初中化学二氧化碳教案

初中化学二氧化碳教案（共11篇）

初中化学二氧化碳教案 篇1

〔提问〕在实验室里制取气体要考虑哪些问题?

学生回答。

〔讲解〕首先要考虑的是反应原理，即在实验室条件允许下(如加热、常温、催化剂)用什么药品，通过什么样的反应来制取。我们先来讨论制取二氧化碳的反应原理。

〔板书〕

一、实验室制取二氧化碳的反应原理

〔讲解〕在实验室里常用大理石或石灰石(主要成分都是碳酸钙)跟稀盐酸起反应制得。

〔板书〕

1.原料：大理石(或石灰石)，稀盐酸。

〔讲解〕碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙与碳酸，而碳酸不稳定，易分解成二氧化碳和水。所以碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水。

〔板书〕

2.化学方程式 CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O

〔设问〕为什么不用碳与氧气(或其他的)反应来制取二氧化碳?

[讲解]实验室里制取气体，不能只考虑一个反应能否生成要制的气体，还要考虑其他因素，如反应条件、仪器装置在实验室是否易于实现等。

〔设问〕用什么装置来制取二氧化碳呢?

〔板书〕

二、实验室制取二氧化碳的装置

〔展示〕装置并介绍各仪器名称。

〔提问〕为什么可以采用这样的装置?

〔讨论〕

1.怎样确定制取气体的装置?为什么可以用这样的装置制取二氧化碳?

2.为什么只采用向上排空气法收集二氧化碳?

3.装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替?可用其他仪器代替锥形瓶吗?

4.能用这个装置中的仪器，装配成实验室制取氢气的装置吗?怎样装配?

〔讲解〕

1.实验室制取气体的装置是根据所需药品的状态，反应条件来确定的。制取二氧化碳的反应物石灰石(或大理石)是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。反应前可以将固体置于锥形瓶中，液体在制取时从长颈漏斗中注入，液体与固体接触时生成的气体经导气管导入集气瓶中。

2.由于二氧化碳的密度大于空气又能溶解于水，所以用这样的装置来收集二氧化碳。

3.为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗颈太短不合适。锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他(如大试管、烧瓶、广口瓶)口径大小适宜的容器代替。

4.这个装置的气体发生部分可以用来制取氢气，因为制氢气用的药品状态与制二氧化碳的相同，反应也不需要加热。但收集方法不同，因为氢气的密度小于空气，又难溶于水。

〔引言〕下面我们就应用上述反应原理和仪器装置来制取二氧化碳。

〔板书〕

三、实验室里制取二氧化碳

1.制二氧化碳气体。

〔说明〕首先要检验装置的气密性。

〔演示实验〕在锥形瓶中放入数颗石灰石，从长颈漏斗中注入稀盐酸，注意观察锥形瓶内的变化。

〔讲解〕瓶内产生大量气泡。

〔板书〕

2.怎样验证产生的气体是二氧化碳?

〔演示实验〕将导气管插入澄清石灰水中。

〔板书〕产生的气体使澄清石灰水变浑浊，说明是二氧化碳气体。

〔板书〕

3.怎样证明集气瓶中已集满二氧化碳气体?

〔演示实验〕将燃着的火柴伸到集气瓶口，注意观察。

〔板书〕将燃着的.火柴伸到集气瓶口，火柴熄灭，说明二氧化碳气体已充满集气瓶。

〔小结〕实验室制取气体要考虑反应原理，装置及验证气体的方法。制取二氧化碳气体的反应原理是石灰石(或大理石)在常温下跟稀盐酸反应生成氯化钙，二氧化碳和水;根据反应物的状态，反应条件及二氧化碳的密度，水溶性等，选择适宜的装置;由于二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，由此验证产生的气体是二氧化碳。

〔思考后讨论〕

能否用燃着的火柴验证产生的气体是二氧化碳。

〔作业〕略

第二课时

教学目标

1.简单介绍泡沫灭火器的反应原理，使学生对二氧化碳的灭火原理和常用灭火器有个初步了解。

2.通过对实验室制取二氧化碳的原理与泡沫灭火器的反应原理的对照分析，提高学生归纳综合知识的能力。

重点

泡沫灭火器的反应原理。

难点

联系实验室制取二氧化碳及泡沫灭火器的反应原理，提高学生的能力。

教学方法

讲授、分析和演示。

教学过程

〔复习提问〕

1.用化学方程式表示实验室制取二氧化碳的反应原理

2.实验室用于证明二氧化碳气体已充满集气瓶的方法的理论根据是什么?

〔引言〕二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，能使燃着的火柴熄灭，二氧化碳的密度又比空气大，如果向燃着的物质喷洒二氧化碳气体，二氧化碳气体就笼罩在可燃物上，使之与空气隔绝而停止燃烧。这就是二氧化碳可以灭火的原因。目前有些灭火器就是利用化学反应产生的二氧化碳来灭火的。例如：泡沫灭火器。

〔板书〕泡沫灭火器的原理：

〔演示实验〕在吸滤瓶中注入纯碱(碳酸钠)的浓溶液，把用细线栓住的盛浓盐酸的试管小心地放进吸滤瓶中，塞紧塞子。

〔讲解〕这个装置的原理跟泡沫灭火器基本一致。不用时正立，灭火时倒立。现在我们就用它来扑灭火焰。

〔演示实验〕用废纸生一团火。压紧盖子将吸滤瓶倒转，对着火团喷射。注意观察吸滤瓶的侧管有什么现象。

〔讲解〕纯碱与盐酸在吸滤瓶中急速反应产生大量的气泡，气体带着里面的溶液喷向火团使可燃物停止燃烧。

〔设问〕怎样书写纯碱与盐酸反应的化

学方程式呢?

〔学生思考〕

〔提示〕比较纯碱(碳酸钠)与碳酸钙的组成，再根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，就不难得出。

〔分析〕纯碱就是碳酸钠，与碳酸钙相比，有一相同的组成部分──碳酸根。而碳酸钙与盐酸反应产生的二氧化碳，正是由碳酸钙中的碳酸根与盐酸中的氢结合成不稳定的碳酸，再分解出来的。所以碳酸钠与盐酸也有类似的反应。

〔板书〕Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+ H2O

〔追问〕如果是碳酸钾或者其他的金属碳酸盐与盐酸(或硫酸)有相似的反应吗?

