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二氧化碳氣體分析范文1
知識目標
聯系自然界的生命活動,認識二氧化碳的重要性;
通過課堂演示實驗,了解二氧化碳的物理性質和用途;
通過實驗及實驗分析,掌握二氧化碳的化學性質;
聯系生活實際,了解石灰石的用途。
能力目標
學習通過實驗認識物質性質的方法;
提高實驗探究能力。
情感目標
培養學生從生活視角觀察二氧化碳的存在及用途,再從社會視角分析其使用,體會化學與社會的關系;
聯系生命活動,認識二氧化碳的重要性;
通過對溫室氣體之一的二氧化碳的介紹,增強環境保護意識。
教學建議
知識講解指導
1.二氧化碳的物理性質,建議以探索式學習為主,讓學生根據實驗現象,得出二氧化碳的性質,而不是教師先講二氧化碳的性質,然后做實驗驗證給學生看。
2.講授方法上,建議以談話法為主,引導學生觀察,與學生討論每一點二氧化碳的具體性質。
3.對二氧化碳的化學性質,在強調不可燃性和與水反應生成碳酸的同時,單獨列出二氧化碳的不可燃性和一般情況下不支持燃燒的性質,有利于學生理解滅火這一二氧化碳重要用途。
4.二氧化碳與澄清石灰水的反應,學生并不陌生。但不宜一次就講到二氧化碳與碳酸鈣反應得到碳酸氫鈣,這樣只會使難點集中,增加學生學習難度。
課堂引入指導
方法一:近來地球上氣溫正在逐漸升高,什么原因使能地球氣溫如此變化呢?這就是二氧化碳在作怪。今天我們就來學氧化碳的性質。
方法二:據紙報道,某農村一戶農民挖了一口井,約十四、五米,因民工施工時在井下燒火照明,而家人不知。一日,其大女兒想看看井下是否有水,于是沿梯而下,結果很久不見動靜,上面的二女兒及鄰居一男孩亦跟下去,結果三人身亡于井中,為什么會出現這種悲
關于二氧化碳性質的教材分析:
二氧化碳作為氣態化合物對于學生而言并不陌生。無論呼入的新鮮空氣還是呼出的濁氣中都含有二氧化碳。雖然學生在現實生活中有了一些二氧化碳的知識,但都是零散的、不成系統的。通過這節教學,將學生頭腦中已有的知識系統化、網絡化。與前面的物質學習聯系起來,織成知識網。通過本節的學習,完善并提高學生對二氧化碳在自然界、在生命活動中作用的認識。
在氧氣、氫氣后學氧化碳,從學習程序來說對學生并不陌生。如學習物質從物質的物理性質、化學性質入手,到物質的用途學習。物理性質主要學習色、味、態、溶解性、密度、熔沸點等內容。二氧化碳是學生比較熟悉的物質。教學中應發揮學生的主體作用,利用其熟悉的知識激發學習興趣、提高學習信心,挖掘學生的主動性進行學習。
此節教學的重點是二氧化碳的性質知識的教學。教學中應充分利用化學實驗對學生形成知識的重要作用。實驗探究對激發學生學習興趣、提高學生學習能力均有重要作用。
本節知識的教學難度不大,多數內容都為學生比較熟悉的內容,或在小學自然、初中生物學科中已經接觸過的知識。教學中應充分意識到這一點選擇教學模式和教學方法。
關于二氧化碳性質的教學建議:
充分利用化學實驗在學生學習物質性質、形成化學知識的重要作用。利用實驗探究式教學模式。
根據學校情況(生源、實驗條件)不同,采用開放程度不同的實驗探究法學氧化碳的性質。
采取小組討論式學習模式。
聯系實際生活、生產學氧化碳。
課程結束指導
引導學生依據二氧化碳的性質,學氧化碳的用途從用途復氧化碳的性質。
課外實驗指導
二氧化碳性質實驗有條件時可以用干冰來制備,這樣能避免用鹽酸與石灰石制它的氯化氫氣的干擾,使學生對二氧化碳的物理性質、化學性質認識更清楚。建議補充二氧化碳溶解性實驗,用U型管做,并為講二氧化碳與水反應打下良好基礎且過渡自然。
教學設計方案1
教學過程:
【引言】
在某農村,曾經發生過這樣一件事:一家挖了一口井,很深,大約有十四、五米,因為施工人員在施工時曾在井內燒火,而家人不知。一日,其大女兒想看看井下是否有水,于是沿梯而下,結果很久不見動靜,上面的二女兒及鄰居一男孩亦跟了下去,結果三人身亡于井中。為什么會出現這種悲劇呢?是誰在作案呢?
原來是二氧化碳在作怪。今天我們來學氧化碳。
在空氣中,二氧化碳占0.03%,如果超過1%,就對人類有害處,4%~5%人會感到氣喘頭痛眩暈,10%的含量人就會窒息死亡。
【板書】第三節二氧化碳的性質
一二氧化碳的物理性質
【展示】一瓶二氧化碳的氣體。
【演示】
如圖:兩只紙口袋保持平衡,向其中一直口袋中倒入二氧化碳氣體,觀察現象。
【講解】二氧化碳是一種無色無味比空氣重的氣體,在標準狀況下,密度是1.977克/升。比空氣重。剛才我們介紹的致人死亡的井的底部有較大量的二氧化碳,引起密度大,因此,難于擴散。
【提問】二氧化碳在水中的溶解性如何?舉例說明。
【小結】通常狀況下,1體積水中能溶解1體積的二氧化碳氣體,壓強越大,溶解得就越多,如:汽水、啤酒就是高壓溶入較多的二氧化碳所形成的。如果將溫度降低至-78.5℃(101千帕),氣體二氧化碳就變成固體二氧化碳,俗稱“干冰”,其含義是“外形似冰,熔化無水”直接變成二氧化碳氣體。
【板書】二、二氧化碳的化學性質:
【演示】
兩支燃著的蠟燭都熄滅,且下面的火焰先滅。
【提問】由此實驗可得出什么結論?
