课题3 氧气和二氧化碳的制备 第2课时（教学设计）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦“实验室制取二氧化碳”核心知识，涵盖反应原理、装置选择及操作步骤。通过播放山洞探险视频展示奇特现象激发兴趣，对比氧气制取知识提出问题，梳理气体制取一般思路，搭建新旧知识联系的学习支架。 这份资料以科学探究与实践为特色，通过药品选择对比实验、装置分析讨论等活动，引导学生归纳气体制取模型，培养科学思维。分组实验与对应训练结合，提升学生实验操作与合作能力，助力教师高效教学，夯实学生气体制取知识体系。

课题3 氧气和二氧化碳的制备 第2课时 实验室中如何制取二氧化碳 一、知识目标 1.了解实验室制取二氧化碳的原理，知道选用石灰石（或大理石）与稀盐酸作为药品的原因。 2.比较实验室制取氧气和二氧化碳的方法，归纳实验室制取气体的一般思路和方法。 3.探究实验室制取二氧化碳的装置，学会依据探究目标设计并实施实验方案。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识制取二氧化碳的药品、反应现象等，从微观角度理解反应的原理。 2.证据推理与模型认知：通过对实验现象的分析，推理出实验室制取二氧化碳的最佳方案；建立实验室制取气体的一般模型。 3.科学探究与创新意识：通过实验探究，培养学生的合作与交流能力，体会科学探究的重要作用。 一、教学重点 1. 实验室制取二氧化碳的原理、装置及步骤，实验室制取气体的一般思路和方法。 二、教学难点 1. 根据实验室制取气体的一般思路设计二氧化碳的制取装置。 本节课教学内容出自沪科版 2024 年八年级化学全一册主题 2 专题 3 中“实验室中如何制取二氧化碳”的第 2 课时。该部分内容在整个初中化学知识体系中占据重要地位，是学生系统学习气体制取方法的关键环节，具有承上启下的作用。 在学习本节课之前，学生已经掌握了氧气的制取方法，包括反应原理、发生装置和收集装置的选择等知识。通过对比氧气的制取，本节课着重引导学生探究二氧化碳的制取，进一步深化学生对气体制取一般思路和方法的理解。教材详细介绍了实验室制取二氧化碳的原理、装置及步骤，并通过典型例题和实验探究，帮助学生巩固所学知识，提高学生的实验操作能力和科学探究能力。 教材在编排上注重理论与实践相结合，通过实验探究和例题分析，让学生在实践中掌握知识和技能。同时，教材还引导学生对氧气和二氧化碳的制取方法进行比较和归纳，培养学生的比较、分析和归纳能力，使学生能够从具体的实验中总结出一般性的规律和方法。 教学对象是八年级的学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，好奇心强，对化学实验充满兴趣，但动手能力和逻辑思维能力还有待提高。 在知识储备方面，学生已经学习了氧气的制取，对气体制取的基本思路和方法有了一定的了解，但对于不同气体制取方法的差异和选择还缺乏深入的认识。在学习本节课时，学生可能会对二氧化碳制取原理的理解和装置的选择存在一定的困难。 在学习能力方面，八年级学生的自主学习能力和合作探究能力还不够成熟，需要教师在教学过程中给予适当的引导和指导。在实验操作方面，学生虽然对化学实验有一定的兴趣，但操作的规范性和准确性还有待提高。 在学习心理方面，学生对新鲜事物充满好奇心和求知欲，但在学习过程中可能会遇到困难和挫折，容易产生畏难情绪。因此，教师在教学过程中要关注学生的学习心理，及时给予鼓励和支持，帮助学生树立学习信心。 针对学生的实际情况，教师在教学过程中应注重引导学生通过实验探究和对比分析，自主总结出实验室制取二氧化碳的方法和规律。同时，要加强对学生实验操作的指导，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。 教学环节一 新课导入 【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段精彩的视频。视频展示的是一个充满奇幻色彩的场景：在一个山洞里，探险者们发现了一些奇特的现象。他们点燃火把，当火把靠近洞壁时，一些地方会冒出气泡，而且火把的燃烧情况也发生了变化。