〔学生板书〕碳酸钾与盐酸(或硫酸)反应的化学方程式：

K2CO3+2HCl==2KCl+CO2↑+H2O(或K2CO3+H2SO4==K2SO4+CO2↑+H2O)

〔讲解〕用碳酸钠、碳酸钾，碳酸钙与盐酸反应都可以得到二氧化碳气体，那么实验室制取二氧化碳是否可以用碳酸钠代替石灰石?泡沫灭火器中又能用碳酸钙代替碳酸钠吗?请同学们课后思考。

实际生活中，灭火除了使用泡沫灭火器以外，还有干粉灭火器，液态二氧化碳灭火器。有关这些知识请同学们阅读课本中的选学内容。

〔边小结边板书〕

1.实验室利用石灰石(或大理石)与盐酸反应来制取二氧化碳：

CaCO3 + 2HCl==CaCl2 + CO2↑ + H2O

2.二氧化碳的检验：将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳气体。

3.由于二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧，又比空气重，可以用二氧化碳灭火。

4.泡沫灭火器中的反应原理：Na2CO3 + 2HCl==2NaCl + CO2↑ + H2O

〔作业〕略

初中化学二氧化碳教案 篇2

本节课是新课程标准教材九年级《化学》第六单元的内容。二氧化碳在整个知识系统中占有重要地位, 与人类的生存和社会的发展关系密切, 在学习过程中能让学生体会到学习化学的重要性, 养成学以致用的习惯。二氧化碳的学习为学生提供了丰富、生动的感性知识, 有利于学生形成化合、分解等最基本的化学概念。

利用初中化学虚拟实验教学平台, 为学生提供虚拟探究环境, 辅以教师个性化教学工具软件, 激发学生学习兴趣, 有效提高教学质量。

●教学目标

知识与能力目标:了解实验室中制取二氧化碳的反应原理;探究实验室中制取二氧化碳的装置;了解实验室中制取气体的思路和方法。

过程与方法目标:初步学会归纳、概括、对比的科学方法;以启发性的问题、创设实验情境激发求知欲, 提高学习兴趣。

情感、态度与价值观目标:通过学习大气中二氧化碳含量和对环境、人体健康的影响, 养成关注社会、关注环境、保护家园和人体健康的情感并形成看待事物的客观态度;培养主动参与、积极验证假设的科学精神。

●整合点分析

1. 知识回顾——导入新课

师:在第二单元我们已经学习了氧气的制取方法, 下面请同学们回顾实验室制取氧气的方法是什么呢?氧气又有哪些特点呢?反应方程式是什么?

整合点:教师可利用虚拟实验平台展示氧气制取的实验过程。点击“同步实验”模块中的“氧气的制取和性质”, 利用平台中三维分子模型、电子式、方程式进行知识点讲解, 激发学生动手做实验的兴趣。平台还提供了错误操作的后果展示, 能够加深学生对知识点的记忆。

2. 进行探究活动——确定反应物

师:同学们想一想, 哪几种物质反应能生成二氧化碳?请设计实验方案验证一下。

教师巡视指导, 帮助困难学生, 引导学生确定最佳实验方案。

整合点:该实验中对反应药品的探究, 在常规实验下存在做不了、现象不明显等问题, 如浓盐酸也可以用于制取二氧化碳, 但由于浓盐酸易挥发出氯化氢气体易使得收集到的气体不纯, 因此不能用于反应物。通过构建工具, 将不能做的实验模拟出来, 使学生直观了解到浓硫酸不能作为反应物的原因。利用计算器可以计算出反应物所需的用量, 方便教师教学。

可利用构建工具、同步实验、表格、元素符号、反应方程式, 将猜想反应物表现出来 (如图1) 。

利用计算器工具计算实验所需反应物。

利用构建工具, 进行药品反应的模拟 (如图2) 。

利用同步实验, 模拟物质反应的微观过程。

3. 进行探究活动——确定反应装置

师:结合氧气的发生装置以及二氧化碳的物理性质, 请同学们思考应该选用什么装置制取二氧化碳。

学生分组实验, 按照既定方案选择实验仪器, 教师巡视指导, 帮助困难学生。通过实验小组间的对比分析, 学生总结出最佳装置。

整合点:为学生提供虚拟探究实验环境。利用构建工具软件, 在营造讨论气氛的同时, 构建出实验装置的几种可能, 比较后选出最佳反应装置。学生经过提出假设、分析问题和解决问题的过程, 充分地培养了创造思维能力。除书本上的装置外, 教师也可自己构建出改进装置, 拓宽学生思路。实验过程可以利用表格工具进行记录。

教师可利用构建工具中的仪器, 将实验所需仪器列举出来。

利用构建工具进行反应装置的探究 (如图3) 。

通过导入动画, 将气体制取的实验进行对比练习, 加深学生知识记忆。

教师也可以通过编辑仪器、装置, 设计个性化的练习题, 使学生掌握该实验的知识点。

4. 原理讲解

师:我们知道了二氧化碳的制法, 请同学们思考二氧化碳分子的空间结构是什么样的呢?二氧化碳又有哪些应用?

整合点:在对实验的原理讲解中, 存在实验原理不易理解、微观过程不能展现的困难。利用同步教学动画模拟出药品反应过程中的离子运动情况;利用分子三维模型工具软件将二氧化碳的微观结构展现出来, 可以增强学生的感性认识

利用图片、视频工具, 创设情境。提问:“二氧化碳含量不大, 如果没有可以吗?”追问:“二氧化碳是否越多越好呢?”讲解温室效应。通过多媒体拓展学生视野, 培养学生解决问题、获得知识的能力。

5. 课后练习

师:这节课我们学习了实验室制取二氧化碳的装置及原理, 课后请同学们预习二氧化碳有哪些化学性质?

整合点:教师布置巩固练习, 设计家庭实验, 为下节课学习的二氧化碳性质埋下伏笔。利用同步实验, 观看二氧化碳的性质实验, 学生可以预习实验过程, 解决了缺乏实验条件、实验环境的困难。与传统的教学模式相比较, 学生的学习兴趣和学习积极性大大提高了。

课后学生可以根据辅助工具中的实验知识手册, 了解实验室中操作规范等知识。

初中化学二氧化碳教案 篇3

上教版初中化学新教材为什么要在二氧化碳之前冠以“奇妙”二字，二氧化碳究竟奇在哪里，妙在何处？教学中应如何体现教材的编写意图？怎样才能更好地落实新课标的教学要求？本节课在教学内容的选择上，力求打破以往二氧化碳教学中过于注重学科知识的思维定势，不仅充分关注学生的已知，尽可能将新知识的学习建立在学生已有知识和经验的基础上，而且加强了化学与社会实际的联系，使学生感受化学学习的意义和价值，从而激发学生的学习兴趣，调动他们的参与热情；不仅强调对二氧化碳性质和用途等具体知识的系统学习，而且重视以二氧化碳为载体，进一步引导学生加强对化学学科研究物质过程和方法的体验和学习。本节课在方式设计上，力求突破传统二氧化碳教学从性质到用途以及先物理性质后化学性质的教学模式，采用情景创设、实验探究等方式引导学生从化学的视角领略二氧化碳的奇妙，激发学生的学习动机和探究欲望，通过观察思考、自主阅读、动手操作、讨论交流等活动，引导学生在体验和感悟二氧化碳的种种奇妙的同时，归纳总结二氧化碳的有关性质、用途及其在自然界的循环等。

［教学准备］

试剂：紫色石蕊试液、稀盐酸、稀醋酸、澄清的石灰水、二氧化碳（分别充满试管、软塑料瓶和集气瓶）。

仪器：带导管的胶塞、玻璃导管、试管、试管夹、酒精灯。

用品：可乐饮料一瓶、小蜡烛（两支）、火柴、梯状白铁皮架。

［过程设计］

参考文献：

[1]王后雄.化学问题解决的策略研究[J］,化学教学,2008(1)