(學生回答后,老師歸納)
【板書】1.一般情況下,二氧化碳不能燃燒,不支持燃燒,不供給呼吸。
(進一步解釋上述事故的發生及蠟燭熄滅的原因)
【講解】在久未開啟的菜窖,干涸的深井等處一定要防止二氧化碳含量過高而危及生命。
【提問】怎樣測試菜窖里二氧化碳的含量過高?
(學生討論后歸納)
【講解】在菜窖里做一個燈火實驗,如果燈火熄滅或燃燒不旺,說明二氧化碳含量高,人不要進去。
【演示】
【現象】紫色石蕊試液通入二氧化碳氣體后顏色變紅,加熱后紅色褪去,又恢復紫色。
【講解】二氧化碳溶解在水里生成碳酸(H2CO3),紫色石蕊試液遇酸液變紅。碳酸不穩定,加熱分解生成水和二氧化碳。
【板書】2.和水反應:
H2O+CO2==H2CO3
【演示】
澄清石灰水中吹二氧化碳氣體,觀察現象。
【現象】澄清石灰水變渾濁。
【板書】3.二氧化碳使澄清石灰水變渾濁
Ca(OH)2+CO2====CaCO3+H2O
【講解】碳酸鈣為白色不溶于水的固體,通入過量的二氧化碳氣體,碳酸鈣溶解變成溶于水的碳酸氫鈣
CaCO3+H2O+CO2====Ca(HCO3)2
碳酸氫鈣溶液加熱后,又變成碳酸鈣
廣西桂林著名的蘆笛巖內的石柱、石筍或溶洞都是長年累月發生上述反應所致。
二氧化碳使澄清石灰水變渾濁是二氧化碳的重要性質,可用之檢驗二氧化碳的存在。
【講解】物質的性質決定物質的用途,二氧化碳也有許多重要的用途。
【板書】
三二氧化碳的用途
1.二氧化碳不支持燃燒,不能燃燒,且比空氣重,可用它來滅火。(簡介滅火器原理)
2.干冰升華時吸收大量熱,可用它做致冷劑或用于人工降雨。
3.工業制純堿和尿素等。
4.植物光合作用。
【小結】二氧化碳是碳的一種重要化合物,掌握它的性質后合理利用它。
教學設計方案2
教學重點:二氧化碳的化學性質,既二氧化碳與水、與石灰水的反應
教學過程:
【引入】
找有關溫室效應或植物的光合作用的錄像放1~2分鐘。
提出問題:
1、空氣中二氧化碳的含量是多少?
2、多些行否?
3、沒有行否?
4、二氧化碳有什么重要性質?
【展開】
教師組織學生實驗。
根據學校條件不同,采取不同方案。
方案一:學生以小組形式活動。教師將實驗內容提前印成學案發給學生。課堂上簡單講解實驗注意事項。而后又學生一小組為單位實驗,邊實驗邊填表分析每個實驗的現象與結論。最后通過師生共同討論,板書填表來認識CO2的物理性質、化學性質及用途。
方案二:學生以組為單位活動。教師將實驗內容提前印成學案發給學生。教師講一個實驗學生做一個實驗,總結一個實驗。最后通過師生共同討論,板書填表來認識CO2的物理性質、化學性質及用途。
方案三:學生邊講邊實驗。
方案四:教師演示實驗,學生與教師共同討論,逐步得出結論——二氧化碳的物理性質和化學性質。
學生實驗:
實驗1:觀察氣體實驗
利用簡易氣體發生裝置制取一集氣瓶二氧化碳,觀察。再將一根燃著的火柴伸到瓶口,觀察火柴燃燒的情況。(用小型塑料瓶裝)
實驗2:溶解性實驗
向集滿二氧化碳的塑料瓶中加入約一半的水,立即旋緊瓶蓋,振蕩,觀察。
實驗3:滅火實驗
將二氧化碳氣體慢慢倒入放有燃著蠟燭的燒杯中,觀察
實驗4:密度實驗
在自制杠桿天平的兩端掛上質量相同的兩個紙盒或一次性水杯。杠桿平衡后將集氣瓶中的二氧化碳象倒水一樣倒入其中一個紙盒或杯子里。觀察。
實驗5:與水反應實驗
在試管中加入少量蒸餾水,滴入2滴紫色試蕊試液,通入二氧化碳(氣體發生裝置)一段時間,觀察。加熱試管,使試管內液體沸騰,觀察水溶液顏色。
實驗6:與石灰水的反應
試管中取少量石灰水,通入二氧化碳(氣體發生裝置)一段時間,觀察石灰水變化。與水反應實驗
實驗7:趣味實驗
打開一瓶汽水瓶蓋,立即塞上帶導管的橡皮塞,另一端伸入一支裝有澄清石灰水的試管中,觀察。
總結:
一、二氧化碳的物理性質
二、二氧化碳的化學性質
1.不支持燃燒,不供給呼吸。(燈火試驗)
2.與水反應
CO2+H2O===H2CO3(使紫色石蕊試液變紅)
H2CO3====CO2+H2O(碳酸飲料)
3.與石灰水反應
CO2+Ca(OH)2===CaCO3¯+H2O(澄清的石灰水變混濁)
(抹墻)
三、二氧化碳的用途
1.滅火:Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2
2.化工產品的原料
3.制冷劑
4.植物光合作用
四、石灰是的用途
石灰石、大理石、白堊的主要成分都是:CaCO3
主要用途:
1.建筑材料
2.制生石灰:CaCO3=====CaO+CO2
3.制水泥
結束:
討論:為了使用石灰漿(氫氧化鈣)抹的墻壁快點干燥,為什么常常在室內生個炭火盆?為什么開始時,墻壁反而潮濕?
小組討論,代表發言
生炭火盆是為了生成CO2
C+O2====CO2
CO2+Ca(OH)2===CaCO3¯+H2O
生成的CaCO3會比較堅硬。但引有水生成,反而開始墻壁會潮濕。
探究活動
1.試設計家庭化學實驗證明碳酸飲料中的二氧化碳存在。
2.人體吸入的空氣中二氧化碳的體積分數約占0.03%,而呼出的氣體中二氧化碳的體積分數約占4%。怎樣用實驗證明呼出氣體中的二氧化碳含量比吸入空氣中的二氧化碳含量高。
3.調查報告:結合生活經驗,查閱資料,試寫出氧氣和二氧化碳在自然界中的循環報告。
4.討論:二氧化碳是如何造成溫室效應的?