接着，他们将澄清石灰水倒入一个小水洼中，水洼里的液体很快变得浑浊起来。大家猜猜看，这些神奇现象背后可能隐藏着什么化学物质呢？（给学生一些思考和讨论时间，鼓励他们大胆猜测） 【引入课题】大家的想法都很有创意。其实呀，这些现象都和我们今天要学习的二氧化碳密切相关。在之前的学习中，我们已经了解了实验室制取氧气的方法，知道可以选用氯酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等含氧元素的物质来制取氧气。那么问题来了，实验室制取二氧化碳，该选用什么药品呢？它的制取方法又和氧气的制取有哪些相同点和不同点呢？带着这些疑问，让我们一起走进“实验室中如何制取二氧化碳”的学习。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过播放充满奇幻色彩的视频，展示山洞中的奇特现象，能迅速抓住学生的眼球，激发他们的好奇心和探索欲望，使学生积极主动地参与到课堂讨论中来。 2.联系实际情境：将化学知识与探险场景相结合，让学生感受到化学在实际生活中的奇妙应用，使抽象的化学知识变得具体而有趣，增强学生对化学学科的认同感。 3.引发思考，导入新课：由视频中的现象引导学生猜测，再对比之前学过的氧气制取，提出关于二氧化碳制取的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 实验室制取CO2的原理 活动一 引入实验室制取CO2的原理 【引入】同学们，我们之前学习了实验室制取氧气的方法，知道可以选用氯酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等含氧元素的物质来制取氧气。那现在如果要在实验室制取二氧化碳，该选用什么药品呢？我们先来回顾一下实验室制取氧气的反应原理。 【展示】2KMnO4==△K2MnO4+MnO2+O2↑，2H2O2==MnO22H2O+O2↑。 【设计意图】通过回顾实验室制取氧气的反应原理，引发学生对实验室制取二氧化碳药品选择的思考，自然地引入新课。 【问题】结合制取氧气的原理，思考实验室制取二氧化碳可能需要什么样的反应物？ 【学生思考】学生思考并回答，可能需要含碳元素的物质。 【讲解】对学生的回答进行肯定和补充，引出实验室制取二氧化碳的药品和反应原理。 【师生活动】 1.教师展示石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸，向学生介绍这就是实验室制取二氧化碳常用的药品。 2.教师讲解反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3，H2CO3=H2O+CO2↑，总反应为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，强调碳酸易分解。 3.学生记录反应原理，并理解反应过程。 【设计意图】让学生明确实验室制取二氧化碳的药品和反应原理，为后续学习制取装置和步骤奠定基础。 【对应训练1】下列反应中，不适合实验室制取二氧化碳的是（ ） A. 碳酸钠与稀盐酸反应 B. 石灰石与稀盐酸反应 C. 一氧化碳燃烧 D. 碳酸钙与稀盐酸反应 【答案】C 【解析】一氧化碳燃烧生成二氧化碳，但该反应不易控制，且一氧化碳有毒，不适合在实验室制取二氧化碳。而碳酸钠与稀盐酸反应、石灰石与稀盐酸反应、碳酸钙与稀盐酸反应都能产生二氧化碳，且反应易于控制，适合实验室制取。 【对应训练2】实验室制取二氧化碳时，下列药品组合最适宜的是（ ） A. 碳酸钠和稀盐酸 B. 石灰石和稀硫酸 C. 大理石和稀盐酸 D. 大理石和浓盐酸 【答案】C 【解析】碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不易控制，A选项不合适；石灰石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行，B选项不合适；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，D选项不合适；大理石和稀盐酸反应速率适中，便于收集二氧化碳，是最适宜的药品组合。 