化学教案二氧化硫 篇4

第二节 二氧化硫

教材分析：

本节是典型的元素化合物知识，有实验，与生活、环境联系广泛，学生学习兴趣高。本节教材主要讲述了两方面问题：一是二氧化硫的性质，二是环境问题。在讲述二氧化硫的性质时，主要突出硫元素化合价变化的主线：，关于环境污染问题，突出其危害。

教学目的与要求：

1、使学生了解二氧化硫的物理性质和用途；

2、使学生掌握二氧化硫的化学性质；

3、使学生了解二氧化硫对空气的污染和防止污染。

教学重点：二氧化硫的化学性质

教学难点：二氧化硫的化学性质

教学方法：实验演示法、讲述法、比较发现法、探究与体验法

教学用具：实验用品

课型：新课

课时： 2（以化合价为主线探究硫元素及化合物的性质）

教学内容：

第一课时

新课的准备：

1、硫元素的主要的化合价有哪些？有哪些代表物质？

2、硫的单质有哪些化学性质？（与金属反应、与氢气反应、与氧气反应）

3、二氧化硫有哪些性质与用途，它给人娄带来哪些危害？

新课进行：

第二节 二氧化硫一、二氧化硫的性质

1、物理性质

无色、有剌激性气味的气体，有毒、易液化（mp：－10℃），易溶于水（S=40），密度比空气大。

2、化学性质

① 与水反应——实验：二氧化硫溶于水实验

二氧化硫水溶液呈红色——溶液呈酸性：SO2＋H2O H2SO3

复习可逆反应的概念，简介亚硫酸（H2SO3）。

② 二氧化硫氧化性与还原性

分析二氧化硫中硫元素的化合价：＋4，可以升高，也可以降低，表现氧化与还原两重性。

2SO2+ O2 2SO3 ：还原性；（可逆反应）

SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr（使溴水或高锰酸钾溶液褪色）

SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl

思考：二氧化硫能使品红溶液褪色，氯气也能使品红溶液褪色，若将它们按1 ：1比例混合通入品红溶液中，品红溶液也褪色吗？

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

说明二氧化硫具有氧化性（分析氧化剂、还原剂，氧化产物及还原产物）

简介三氧化硫的性质：

物理性质：无色固体，mp、bp都比较低；

化学性质：与水反应，放热 SO3 + H2O = H2SO4，（强调工业上制取硫酸的原理：S→SO2→SO3→H2SO4）

③ 二氧化硫的漂白性

【实验6-2】二氧化硫通入品红溶液，加热。

现象：品红褪色，加热又呈现红色，说明二氧化硫具有漂白性。

强调：二氧化硫漂白具有不稳定性、选择性，二氧化硫也具有杀菌、防腐之功效。

举例：二氧化硫漂白纸浆、毛、丝、草编制品。

比较：与氯气、过氧化钠漂白有何异同？

新课的延伸：

① 写出硫化钠溶液与亚硫酸钠溶液在酸性环境下发生化学反应的化学反应离子方程式，再总结一类反应的规律，共五个方面。

② 离子共存判断：Cl－+ClO3－和Cl－+ClO3－＋H＋；S2－+SO32－和S2－+SO32－+H+。

教学小结：

①二氧化硫、三氧化硫的物理性质；②二氧化硫的化学性质（与水反应、氧化还原两重性、漂白性）；③复习归中规律及其应用。

作业：P133 一、二，课堂讨论

初中化学二氧化碳说课稿 篇5

一 教材分析 教材的地位作用和内容

二氧化碳选自人教版九年级上册第六单元课题三二氧化碳和一氧化碳，学生在前面学习了氧气和氢气的基础上进一步学习二氧化碳，对单质的性质起到了巩固与提高的作用，又在后面对学习化合物的学习打下基础，因此本节课学习内容是由单质向化合物学习的过渡阶段，起着承前启后的纽带作用。本节课通过二氧化碳性质的实验探究，推导出二氧化碳的用途，所以可以培养学生的实验探究能力，关注与化学有关的社会问题意识。2 教学的三维目标

知识与技能：了解CO2的物理性质及其用途掌握CO2的化学性质 过程与方法：加强对知识的归纳能力培养初步的实验探究能力

情感态度价值观：激发学生对化学的学习兴趣运用化学知识解决生活问题 3 教学的重难点

重点：二氧化碳的性质和用途

难点：通过探究实验，归纳二氧化碳的化学性质。主要是二氧化碳与水、与石灰水反应。二 学情分析

由于初三学生刚接触化学不久，对化学充满兴趣,再加上我这个班的学生思维比较活跃，但实验的动手、分析能力较弱，所以我采用以“教师引导，学生合作”的实验探究方法，逐步培养学生的实验操作能力，激发学生学习的主动性，培养严谨的科学态度。三 教法分析

演绎推理法、实验探究法、问题讨论法、讲解法、多媒体辅助法 四 学法分析 1 实验探究法 2 合作学习法 五 教学程序分析 ［设疑导入新课］：死狗洞的秘密让学生思考世界上真的有屠狗妖吗。为什么有如此奇异现象，通过本节课学习将会得知其中秘密。新课教学：

对于二氧化碳的物理性质我将用3个实验引导学生进行学习。实验一出示一瓶二氧化碳让学生观察二氧化碳的颜色，气味，状态，从而培养学生的实验观察能力。实验二由教师来演示改装后的实验从而让学生探究二氧化碳的密度以及是否支持燃烧，让学生体会到二氧化碳像水一样倒入烧杯中现象明显。第三个实验简单，让学生上台前作演示实验探究二氧化碳的水溶性。实验后引导学生归纳出二氧化碳的物理性质从而培养学生对知识的归纳能力。这三个实验，说明二氧化碳有什么性质？ ［板书］ 一、二氧化碳