提示:
二氧化碳氣體分析范文2
本節課的教學內容選自人教版九年級《化學》上冊“碳和碳的氧化物”課題2“二氧化碳制取的研究”。
二氧化碳制取的研究是在學習氧氣的實驗室制法之后學習的另一種常見氣體的實驗室制法,是學氧化碳性質的必要知識儲備。通過本節課的學習可以使學生掌握實驗室制取氣體的設計思路,也可以豐富學生的文化知識,拓寬學生的視野,提高學生的實驗探究及實驗基本操作能力,形成完整的知識體系。
二、教學目標的確定及依據
通過前一階段的學習,學生已經具備了一定的實驗基本操作能力,而實驗室制取氧氣又為探究實驗室制取二氧化碳提供了思路。本節課教學需要進一步提高學生分析問題、解決問題及實驗操作能力。確定本節課的教學目標如下:
知識與技能:
了解實驗室制取二氧化碳的反應原理,探究實驗室制取二氧化碳的裝置,并利用設計的裝置制取二氧化碳;
了解實驗室制取氣體的設計思路和方法。
過程與方法:
通過實驗室制取二氧化碳的反應原理、實驗裝置、收集方法和驗滿方法的探究,提高學生實驗操作技能,培養學生觀察能力、探究能力、分析和歸納能力以及交流協作能力。
情感態度與價值觀:
教學中注重培養學生嚴謹、細致的科學態度和探索精神,增強學生的團結協作、勇于創新精神,激發學生學習化學的興趣和熱情。
三、教學重點和難點
“課程標準”是確定教學目標的依據,根據教學目標及現階段學生的知識儲備、智力發展程度,確定了如下教學重點、難點,以發展學生的能力,提高學生素質。
重點:采用活動與探究的方式研究實驗室中制取二氧化碳的藥品、反應原理、儀器裝置,并利用設計的裝置制取二氧化碳。
難點:實驗室制取并收集二氧化碳氣體。
四、學情分析
在第二單元的教學中,學生已經學習了氧氣的實驗室制法。對于實驗室氣體的制備有了一定的認識,了解了實驗室制取氣體的設計思路。因此,學生探究實驗室制取二氧化碳的方法并不困難。本節課的教學,旨在使學生掌握科學的學習方法,培養學生分析問題、解決問題及實驗操作能力,以及學習化學的理念,引導學生循著科學的發展過程去體驗化學的奧妙,激發學生的求知欲,培養學生終身學習的能力。
五、教學方法
“授之以魚,不如授之以漁。”在注重知識傳授的同時,更要注重學生獲取知識的過程。為此我采用以教師為主導,學生自主探究,小組合作交流,分析、討論、歸納的教學法,讓學生積極、主動地參與教學過程,體會自主學習的樂趣,養成持續學習的習慣,掌握獲取知識的途徑。并利用多媒體輔助教學,將抽象思維變為直觀,節約教學時間,豐富教學內容。
六、教具的準備
儀器:錐形瓶、廣口瓶、試管,單、雙孔塞、橡膠管、長頸漏斗、集氣瓶。
藥品:塊狀大理石、塊狀石灰石、碳酸鈉粉末、碳酸氫鈉粉末、塊狀碳酸鈣、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水。
七、教學流程
1.營造氛圍,導入新課。
我們探究了空氣的組成,知道二氧化碳只占空氣體積的0.03%,但我們不要小看這0.03%的二氧化碳,它與我們的生活密切相關,它使地球不是很冷,它是光合作用的原料,從而為自然界的生物生存提供保障,說到這兒你是否想知道二氧化碳是什么樣了呢?你是否想知道如何才能獲得二氧化碳呢?
恰當的導入可以形成良好的學習氛圍,并暗示本節課的學習內容,從而激發學生的探究欲。
2.溫故知新,慢慢求索。
教師引領學生回憶實驗室制取氧氣的過程,并激發學生思考在實驗室制取氧氣時,解決了哪些問題才順利制取出氧氣的?學生根據已掌握的知識會一一地解答出來。此時教師繼續引導:實驗室制取氧氣首先是從藥品、反應原理開始探究的,那么實驗室制取二氧化碳也不例外。請同學們回憶所學過的有二氧化碳生成的化學反應有哪些呢?
