成CuO，反应速度更快，会观察到导管内很快形成漂亮的铜镜，黑色粉末变成红色，此实验可以穿插安排在新授课中）
四、实验设计的优点
1.实验仪器简单，操作简便，安全可靠，反应迅速。气体发生装置选用小试管，盛放金属氧化物的大玻璃管换成90度或120度的弯导管（可用商品导管或自行弯制），酒精喷灯换成了酒精灯，使得材料简化及操作易行。这样整个装置内滞留空气的量大幅度减少，空气很快会被排尽，当导管口气体被点燃时，装置内空气已被排尽，无需验纯。另外，石灰水有封火作用，可避免发生意外。由于导管壁薄，温度升高快，酒精灯加热时固体很快变色，加热后2至3分钟内就可以完成整个实验。由于气温较高时，浓硫酸与甲酸一接触就会产生CO气体，注射器的使用，杜绝了CO气体的泄漏，并可以控制反应的速率。
2.药品用量少，防止了浪费。1滴管（约1.2mL）的浓硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（约1滴管）的甲酸溶液，理论上完全反应可生成约500mL的CO，足够本实验的需要，最后稀硫酸被回收。
3.实验现象鲜明，效果好。Fe2O3由红变黑（CuO由黑变红），CO气体燃烧产生纯净的蓝色火焰。较强的视觉冲击，给学生留下了深刻的印象，这些将有助于学生对重点知识的理解、记忆和运用。
（责任编辑 罗 艳）endprint
在《义务教育化学课程标准》的“活动与探究建议”里，建议“用实验方法将氧化铁中的铁还原出来”。由于传统的一氧化碳的制备装置复杂（用到分液漏斗、烧瓶及加热装置），药品用量大，浪费和污染也大，且CO有毒，收集和储存有一定难度，故实际教学中大多数教师只是“纸上谈兵”。然而，钢铁工业的水平是衡量一个国家经济发展水平的重要标志，炼铁是钢铁工业的基础，炼铁的原理和实验便成为中考的热点。因此，笔者将教材中的实验进行了如下的改进，使得CO的可燃性和还原性实验更简单易行。同时，CO是煤气等气体燃料的主要成分，是冶金工业的“天之骄子”，实施该实验，让学生目睹它的风采，有利于促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的发展。以下是笔者对该实验的改进，仅供大家参考。
一、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、小试管（15mm×100mm）、橡皮塞、导管、注射器、胶皮管、90度或120度的弯导管（6～7mm）、具支试管、酒精灯、火柴、滴管、烧杯、玻璃片；浓硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。
二、实验装置
实验装置如下图所示。
一氧化碳的制取及可燃性和还原性实验装置图
三、实验步骤
1.按图连接装置，并检查装置的气密性。
2.装药品固定。试管中加入一滴管（约1.2mL）的浓硫酸，注射器内吸入1.2mL的甲酸溶液，弯导管的管底装入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有气体通道），具支试管内装入足量澄清的石灰水。（因为石灰水要吸收挥发的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不会变浑浊）
3.将甲酸溶液全部推入试管中，然后用酒精灯微热试管（可以通过控制酒精灯的加热，来控制产生气体的速率），溶液中便很快产生气泡，稍等CO排出装置内的空气，当产生气体的速率适中时，将点燃的酒精灯移至尖嘴导管处。
4.CO被点燃，尖嘴导管处出现蓝色火焰，证明装置内的空气已经排尽，此时将酒精灯移至Fe2O3处加热，片刻后观察到导管内红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。在这个过程中，如果产生CO的反应速率变慢，可以将酒精灯移至试管处加热一会儿，再将酒精灯移至Fe2O3处加热。