（一）物理性质

1、通常状况下是无色、无味的气体。

［设疑］二氧化碳很有用，是不是空气中二氧化碳越多越好？ ［讲解］温室效应产生的原因、危害，防止

让学生知道事物具有两面性，要一分为二的看问题。六 随堂练习

（PPT展示）

1、CO2在下列变化中只发生物理变化的是（）

A、溶于水中

B、溶于石灰水中

C、进行光合作用

D、制成干冰

2、下列关于二氧化碳的说中，正确的是（）

A、二氧化碳由一个碳原子和两个氧原子构成B、二氧化碳溶于水是一个物理变化

C、二氧化碳可以使紫色石蕊试液变无色

D、二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的

3、下列说法中，正确的是（）

A、CO2能溶于水，可用于制汽水

B、能使燃着的木条熄灭的气体一定是CO2

C、因为CO2可与水反应生成H2CO3，所以

H2CO3很稳定，不易分解。

D、干冰用于人工降雨和致冷剂，是利用了它的化学性质

［作业］ ：P119，1、（6）（7）（8）（9）

3、9.七 板书设计

课题3 二氧化碳和一氧化碳 一、二氧化碳

（一）物理性质

1、通常状况下是无色、无味的气体

2、密度比空气大

3、能溶于水

（二）化学性质

1、二氧化碳不燃烧，一般也不支持燃烧，不能供给呼吸

2、二氧化碳与水反应

CO2 + H2O＝H2CO3

H2COH2O + CO2↑

3、二氧化碳与石灰水反应

CO2 + Ca（OH）2 ＝ CaCO3↓+ H2O

（三）CO2的用途

八 教学反思

初中化学二氧化碳教案 篇6

一、背景分析

1. 二氧化碳是初中化学教学要求学生掌握的两种气体

之一, 也是与生活实际联系极其密切和广泛的一种重要物质。

2. 学生在本节课前刚学过“性质活泼的氧气”, 而且学

生在日常生活中已经了解了很多有关二氧化碳的知识, 例如, 植物光合作用的原料、呼吸作用产物等。因此, 在教学中有意识地培养学生的科学探究能力, 使学生初步认识科学探究的过程、方法和意义。

二、设计说明

本节课以一篇报道引入, 以真实而悲惨的结局向学生发问:造成这个后果的根源是什么?然后以故事为背景提出问题, 学生讨论回答来引出二氧化碳的性质。再在此基础上通过讨论调查学生已具备的有关二氧化碳知识, 由学生归纳, 然后以此为主线, 设计实验探究二氧化碳的性质, 特别是二氧化碳与水的反应。第二阶段以二氧化碳在空气中的含量少为由, 以能否略去为话题展开讨论, 从而引出二氧化碳的用途。

三、教学过程

1. 用社会生活的案例引出问题

[案例]2010年6月, 河南省一乡镇中学一名初二学生张君到自家菜窖中拿菜时, 没想到她刚到地窖底, 就再也没有站起来, 哥哥张新、张胜赶紧下去救人, 短短的一个多小时, 三个人就这样悲惨地走了。

[问题]专家分析, 造成此悲剧的原因是地窖中二氧化碳的浓度过高引起的。那么请分析说明二氧化碳的什么性质?

2. 演示实验, 创设探究问题的情境

[实验]老师演示“阶梯蜡烛”的实验。

[总结]二氧化碳气体不支持燃烧、也不能燃烧, 同时根据下面的蜡烛先熄灭、上面的蜡烛后熄灭的情况得出其密度比空气大。

3. 前后知识的衔接, 注重知识的应用

[问题]那么进入久未开启的地窖或者深井如何避免事故的发生?

4. 用生活中的实物创设问题情境, 实施探究式教学

[问题]二氧化碳在哪里?

[情境]老师演示:打开一瓶未开启过的饮料, 会发出“咝咝”的声音, 并冒出大量的气泡。

[总结]二氧化碳气体的物理性质。

[问题]如何设计实验证明二氧化碳能溶于水?

[实验]用一只薄壁塑料瓶收集一瓶二氧化碳气体, 在瓶中加入一定量的蒸馏水后立即盖紧瓶盖, 然后振荡。观察现象。

[问题]如何证明该气体是什么?并设计相关的实验来验证你的猜测。

[实验]将该气体通入澄清石灰水。

[总结]二氧化碳的性质:和石灰水反应。

[问题]生活中常利用“二氧化碳能溶于水”这一性质来生产“雪碧”饮料, 大家是否考虑过, 二氧化碳溶于水后, 能否与水发生化学反应?

[课件展示] (1) 介绍紫色石蕊试液是由紫色固体石蕊颗粒和蒸馏水配置而成, 它遇到酸性物质会变红色。 (2) 科学探究的“提出假设→设计实验→进行实验→记录现象→实验解释→实验结论”六个步骤。

[讨论]在学生预习课本的基础上, 组织学生交流讨论, 完成科学探究的前两个步骤:“提出假设”和“设计实验”。

[交流讨论]提出假设:“能”或“不能”。

[设计实验]方案1:可以用一根带塞子的导管导出振荡饮料瓶后产生的气体, 把导管的另一头通入紫色石蕊试液中来进行实验。

方案2:可以用一根带塞子的导管导出振荡饮料瓶后产生的气体, 把导管的另一头通入滴有几滴紫色石蕊试液的蒸馏水中来进行实验。

方案3:从瓶中取出少量的雪碧饮料, 直接把紫色石蕊试液滴入雪碧溶液中来进行实验。

[实验]同学们根据自己认可的方案, 进行实验, 并做好记录。

[结论]二氧化碳溶于水中, 能与水发生化学反应生成一种酸性物质。

[教师指导]酸性物质是什么?观察饮料上的标签, 标签上的饮料成分中标有“碳酸水 (二氧化碳的水溶液) ”字样。这种酸为碳酸。碳酸的稳定性如何呢?

[实验]加热已经变红的石蕊试液。

[交流] (1) 开始利用方案1和方案2进行实验的同学, 加热变红的石蕊试液, 石蕊试液变成了紫色; (2) 开始利用方案3进行实验的同学, 加热红的石蕊试液, 石蕊试液基本不变色。

[思考]分析出现上述不同实验现象的原因。 (教师提示:从饮料瓶的标签上找答案)

[分析] (1) 碳酸受热会分解消失, 这样液体中就不存在酸性的物质了, 所以, 红色石蕊试液变回了原来的颜色。 (2) 在饮料瓶的标签上除了有碳酸, 还有柠檬酸等酸性物质, 当把紫色石蕊试液滴入饮料瓶中时, 石蕊试液变红。加热这类变红的石蕊试液时, 尽管碳酸不稳定, 会分解消失, 但可能柠檬酸等酸性物质比较稳定, 不会消失, 使得溶液还是酸性的, 从而红色也就不会变成紫色了。

5. 鼓励学生自主构建知识框架

[总结归纳]鼓励采用不同的形式总结本节课的主要知识点。

四、教学反思

整节课的过程流畅、节奏得当, 能激发学生的学习兴趣, 提高他们的课堂参与度, 效果较好。但在以下两个方面仍有待改进:

1.“小结”环节应适当增加时间。在学习完一节新课后, 要交由学生亲自来对新知识进行感悟和总结。

2.. 本节课在教学设计上仍存在需要改进的地方, 尤其

初中化学二氧化碳教案 篇7

关键词：二氧化碳性质；公开课；实验设计

文章编号：1005–6629（2015）9–0055–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

二氧化碳是学生继学习氧气后，又一非常重要的气体。在氧气的学习中，学生已经初步掌握一般学习规律即物质的物理性质、化学性质、用途以及制取方法，同时，了解了二氧化碳的基本性质及基本用途，所以本节课着重实验部分，充分利用教师的演示实验与学生实验，突破原有的实验定式，优化实验方案，活跃学习气氛，激发学生学习化学的兴趣，在客观上缩短了课本知识与学生之间的距离[1]。