由已知帶動未知的探究,自然過度,符合學生思維發展,在這一環節中可以檢查學生書寫化學方程式的能力,為探究新知識做好鋪墊。
3.啟發引導,獲取新知。
(1)實驗室制取二氧化碳反應原理的探究。
教師引導學生討論分析上述方程式是否適合制取二氧化碳。學生自主討論分析后會得出均不適合的結論。思路中斷,教師適時再次引導:既然我們學過的化學反應都不適合制取二氧化碳,那就請同學們自己探究實驗室制取二氧化碳的化學反應吧。學生利用教師所提供的儀器和藥品學生分組進行實驗探究,教師指導學生闡述各個反應實驗現象,由學生討論分析得出實驗室制取二氧化碳的反應原理及恰當的藥品。
(2)實驗室制取二氧化碳發生裝置和收集裝置的探究。
學生先回憶制取氧氣的發生裝置和氣體收集方法,然后教師利用多媒體分別投影出發生裝置和氣體收集裝置圖(略)。由學生分析、討論適合實驗室制取二氧化碳的發生裝置和收集裝置。
實驗室制取二氧化碳是初中化學第六單元的學習內容,學生已具備了一定的實驗基本操作技能。這一環節旨在鍛煉學生自主學習能力,提高學生素質,培養學生終身學習理念。
4.設計實驗、探究交流。
活動:學生分組在教師的指導下組裝儀器并制取一瓶二氧化碳氣體。
教師指導學生制取并收集一瓶二氧化碳,讓學生體會收獲的快樂。學生在制取過程中,很快會發現二氧化碳氣體是無色、無味的氣體。如何判斷二氧化碳氣體收集滿了是個難題,探究欲望再一次被激發。經過討論、實踐學生會順利解決這一問題。再一次培養了學生發現問題和解決問題能力,達到活學活用的目的。從中學生也會領會實驗室制取氣體的設計思路,并形成完整的知識體系。與此同時,教學難點隨之突破,教學任務圓滿完成。
5.課堂總結,提升素質。
請學生總結歸納這節課的學習收獲。
6.板書設計。
課堂教學是一門綜合藝術,板書是課堂教學中不可缺少的一環。根據教學內容特點,我采用如下的板書設計:
二氧化碳制取的研究
一、藥品及反應原理
1.藥品:大理石(或石灰石)和稀鹽酸
2.原理:CaCO3+ 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
二、實驗裝置
三、實驗步驟
①連接儀器
②檢查裝置的氣密性
③裝入藥品(先固體后液體)
④收集氣體(驗滿)
⑤檢驗氣體(通入澄清石灰水)
二氧化碳氣體分析范文3
科學概念:(1)能闡述人體需要消耗氧氣,將氧氣吸收,將二氧化碳排出體外。(2)能說出人體主要的呼吸器官包括:鼻腔、咽、喉、氣管、支氣管和肺。(3)能描述“呼吸將氧氣帶入體內,將二氧化碳排出體外的”過程。(4)能對比吸入氣體和呼出氣體中氧氣和二氧化碳含量的變化。(5)能正確使用氧氣傳感器獲取數據。(6)能對數據進行分析,能得出“我們吸入氣體和呼出氣體中氧氣和二氧化碳的含量是會發生變化的”。(7)能正確選擇老師提供的實驗器材并設計實驗。
2.過程與方法:
(1)教學環節
活動目標:通過體驗呼吸引出“吸入氧氣,呼出二氧化碳”的錯誤說法,巧妙地利用“人工呼吸”視頻質疑,引出課題。
(2)教學內容
①體驗導入
活動設計1.全體同學起立,我們用自己覺得最舒服的姿勢來放松放松。隨著老師的口令“吸氣-呼氣-慢慢地吸-慢慢地呼”。請問:我們在吸入(生答:氧氣)呼出(生答:二氧化碳)
老師質疑:我們真的是吸入氧氣呼出二氧化碳嗎?(投票)
②請大家看看這只休克的小鳥是怎樣被救活的吧?。ㄓ^看美國小伙人工呼吸救活小鳥的視頻)
質疑:如果我們呼出的是二氧化碳,那么小鳥怎么會復活呢?
(3)揭示課題:今天我們來通過研究《人體的呼吸》(板書:人體的呼吸)驗證下這句話到底對不對?
①新課授課
活動目標:通過學生親身體驗呼吸過程,了解呼吸器官,并且知道呼吸過程中氣體是如何“一進一出”的。
②活動設計
師:人體呼吸人需要用哪些器官進行呼吸呢?請同學們聯系自己學習的知識以及結合自己的生活經驗,你可以摸摸自己,也可以摸摸同學。談談你覺得身體的哪些器官有參與了呼吸?(預設:學生說一些呼吸器官)
師:你剛才說到的這些參與了呼吸的器官,就叫做“呼吸器官”。那么,它們在身體的哪里呢?一起來看老師提供的資料,他們分別都在身體的那個位置呢?填寫研究任務一。想象一下:吸氣呼氣的過程中,空氣先到哪里再到哪里?互相說一說。學生分組學習活動
學生匯報――我會認呼吸器官。
畫路徑:空氣在我們呼吸器官里一進一出“旅行”。誰能說說它的路徑。
3.教學重點
學生能正確選取實驗材料并進行實驗設計;學生能通過實驗獲取精確的數據并能對其進行分析;糾正迷思概念“我們吸入氧氣,呼出二氧化碳”,糾正為“我們吸入富含氧的氣體,呼出富二氧化碳的氣體。”幫助學生建構起科學的概念。
教學難點:學生能正確選取實驗材料并進行實驗設計
匯報交流。
(1)老師:下面請各小組上傳你們采集到的數據。談談你們有什么發現?
(2)匯報:
①教室里不同地方的氧氣含量不一樣。
②大家每呼吸一次消耗的氧氣不一樣。(為什么有高有低)……
(3)你覺得為什么我們吸入的氣體和呼出的氣體的氧氣含量會有變化?
(結論:氣體進入我們身體,消耗了氧氣,產生了二氧化碳。)
(4)糾正迷思概念:將“我們吸入氧氣”糾正為“我們吸入富含氧的氣體”
(5)研究吸入和呼出氣體中二氧化碳含量的變化。
①今天這節課通過使用氧氣傳感器收集數據、分析數據,用數據來幫助我們獲得更精確的實驗結果??諝庵胁恢褂醒鯕?,還有……?你還想研究什么呢?(吸入和呼出的氣體中二氧化碳的含量如何變化的呢?)