教学环节三 实验室制取CO2的装置及步骤 活动一 确定实验室制取CO2的装置 【引入】我们已经知道了实验室制取二氧化碳的原理，那么接下来就要考虑制取二氧化碳的装置了。在确定装置之前，我们先来回顾一下气体制取的一般思路。 【展示】气体制取的一般思路：确定发生装置时应考虑反应物的状态和反应条件；确定收集装置时应考虑气体的密度和溶解性。 【设计意图】通过回顾气体制取的一般思路，为学生确定实验室制取二氧化碳的装置提供方法指导。 【问题】根据实验室制取二氧化碳的反应原理，思考制取二氧化碳的发生装置和收集装置应如何选择？ 【学生思考】学生思考并回答，根据反应物是固体（石灰石或大理石）和液体（稀盐酸），反应条件是常温，确定发生装置；根据二氧化碳密度比空气大，能溶于水，确定收集装置。 【师生活动】 1.教师引导学生分析确定发生装置时应考虑的因素：反应物的状态（固体和液体反应）和反应条件（常温），得出气体发生装置是由反应物的状态和反应条件决定的。 2.教师引导学生分析确定收集装置时应考虑的因素：二氧化碳密度比空气大，能溶于水，得出气体收集装置是由气体的密度和气体在水中的溶解性决定的。 3.教师展示常见的气体发生装置和收集装置，让学生根据上述分析选择适合实验室制取二氧化碳的装置。 4.学生选择并回答，教师进行点评和总结，确定实验室制取二氧化碳的发生装置为固液常温型，收集装置为向上排空气法。 【设计意图】让学生学会根据气体制取的一般思路和二氧化碳的性质确定制取二氧化碳的装置，培养学生的分析和推理能力。 【对应训练1】下列关于实验室制取二氧化碳装置的说法中，正确的是（ ） A. 只能用长颈漏斗添加液体药品 B. 只能用锥形瓶作为反应容器 C. 发生装置的选择与反应物的状态和反应条件有关 D. 收集装置的选择与气体的颜色和气味有关 【答案】C 【解析】添加液体药品可以用长颈漏斗，也可以用分液漏斗，A选项错误；反应容器可以用锥形瓶，也可以用平底烧瓶、烧杯等，B选项错误；收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关，与气体的颜色和气味无关，D选项错误；发生装置的选择与反应物的状态和反应条件有关，C选项正确。 【对应训练2】实验室制取二氧化碳时，若用右图装置收集二氧化碳，气体应从（ ）端通入。 A. a B. b C. 都可以 D. 无法确定 【答案】A 【解析】因为二氧化碳密度比空气大，所以用向上排空气法收集时，气体应从长管（a端）通入，将空气从短管（b端）排出。 活动二 实验室制取CO2的步骤 【引入】我们已经确定了实验室制取二氧化碳的装置，接下来就来学习制取二氧化碳的具体步骤。 【展示】实验室制取二氧化碳的步骤：（1）取几小块石灰石或大理石放入锥形瓶中，再按图3.25所示，连接装置。（2）从长颈漏斗口往锥形瓶中加入稀盐酸，直至液体浸没长颈漏斗的下端管口。（3）用向上排空气法收集一瓶二氧化碳气体，用燃着的火柴或木条放在集气瓶口处检验是否收集满二氧化碳。（4）待集满气体后，将导管从集气瓶内移出，用毛玻璃片盖好集气瓶，以待备用。 【设计意图】让学生明确实验室制取二氧化碳的具体步骤，为学生进行实验操作提供指导。 【问题】在制取二氧化碳的过程中，有哪些需要注意的事项？ 【学生思考】学生思考并回答，如长颈漏斗下端管口要伸入液面以下，防止气体从长颈漏斗排出；集气瓶内的导管要伸入到接近集气瓶底部，排尽集气瓶内的空气，以收集到更纯的二氧化碳等。 【师生活动】 1.教师引导学生分析上述步骤，强调每个步骤的注意事项。 2.教师进行演示实验，按照上述步骤制取二氧化碳，让学生观察实验现象。 3.学生分组进行实验，教师巡视指导，及时纠正学生的错误操作。 4.实验结束后，教师组织学生进行交流与讨论，总结实验过程中的经验和教训。 【设计意图】通过教师演示实验和学生分组实验，让学生亲身体验实验室制取二氧化碳的过程，培养学生的实验操作能力和团队合作精神。 【对应训练1】实验室在制取二氧化碳时，一般有5个步骤：①向锥形瓶中放入几小块石灰石；②收集气体；③向长颈漏斗中注入稀盐酸；④按要求组装好仪器；⑤检查装置的气密性。