1 实验1 比较二氧化碳与空气密度大小

图1、图2和图3是常见的比较二氧化碳与空气密度大小的方法。如图1是比较常见的教师演示实验，若倾倒二氧化碳时速度过快，造成二氧化碳刚倒入就散开了，结果造成上面的蜡烛先熄灭，下面的蜡烛后熄灭，对二氧化碳密度作出错误结论[2]。如图2在铁架台上吊一平衡杠杆，两边挂两个纸袋，往其中一侧倾倒二氧化碳，杠杆发生倾斜，该实验缺乏趣味性，且稍有空气流动，就容易失败。如图3在托盘天平两侧放置两个烧杯，调节平衡，往其中一个烧杯倒二氧化碳气体，二氧化碳的密度是1.977克/升，如托盘两边的烧杯都是50毫升规格，则向一边倒入二氧化碳气体引起的质量变化理论上不足0.1克，灵敏性较差，实验现象不明显。

1.1 实验仪器及用品

试管、T型玻璃管、玻璃导管、单孔塞、碳酸饮料、澄清石灰水

1.2 实验装置

如图4所示。

1.3 实验操作

（1）按照图4连接装置，在上下两个试管中均装入澄清石灰水。

（2）两根导管分别伸入石灰水，略微振荡碳酸饮料。

（3）对比观察T型管两端连接导管对应的石灰水变化情况。

1.4 实验注意事项

（1）T型玻璃管需要呈图4所示放置，可以允许气体向上或向下流动。

（2）碳酸饮料略微振荡，幅度不宜过大，避免液体进入T型玻璃管。

（3）注意连接部分的气密性。

（4）连接的导管不宜过长，否则需要的二氧化碳量较多。

1.5 实验改进的优点

（1）实验成功率高，实验现象明显，容易操作。

（2）对比实验，通过使用T型管，将无形的气体流动变成有形，学生能感知到二氧化碳密度比空气大，从下方导管流入澄清石灰水，使澄清石灰水变浑浊，同时上下两支试管形成鲜明对比。

（3）碳酸饮料振荡直接得到二氧化碳，节省了制取、收集及储存二氧化碳的操作

2 实验2 二氧化碳溶解性测定

图5、图6都可以用来证明二氧化碳可溶于水。如图5，往装满二氧化碳的软质塑料瓶中倒水，拧紧瓶盖，充分振荡，观察到瓶子变瘪；如图6，将装满二氧化碳的试管倒置在水中，观察到试管内液面上升。但这两个实验都需要预先收集二氧化碳气体进行备用，实验准备工作比较繁重或者当场收集二氧化碳，会造成实验时间过长。

变换思维角度，能否有节省实验准备时间、精简实验操作同时能更好地了解二氧化碳在水中的溶解能力的实验？首先解决气体来源，选择使用生活中常见的碳酸饮料。经查阅资料，雪碧中二氧化碳的浓度为0.1361 mol/L[3]，大约1体积水中含3体积的二氧化碳。再解决装置问题，我们从2013年普陀区中考化学质量抽查试卷中提到利用针筒将黄绿色的氯气与水混合，达到饱和状态时测定氯气的溶解性，以及付小勤老师在“初三化学若干演示实验的改进”[4]一文中多处使用针筒进行气体实验得到灵感，可以利用针筒进行该实验。

2.1 实验仪器及用品

60毫升针筒、烧杯、未开封的碳酸饮料（1瓶）、蒸馏水

2.2 实验装置及流程图

如图7所示。

2.3 实验操作

（1）用不带针头的针筒抽取20毫升水。

（2）略微振荡碳酸饮料。

（3）带上针头，从碳酸饮料瓶上方侧壁穿刺。

（4）抽取至少20毫升以上的二氧化碳气体，读数。

（5）去掉针头，用大拇指按住注射孔，充分振荡。

（6）观察针筒示数变化。

2.4 实验注意事项

（1）由于试题中图示的是气液已经混合的体系，并没有交代到底是先抽气体还是先抽水，笔者尝试用针筒先抽取二氧化碳气体，再抽取水，但发现内压过大，水很难抽取上来。

（2）注意在振荡过程中不要用力过猛，造成二氧化碳气体大量逸出；同时抽取过多的气体造成针筒内压力过大，会挤压出一部分的水；如第一次实验失败，二氧化碳的量就不够第二次实验。

（3）从侧壁插入针头，针头尽量往上，避免吸入液体，造成实验失败。

（4）抽取气体量与水的比例至少大于1，同时充分振荡，确保二氧化碳在水中达到饱和状态。

2.5 实验改进的优点

（1）使用碳酸饮料节省制取与收集二氧化碳的时间，且保证气体的用量以及纯度，整个实验从抽取水到抽取二氧化碳再到充分振荡，耗时约为3分钟左右。

（2）针筒上带有刻度，不仅可以得到二氧化碳可溶于水的结论，还可以精确进行读数，多次实验数据得到1体积水中最多能溶解约为0.8体积左右的二氧化碳气体，从定性认识上升到了定量认识，有利于培养学生自觉养成严肃认真的科学态度。

（3）利用生活中常见的饮料及针筒就可以进行气体溶解性测定实验，不仅增加了趣味性，而且对实验原理的理解更加深刻了。

3 实验3 用二氧化碳灭火器制造干冰

理论上通常是将二氧化碳气体在低温高压下先液化然后固化（如图8），压缩得到干冰，条件苛刻，在学校教学无法完成；若使用市面上制干冰机制干冰需要2500元以上不等，价格昂贵；若直接购买干冰约为15元每公斤，但易升华不好保存。

3.4 实验注意事项

（1）操作中不可用手触碰灭火器的金属部位，液体二氧化碳转化气体时，整个灭火器金属部分温度非常低，易造成冻伤，在实验中需要佩戴手套进行操作。

（2）用干布缠绕住封口，可减少二氧化碳气体从袋口散逸出去，如温度达不到理想的变化，易造成实验失败。

（3）收纳袋需要预先扎好一些小孔，避免内压过大造成破裂。

（4）二氧化碳灭火器中液体二氧化碳应尽量多，一次按压可以得到较大量的气体，同时可以提供足够的低温，若灭火器中液体二氧化碳仅剩一半或更少，按压后只能观察到产生气体，收纳袋中没有白色固体形成。

查阅资料发现在二氧化碳灭火器中储存有液体二氧化碳，工作原理是打开阀门后，减压使得液体二氧化碳转化成气体，此时会吸收大量的热量，在喷嘴口处形成非常低的温度。可以利用这个温度，将一部分液体二氧化碳气化，另一部分受到温度的骤然下降，发生状态改变，形成固体二氧化碳。

3.1 实验仪器及用品

二氧化碳灭火器、收纳袋、干布、手套

3.2 实验装置及流程图

如图9所示。

3.3 实验操作

（1）在透明收纳袋上预先用细针扎好小孔。

（2）用收纳袋套住灭火器的喷嘴，抽紧袋口。

（3）用干布缠绕住袋口。

（4）用手握住干布部分，去掉灭火器安全锁，用力按压阀门。

（5）在收纳袋中得到未压缩的白色干冰固体（如图10所示）

3.5 实验改进的优点

（1）利用二氧化碳灭火器可以随时制备固体干冰，操作简单，一次按压可得到较多量的固体，利用零下温度计测定温度，可以达到零下70多度，可以保持固体状态5～6分钟左右。

（2）2公斤装的液体二氧化碳灭火器约250元，可以制备10次左右固体，价格适中。

（3）使用透明的收纳袋代替布袋，可视性效果好，能观察到气体触碰到收纳袋壁后变成白色固体的过程。

（4）按压阀门时伴随有巨大的声响，实验效果震撼。

（5）制得的干冰放于容器中，可以接着做后续的二氧化碳的化学性质实验，避免了后期再次制备气体，物质得到了充分利用。

化学实验是化学学科的基础和灵魂，它在培养学生的学习兴趣与科学探究能力、体验知识的产生与发展等方面均起着不可替代的作用。在新课程改革背景下，化学教师更应积极探索，不断优化实验教学。

参考文献：

[1]王程杰.中学化学实验研究[M].上海：华东师范大学出版社，2005：18.