② 如果想測量吸入和呼出的氣體中二氧化碳含量的變化,你會選取怎樣的實驗材料,怎么做實驗呢?(生談)
③老師已經做了測量呼出和吸入的二氧化碳的含量變化的實驗。得到的數據是……,通過這些數據,我們發現:氧氣變少了,二氧化碳變多了。
4.總結 幫助學生建立知識體系,把握重難點
(1) 我們吸入氣體和呼出氣體中氧氣和二氧化碳的含量是會發生變化的。
(2) 呼吸將氧氣帶入體內,將二氧化碳排出體外的。
二氧化碳氣體分析范文4
摘要:在實驗探究中,教師應該關注實驗細節,增強實驗“三度”:改變實驗步驟,增進探究的深度;設計實驗漏洞,增加探究的廣度;開展對比實驗,增強探究的精度。
關鍵詞:探究;深度;廣度;精度
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,新課程以實驗探究為載體,培養學生的思維能力、實踐操作能力和合作交流的能力。然而,教材提供的探究實驗僅僅是師生開展科學探究的素材,在探究教學中,教師應該關注實驗細節,增強實驗“三度”。具體說就是:改變實驗步驟,增進探究的深度;設計實驗漏洞,增加探究的廣度;開展對比實驗,增強探究的精度。
一、 改變實驗步驟,增進探究的深度
實驗是化學研究的重要方法,有的實驗操作順序不同,可能會導致實驗現象大相徑庭,有的實驗盡管步驟不同,但實驗現象卻是相同的,對于異途同歸的探究實驗,如果改變操作順序,就能增加實驗探究的深度。
1.二氧化碳與水反應
課本關于二氧化碳與水反應的探究實驗步驟一般是這樣的:
(1)取兩支試管A和B,在A、B兩支試管中分別加入2mL蒸餾水,滴入2滴紫色石蕊試液。向A試管中通入二氧化碳氣體,B試管用于對比,觀察記錄實驗現象。
(2)取下試管A,加熱液體至沸騰,觀察顏色是否變化。
按照這樣的實驗步驟操作,探究的深度略顯不足。不妨將實驗步驟(1)做如下改進:①取兩支試管A和B,在A、B兩支試管中內分別加入2mL蒸餾水,向A試管中通入二氧化碳氣體,B試管用于對比,觀察到A、B試管內還是無色液體,沒有任何變化,不能確定二氧化碳是否與水是否發生了化學反應。要檢驗二氧化碳與水發生了化學反應還需要借助紫色石蕊試液(它遇到酸性物質會變為紅色)。②向A、B兩支試管內分別滴入2滴紫色石蕊試液、振蕩,觀察到A試管內石蕊試液呈現紅色,B試管內石蕊試液呈現紫色。證明A試管內水已經和二氧化碳發生了反應生成了酸性物質(碳酸)。③將紅色的石蕊試液加熱至沸騰,發現紅色石蕊試液又變為紫色,從而得出二氧化碳的兩個化學性質:
CO2+H2O=H2CO3H2CO3=CO2+H2O
2.將二氧化碳倒入階梯狀蠟燭的燒杯中
一般實驗步驟如圖1所示,觀察到下層蠟燭先熄滅,上層蠟燭后熄滅,得出二氧化碳密度比空氣大,不燃燒也不支持燃燒的性質。如果在此實驗的基礎上再增加一個探究實驗,如圖2所示,改變二氧化碳的傾倒方向,觀察到上層蠟燭先熄滅,下層蠟燭后熄滅。兩個截然相反的實驗現象給學生強烈的視覺沖擊和思維震撼,看似相異的現象卻反映了二氧化碳相同的性質。
二、設計實驗漏洞,增加探究的廣度
為了強調實驗細節,教師不妨設計一些教學漏洞,讓學生在辨錯、析錯、糾正的過程中關注實驗細節。例如,二氧化碳的制備實驗可以設計三個操作漏洞,增加實驗探究的廣度。
漏洞1.長頸漏斗未形成液封
如圖3所示,實驗前檢查裝置的氣密性良好,向錐形瓶內加入石灰石或大理石,從長頸漏斗加入稀鹽酸(量比較少,未浸沒長頸漏斗的導管形成液封),錐形瓶內有大量的氣泡,但是一段時間后用燃著的木條檢驗,木條并不熄滅。組織學生查找原因:氣體從長頸漏斗內逸出,因而收集不到二氧化碳氣體。改進措施:繼續添加稀鹽酸,浸沒長頸漏斗的導管形成液封,如圖4所示,很快就能收集滿二氧化碳氣體。這樣從反面強調了使用長頸漏斗制備氣體時,長頸漏斗一定要形成液封,否則氣體將從長頸漏斗內逸出,無法收集到氣體。
漏洞2.膠塞未旋緊,裝置漏氣
用圖5所示的裝置制備二氧化碳氣體并探究二氧化碳的性質。若制備二氧化碳前,經檢驗得知該裝置的氣密性良好,但向燒瓶內加過大理石或石灰石,蓋上膠塞后,滴下稀鹽酸,試管內卻無氣泡出現。學生分析試管內無氣泡出現的原因是:膠塞未旋緊,裝置漏氣。在維持原裝置和試劑都不變的基礎上,改進措施:旋緊膠塞。該實驗漏洞從反面強化了學生實驗經常容易忽略實驗細節:未旋緊膠塞,裝置漏氣。
漏洞3.未打開分液漏斗蓋子;難以滴加液體
如圖5所示,制備所需二氧化碳前,經檢驗得知該裝置的氣密性良好。但加過大理石或石灰石,旋緊膠塞后,打開分液漏斗的活塞,沒有稀鹽酸滴下。學生分析異常的原因是:分液漏斗蓋子未打開,難以滴加液體藥品。改進措施:打開分液漏斗的蓋子。
三、開展對比實驗,增強探究的精度
不少課本和教輔用書上關于二氧化碳的收集方法的表述是:只能用向上排空氣法收集,因為二氧化碳的密度比空氣大,不與空氣發生化學反應。不能用排水法收集,因為二氧化碳能溶于水。在探究二氧化碳的實驗室制法時,教師可以組織學生開展對比實驗,探究用排水法和向上排空氣法收集二氧化碳氣體的速度以及收集到的二氧化碳的純度,增強實驗探究的精度。
