课题3 二氧化碳的实验室制取 第1课时（教学设计）化学人教版五四学制2024八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦二氧化碳的实验室制取，涵盖反应原理（稀盐酸与石灰石反应）及装置（固液不加热型发生装置、向上排空气法收集）。课堂导入结合生活用途（灭火器、温室大棚）与已有反应知识，联系氧气制取，引导分析反应适用性，构建知识支架。 亮点在于以科学探究为主线，通过自主设计装置、讨论试剂选择（如浓盐酸挥发性、稀硫酸生成硫酸钙阻碍反应）培养科学思维与探究能力，联系生活激发兴趣，落实科学态度与责任。助力学生掌握气体制取思路，提升教师教学效率。

课题3 二氧化碳的实验室制取 第1课时 实验室制取二氧化碳的原理及装置 一、知识目标 1．了解实验室制取二氧化碳的化学反应原理，知道选用稀盐酸与石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳的原因。 2．能设计简单实验装置，掌握二氧化碳的实验室制法，包括发生装置、收集装置的选择，操作步骤、检验和验满方法。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识二氧化碳的制取过程和现象，从微观角度理解化学反应原理。 2．科学探究与创新意识：通过对不同反应制取二氧化碳的讨论和实验装置的设计，培养学生的探究能力和创新思维，体会实验探究在化学学习中的重要性。 3．科学态度与社会责任：在确定制取原理和选择装置时，考虑反应速率、产物纯度、操作简便性和安全性等因素，培养学生科学严谨的态度和环保意识。 一、教学重点 在确定制取原理和选择装置时，考虑反应速率、产物纯度、操作简便性和安全性等因素，培养学生科学严谨的态度和环保意识。 二、教学难点 理解确定实验室制取二氧化碳反应原理时需要考虑的因素，以及对实验装置进行合理设计和改进。 本节教学内容源于人教版五四学制2024版八年级化学全一册第六单元《碳和碳的氧化物》课题3《二氧化碳的实验室制取》（第1课时）。二氧化碳的实验室制取是初中化学气体制取的重要内容，在整个化学教学中具有承上启下的作用。它既巩固了氧气制取的相关知识，又为后续学习其他气体的制取奠定基础，是培养学生实验操作技能和科学探究能力的重要载体。 本课时围绕二氧化碳的实验室制取展开，包括制取二氧化碳的化学反应原理和制取装置两部分内容。教材首先通过列举多种能产生二氧化碳的反应，引导学生思考并选择适合实验室制取二氧化碳的反应原理，培养学生分析和解决问题的能力。接着介绍了制取二氧化碳的装置，包括发生装置和收集装置的选择依据及特点，以及操作步骤、检验和验满方法等，让学生系统地了解实验室制取气体的一般思路和方法。教材内容编排由浅入深，符合学生的认知规律，注重理论与实践相结合，有助于学生掌握知识和技能。 学生已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，对化学实验有着浓厚的兴趣。在之前的学习中，学生已经了解了氧气的实验室制取方法，对气体制取的一般思路和方法有了初步的认识，这为本节课的学习奠定了基础。 然而，九年级学生的思维还处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对一些抽象的概念和原理理解起来可能存在一定的困难。在学习过程中，他们可能会对为什么选择稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳，以及如何根据反应物状态和反应条件选择合适的发生装置等问题存在疑惑。同时，学生的实验操作能力和科学探究能力还有待进一步提高，在实验过程中可能会出现操作不规范、观察不仔细等问题。 在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合生活实例和实验探究，引导学生积极思考、主动参与，帮助学生理解和掌握知识。通过设计问题情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望，培养学生的分析问题和解决问题的能力。同时，加强实验指导，规范学生的实验操作，提高学生的实验技能和科学素养。 教学环节一 新课导入 【引导学生思考】同学们，在我们生活的这个世界里，二氧化碳无处不在。现在请大家开动脑筋想一想，二氧化碳都有哪些用途呢？给大家一分钟时间思考，然后请几位同学来分享一下。（等待学生思考，鼓励学生举手发言，学生可能会提到光合作用的原料、灭火、化工产品的原料、气体肥料等） 【展示生活实例】大家说得都非常棒。其实，二氧化碳在我们的生活中有着广泛的应用。比如，在一些大型商场或者电影院，我们常常能看到灭火器，很多灭火器里灭火的关键物质就是二氧化碳；还有在农业上，一些温室大棚会适当增加二氧化碳的浓度，来促进植物的光合作用，提高农作物的产量。那大家知道这些二氧化碳是怎么来的吗？ 【提出问题引导讨论】接下来，再请大家思考一下，你知道哪些反应可以产生二氧化碳气体呢？