5.当Fe2O3完全反应后，把酒精灯放到试管处加热，通入较大气流的CO，快速地冷却导管，同时将一只干冷的烧杯罩在蓝色火焰上，引导学生观察没有水雾生成，然后烧杯口朝下移离火焰后迅速用一玻璃片盖住烧杯口，再倒转过来，将玻璃片移离一点，加入少量澄清的石灰水盖好后震荡，观察到石灰水变浑浊。继续加热试管，直至尖嘴导管口蓝色火焰熄灭，此时甲酸完全分解，停止加热。（为了增强观赏性，可用一段较长的胶皮管连接尖嘴导管，继而可用燃烧的CO代替酒精灯加热浓硫酸和Fe2O3）
6.将弯导管内冷却的黑色粉末倒在滤纸上，并用磁铁去吸引。学生观察到黑色粉末被吸引。回收试管里的稀硫酸。（若将Fe2O3换成CuO，反应速度更快，会观察到导管内很快形成漂亮的铜镜，黑色粉末变成红色，此实验可以穿插安排在新授课中）
四、实验设计的优点
1.实验仪器简单，操作简便，安全可靠，反应迅速。气体发生装置选用小试管，盛放金属氧化物的大玻璃管换成90度或120度的弯导管（可用商品导管或自行弯制），酒精喷灯换成了酒精灯，使得材料简化及操作易行。这样整个装置内滞留空气的量大幅度减少，空气很快会被排尽，当导管口气体被点燃时，装置内空气已被排尽，无需验纯。另外，石灰水有封火作用，可避免发生意外。由于导管壁薄，温度升高快，酒精灯加热时固体很快变色，加热后2至3分钟内就可以完成整个实验。由于气温较高时，浓硫酸与甲酸一接触就会产生CO气体，注射器的使用，杜绝了CO气体的泄漏，并可以控制反应的速率。
2.药品用量少，防止了浪费。1滴管（约1.2mL）的浓硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（约1滴管）的甲酸溶液，理论上完全反应可生成约500mL的CO，足够本实验的需要，最后稀硫酸被回收。
3.实验现象鲜明，效果好。Fe2O3由红变黑（CuO由黑变红），CO气体燃烧产生纯净的蓝色火焰。较强的视觉冲击，给学生留下了深刻的印象，这些将有助于学生对重点知识的理解、记忆和运用。
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在《义务教育化学课程标准》的“活动与探究建议”里，建议“用实验方法将氧化铁中的铁还原出来”。由于传统的一氧化碳的制备装置复杂（用到分液漏斗、烧瓶及加热装置），药品用量大，浪费和污染也大，且CO有毒，收集和储存有一定难度，故实际教学中大多数教师只是“纸上谈兵”。然而，钢铁工业的水平是衡量一个国家经济发展水平的重要标志，炼铁是钢铁工业的基础，炼铁的原理和实验便成为中考的热点。因此，笔者将教材中的实验进行了如下的改进，使得CO的可燃性和还原性实验更简单易行。同时，CO是煤气等气体燃料的主要成分，是冶金工业的“天之骄子”，实施该实验，让学生目睹它的风采，有利于促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的发展。以下是笔者对该实验的改进，仅供大家参考。
一、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、小试管（15mm×100mm）、橡皮塞、导管、注射器、胶皮管、90度或120度的弯导管（6～7mm）、具支试管、酒精灯、火柴、滴管、烧杯、玻璃片；浓硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。
二、实验装置
实验装置如下图所示。
一氧化碳的制取及可燃性和还原性实验装置图
三、实验步骤
1.按图连接装置，并检查装置的气密性。
2.装药品固定。试管中加入一滴管（约1.2mL）的浓硫酸，注射器内吸入1.2mL的甲酸溶液，弯导管的管底装入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有气体通道），具支试管内装入足量澄清的石灰水。（因为石灰水要吸收挥发的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不会变浑浊）
3.将甲酸溶液全部推入试管中，然后用酒精灯微热试管（可以通过控制酒精灯的加热，来控制产生气体的速率），溶液中便很快产生气泡，稍等CO排出装置内的空气，当产生气体的速率适中时，将点燃的酒精灯移至尖嘴导管处。