1. 比較用兩種方法收集二氧化碳的耗時長短
在大試管中加入5粒石灰石、傾倒約試管1/3的稀鹽酸,取一支試管A,用排空氣法收集二氧化碳,驗滿后,再用膠塞塞緊,備用。取另一支容積相同的試管B,用排水法收集一試管二氧化碳,收集滿后,用膠塞旋緊,備用。分別記錄兩種方法收集滿二氧化碳所用的時間。實驗發現:收集等體積的二氧化碳時,用排水法收集比用排空氣法收集所需的時間短。因而,用排水法收集二氧化碳的速度更快。
2. 比較用兩種方法收集二氧化碳的純度
向試管A、B中分別滴加三滴管澄清的石灰水,旋緊膠塞,同時用力振蕩,直到澄清的石灰水變渾濁又變澄清,記錄所用時間,發現B試管比A試管所用的時間要短。所以,用排水法收集到的二氧化碳更加純凈。
二氧化碳氣體分析范文5
關鍵詞:海洋平臺;液態二氧化碳;滅火系統;調試
中圖分類號:TJ53+3文獻標識碼: A
引言:
隨著鹵代烷滅火劑的全面淘汰,二氧化碳作為潔凈滅火劑,由于其來源廣、成本低、適用范圍廣等特點,已普遍地應用于許多具有火災危險的重要場所。二氧化碳是一種無色、無味,不導電、性能穩定、無環境污染、且不需要專門生產(其他行業生產的副產品),能夠用于撲救多種火災的潔凈滅火劑。經調查,目前二氧化碳滅火系統的裝設量已達裝設總量的15%以上,是僅次于水滅火系統的第二大滅火系統。
一、液態二氧化碳滅火基本理論
二氧化碳常態下是一種無色無味的氣體,屬于碳氧化物的一種。在常溫常壓下,密度相對于空氣略大,微溶于水,融水形成碳酸。二氧化碳大約占到大氣體積的0.03-0.04%,隨著溫室效應的增強,或略顯偏高。大氣中二氧化碳的主要來自有機化合物的燃燒、細胞的呼吸作用、微生物的發酵。
二氧化碳的表達式為CO2,結構式為C=O=C,相對分子質量44.01,通常以氣、液、固三種形式存在。二氧化碳物理性能見表1。
圖1二氧化碳分子結構
表1二氧化碳物理性能
二、惰性氣體滅火的理論
二氧化碳注入封閉火區后,不僅使得含有高含量氧氣的火區氣體排出,使得二氧化碳充滿火區空間,還使得二氧化碳環繞在燃燒物的四周,沖淡燃燒物四周空氣中的氧氣含量,使得氧氣含量下降,從而使燃燒熱量的產生速率下降,當燃燒物的熱產生率小于其熱散失率的程度加大,燃燒物的燃燒狀態就會發生轉變,燃燒隨后就會停止,注入液態二氧化碳后其滅火作用有:
(1)火區內的高濃度氧氣經過可控通風巷道排出,從而使得火區內氧氣濃度降低。
(2)注入火區中的液態二氧化碳是在足夠的壓力下壓注的,注入液態二氧化碳氣化后會增大火區壓力,可以有效減少火區的漏風。
(3)注入的液態二氧化碳溫度低,在其汽化過程中能夠吸收大量熱量,有效降低火區溫度。
(4)封閉火區注入二氧化碳后,不僅可以有效惰化火區,而且能夠起到抑爆的作用。
(5) 二氧化碳氣體具有自動追蹤、尋找火源的作用,而且具有在較短時間內擴散到整個空間的功效。據試驗,1m3的二氧化碳氣體的滅火效果相當于氮氣的3-7倍。
三、液態二氧化碳滅火設計探討
(一)、液態二氧化碳灌注方式
液態二氧化碳灌注方式包括兩種,一類是在地面將液態二氧化碳經氣化灌注,另一類是在井下將液態二氧化碳直接灌注。其中,前一種方式適用于井下防滅火、抑制瓦斯和煤塵爆炸等方面,特別適用于預防易自燃煤層火災和瓦斯事故的搶險救災。該方式是在井口附近地面直接安裝液態二氧化碳裝備,并且連接井下防滅火管路,使其成為地面固定式液態二氧化碳防氣化防滅火裝備系統;后一種主要應用于井下滅火,該方法具有窒息火區、冷卻降溫作用,其滅火效果好,而且火區不容易復燃的特點。該方法雖然也具有防火和抑制瓦斯和煤塵爆炸功能,但在井下實施長期防火作業實有困難,而阻爆作業也具有危險性,不如前一種方法安全可靠。針對高瓦斯礦井大面積火災,由于其滅火難度以及火區爆炸的危險性,宜采用在地面將液態二氧化碳經氣化灌注。
(二)、液態二氧化碳氣化防滅火裝備系統工藝流程
固定式液態二氧化碳氣化防滅火裝備系統工藝流程如圖2。在該流程圖中,貯液罐、空氣自熱式氣化器、氣電加熱式氣化器、氣體調壓裝置均為主體工藝設備,并由液相管路連接,構成為主生產工藝裝備系統;而貯液罐旁路泵送系統、氣相增壓系統、氣電加熱系統及井下管路系統均為輔助系統,主系統和輔助系統共同構成固定式液態二氧化碳防滅火裝備系統。
圖2液態二氧化碳氣化防滅火裝備系統工藝設計流程圖
(1) 貯液罐、空氣自熱式氣化器、氣電加熱式氣化器及其金屬高壓軟管1共同構成液相系統;金屬高壓軟管2為液、氣混相管路,是空氣自熱式氣化器與氣電加熱式氣化器之間的連接件。
(2)由泵與連接鋼管4和5構成為貯液罐旁路增壓泵送系統,貯液罐、氣電加熱式氣化器及其金屬高壓軟管6構成為氣化器增壓系統。
(3)由配電箱、熱交換器及其電源線構成為氣電汽化器的加熱系統;(4)由氣體調壓裝置及其控制閥門構成為氣態二氧化碳輸出系統。