（引导学生思考并回答，可能会提到动植物的呼吸、蜡烛燃烧、木炭燃烧、木炭还原氧化铜等） 【深入探讨反应适用性】大家列举得很全面。这里有几个反应，像木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，木炭还原氧化铜生成二氧化碳，蜡烛燃烧也会产生二氧化碳。那请大家思考一下，上述反应中，哪个适合作为实验室制取二氧化碳的反应原理呢？ 设计意图 1．激发学生兴趣：通过让学生先思考二氧化碳的用途，再列举产生二氧化碳的反应，充分调动学生已有的生活经验和知识储备，激发他们的表达欲望和对新知识的探索兴趣，使学生积极主动地参与到课堂讨论中来。 2．联系生活实际：展示二氧化碳在灭火器和农业温室大棚中的应用实例，将抽象的化学知识与生活实际紧密联系起来，让学生感受到化学知识在日常生活中的重要性，增强学生对化学学科的认同感和学习热情。 3．引发思考，导入新课：从列举产生二氧化碳的反应，到探讨哪个反应适合作为实验室制取二氧化碳的原理，逐步引导学生深入思考，自然地过渡到本节课关于二氧化碳实验室制取的主题，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 制取二氧化碳的化学反应原理 活动一：引入实验室制取二氧化碳的反应原理 【引入】同学们，我们都知道二氧化碳在生活中有很多用途，它是光合作用的原料，可用于灭火，还是化工产品的原料以及气体肥料等。那大家思考一下，你知道哪些反应可以产生二氧化碳气体呢？ 【问题】像动植物的呼吸、蜡烛燃烧、木炭燃烧、木炭还原氧化铜等反应都能产生二氧化碳，那在这些反应中，哪个适合作为实验室制取二氧化碳的反应原理呢？ 【学生思考】学生们积极思考并发表自己的看法，有的可能会认为木炭燃烧比较方便，有的可能不确定。 【讲解】老师展示相关反应的化学方程式：，，石蜡氧气二氧化碳 + 水。分析这些反应不适合作为实验室制取二氧化碳反应原理的原因，如木炭燃烧温度高、操作复杂，且生成的气体不纯净等。 设计意图 通过联系二氧化碳的用途和常见产生二氧化碳的反应，引发学生的思考，激发学生探究适合实验室制取二氧化碳反应原理的兴趣。 【对应训练1】下列反应中，不适合用于实验室制取二氧化碳的是（　　） A．碳在氧气中燃烧 B．大理石与稀盐酸反应 C．碳酸钠与稀盐酸反应 D．高温煅烧石灰石 【学生回答】A 【讲解】碳在氧气中燃烧需要点燃，操作复杂且生成的气体可能不纯净，不适合实验室制取二氧化碳；大理石与稀盐酸反应速率适中，适合实验室制取；碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不便于收集；高温煅烧石灰石需要高温条件，操作复杂，不适合实验室制取。 活动二：探究实验室制取二氧化碳的化学反应原理 【问题】经过分析，我们知道上述反应大多不适合实验室制取二氧化碳，那实验室制取二氧化碳应该选用什么试剂呢？其反应原理是什么？ 【学生活动】学生阅读教材相关内容，了解到试剂是稀盐酸与石灰石（或大理石），主要成分分别是和。 【讲解】老师讲解反应原理，写出化学方程式：，并解释反应的过程，先是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙和碳酸，碳酸不稳定分解生成二氧化碳和水。 【思考与讨论】 （1）为什么不能用浓盐酸和石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳？ 【学生回答】浓盐酸具有挥发性，会使制得的气体不纯（混有氯化氢气体）。 （2）为什么不能用稀硫酸和石灰石（或大理石）反应制取二氧化碳？ 【学生回答】反应生成了微溶于水的硫酸钙，附着在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。 （3）为什么不用稀盐酸与粉末状碳酸钙（或碳酸钠）反应制取二氧化碳？ 【学生回答】反应速率过快，不便于收集产生的气体。 （4）确定实验室里制取二氧化碳的化学反应原理时，需要考虑哪些因素？ 【学生讨论后回答】反应速率适中、反应条件易实现、产品单一纯净、操作简便、安全环保等。 设计意图 通过探究和讨论，让学生深入理解实验室制取二氧化碳的试剂选择和反应原理，培养学生分析问题和解决问题的能力。 【对应训练1】实验室制取二氧化碳时不使用稀硫酸是因为（　　） A．不能反应 B．反应发生后生成的微溶物阻止反应继续进行 C．生成的气体不纯净 D．反应速率太快 【学生回答】B 【讲解】稀硫酸与石灰石反应会生成微溶的硫酸钙，附着在石灰石表面，阻止反应继续进行，所以不能用稀硫酸制取二氧化碳。 燃性来取暖等，与炭的黑色、稳定性和还原性无关，C选项正确。 教学环节三 制取二氧化碳的装置 活动一：选择并设计制取二氧化碳的装置 【引入】我们已经知道了实验室制取二氧化碳的化学反应原理，接下来就要考虑用什么样的装置来制取二氧化碳了。大家看，老师这里有带导管的橡胶塞、双孔塞、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、试管、集气瓶、长颈漏斗、分液漏斗、水槽、酒精灯等仪器。 