6.3二氧化碳的实验室制取教学设计-2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

《二氧化碳的实验室制取》教学设计 1、 教学目标（核心素养导向） （一）化学观念 1、能准确阐述实验室制取二氧化碳的药品选择依据，理解大理石（或石灰石）与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学反应原理，能用化学方程式正确表示。 2、认识到实验室制取气体时，反应原理、实验装置、收集方法等方面的选择与物质性质紧密相关，构建基于物质性质进行实验设计的化学观念。 （二）科学思维 1、通过对比实验室制取氧气和二氧化碳的反应原理、实验装置，学会从反应物状态、反应条件、气体性质等角度分析和归纳，形成选择气体制取装置的科学思维方法。 2、针对实验过程中出现的问题，如实验现象不明显、装置漏气等，能运用逻辑推理，分析可能的原因并提出合理的改进措施，培养批判性思维和创新思维。 （三）科学探究与实践 1、经历二氧化碳实验室制取的探究过程，包括提出问题、作出假设、设计实验方案、进行实验操作、收集证据、解释与结论、反思与评价等环节，提升科学探究能力。 2、熟练掌握二氧化碳制取实验中的基本操作技能，如仪器的连接、气密性检查、药品的取用、气体的收集、检验和验满等，增强动手实践能力。 （四）科学态度与责任 1、在实验探究中，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，尊重实验结果。 2、认识到化学实验在化学科学发展和实际生产生活中的重要作用，同时树立安全意识和环保意识，如正确处理实验废弃物，理解合理选择实验药品和装置对环境保护的意义，增强对社会和环境的责任感。 二、教学重难点 （一）教学重点 1、实验室制取二氧化碳的反应原理，即 CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑，理解该反应的本质及药品选择的原因。 2、依据二氧化碳的性质，正确选择并组装实验装置，包括发生装置（固液不加热型）和收集装置（向上排空气法）。 3、掌握二氧化碳的检验和验满方法，以及制取二氧化碳的实验操作步骤和注意事项。（二）教学难点 1、从多种能生成二氧化碳的反应中，筛选出适合实验室制取的反应，并理解其选择依据，如反应速率适中、原料廉价易得、气体纯度高、操作简便等因素的综合考量。 2、理解实验装置选择的原理，能根据不同的实验需求和条件，灵活改进和创新实验装置，培养学生的实验设计思维和创新能力。 3、在实验探究过程中，引导学生学会分析实验现象、处理实验数据、得出合理结论，并能对实验过程进行反思和评价，提升科学探究素养。 三、教学方法 1、实验探究法：通过设计实验探究实验室制取二氧化碳的反应原理、装置选择等，让学生亲身体验科学探究过程，培养学生的探究能力和实践能力。例如，设置不同药品组合的对比实验，让学生观察反应现象，从而确定最佳的制取药品。 2、讨论交流法：组织学生针对实验方案设计、实验现象分析、实验结果讨论等进行小组或全班交流，激发学生思维碰撞，培养学生的合作能力和表达能力。如在选择实验装置时，让学生分组讨论不同装置的优缺点，然后进行交流汇报。 3、多媒体辅助教学法：运用图片、视频、动画等多媒体资源，展示实验操作规范、实验装置搭建、实验现象等，将抽象知识直观化，帮助学生理解和掌握，同时拓展学生视野。比如播放工业上制取二氧化碳的视频，让学生了解实际生产过程。 4、归纳总结法：在教学过程中，引导学生对所学知识进行归纳总结，形成系统的知识体系。如在课堂结尾，和学生一起总结实验室制取气体的一般思路和方法。 四、教学过程 （一）导入新课 【展示情景】 播放一段关于碳酸饮料生产车间的视频，画面中可以看到大量二氧化碳气体注入饮料中，产生丰富气泡。 【提问引导】 同学们，在刚才的视频中看到了很多二氧化碳气体被用于生产碳酸饮料。那大家思考一下，在实验室里，我们要如何制取二氧化碳呢？今天就让我们一起走进二氧化碳实验室制取的探究之旅。 （2） 探究新课 1、知识回顾与铺垫 【引导回顾】 同学们，我们之前学习了氧气的实验室制取，大家回忆一下，实验室制取氧气有哪些方法？反应原理是什么？用到了哪些实验装置？ 【学生活动】 【学生回答并默写相关化学方程式】加热高锰酸钾制取氧气，用到了固体加热型发生装置；过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气，用到了固液不加热型发生装置。收集氧气可以用排水法或向上排空气法。 【总结】非常好，大家对氧气的制取掌握得很扎实。那我们制取气体时，一般要考虑哪些方面呢？