5.2 二氧化碳的实验室制法第一课时教学设计-2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

本文围绕二氧化碳的实验室制法展开，聚焦反应原理、装置选择等核心知识点。承接之前学过的化学反应知识，为后续深入学习气体制取奠基。通过实验探究、分析讨论等环节，培养学生化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任等核心素养。 该教学设计的亮点在于采用问题驱动、小组合作实验等教法。从学生层面看，提升了批判性思维与实践能力；从教师层面看，提供了清晰授课路径；从课堂效果看，增强了互动性，有效突破教学难点。

二氧化碳的实验室制法（第一课时） 教学目标 （一）化学观念 认识到实验室制取二氧化碳需综合考虑反应原理、药品选择、装置设计等多方面因素，构建实验室制取气体的系统观念。 理解碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学本质，从物质变化的角度认识化学反应的发生。 建立根据气体性质（如密度、溶解性等）选择合适收集方法的观念，体会物质性质与实验操作的紧密联系。 （二）科学思维 通过对多种能生成二氧化碳的反应进行分析，筛选出适合实验室制取的方法，培养批判性思维和逻辑推理能力。 在实验装置的设计与评价过程中，运用类比、归纳、演绎等思维方法，如对比实验室制取氧气与二氧化碳的装置，归纳气体发生装置和收集装置的选择依据，提升思维的深刻性和灵活性。 针对实验过程中出现的问题，如反应速率过快或过慢、气体不纯等，能运用科学思维进行原因分析和解决方案的探讨。 （三）科学探究与实践 经历 “提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价” 等科学探究过程，探究实验室制取二氧化碳的最佳药品和实验装置，提高科学探究能力。 熟练掌握实验仪器的使用技能，如组装实验装置、检查装置气密性、添加药品、收集气体等，培养动手实践能力。 在小组合作实验中，学会与他人交流合作，共同完成实验任务，提高团队协作能力和沟通能力。 （四）科学态度与责任 培养严谨认真、实事求是的科学态度，如实记录实验现象和数据，尊重实验事实和结果。 认识到化学实验在化学学习和研究中的重要性，增强对化学学科的认同感和责任感。 了解二氧化碳在生产生活中的广泛应用以及过量排放对环境的影响，树立绿色化学理念和环保意识，培养社会责任感。 重点难点 实验室制取二氧化碳的反应原理，即碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式及反应实质。 实验装置的选择与设计，包括发生装置和收集装置，理解根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据气体性质选择收集装置的原则。 实验室制取二氧化碳的实验操作步骤、检验方法和验满方法。 教学内容 （一）课程导入（联系生活，引发思考） 展示一些生活中与二氧化碳有关的图片或视频，如汽水冒泡、舞台云雾效果、温室大棚等。提问学生：“在这些场景中，你们都观察到了二氧化碳的哪些存在形式或作用？你们知道这些二氧化碳是如何产生的吗？” 引导学生思考生活中二氧化碳的来源。 回顾之前学过的能生成二氧化碳的反应，如碳在氧气中燃烧、一氧化碳燃烧、碳酸钙高温分解等。提问：“这些反应能否用于实验室制取二氧化碳呢？为什么？” 引发学生对实验室制取二氧化碳反应选择的思考，从而引入本节课的主题 —— 二氧化碳的实验室制法。 （二）知识新授 反应原理探究 提出问题：展示大理石（或石灰石，主要成分碳酸钙）、碳酸钠粉末、稀盐酸、稀硫酸等药品。提问学生：“从这些药品中，我们如何选择合适的反应物来制取二氧化碳呢？” 作出假设：让学生分组讨论，根据已有的化学知识和生活经验，对不同药品组合反应生成二氧化碳的可行性作出假设。例如，有的小组可能假设碳酸钙与稀盐酸反应可以制取二氧化碳，因为盐酸是常见的酸，碳酸钙是常见的碳酸盐，二者可能发生反应；有的小组可能假设碳酸钠粉末与稀盐酸反应速度会很快等。 设计实验：引导学生设计实验来验证假设。给出以下三组实验： 实验一：将大理石（块状）与稀盐酸混合，观察现象。 实验二：将碳酸钠粉末与稀盐酸混合，观察现象。 实验三：将大理石（块状）与稀硫酸混合，观察现象。 进行实验：学生分组进行实验操作，仔细观察实验现象，并记录在实验报告表中。实验过程中，教师巡视各小组，指导学生正确操作，提醒学生注意安全，如盐酸有腐蚀性，不要接触皮肤等。 收集证据：各小组汇报实验现象： 实验一：大理石与稀盐酸反应产生大量气泡，反应速率适中。 实验二：碳酸钠粉末与稀盐酸反应剧烈，迅速产生大量气泡。 实验三：大理石与稀硫酸反应开始时有少量气泡产生，一段时间后反应逐渐停止。 解释与结论：组织学生对实验现象进行分析讨论。得出结论：碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率过快，不易控制，不适合实验室制取二氧化碳；大理石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行，也不适合；而大理石（或石灰石）与稀盐酸反应速率适中，便于收集气体，且原料廉价易得，是实验室制取二氧化碳的理想药品。反应的化学方程式为：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。 实验装置选择 回顾旧知：引导学生回顾实验室制取氧气的两种方法（加热高锰酸钾或氯酸钾、过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解），对比分析这两种方法的反应物状态、反应条件以及所选用的发生装置和收集装置。 分析二氧化碳制取的装置选择： 发生装置：提问学生：“实验室制取二氧化碳的反应物状态和反应条件是怎样的？” 