[2]周玉枝.美好的化学实验[M].上海：浦东教育发展研究院课程教学研究部，2012.

[3]朱子丰，何凤云，陈凯，赵钧若.定量测定雪碧中二氧化碳含量实验的设计[J].教学仪器与实验，2009，（5）：12～13.

高一化学人教版《氧化还原》教案 篇8

1、氧化还原反应的实质：有电子的转移（得失）

2、氧化还原反应的特征：有化合价的升降（判断是否氧化还原反应）

3、氧化剂具有氧化性（得电子的能力），在氧化还原反应中得电子，发生还原反应，被还原，生成还原产物。

4、还原剂具有还原性（失电子的能力），在氧化还原反应中失电子，发生氧化反应，被氧化，生成氧化产物。

5、氧化剂的氧化性强弱与得电子的难易有关，与得电子的多少无关。

6、还原剂的还原性强弱与失电子的难易有关，与失电子的多少无关。

7、元素由化合态变游离态，可能被氧化（由阳离子变单质），也可能被还原（由阴离子变单质）。

8、元素最高价态有氧化性，但不一定有强氧化性；元素最低价态有还原性，但不一定有强还原性；阳离子不一定只有氧化性（不一定是最高价态，如：Fe2+），阴离子不一定只有还原性（不一定是最低价态，如：SO32-）。

9、常见的氧化剂和还原剂：

10、氧化还原反应与四大反应类型的关系：

置换反应一定是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应；化合反应和分解反应中有一部分是氧化还原反应。

例、在H+、Fe2+、Fe3+、S2-、S中，只有氧化性的是________________，只有还原性的是________________,既有氧化性又有还原性的是___________。

二、氧化还原反应的表示：（用双、单线桥表示氧化还原反应的电子转移情况）

1、双线桥：“谁”变“谁”（还原剂变成氧化产物，氧化剂变成还原产物）

例：

2、单线桥：“谁”给“谁”（还原剂将电子转移给氧化剂）

例：

三、氧化还原反应的分析

1、氧化还原反应的类型：

（1）置换反应（一定是氧化还原反应）

2CuO + C = 2Cu + CO2 SiO2+2C =Si + 2CO

2Mg + CO2 = 2MgO + C 2Al+ Fe2O3= 2Fe + Al2O

32Na+2H2O= 2NaOH+ H2↑ 2Al+6H+= 2Al3++3 H2↑

2Br-+ Cl2= Br2+2Cl– Fe+ Cu2+ = Fe2++ Cu

（2）化合反应（一部分是氧化还原反应）

2CO+ O2 = 2CO2 3Mg + N2 = Mg3N

22SO2+ O2 = 2SO3 2FeCl2+ Cl2 = 2FeCl3

（3）分解反应（一部分是氧化还原反应）

4HNO3（浓）= 4NO2↑+ O2↑+ 2H2O 2HClO = 2HCl + O2↑

2KClO3= 2KCl + 3O2↑

（4）部分氧化还原反应：

MnO2+4 HCl（浓）= MnCl2+ Cl 2↑+2 H2O

Cu + 4HNO3（浓）= Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu + 8HNO3= 3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

Cu+ 2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+ 2H2O

（5）自身氧化还原反应：（歧化反应）

Cl 2+ H2O = HCl + HClO 3S+ 6OH-= 2S2-+ SO32-+3H2O

2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑； 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+ O2

2Ca（OH）2+ 2Cl 2= CaCl2+ Ca（ClO）2+ 2H2O

（6）同种元素不同价态之间的氧化还原反应（归中反应）

2H2S + SO2= 3S + 3H2O

5Cl –+ ClO3-+6H+=3Cl2↑ + 3H2O

（7）氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物不止一种的氧化还原反应：

2KNO3+ S + 3C = K2S + N2↑ +3CO2↑

2KMnO4= K2MnO4+ MnO2+ O2↑

2、氧化还原反应分析：

（1）找四物：氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物

（2）分析四物中亮的关系：特别是歧化反应、归中反应、部分氧化还原反应

（3）电子转移的量与反应物或产物的关系

例：根据反应：8NH3+3Cl2==6NH4Cl+N2，回答下列问题：

（1）氧化剂是_______，还原剂是______，氧化剂与还原剂的物质的量比是____________;

初中化学二氧化碳教案 篇9

氧化还原反应中的优先原则

1.优先氧化原理

一种氧化剂与多种还原剂发生反应时，氧化剂优先氧化还原性最强的还原剂，待其完全被氧化后，多余的氧化剂再依次氧化次强的还原剂。常见的有：

(1)向 溶液中加入溴水，因还原性 先氧化，待 完全被氧化后再氧化。若 少量，只氧化，离子方程式为：;若 过量，全部被氧化，离子方程式为：。

(2)向 溶液中同时加入铁粉和铜粉，因还原性 先氧化Fe。

(3)向含有 的混合液中通入，因还原性大小顺序为，先氧化。

例1.(2018年全国高考化学试题)制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液，发生的反应为：。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是()

A.烧杯中有铜无铁

B.烧杯中有铁无铜

C.烧杯中铁、铜都有

D.烧杯中铁、铜都无

解析：因还原性 先氧化Fe，只有Fe反应完后，剩余 才能再氧化Cu，先后发生反应的离子方程式为：。的量不足时可能有铜无铁或铁、铜都有，足量时无铁无铜，有铁无铜是不可能出现的。答案为B项。

例2.(2018年江苏高考大综合试题)在100mL含等物质的量的HBr和 的溶液里通入0.01molCl2，有一半 变为(已知 能氧化)。原溶液中 和 的浓度都等于()。

A.0.0075 B.0.008 C.0.075 D.0.08

解析： 能氧化，可知还原性 先氧化，再氧化。先后发生反应的离子方程式为：。设原溶液中HBr和 的浓度都为c，结合方程式有：。答案为D项。

例3.(2018年上海高考化学试题)向 混合液中，通入一定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成可能是()