(三)、固定式液態二氧化碳氣化防滅火裝備系統
該系統平臺裝備部分還設置有液相管路系統和氣相管路系統,其中液相系統將把貯液罐內的液態二氧化碳連續不斷地供給氣液轉換器,使之氣化;而氣相系統則對氣液轉換器實施增壓作用。以上兩個系統均通過金屬高壓軟管或鋼管把貯液罐和氣液轉換器連接起來,使其成為輸送液態二氧化碳和實施增壓的通道,除此之外,在強熱式氣液轉換器內設置了加熱系統,對該氣液轉換器進行加熱。
圖3液態二氧化碳氣化防滅火系統示意圖
貯液罐的功能和作用是:將來自化工廠的低溫、高壓液態二氧化碳儲存于貯液罐內,并供給轉換器氣化使用。為了保溫起見,貯液罐結構設計為內外雙層罐,類似暖瓶膽,以利于保溫,防止液態固化。罐體容量可根據防滅火要求制作,材質選用優質鋼材。貯液罐外側設有旁路泵送增壓系統,該系統保證使貯液罐內的壓力達到設計壓力范圍,當其壓力達到下限值,則旁路泵送增壓系統立即自動啟動,并往貯液罐內增壓至設計壓力的上限值,此時自動停泵,如此循環往復。貯液罐內設計壓力為1.3-2.2MPa范圍,泵送系統始終要保證貯液罐內設計壓力,其工作方式為間斷式,不是連續式,泵工作時間約占氣化時間的三分之一,所以比較省電。通過以上論述可知,將貯液罐制作成為雙層結構并配有旁路增壓系統和液相、氣相系統,其結構合理,系統完善。
(四)、工作原理及啟動方式
(1)手動控制:在氣體滅火系統中,系統在自動控制狀態下也可隨時由手動控制,手動控制優先于自動控制。當保護區發生火災時,按下控制器的手動啟動按鈕,或防護區外的緊急啟動按鈕,系統馬上進入30s延時階段,之后程序與自動控制相同。
(2)自動控制:當保護區發生火災時,第一路探測器發出火災信號時,控制器發出警報,指示火災發生部位;第二路火災探測器發出火災信號時,系統開始進入30s延時階段,控制器一方面發出聲、光報警,另一方面發出聯動控制型號(如關閉送風設備、防火門窗等),延時30s后控制器發出指令啟動驅動氣體電磁閥,驅動氣體(高壓氮氣)通過管網打開集流管上的選擇閥和儲存滅火劑容器的容器閥,二氧化碳通過管道送到保護區經噴嘴釋放滅火。
(3)緊急停止控制:當發生火災警報時,在延時階段發現不需要啟動氣體滅火系統滅火時,可手動按下控制器上的紅色緊急停止按鈕。
(4)機械應急手動控制:當防護區發生火災,但由于電源或自動控制系統發生故障不能執行滅火指令時,可用機械應急手動控制操作。機械應急有兩種啟動方法,一種有啟動氣體瓶,可直接手動打開對應保護區的啟動氣體電磁閥,之后程序與自動控制相同;另一種是非驅動氣體啟動方式的話,可直接手動打開對應保護區的選擇閥和儲存滅火劑容器閥,之后程序與自動控制相同。
四、固定式液態二氧化碳裝備系統技術參數
固定式液態二氧化碳裝備系統技術參數見表2。
表2技術參數表
例如:全淹沒系統中的高壓滅火系統,其滅火劑儲存用量應為設計用量與儲存容器內的剩余量之和,常見的情況是滅火劑儲存量等于設計用量,而忽略了應加上的儲存容器內剩余量。此外防護區的環境溫度也對二氧化碳的設計用量存在影響,當環境溫度超過100℃時,滅火劑用量應原設計用量基礎上每超過5℃增加2%,當環境溫度低于-20℃時,滅火劑用量應在原設計用量基礎上每降低1℃增加2%。這些因素都是在設計和施工時應在特別注意的。
五、結束語
我國海洋平臺興起于近年,對海洋平臺的設計還處于不斷完善階段。本文詳細地分析了二氧化碳滅火系統設計方法,對固定式二氧化碳滅火系統及裝備進行了較為詳盡的闡述,這對于今后海洋平臺的二氧化碳系統設計有一定的指導作用。
參考文獻:
[1] 國際海事組織.國際海上人命安全公約綜合文本[S].
二氧化碳氣體分析范文6
關鍵詞:對照實驗;生成性資源;教學策略
筆者通過對教材的分析和實際教學中出現的問題中發現,學生對于華師大版教材九年級上冊第一章第三節《重要的堿》這節課中有些問題不明白:氫氧化鈉能與二氧化碳反應無明顯現象,到底有沒有反應呢?教師說反應了,學生不見的會明白!這跟學生所認為的化學反應有氣泡或者沉淀現象等等是不同的,對學生來說這是個難點!那么如何幫助學生突破這個難點呢?
首先,我們來看教材的處理方法:演示實驗――在一個充滿二氧化碳的礦泉水瓶中加入適量的氫氧化鈉溶液,迅速蓋住瓶蓋。振蕩溶液,會發現瓶會變癟。由此得出,二氧化碳能與氫氧化鈉反應,使瓶內氣壓變小,從而在外界大氣壓的作用下瓶變癟了。
對于這個實驗我覺得有以下問題:對于瓶變癟的現象學生覺得可能是由于二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中造成的,因為二氧化碳溶解在水中也能使瓶內氣壓變小,從而使瓶變癟。而教材提供的素材沒有排除水的因素。那么如何排除水的干擾?筆者對教材的演示實驗作了如下改進:
一、先設置一個對照實驗
1.實驗
準備兩個事先充滿二氧化碳的礦泉水瓶標上甲、乙。(1)在甲礦泉水瓶中注射進20毫升水。(2)在乙礦泉水瓶中注射進20毫升氫氧化鈉溶液。然后仔細觀察現象!
