【正文】 如圖 6－ 20 是實驗室常用的裝置，請回答： 圖 6－ 20 （ 1）實驗室制取氨氣的發(fā)生裝置，可選用 （填裝置編號）； （ 2）收集氨氣，應采用的裝置為 （填裝置編號）； （ 3）實驗室制取氨氣時，為防止多余的氨 氣逸散到空氣中，可用 吸收． 分析：本題考查實驗室制取氣體的裝置。 【例 4】 在實驗室里制取氧氣、二氧化碳時，它們的收集方法相同的是 ( ) A．排水集氣法 B．向下排空氣法 C．排食鹽水集氣法 D．向上排空氣法 分析：本題考查氣體的收集方法。 CO2＋ Ca(OH)2 CaCO3↓＋ H2O (5) 久未開啟的菜窖的底部，二氧化碳的含量較大，又由于二氧化碳不能供給呼吸，所以有時人走進菜窖會突然暈倒。因為干冰蒸發(fā)后，沒有液體留下，不會使食品潮濕。 CO2＋ H2O H2CO3 當加熱 煮沸后，石蕊試液由紅變紫。 答案：（ 1） ① 長頸漏斗 下端管口沒有插入到液面以下，將導致生成的氣體從漏斗口逸出； ② 廣口瓶中導管口插入液面以下，起不到導氣作用，無法收集到氣體； ③ 不能用排水法收集，因為 CO２ 能溶于水。 [釋疑解難 ] 【例 1】 實驗室制取二氧化碳一般有五個步驟： ① 檢驗裝置的氣密性， ② 按要求裝好儀器， ③ 向長頸漏斗注入酸液， ④ 向廣口瓶中放入大理石小塊， ⑤ 收集氣體．下列正確操作順序是 ( ) A． ①②③④⑤ B． ②①④③⑤ C． ①④②③⑤ D． ②③④①⑤ 分析：制取氣體時，首先要檢驗裝置的氣密性，不漏氣之后，向瓶內放入小塊石灰石或大理石，蓋好雙孔膠塞，導管伸入集氣瓶底部，然后向長頸漏斗中加入稀鹽酸，收集氣體。 氧氣 二氧化碳 反應 原理 藥 品 條 件 化學方程式 實驗 裝置 儀 器 發(fā)生裝置 收集裝置 氣體制備 步 驟 檢 驗 驗 滿 2．探究實驗室中制取二氧化碳的裝置，并利用設計的裝置制取二氧化碳。并將知識形成網絡（見板書設計）。 2.． ． 討論：怎樣檢驗生成的氣體是二氧化碳？ 3.． ． 討論：如何檢驗集氣瓶中的二氧化碳已收集滿了？ [共同總結 ] 1．實驗步驟： ⑴ 檢查裝置的氣密性 ⑵ 裝藥品（先加固體，連接好后加液體） ⑶ 連接裝置 ⑷ 檢驗制得的氣體 ⑸ 收集一瓶二氧化碳 ⑹ 檢驗是否收集滿。 思考：長頸漏斗為什么要插入液面下？（起液封作用，防止生成的氣體從長頸漏斗跑掉。 2．指導學生結合上述提供信息及上面所講知識完成：二氧化碳和氧氣相關性質比較表。此法收集的氣體較為干燥，但純度較差； 需要驗滿 (如圖 6－ 13 所示 ) 。此法收集的氣體較為純凈；當有氣泡從水槽中冒出時，表明氣體收集已滿 (如圖 6－ 12 所示 )。 [結論 ] 在實驗室里常常用石灰石（或大理石）跟稀鹽酸反應來制取二氧化碳： CaCO3+2HClCaCl2＋ CO2↑十 H2O 二、發(fā)生裝置和收集裝置 [教師活動 ] 1．結合教材 110 頁及上述提供信息，講解實驗室制取氣體的裝置選擇依據：（投影） ⑴ 發(fā)生裝置的選擇依據：反應物的狀態(tài)及反應條件。 ⑶ 打開汽水瓶蓋可以看到 ，這說明二氧化碳 溶于水（ “能 ”或 “不能 ”）且二氧化 碳與水反應。 教具：多媒體電腦平臺 [教學過程 ] 【引入新課】 [教師引言 ] 在課題 1 中我們學過碳在氧氣中充分燃燒、高溫下碳還原氧化銅都可以生成二氧化碳，在實驗室里制取二氧化碳是否可以利用這些反應呢？ [教師提問 ] 請同學們討論總結：根據前面學過的實驗室制取氧氣的方法，設計實驗室制取二氧化碳的思路是什么？ [共同總結 ] 實驗室制取氣體的一般思路是：選擇適當的反應，包括反應物和反應條件；選擇合適的實驗裝置；檢驗所制得的氣體等。 ⒊ 德育目標 通過實驗室制取 O CO2 裝置的比較，找出它們的異同點，滲透對比的方法以及物質的性質決定制法的思想方法。 二、課時教案 課題 2 二氧化碳制取的研究 [教學目標 ] ⒈ 知識目標 ⑴ 了解實驗室制取二氧化碳的反應原理。 (4)教材中給出了一種制取二 氧化碳的裝置，教學時切不可將它作為唯一的、標準的裝置，要鼓勵學生創(chuàng)新。例如，通過稀鹽酸和大理石反應、稀硫酸和大理石反應、稀鹽酸和碳酸鈉反應的對比實驗來探究實驗室中制取二氧化碳的理想藥品。