4.CO被点燃，尖嘴导管处出现蓝色火焰，证明装置内的空气已经排尽，此时将酒精灯移至Fe2O3处加热，片刻后观察到导管内红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。在这个过程中，如果产生CO的反应速率变慢，可以将酒精灯移至试管处加热一会儿，再将酒精灯移至Fe2O3处加热。
5.当Fe2O3完全反应后，把酒精灯放到试管处加热，通入较大气流的CO，快速地冷却导管，同时将一只干冷的烧杯罩在蓝色火焰上，引导学生观察没有水雾生成，然后烧杯口朝下移离火焰后迅速用一玻璃片盖住烧杯口，再倒转过来，将玻璃片移离一点，加入少量澄清的石灰水盖好后震荡，观察到石灰水变浑浊。继续加热试管，直至尖嘴导管口蓝色火焰熄灭，此时甲酸完全分解，停止加热。（为了增强观赏性，可用一段较长的胶皮管连接尖嘴导管，继而可用燃烧的CO代替酒精灯加热浓硫酸和Fe2O3）
6.将弯导管内冷却的黑色粉末倒在滤纸上，并用磁铁去吸引。学生观察到黑色粉末被吸引。回收试管里的稀硫酸。（若将Fe2O3换成CuO，反应速度更快，会观察到导管内很快形成漂亮的铜镜，黑色粉末变成红色，此实验可以穿插安排在新授课中）
四、实验设计的优点
1.实验仪器简单，操作简便，安全可靠，反应迅速。气体发生装置选用小试管，盛放金属氧化物的大玻璃管换成90度或120度的弯导管（可用商品导管或自行弯制），酒精喷灯换成了酒精灯，使得材料简化及操作易行。这样整个装置内滞留空气的量大幅度减少，空气很快会被排尽，当导管口气体被点燃时，装置内空气已被排尽，无需验纯。另外，石灰水有封火作用，可避免发生意外。由于导管壁薄，温度升高快，酒精灯加热时固体很快变色，加热后2至3分钟内就可以完成整个实验。由于气温较高时，浓硫酸与甲酸一接触就会产生CO气体，注射器的使用，杜绝了CO气体的泄漏，并可以控制反应的速率。
2.药品用量少，防止了浪费。1滴管（约1.2mL）的浓硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（约1滴管）的甲酸溶液，理论上完全反应可生成约500mL的CO，足够本实验的需要，最后稀硫酸被回收。
3.实验现象鲜明，效果好。Fe2O3由红变黑（CuO由黑变红），CO气体燃烧产生纯净的蓝色火焰。较强的视觉冲击，给学生留下了深刻的印象，这些将有助于学生对重点知识的理解、记忆和运用。
在探究实验室制取二氧化碳装置活动中，每个实验桌上都提供了注射器、底部有洞的破试管、锥形瓶、平底烧瓶、广口瓶、烧杯、试管、集气瓶、长颈漏斗、U型管、橡皮管、单孔橡皮塞、带支管的烧瓶、玻璃导管、漏斗、铜丝、水槽、酒精灯、分液漏斗、双孔橡皮塞、铁架台等仪器。要求学生动手操作，选取上述某些仪器或生活代用品或其它仪器，设计出几组装置来制取二氧化碳?在选择仪器时应注意哪几方面的问题?
相互间讨论交流认为哪组装置是最理想的装置?为什么?哪一组装置与众不同?”此问题一出，同学们个个跃跃欲试，大胆思维、讨论比划、尝试，力图设计多组装置，力求自己设计的装置有所创新。同学们根据已有经验和所学知识设计了各种各样装置，有的装置简单方便、易于操作;有的装置构思巧妙、富有创意;有的装置充分利用废弃仪器化废为宝;有的装置却是错误百出等等。然后组织学生们展示作品、相互讨论、相互交流，共同推选出几组比较有创意的实验装置供同学们学习参考。所以在学生的自主学习中，要留给学生广泛的思维空间，要积极鼓励学生大胆的超越创新，不要把学生看成被动接受知识的对象，要尊重每一个学生的个性和人格，不要损害学生的自尊心和创造力。
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
【二氧化碳制取的研究】推荐阅读：
《探究实验室制取二氧化碳的制取》教学设计12-27
《二氧化碳的制取》教学反思03-24
二氧化碳制取教案10-31
二氧化碳制取教学反思01-23
氧气的制取教学反思01-15
制取乙酸乙酯实验报告06-04
《制取氧气》优秀教学设计02-05
九年级化学上册《制取氧气》说课稿03-13
大同市二氧化硫初始排污权分配研究12-14
高锰酸钾预氧化混凝去除水中颤藻的试验研究07-17