2.對這個實驗的說明
(1)筆者用的礦泉水瓶是農夫山泉350毫升裝的空瓶,選用這種瓶的原因是,這種瓶相對較硬挺,在二氧化碳溶于水后,在有針筒插在上面的橡皮塞時,不會引起瓶的形變,而二氧化碳與氫氧化鈉反應后卻會使瓶發生明顯變癟的現象。還有一點是,這種瓶要用稍大的力才能變形,便于區分現象。
(2)實驗設置理由:既然教材的處理方法會讓學生覺得瓶變癟的原因可能是二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中,那么我們可以在一個同樣充滿二氧化碳的礦泉水瓶中分別注射進相同量的水和氫氧化鈉溶液,我們控制的唯一變量是注射進的物質是否含有氫氧化鈉。
(3)為何在實驗中將倒入氫氧化鈉溶液改為注射氫氧化鈉溶液?筆者在準備實驗時做了試驗:在兩個同樣充滿二氧化碳的空礦泉水瓶中分別倒入20毫升水和氫氧化鈉溶液,發現倒入水的瓶會變癟,不過不是很明顯,而倒進氫氧化鈉溶液的瓶變癟很明顯。經過分析比較,很容易得出瓶變癟是因為二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應。但是這里就出現了一個小問題:倒入水的瓶變癟不明顯是不是會讓學生覺得二氧化碳不會溶解在水中。這與華師大版教材七年級下冊二氧化碳能溶解在水中相矛盾。
二、引導學生思考如何將變癟的礦泉水瓶變回正常形態
1.具體的教學過程
案例名稱:突破“氫氧化鈉與二氧化碳反應”教學難點的教學設計。
演示:將CO2分別通入Ca(OH)2、NaOH溶液中。
師:同學們觀察到了什么現象?
生:在氫氧化鈣溶液中通入二氧化碳發現溶液變渾濁,而氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳無明顯現象。
教師板書Ca(OH)2與CO2反應的化學方程式:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
師:CO2與Ca(OH)2反應有沉淀生成,而放NaOH的試管無現象,那么CO2與NaOH是不是確實發生了反應?接下來我們用實驗證明CO2與NaOH發生了反應。
板書:用實驗證明CO2與NaOH發生了反應。
師:先來觀察一個對照實驗、仔細觀察產生的現象并思考其中的原因。這里需要事先說明的是,礦泉水瓶的瓶蓋我換成了橡皮塞,等一會兒注射時為了避免針頭在橡皮塞中被橡膠堵塞,所以老師會換上有針頭的橡皮塞。因為常溫下二氧化碳密度大于空氣,所以只要換的快一點,對實驗的影響應該是不大的。
演示實驗:準備兩個事先充滿二氧化碳的礦泉水瓶標上甲、乙。(1)在甲礦泉水瓶中注射進20毫升水。(2)在乙礦泉水瓶中注射進20毫升氫氧化鈉溶液。
師:大家觀察到了什么現象?
生1:甲瓶沒有變癟,乙瓶明顯變癟了。
師:我們來分析這些實驗現象背后的原因!首先來分析甲瓶的現象,原來甲瓶容積約為380毫升,我將20毫升的水注射進瓶內,總體積應該為400毫升,但現在總體積約為384毫升,減少了16毫升,水還在里面,說明減少的是氣體,那么這16毫升氣體到哪里去了呢?
生2:二氧化碳溶解在水里了。
師:對,二氧化碳能溶于水,平常情況下1體積水能溶解1體積二氧化碳。而現在20毫升水大約溶解了16毫升,這是為什么呢?
生3:因為氣體的溶解能力隨溫度的升高而減弱。
師:對,1體積的水溶解1體積的二氧化碳是在1標準大氣壓下0攝氏度時的情況,而今天的氣溫大約為20攝氏度,所以20毫升的水大約溶解了16毫升的二氧化碳氣體。下面我們再來分析乙瓶的現象。乙瓶變得很癟說明里面的氣體的體積變小了很多,這么多的氣體到哪里去了呢?
生4:溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了!
生5:不可能,理由是如果是二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中了,那么甲瓶、乙瓶現象應該一致!
師:那么二氧化碳到哪里去了?
生6:二氧化碳與氫氧化鈉反應了。
師:說得對!二氧化碳可以與氫氧化鈉發生反應。
教師板書:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
師:現在知道二氧化碳與氫氧化鈉反應了使瓶變癟,現在有沒有辦法使變癟的瓶變回正常形態?
生7:只要加入足量鹽酸與碳酸鈉,反應能生成二氧化碳氣體就行。
師:下面我們來試驗這個方法。
教師演示實驗:將20毫升鹽酸用針筒注射進乙瓶。
師:大家觀察到了什么現象?
生8:出現很多氣泡,瓶身慢慢變鼓了。
師:出現剛才的現象原因是什么呢?我們來分析:兩個針筒活塞位置顯示里面體積分別為18毫升和35毫升,還有瓶的容積為380毫升,總和為433毫升,原來兩個針筒和瓶總容積為420毫升,前后相差為13毫升,因為現在瓶還有稍微在此地方癟的,估計體積為8毫升左右,這樣前后體積差就只有5毫升了。
2.案例反思及對策
(1)在教學中應該讓學生的錯誤思維充分暴露出來!
在下面的小片段中:
師:對,1體積的水溶解1體積的二氧化碳是在1標準大氣壓下0攝氏度時的情況,而今天的氣溫大約為20攝氏度,所以20毫升的水大約溶解了16毫升的二氧化碳氣體。下面我們再來分析乙瓶的現象。乙瓶變得很癟說明里面的氣體的體積變小了很多,這么多的氣體到哪里去了呢?
生4:溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了!
教師處理的不夠到位!不能直接讓這個學生坐下去,應該追問學生:為什么你覺得二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液中的水里了?使學生錯誤或不完善的思維暴露出來,從知識建構的角度有利于此學生以及其他學生理解二氧化碳與氫氧化鈉能反應!
(2)在教學中沒有充分利用生成性資源。
在最后分析鹽酸與碳酸鈉反應產生二氧化碳從而使瓶身變回正常形態時處理不好。①應該先讓學生來分析前后體積變化,教師不要替代學生來分析,即使學生分析不出來,教師應該引導學生去分析。②既然瓶身還有那么一點癟,為何不讓學生思考如何把瓶身完全恢復到正常形態呢?如果學生思考不出,教師可以通過引導學生利用針筒的活塞讓瓶身恢復正常形態。如果瓶身溫度與原來感覺不一樣可以通過在空氣中冷卻后再比較。
總之,利用生活中常見的器材對課本實驗進行改進,對科學教師來說是很有必要的,這樣會拉近學生對科學的積極態度以及提高教師對教材的理解和教師自身的業務素養。
參考文獻:
[1]王晶.關于中學化學實驗改革的思考與實踐[J].教學儀器與實驗,2002(2).