A.B.C.D.解析：因还原性，先氧化，若 有剩余，再氧化。观察选项可发现 全被氧化成，只需考虑 反应情况。由于通入的 是一定量的，当 足量时，与三者都反应，剩余物质组成为选项A;当 不足量时，Cl2与 反应生成，剩余物质组成为选项B。不可能出现D选项情况。答案为A、B项。

2.优先还原原理

一种还原剂与多种氧化剂发生反应时，还原剂优先还原氧化性最强的氧化剂，待其完全被还原后，多余的还原剂再依次还原次强的氧化剂。常见的有：

(1)向含有 的混合液中加入铁粉，因氧化性，先还原。(2)镁条在O2、N2或CO2、O2混合气中燃烧，因氧化性，Mg先还原O2。

(3)铁粉与稀硝酸反应，因氧化性，若铁粉足量，先发生反应：，后发生的反应：。

例4.(2000年全国高考理综试题)在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()

A.B.C.D.解析：剩余固体能被磁铁吸引，说明反应后有 剩余，结合氧化性，可知 与Fe均反应完，反应后溶液中存在较多的阳离子是。答案为C项。

例5.(2018年上海高考化学试题)在含有 的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是()

A.Mg B.Cu C.Ag D.H2

解析：因氧化性，Zn先还原，首先置换出的是Ag。答案为C项。3.综合应用

例6.(2018年维坊模拟题)向 溶液中不断通入，溶液中、等粒子的物质的量随(即 与 的物质的量之比)的变化可用下图简单表示。

分析图中信息，完成下列各题：

(1)的还原性由弱到强的顺序是_____________;

(2)当_____________时，(填写 的取值范围)，发生反应的离子方程式是;

(3)用一个离子方程式表示 时的反应_____________;

(4)当 时，溶液中 _____________。

解析：(1)根据图象可知，时，全部氧化为;时，全部氧化为;时，I2全部氧化为。因此 的还原性由弱到强的顺序是。

(2)由(1)的分析可知，当发生反应的离子方程式为 时。

(3)当 时，即，此时 部分氧化为。根据电子得失守恒，该反应的离子方程式为：。

(4)时，被氧化为I2和，设，则 根据电子得失守恒，解得 因此

电化学与氧化还原反应的关系 篇10

关键词： 电极反应式 氧化还原反应 缺项配平

电极反应式的书写是电化学的重点和难点，也是高考的热点，纵观近几年高考试题，2015年选择题中的微生物电池，2014年以精细化工产品次磷酸为背景考查应用电解原理解答问题，2013年的锂离子电池等，高考对电化学的考查从不间断，选择题的难度一般为中等，非选择题的难度一般为中等或较大。电极反应式的书写是电化学考查的一个难点，如何攻破这个难点确保电化学试题中不失分呢？

电化学实际上是氧化还原反应考查的另一种形式，理论内容和计算与氧化还原相关知识密切相关，所以电化学的基础是氧化还原反应，电极反应式的书写实际上就是氧化还原反应的半反应。

一、电极反应式书写的注意点和步骤

电极反应是氧化还原反应的半反应，所以氧化还原反应理论知识一定要理解透彻，原电池的负极反应、电解池的阳极反应是失去电子的氧化反应，原电池的正极反应、电解池的阴极反应是得电子的还原反应，所以电极反应方程式的书写中，氧化还原的四大基本构建十分重要。氧化还原反应中失去电子发生氧化反应的是还原剂，还原剂被氧化为氧化产物；得到电子发生还原反应的是氧化剂，氧化剂被还原为还原产物，所以负极（阳极）的电极反应形式是还原剂-ne=氧化产物；正极（阴极）的电极反应形式是：氧化剂+ne=还原产物，四大构建的确立是通过元素化合价的变化判断的，这一点是考查元素及其化合物性质的重要方式，除此之外题干中给出的已知条件可以作为判断依据。

四大守恒是高考理论考查的重点，氧化还原反应方程式的书写是四大守恒的考查，书写电极反应式的过程是各大守恒定律的综合应用。书写电极反应式要分析得失电子守恒，电荷守恒和原子守恒，与氧化还原反应考查的本质内容相同。元素化合价的变化是氧化还原反应的特征，电化学中不同的电解质溶液虽然元素化合价变化相同但物质存在形式不同，如甲烷燃料电池中负极甲烷在酸性条件下是CO2，碱性条件下是CO32-。书写电极反应方程式时可以本着先根据电池工作的原理得失电子守恒，再根据电荷守恒和原子守恒进行填充，方法类似于缺项配平。

二、电化学试题与氧化还原反应的关系应用

初中化学二氧化碳教案 篇11

但与合成聚吡咯、聚苯胺相比,合成PEDOT困难更大[8],主要由于单体的氧化电位很高,比吡咯、苯胺以及水高;单体在水介质环境中的溶解度很小;噻吩基阳离子基团容易和亲核溶剂发生反应;合成成本太高;工艺复杂,难度大,因而成为目前许多应用研究工作中的难点[9];结合碳纳米管的一维纳米形态特征以及聚乙二氧噻吩的特点,为一定应用目的合成出具有良好纳米复合状态的导电高分子包覆的碳纳米管纳米复合纤维,因此成为许多应用研究工作的起点与突破点。

为了得到大量的反应充分的综合性能好的聚乙二氧噻吩/碳纳米管纳米复合物, 本工作报道了不同溶剂体系中原位化学氧化合成PEDOT/CNTs纳米复合物的实验,用红外光谱( IR)、拉曼光谱(Raman Spectra)、透射电子显微镜( TEM) 以及四探针电导率仪对合成的纳米复合物进行了表征, 并探讨了复合物的微观结构及其性能。

1 实验

1.1 主要原料

3 ,4-乙二氧噻吩单体,Baytron M ,Bayer 公司;碳纳米管,直径为10～30nm ,纯度>95%,深圳市纳米港有限公司;三氯化铁 ,分析纯,北京化学试剂公司;水,蒸馏水,自制; 乙醇,分析纯,北京化工厂;乙腈,分析纯,北京化工厂;原材料均直接使用,不进行前处理与提纯。

1.2 主要仪器、设备

傅里叶红外光谱分析仪, Spectrum GX型,美国PE公司;显微共焦拉曼光谱仪, RM2000 型,英国Renishaw 公司;透射电子显微镜,H800型,日本HITACHI 公司;四探针表面电阻测量仪,SD-510型,美国NAGY公司。

1.3 实验

称取1.0g的碳纳米管分别放入300mL的1.0MFeCl3的水、乙醇与乙腈溶液中,然后超声分散15min;同时称取0.25g的EDOT单体分别溶解在300mL的水、乙醇、乙腈的溶剂中,在搅拌条件下将含有EDOT单体的溶液慢慢加入到含有碳纳米管的FeCl3溶液中,在室温条件下进行边加料边反应,加料时间控制在3h,加料结束后继续室温条件下反应48h。反应结束后进行抽滤干燥并用相应的溶剂进行充分洗涤直至抽出溶剂为无色;将滤出物进行干燥并进行红外光谱、拉曼光谱以及透射电子显微镜等特征分析,同时将各种物料称取0.5g采用3MPa压力压成直径为1.2cm的圆饼,然后进行表面电阻测量以及对产物进行产率分析,产率定义为单体在各种介质环境中氧化聚合后用去离子水清洗干净但不进行脱搀杂处理、真空烘箱80℃干燥12h的产物质量与单体质量的比率。