教材首先給出了確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置的因素，然后讓學生從反應物的狀態(tài)、反應條件、氣體密度與空氣的大小比較和是否與水反應等方面來比較實驗室中制取二氧化碳和氧氣的異同。 內容分析及教學建議 作為新教材《二氧化碳制取的研究》，安排在學生學習了碳的單質和化學性質之后，有由淺入深的作用。鉛筆為什么有軟和硬的差別呢？這是由于石墨太軟，光用石墨做筆 芯，既易斷又易磨損，因此，生產上常在石墨粉末中摻進一些黏土粉末以增加硬度。木炭還有其他用途，舉世聞名的我國古代四大發(fā)明之一的大藥成分中就有木炭。 ”就是對當時燒炭者的生動描述。不過，由于碳原子 本身不會汽化，因此，它燃燒時不會產生跳動的火苗而只是一片片地發(fā)紅、熾熱，然后慢慢變成灰燼，即不產生煙，也不會有灰飛起來．這種 “溫吞水 ”式的燃燒方式居然很受人們的歡迎。碳絲彈頭對包括停在跑道上的飛機電子設備、發(fā) 電廠的電網等所有東西都產生破壞作用，它異乎尋常的導電性能可以使電子設備內部短路，在不殺傷敵方操作人員的情況下使雷達天線和有關設備的功能消失，使其成為一種潛在的壓制敵方防空系統(tǒng)的武器。它通過爆炸或火藥引爆散布在敵方陣地，破壞敵方防空和發(fā)電設備。 1992 年，瑞士洛桑聯邦綜合工科大學的電子顯微鏡專家烏加特 ()采用高強度電子束對碳棒進行長時間的照射，并仔細調節(jié)高分辨率電子顯微鏡電子束的強度，以觀察電子束照射對碳粒子產生的影響，他們發(fā)現電子束會引起布基管中碳原子的移動，管狀分子結構發(fā)生分裂并重新組合成同心球面結構，最后形成了一層套一層的類似洋蔥狀的同心球面結構，有的可包括多達 70 層的同心球面結構，分子直徑可達 47nm。在高分辨電子顯微鏡下觀察布基管，可以觀察到布基管可以有單層的 (如圖 6－ 5 所示 )和多層的 (如圖 6－ 6 所示 )，多層的布基管由一些同軸的圓柱形管狀碳原子層疊套而成，碳原子在管壁上形成六邊形結構并沿管壁方向呈螺旋狀，這種螺旋結構有助于布基管的生長。人體免疫缺損蛋白酶是一種導致艾滋病的病毒，因 此， C60 的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上發(fā)揮作用。 ⑥ 癌細胞的殺傷效應 C60 經光激發(fā)后有很高的單線態(tài)氧的產率，而單線態(tài)氧與生物機體的生理生化功能 、組織損傷、腫瘤以及光化治療技術都有著重要關系。中國武漢大學的研究人員合成了 Pt(PPh3)2 C60 (PPh3為三苯基膦 )，對于硅氫加成反應具有很高的催化活性。 C60具有烯烴的電子結構，可以與過渡金屬 (如鉑系金屬和鎳 )形成一系列絡合物。 ② 有感覺功能的傳感器 由于用 C60 薄膜做基質材料可以制成手指 狀組合型的電容器，用它來制成的化學傳感器具有比傳統(tǒng)的傳感器尺寸小、簡單、可再生和價格低等優(yōu)點，可能成為傳感器中頗具吸引力的一種候選產品。與金屬或其合金的貯氫材料相比，用 C60貯存氫氣具有價格較低的優(yōu)點，而且 C60 比金屬及其合金要輕，因此，相同質量的材料， C60 所貯存的氫氣比金屬或其合金要多。每一個 C60 分子中存在著 30 個碳碳雙鍵。 有人建議稱 C60 及其一系列碳原子簇為 “球碳 ”，理由是它們是由碳元素組成的球形分子；有人建議稱為 “籠碳 ”，理由是它們是一種中空的籠形分子；還有人建議把 “球碳 ”、 “籠碳 ”和 “富勒 ”綜合起來，稱為 “富勒球碳 ”、 “富勒籠碳 ”。還有人用富勒的名字 (Buckminster)的詞頭 Buck 來命名，稱為 Buckyball，中譯名為 “布基球 ”。富勒 (Buckminster Fuller)的姓名加上一個詞尾 ene 來命名 C60。表 6－ 1 列出了已合成的各種摻雜 C60 的超導體和超導起始溫度，說明摻雜 C60 的超導體已進入高溫超導體的行列。每個碳原子以 sp2 雜化軌道和相鄰的 3 個碳原子相連，剩余的 p 軌道在 C60分子的外圍和內腔形成鍵。 5. C60 (1) C60 的發(fā)現 1985 年，英國科學家克羅托 (. Kroto)等用質譜儀，嚴格控制實驗條件，得到以 C60為主的質譜圖。