正确的操作顺序是（ ） A. ⑤④③①② B. ④⑤①③② C. ⑤④①③② D. ④⑤③①② 【答案】B 【解析】实验室制取二氧化碳的正确操作顺序是：先按要求组装好仪器，再检查装置的气密性，然后向锥形瓶中放入几小块石灰石，接着向长颈漏斗中注入稀盐酸，最后收集气体。所以正确的顺序是④⑤①③②。 【对应训练2】在实验室制取二氧化碳的实验中，下列操作正确的是（ ） A. 用向下排空气法收集二氧化碳 B. 先装药品，再检查装置的气密性 C. 实验结束后，先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯 D. 用燃着的木条放在集气瓶口检验二氧化碳是否收集满 【答案】D 【解析】二氧化碳密度比空气大，应用向上排空气法收集，A选项错误；应先检查装置的气密性，再装药品，B选项错误；实验室制取二氧化碳不需要加热，不需要用酒精灯，C选项错误；用燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明二氧化碳已收集满，D选项正确。 课题3 氧气和二氧化碳的制备 第2课时 实验室中如何制取二氧化碳 一、实验室制取CO₂的原理 1. 药品：石灰石或大理石（CaCO₃）、稀盐酸 1. 反应原理：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 1. 气体制取思路 · 发生装置：反应物状态、反应条件 · 收集装置：气体密度、溶解性 二、实验室制取CO₂的装置及步骤 1. 装置 · 发生装置：固液常温型 · 收集装置：向上排空气法 1. 步骤 · 组装仪器 · 检查气密性 · 加药品（先固后液） · 收集气体 · 检验、验满 · 检验：通入澄清石灰水，变浑浊则为CO₂ · 验满：燃着木条放瓶口，熄灭则已满 1．如图是实验室制取二氧化碳气体的常用装置，下列说法正确的是 A．试剂X为稀硫酸 B．甲装置中的分液漏斗下端须浸入液面以下 C．选择乙装置收集，气流方向为a进b出 D．选择乙装置利用浓硫酸干燥，气流方向为b进a出 【答案】C 【解析】A、实验室使用稀盐酸制取二氧化碳，不使用稀硫酸。因为稀硫酸和碳酸钙反应生成硫酸钙，硫酸钙微溶于水，会附着在固体药品表面阻碍反应进行。错误； B、由图甲可知，利用分液漏斗制取二氧化碳，分液漏斗将活塞旋紧，即为密闭容器，不需要将分液漏斗下端浸入液面以下。错误； C、二氧化碳密度比空气大，收集二氧化碳时应采用向上排空气法，气体应从长管a通入，将空气从短管b排出。正确； D、乙作洗气装置，需要药品和气体充分接触，则气体通入药品中，所以二氧化碳从a进入。错误。 故选C。 2．下列关于实验室制取CO2的操作，不能达到实验目的的是 A．检查气密性 B．制备CO2 C．干燥CO2 D．收集CO2 【答案】C 【解析】A.检查气密性时，关闭弹簧夹，向长颈漏斗中注水，若长颈漏斗中形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好，该操作能达到实验目的，故不符合题意； B.实验室制取二氧化碳是用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，属于固液不加热型反应，图中装置是固液不加热型发生装置，该操作能达到实验目的，故不符合题意； C.用浓硫酸干燥二氧化碳时，气体应从长管进、短管出，让二氧化碳与浓硫酸充分接触，达到干燥效果，而图中气体从短管进，无法充分干燥，该操作不能达到实验目的，故符合题意； D.二氧化碳密度比空气大，可用向上排空气法收集，该操作能达到实验目的，故不符合题意，故选C。 【点睛】本题考查二氧化碳的实验室制法，化学实验基本操作。 3．在实验室用如图所示的装置制取二氧化碳，有关操作正确的一项是 A．向锥形瓶中加入碳酸钙粉末 B．从长颈漏斗注入稀硫酸 C．当反应开始有气泡产生时可收集气体 D．