对，要考虑反应原理、实验装置、收集方法等。接下来，我们就从这些方面来探究二氧化碳的实验室制取。 2、 二氧化碳实验室制取的研究 （1）探究实验室制取二氧化碳的反应原理 【提出问题】 生活中有很多反应可以产生二氧化碳，比如木炭燃烧、蜡烛燃烧、石灰石高温分解等，那这些反应适不适合在实验室制取二氧化碳呢？ 【小组讨论】 组织学生分组讨论，从反应条件是否容易达到、反应是否便于控制、生成的气体是否纯净等方面进行分析。 【小组汇报】 有的小组认为木炭燃烧虽然能产生二氧化碳，但是燃烧会消耗氧气，且生成的气体中可能混有其他杂质，不适合实验室制取；有的小组觉得蜡烛燃烧和木炭燃烧类似，也不合适；还有小组提到石灰石高温分解，反应条件是高温，在实验室中不易实现，也不是理想的方法。 【实验探究】 为了找到合适的实验室制取二氧化碳的方法，我们来进行一组实验。分别取碳酸钠粉末、碳酸钙粉末、块状石灰石于三支试管中，然后分别向三支试管中滴加稀盐酸；再取另外三支试管，分别加入块状石灰石，然后向其中两支试管中分别滴加稀硫酸、浓盐酸，让学生观察并记录实验现象。 实验药品 实验现象 碳酸钠粉末和稀盐酸 反应非常剧烈，迅速产生大量气泡 碳酸钙粉末和稀盐酸 反应剧烈，产生大量气泡 块状石灰石和稀盐酸 反应速率适中，持续产生气泡 块状石灰石和稀硫酸 开始有少量气泡产生，一会儿后反应逐渐停止 块状石灰石和浓盐酸 反应剧烈，产生大量气泡，但有刺激性气味 【分析讨论】 根据实验现象，组织学生讨论哪种药品组合最适合实验室制取二氧化碳。学生们通过对比发现，碳酸钠粉末和碳酸钙粉末与稀盐酸反应速率太快，不易控制；块状石灰石和稀硫酸反应，由于生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行；块状石灰石和浓盐酸反应，虽然能产生大量二氧化碳，但浓盐酸具有挥发性，会使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体，不纯。而块状石灰石和稀盐酸反应速率适中，便于收集气体。 【得出结论】 实验室制取二氧化碳常用块状石灰石（或大理石）和稀盐酸作为药品。引导学生根据化学反应规律，写出该反应的化学方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H2O + CO₂↑。 （2）探究实验室制取二氧化碳的装置 【回顾迁移】 我们已经确定了实验室制取二氧化碳的反应原理，接下来思考一下实验装置的选择。回忆一下，我们在制取氧气时，是如何选择发生装置和收集装置的？ 【学生回答】 发生装置根据反应物状态和反应条件选择，固体加热型反应选择大试管、酒精灯等组成的装置，固液不加热型反应选择锥形瓶、长颈漏斗等组成的装置；收集装置根据气体的密度和溶解性选择，氧气不易溶于水且密度比空气大，所以可以用排水法或向上排空气法收集。 【分析讨论】 那对于实验室制取二氧化碳，反应物是块状石灰石（固体）和稀盐酸（液体），反应条件是常温，不需要加热，所以应该选择固液不加热型发生装置。那二氧化碳的收集装置又该如何选择呢？引导学生根据二氧化碳能溶于水且密度比空气大的性质，分析得出二氧化碳只能用向上排空气法收集。 【展示装置】 展示几种常见的固液不加热型发生装置，如简易装置（试管和带导管的单孔橡皮塞）、用长颈漏斗和锥形瓶组成的装置、用分液漏斗和锥形瓶组成的装置等，让学生观察并讨论这些装置的优缺点。 【小组讨论】学生分组讨论，有的小组认为简易装置简单易操作，但添加液体药品不方便；有的小组觉得用长颈漏斗和锥形瓶组成的装置可以随时添加液体药品，但长颈漏斗下端要伸入液面以下形成液封，防止气体从长颈漏斗逸出；还有小组提到用分液漏斗和锥形瓶组成的装置不仅可以随时添加液体药品，还能通过控制分液漏斗的活塞来控制液体滴加的速率，从而控制反应速率。 【装置组装】 让学生根据自己的理解和选择，利用桌上的仪器（锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔橡皮塞、集气瓶、玻璃片等）进行实验装置的组装，教师巡回指导，纠正学生在组装过程中的错误操作，如仪器连接不紧密、长颈漏斗下端未伸入液面以下等问题。 （3）二氧化碳的检验和验满方法 【提问引导】我们制取了二氧化碳气体，那如何检验我们收集到的气体就是二氧化碳呢？又如何知道二氧化碳是否收集满了呢？ 【实验演示】教师进行实验演示，将产生的气体通入澄清石灰水中，让学生观察现象。 【现象结论】学生观察到澄清石灰水变浑浊，得出二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，这就是检验二氧化碳的方法。