因而這些 π電子可以在整個碳原子平面上活動，類似金屬鍵的性質。由于 C—C鍵的鍵能 大 (為 347kJ/mol)，價電子都參與了共價鍵的形成，使得晶體中沒有自由電子，所以金剛石是自然界中最堅硬的固體，熔點高達 3550℃ ，并且不導電。每個碳原子都以sp3雜化軌道與四個碳原子形成共價單鍵，鍵長為 1010m，鍵角為 109176。用碳纖維制電子計算機的磁盤，能提高計算機的儲存量和運算速度。 礦物 硬度 礦物 硬度 滑石 1 正長石 6 石膏 2 石英 7 力解石 3 黃玉 8 螢石 4 剛玉 9 磷灰石 5 金剛石 10 碳纖維是一種纖維狀碳材料，它是將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在惰性氣氛中，在一定壓強下強熱、碳化而成的。 思考與實踐：你能 舉出其它的同素異形體嗎？它們之間的轉化是什么變化？ 參考答案：氧氣和臭氧；紅磷和白磷等。如果這一轉變是物理變化的話，使用催化劑不就失去了意義嗎？可見這個轉變不是物理變化。因此，石墨在一定條件下轉變?yōu)榻饎偸皇俏锢碜兓? 3．熱效應 一個化學反應 在進行時，常伴有能量的變化，這個能量變化可以表現為光能、電能、機械能或熱能等形式，而常表現為熱能形式，有時要釋放熱量，有時則吸收熱量。即由石墨的層狀結構轉變?yōu)榻饎偸恼拿骟w結構。當石墨這種由碳組成的單質在一定的條件下變成金剛石時，雖然金剛石也是由碳組成的單質，但金剛石的性質和石墨大不相同（化學性質石墨比金剛石活潑些）；它是碳的另一種單質。 石墨變成金剛石是物理變化還是化學變化？ 金剛石和石墨在一定條件下可以發(fā)生轉化，這個轉化是物理變化還是化學變化呢？我們可從以下幾個方面的分析來回答這個問題。在不同濾毒罐里各層排列順序不盡相同?；钚蕴坑捎诳仔猿浞职l(fā)展， 1g 中的 總面積可達 7000m2。吸附性能的大小是由吸附劑的性質、吸附劑表面的大小、吸附質的性質和濃度的大小、溫度高低而決定的。具有高吸附能力的炭稱 為活性炭。 10．我們知道金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質。 答案： C。 C60 是近年來科學家在研究中發(fā)現的一種奇特的大分子，在 C60 中摻以少量某些金屬后具有超導性，它可用于制造良好的超導材料。 C60、金剛石、石墨都是僅由碳元素組成的單質，但結構不同： C60 有類似足球的結構，金剛石晶體是正四面體，石墨晶體則是層狀結構。對 C60有下列幾種說法： ① C60 是一種新型的化合物； ② C60 和金剛石、石墨是由碳元素組成的三種不同的單質； ③ C60用于制造良好的超導材料； ④ C60 的相對分子質量是 720。燃燒石墨的實驗人人都可以做，同樣把燃燒產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾，也就證明了石墨也是由碳元素組成的碳單質。 答案： B 【例 5】 如何證明金剛石和石墨都是碳元素組成的單質？ 分析： 遠在 17 世紀，意大利佛羅倫薩科學院的院士們，用取火鏡把日光聚焦在金剛石上，金剛石被燒紅，體積縮小但不熔化，最后消失了。原因是：由于木炭具有吸附性，將紅棕色的二氧化氮氣體吸附到木炭表面，所以燒瓶內氣體顏色邊淺，甚至消失；外界的大氣 壓大于燒瓶內的氣體壓強，水就被壓入燒瓶內。 原因是 。 [ 學法指導 ] 本節(jié)第一部分重點介 紹 金 剛課題 1 金剛石、石墨和 C60 物理性質 常溫 ——穩(wěn)定性 （不同） 碳單質 ——化學性質 點燃 ——可燃性 （相同） 用 途 高溫 ——還原性 石、石墨和 C60的性質和用途，學習時可采用對比的方法，并注意圖文結合及聯系最新科技成就，即以發(fā)展的觀點看待碳單質；在學習第二部分碳的化學性質時要聯系自己的生活實際和已有的知識。 [板書設計 ] 三、學案 課題 1 金剛石、石墨和 C60 [學習目標 ] 1．了解金剛石、石墨的物理性質和主要用途。 [學生練習 ] 寫出用碳還原赤鐵礦（主要成份是 Fe2O3）的化學方程式。上述反應中，氧化銅中 的氧被碳奪走而還原成銅，碳是這個反應中的還原劑。（現象