【问题】请同学们思考，应该如何选择并设计制取二氧化碳的装置呢？ 【学生活动】学生分组讨论，结合所学知识和仪器，尝试设计制取二氧化碳的装置。 【讲解】老师引导学生分析制取二氧化碳的反应物状态（固体和液体）和反应条件（不需要加热），得出发生装置为固液不需加热型。展示不同的发生装置，如用试管、锥形瓶等作为反应容器，分析其优缺点。操作简单的装置适合制取较少量的二氧化碳气体，带有长颈漏斗或分液漏斗的装置便于添加液体药品，其中分液漏斗可控制液体滴加速率，进而控制反应速率。 设计意图 通过让学生自主思考和设计装置，培养学生的创新思维和实践能力，同时加深对制取二氧化碳装置选择依据的理解。 【对应训练1】利用下图所示装置，能完成实验室制取气体的是（　　） A．用①③制取氧气 B．用②③制取二氧化碳 C．用②④制取氧气 D．用①⑤制取二氧化碳 【学生回答】C 【讲解】①是固体加热型发生装置，③是排水法收集装置，用①③制取氧气需要加热且用排水法收集；②是固液不加热型发生装置，③是排水法收集装置，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集；②是固液不加热型发生装置，④是向上排空气法收集装置，用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气可以用此装置；①是固体加热型发生装置，⑤是向下排空气法收集装置，二氧化碳密度比空气大，不能用向下排空气法收集。 活动二： 了解制取二氧化碳装置的相关操作 【问题】确定了制取二氧化碳的装置后，接下来我们要了解一下制取二氧化碳的操作步骤有哪些？如何检验和验满二氧化碳？ 【学生活动】学生阅读教材，了解操作步骤为检查装置气密性、装试剂（先装入固体，再添加液体）、收集气体、检验和验满。 【讲解】老师详细讲解每个步骤的操作方法和注意事项。检查装置气密性的方法；装试剂时强调先固后液的顺序；收集装置采用向上排空气法，因为二氧化碳密度比空气大。检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳，化学方程式为；验满二氧化碳的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则二氧化碳已收集满。 【思考与讨论】 （1）下列装置为什么收集不到二氧化碳？ 【学生回答】长颈漏斗下端没有伸入液面以下，生成的气体从长颈漏斗逸出。 （2）改进后，能收集到比较纯净的二氧化碳吗？ 【学生回答】不能，导管没有伸到集气瓶底部，集气瓶内的空气没有全排尽。 设计意图 让学生掌握制取二氧化碳的操作步骤、检验和验满方法，以及了解装置使用过程中的注意事项，培养学生的实验操作技能和严谨的科学态度。 【对应训练1】有关碳与二氧化碳高温下发生的反应，下列说法正确的是（ ） A．碳具有氧化性 B．二氧化碳发生了还原反应 C．反应前后氧元素的化合价发生了改变 D．反应前后固体的质量不变 【学生回答】B 【讲解】在反应中，碳得到氧，具有还原性，A选项错误；二氧化碳失去氧，发生了还原反应，B选项正确；反应前后氧元素的化合价均为价，没有发生改变，C选项错误；反应前固体是碳，反应后固体质量减少，D选项错误。 课题3 二氧化碳的实验室制取（第1课时 一、制取二氧化碳的化学反应原理 1．试剂：稀盐酸、石灰石（或大理石） 2．原理：CaCO₃+ 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ 二、制取二氧化碳的装置 1．发生装置：固液不需加热型 2．收集装置：向上排空气法 3．操作步骤：查（检查气密性）→装（先固后液）→收（收集气体）→验（检验和验满） 4．检验：通入澄清石灰水，变浑浊则是CO₂ 5．验满：燃着木条放集气瓶口，熄灭则满 1． 实验室制备二氧化碳气体的常用方法是（ ） A．煅烧石灰石 B．用碳酸钠与稀盐酸反应 C．用石灰石与稀盐酸反应 D．用石灰石与稀硫酸反应 2．实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，一定不需要的仪器是（ ） A．导气管 B．试管 C．酒精灯 D．集气瓶 3．某同学在实验室制取二氧化碳的过程中，进行制取、收集、检验、验满的四步操作如下图所示，其中正确的是（ ） A．制取 B．收集 C．检验 D．验满 4．实验课上，同学们用下图所示的装置制取二氧化碳气体，有关实验操作正确的一项是（ ） A．连接仪器后直接加试剂 B．试管横放加入液体试剂 C．导管应伸到集气瓶底部 D．引燃木条插入瓶中验满 在本节课的教学中，通过引导学生思考和讨论，让学生理解了实验室制取二氧化碳的原理和装置选择的依据，培养了学生的思维能力和实验设计能力。在教学过程中，利用典型例题和变式练习，及时巩固了所学知识。但也存在一些不足之处，例如在实验操作演示环节，由于时间有限，部分学生可能没有完全看清操作细节。在今后的教学中，应合理安排时间，加强实验操作的示范和指导，同时增加学生的动手实践机会，让学生在实践中更好地掌握知识和技能。 / 学科网（北京）股份有限公司 $