学生回答后（固体大理石或石灰石与液体稀盐酸，在常温下反应），引导学生思考应选择什么样的发生装置。展示几种常见的气体发生装置（如固固加热型、固液不加热型等），让学生讨论哪种装置适合制取二氧化碳。通过对比，得出实验室制取二氧化碳应选择固液不加热型发生装置。进一步介绍该装置中各仪器的作用，如长颈漏斗用于添加液体药品，锥形瓶或大试管等用于盛放固体药品和作为反应容器等。强调长颈漏斗末端要伸入液面以下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。 收集装置：提问学生：“我们应该如何收集二氧化碳气体呢？” 引导学生从二氧化碳的性质（密度比空气大，能溶于水且能与水反应）出发，思考收集方法。通过讨论，得出二氧化碳只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。展示向上排空气法收集气体的装置，讲解收集时导管要伸到集气瓶底部，目的是将集气瓶内的空气充分排出，使收集到的气体更纯净。 装置的拓展与创新：展示一些改进后的二氧化碳发生装置，如带有多孔隔板和止水夹的装置，让学生观察并思考其工作原理。引导学生分析该装置如何实现反应的发生和停止：当打开止水夹时，稀盐酸从长颈漏斗流入，与大理石接触，反应开始；当关闭止水夹时，生成的二氧化碳气体无法排出，使装置内压强增大，将稀盐酸压回长颈漏斗，大理石与稀盐酸分离，反应停止。鼓励学生思考还有哪些方法可以对实验装置进行改进和创新，培养学生的创新思维。 实验步骤、检验与验满方法 实验步骤：结合实验装置图，详细讲解实验室制取二氧化碳的实验步骤，可概括为 “组、查、装、注、收、验”。 组：组装实验仪器，按照从下到上、从左到右的顺序连接好发生装置和收集装置。 查：检查装置的气密性。方法是将导管一端浸入水中，用手紧握锥形瓶外壁，如果导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好。 装：装入药品。先将大理石（或石灰石）小心地放入锥形瓶中，然后塞紧带长颈漏斗和导管的双孔橡皮塞。 注：向长颈漏斗中注入稀盐酸，注意稀盐酸要浸没长颈漏斗末端。 收：用向上排空气法收集二氧化碳气体。将导管伸到集气瓶底部，收集气体。 验：包括检验和验满。 检验方法：讲解二氧化碳的检验方法，即把制取的气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。反应的化学方程式为：Ca (OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O。强调不能用燃着的木条检验二氧化碳，因为能使燃着木条熄灭的气体不一定是二氧化碳，还有可能是氮气等其他不支持燃烧的气体。 验满方法：演示二氧化碳的验满操作，将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。解释验满原理是因为二氧化碳密度比空气大，当集气瓶内二氧化碳收集满时，会从瓶口逸出，使瓶口处的木条熄灭。 （三）课堂小结 与学生一起回顾本节课的重点内容，包括实验室制取二氧化碳的反应原理（化学方程式）、药品选择的依据、实验装置（发生装置和收集装置）的选择及原因、实验步骤、检验和验满方法等。 强调实验室制取气体时，要从反应原理、药品、装置、操作等多个方面进行综合考虑，逐步形成实验室制取气体的一般思路和方法。 选择题：实验室制取二氧化碳常用的药品是（ ） A. 木炭和氧气 B. 碳酸钙和稀硫酸 C. 大理石和稀盐酸 D. 碳酸钠和稀盐酸 答案：C 解析：A 选项木炭和氧气反应需要点燃，且产物可能不纯，不适合实验室制取；B 选项碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶，会阻止反应继续进行；D 选项碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不易控制，所以常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，选 C。 填空题：实验室制取二氧化碳的发生装置应选择__________（填 “固固加热型” 或 “固液不加热型”），原因是____________________；收集装置应选择__________法，因为二氧化碳____________________。 答案：固液不加热型；反应物是固体大理石（或石灰石）和液体稀盐酸，且反应在常温下进行；向上排空气；密度比空气大，能溶于水且能与水反应 解析：根据反应物状态和反应条件确定发生装置，根据气体性质确定收集装置。 简答题：某同学在实验室制取二氧化碳时，发现反应速率过快，难以收集气体，请你帮他分析可能的原因，并提出改进措施。 答案：可能原因：使用了碳酸钠粉末代替大理石（或石灰石）；盐酸浓度过大。改进措施：将碳酸钠粉末换成大理石（或石灰石）；将浓盐酸稀释成稀盐酸。 解析：碳酸钠粉末与盐酸反应速率比块状大理石快，盐酸浓度越大反应速率也越快，所以可从这两方面分析和改进。 选择题：检验二氧化碳是否收集满的方法是（ ） A. 将燃着的木条伸入集气瓶内 B. 向集气瓶内加入澄清石灰水 C. 将燃着的木条放在集气瓶口 D. 用带火星的木条放在集气瓶口 答案：C 解析：A 选项伸入集气瓶内无法判断是否满；B 选项是检验二氧化碳的方法，不是验满；D 选项带火星木条用于检验氧气，二氧化碳验满是将燃着木条放瓶口，选 C。 填空题：实验室制取二氧化碳时，长颈漏斗的作用是____________________，其末端要伸入液面以下的目的是____________________。 答案：添加液体药品；防止生成的气体从长颈漏斗口逸出 解析：这是长颈漏斗在该实验中的基本作用和操作要求。 ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$