然后将燃着的木条放在集气瓶口，学生看到木条熄灭，知道这是二氧化碳验满的方法，即把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。 【原理讲解】向学生解释检验二氧化碳的原理是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为 Ca (OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O；而验满的原理是二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，当集气瓶内充满二氧化碳时，瓶口处的二氧化碳会使燃着的木条熄灭。 （三）课堂小结 【引导回顾】 同学们，我们一起回顾一下今天学习的内容。首先我们探究了实验室制取二氧化碳的反应原理，用块状石灰石和稀盐酸反应，化学方程式是 CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。然后根据反应物状态和反应条件选择了固液不加热型发生装置，根据二氧化碳的性质选择了向上排空气法收集装置。还学习了二氧化碳的检验和验满方法，检验是用澄清石灰水，验满是用燃着的木条放在集气瓶口。最后大家通过自己动手实验，成功制取了二氧化碳气体。 【总结提升】 通过今天的学习，我们不仅掌握了二氧化碳的实验室制取方法，更重要的是学会了实验室制取气体的一般思路和方法，即首先确定反应原理，然后根据反应原理选择合适的实验装置，最后进行气体的收集、检验和验满。希望大家在今后的学习中，能够运用这种思路和方法去探究更多气体的制取。 （四）布置作业 1、书面作业：完成课本上关于二氧化碳实验室制取的相关练习题，巩固所学的反应原理、实验装置、操作步骤等知识。 2、拓展作业：查阅资料，了解除了实验室常用的方法外，还有哪些其他方法可以制取二氧化碳，并分析这些方法的优缺点，写成一篇小短文。 3、实践作业：利用家庭中的物品，如白醋（可代替稀盐酸）、鸡蛋壳（主要成分是碳酸钙）等，尝试在家中制取少量二氧化碳气体，并记录实验过程和现象，下节课和同学们分享。 （五）板书设计 《二氧化碳的实验室制取》 一、反应原理 1. 确定试剂 块状大理石（或石灰石，主要成分 CaCO₃）、稀盐酸（HCl） 2. 化学方程式 CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 二、实验装置 1. 发生装置：固液不加热型（画图示意） 选择依据：反应物状态（固体 + 液体）、反应条件（常温，无需加热） 2. 收集装置：向上排空气法（画图示意） 选择依据： CO₂能溶于水、且能与水发生反应； 密度比空气大（ρCO₂=1.977g/L > ρ 空气 = 1.293g/L）且不与空气成分反应。 三、检验与验满 （六）教学反思 本次《二氧化碳的实验室制取》的教学围绕核心素养目标展开，涵盖知识传授、实验探究、思维培养等多个维度。课后结合教学过程、学生反馈及课堂效果进行反思，旨在总结经验、发现问题，为后续教学优化提供方向。本堂课的优势在于使多维度素养目标能够初步落地，通过 “对比排除法” 分析药品选择依据、结合氧气制取经验推导装置选择逻辑，学生能准确阐述 “物质性质决定实验设计” 的核心观念，约 85% 的学生可独立总结实验室制取气体的一般思路（反应原理→装置→检验），科学归纳与推理能力得到提升。例如在分析 “为何不用稀硫酸与石灰石反应” 时，多数学生能结合 “硫酸钙微溶” 的性质，解释反应终止的原因，体现了化学观念与逻辑思维的结合。分组实验环节中，学生能规范完成 “查气密性→装药品→收集→检验” 的操作流程，70% 的小组可自主解决 “长颈漏斗未液封导致漏气”“导管未伸到瓶底收集不满气体” 等问题，动手能力与问题解决能力得到锻炼。部分小组还尝试用注射器代替长颈漏斗控制反应速率，展现了初步的实验创新意识。通过安全提示（稀盐酸腐蚀性）、环保要求（废液回收），学生能自觉规范操作，实验后主动清理仪器、分类处理废弃物，安全意识与环保责任初步建立。不足的是素养培养的深度与广度待加强，少数学生对 “复分解反应本质” 理解模糊，虽能写出制取二氧化碳的化学方程式，但无法关联 “酸与碳酸盐反应生成 CO₂” 的规律，化学观念的系统性不足。实验探究中，部分小组存在 “重操作、轻思考” 现象，仅按步骤完成实验，未主动分析 “反应速率差异的原因”“装置改进的原理”，科学探究的深度不够，批判性思维与创新意识培养仍需强化。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$