2 结果与讨论

2.1 不同介质环境中原位氧化合成PEDOT包覆CNTs的纳米复合纤维的分析

由于乙二氧噻吩单体在水中溶解困难,化学氧化聚合存在反应速度慢、产率低的问题,因此为了达到对碳纳米管进行充分理想化的包覆,实验中对比选择了水、乙醇与乙腈三种溶剂分别作为乙二氧噻吩单体原位氧化聚合包覆碳纳米管的反应介质环境,实验中可以看出,氧化搀杂剂FeCl3能够分别在此三种介质环境中充分溶解,形成均匀的氧化聚合环境,而乙二氧噻吩单体在水中溶解很困难,成油珠状液滴分散在水中,这与R.Corradi and S.P.Armes[8]的实验结果相一致,但乙二氧噻吩单体都能在乙醇与乙腈介质充分溶解,这就为乙二氧噻吩单体的的充分快速氧化聚合提供了必要条件。

但随反应进行,所得产物的产率却又各有特征,三种环境下的聚合产物相对单体的比例如表1 所示,可以看出,水介质环境中合成的产物如文献[8]对PEDOT的化学氧化合成报道一样,产率较低,乙醇介质环境中合成的产物产率虽然与水介质环境中合成产率有较大提高,但相对乙腈介质环境中的高氧化聚合产率而言,其化学氧化聚合的程度还是相对较低,这可能与介质提供的分子反应环境有很大关系,因为相对乙醇而言,乙腈介质提供了一个更加质子化的环境,从反应动力学上讲,这就为EDOT进行氧化聚合提供了一个更低的能垒,从而导致在乙腈介质中EDOT单体更容易进行化学氧化聚合,因此所得产物产率大幅度提高(由于单体在聚合反应形成导电高分子的过程中,还存在有导电高分子的搀杂,因此产物的质量较原始单体的质量有增加,因此出现在乙腈介质中产物与单体的质量比达到1.4∶1);可以推断,为了避免乙腈化学试剂的毒性,可以在此机理指导下选择高质子化无毒性的试剂作为反应介质环境,可以同样获得高反应速率与高产率。

为了进一步分析产物的形态特征,分别对产物进行了红外光谱分析与拉曼光谱分析,图1为各种介质环境中合成的PEDOT包覆CNTs纳米复合材料与原始CNTs以及PEDOTs的红外光谱特征的比较。图2为各种介质环境中合成的PEDOT包覆CNTs纳米复合材料与原始CNTs以及PEDOTs的拉曼光谱特征的比较,可以看出,不同介质环境中所得PEDOT/CNTs纳米复合纤维的光谱特征有很大差异,但无论从红外光谱比较还是从拉曼光谱比较,乙腈介质环境中合成出的PEDOT包覆碳纳米管的纳米复合物的光谱特征都已与PEDOT本身的光谱特征基本接近,如聚乙二氧噻吩高分子中的特征峰1199cm-1处对应的为脂环链中C—C键的伸缩振动,1052cm-1处对应的为C—O—C键的反对称振动,1087cm-1处对应的为C—S键伸缩振动(见图1),而水介质环境与乙醇介质环境中合成出的PEDOT包覆碳纳米管的纳米复合物的光谱特征却与碳纳米管的光谱特征接近,如在拉曼光谱中1600cm-1处对应的C=C键伸缩振动。可以看出在不同介质环境中,所得的PEDOT/CNTs纳米复合物具有不同的光谱特征,这也就间接说明了在乙腈介质中PEDOT应比较良好包覆了碳纳米管,但这只是碳纳米管证明被PEDOT良好包覆的必要条件。

2.2 不同介质环境中原位氧化合成PEDOT包覆CNts的纳米复合纤维的形态研究

为了进一步分析在各种不同介质中碳纳米管与PEDOT纳米复合的状态,对上述进行过红外、拉曼光谱分析过的各种产物进行了透射电镜分析,图3为碳纳米管原材料的透射电镜照片,图4为水介质环境中原位化学氧化合成PEDOT包覆CNTs的透射电镜照片,图5为乙醇介质环境中原位化学氧化合成PEDOT包覆CNTs的透射电镜照片,图6为乙腈介质环境中原位化学氧化合成PEDOT包覆CNTs的透射电镜照片,可以明显看出,在乙腈介质环境中,获得了良好的PEDOT包覆CNTs的纳米复合纤维;此实验结果证明,通过采用高极性的乙腈溶剂作为反应介质,可以获得理想的聚乙二氧噻吩包覆碳纳米管形态。

由于极强性的乙腈介质为单体提供了良好的聚合环境,3,4-乙二氧噻吩单体在氧化剂的作用下形成导电高分子聚合物链单元,初生态的聚合物链单元处于高能量不稳态,必然自身进行聚集或者附聚于周围环境中的载体如碳纳米管上,通过调节温度或反应物流量来调节一定的反应速度,减少初生态的导电聚乙二氧噻吩单元的自聚集,这样就形成了由导电聚乙二氧噻吩完美包覆碳纳米管的纳米复合材料。

2.3 不同介质环境中合成PEDOT包覆CNts的纳米复合物导电性研究

实验中对合成出的PEDOT包覆碳纳米管的纳米复合纤维进行了导电性能方面的测试,具体结果如表2所示,结果发现,PEDOT包覆碳纳米管的纳米复合物具有更高的导电性,根据C.R.Martin以及相关的实验结果[5]可知,碳纳米管与导电高聚物的纳米复合物应在碳纳米管一维纳米纤维模板的作用下,导电高分子获得了更高程度的定向结晶,获得了更高的导电性,因此通过采用碳纳米管一维模板,可以获得比通常合成方法具有更高导电性的具有一维特征的导电高分子纳米复合纤维;由于在介质中呈纳米程度分散的导电高分子具有自组装的性能特征,因此由导电高聚物包覆碳纳米管的一维纳米复合纤维有希望实现自组装功能,在分散树脂介质中自动形成一个首尾相连的互穿导电网络,并且由于导电高聚物本身尚具有氧化还原特性,因此该自组装成的网络将具有更广阔的应用前景。

3 结论

(1)通过红外光谱、拉曼光谱以及透射电镜分析,可以清楚看出采用乙腈作为反应介质环境可以获得反应充分完全的具有理想形态的聚乙二氧噻吩包覆碳纳米管的纳米复合纤维。

(2)通过对合成出的纳米复合纤维进行导电性方面的表征,证明通过一维纳米形态的碳纳米管和导电聚乙二氧噻吩的复合,可以获得具有更高导电性的纳米复合纤维;由于导电高分子自身的特性,合成出的导电高分子包覆的纳米复合纤维有希望在树脂介质中组装成一个互穿导电网络,从而为应用带来更广阔的前景。

参考文献

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