气体收集满后集气瓶正放在桌面上 【答案】D 【解析】A、实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，不能选择碳酸钙粉末，因为碳酸钙粉末和稀盐酸反应速率较快，不利于收集气体，不符合题意； B、实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，不选择稀硫酸，是因为碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行，不符合题意； C、当反应开始有气泡产生时立即收集气体，会使收集的二氧化碳中混有装置中的空气，导致收集的气体不纯，不符合题意； D、二氧化碳的密度比空气大，气体收集满后集气瓶正放在桌面上，符合题意。 故选D。 4．某兴趣小组在实验室制取CO2的发生装置中，连接上压强传感器，如图一。测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二。下列说法正确的是 A．ab段试管中液面逐渐下降 B．bc段石灰石反应完全 C．c点对应的操作是关闭弹簧夹 D．图像所示过程中一直生成二氧化碳气体 【答案】A 【解析】A、实验室通常利用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，图示装置可以随时控制反应的发生和停止，具体原理是：反应过程中，关闭弹簧夹，则试管内气压上升，导致液面下降，直到稀盐酸与多孔隔板上的大理石脱离接触，此时反应停止，重新打开弹簧夹，则气体可以沿着导管流向收集装置，试管内气压下降，液面回升，液面高于多孔隔板时大理石与稀盐酸重新接触，反应发生，根据图二，ab段装置内压强不断增大，则试管中的液体药品逐渐被压到长颈漏斗中，试管中液面逐渐下降，此选项正确； B、bc段装置内压强保持不变，说明装置内不再产生二氧化碳，可能是石灰石完全反应，可能是稀盐酸完全反应，也可能是稀盐酸与多孔隔板上的大理石脱离接触，此选项错误； C、c点后装置内压强减小，对应的操作是打开弹簧夹，此选项错误； D、图像所示过程中压强先增大后减小，而cd段装置内压强不断减小，是因为打开了弹簧夹，二氧化碳流向装置外，所以不能确定c点时石灰石或稀盐酸是否完全反应，因此不能确定图像所示过程中是否一直生成二氧化碳气体，此选项错误。 故选A。 5．在实验室利用图中提供的仪器制备气体，根据要求回答下列问题。 （1）组装制取并收集二氧化碳的装置，选择的仪器是 （填序号），写出该反应的化学方程式 。 （2）收集二氧化碳的装置也可用于收集氧气，理由是 。 【答案】（1）①②④⑥ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （2）氧气和二氧化碳的密度都比空气大 【解析】（1）实验室常用石灰石或大理石和稀盐酸制取二氧化碳，属于固液常温型，发生装置用到的仪器有长颈漏斗、锥形瓶、带直角导管的双孔橡胶塞；二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，只能采用向上排空气法收集，收集装置需要集气瓶，因此组装制取并收集二氧化碳的装置，选择的仪器是①②④⑥；石灰石或大理石（主要成分碳酸钙）和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑； 故填：①②④⑥；CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑； （2）由于氧气和二氧化碳的密度都比空气大，因此收集二氧化碳的装置也可用于收集氧气，故填：氧气和二氧化碳的密度都比空气大。 在本次教学中，通过回顾氧气的制取方法引入二氧化碳的制取，引导学生对比分析，归纳出实验室制取气体的一般思路和方法，有助于学生构建知识体系。在讲解制取原理和装置选择时，结合实验演示和多媒体展示，学生理解起来较为轻松。但在实验探究环节，部分学生操作不够熟练，小组合作的效率有待提高。在今后的教学中，应加强对学生实验操作技能的训练，提前明确小组分工，提高合作学习的效果。同时，对于典型例题的讲解，可以让学生更多地参与讨论，加深对知识点的理解和应用。 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $