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

该初中化学教学设计聚焦二氧化碳的实验室制法，通过生活情境“碳酸饮料寻碳”导入，衔接氧气制法旧知，构建“药品选择—装置设计—操作实施—检验验满”的气体制备通用思路，为后续气体学习搭建支架。 以分组对比实验探究试剂选择（如石灰石与不同酸反应速率对比）、类比迁移设计装置（固液常温型发生装置）、创意改进“随开随停”装置（如铜网固液分离设计）为特色，融入科学探究与实践、科学思维素养，配套过程性评价量表，助力学生形成系统实验思维，教师高效落实核心素养。

5.2二氧化碳的实验室制法 教材分析 “二氧化碳的实验室制法”是沪教版九年级上册“奇妙的二氧化碳”单元的核心内容，在教材体系中承接“氧气的实验室制法”，延续“从实验到理论、从性质到应用”的编排逻辑，是学生系统掌握气体制备原理、装置选择、操作规范的关键课时。 本节课通过对比氧气制备的已有经验，构建“药品选择—装置设计—操作实施—检验验满”的气体制备通用思路，为后续学习氢气等其他气体的制备奠定方法基础，同时衔接二氧化碳的性质与自然界碳循环，形成“制备—性质—应用”的知识闭环，凸显化学学科的实用性和系统性。 学情分析 学生已熟练掌握氧气的实验室制法，明确气体制备的基本流程（反应原理→发生装置→收集装置→检验验满），具备一定的实验观察和操作能力，但对“反应物状态、反应条件决定发生装置”“气体性质决定收集方法”的逻辑关联理解不够深入。 在试剂选择方面，学生易混淆不同酸、不同状态碳酸盐的反应差异，对“反应速率控制”“气体纯度保障”的核心需求缺乏具象认知；在实验操作中，对气密性检查、长颈漏斗液封等细节的原理理解模糊，且在分析实验误差（如收集气体不纯、反应停止过早）时，难以快速定位问题根源。本课时的核心挑战在于引导学生通过对比实验自主优化制备方案，将零散的操作技能转化为系统的气体制备思维。 教学目标 1.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、试剂选择依据、装置特点及操作步骤；能准确描述二氧化碳的检验与验满方法，理解各操作细节的原理；初步形成气体制备的通用思路。 2.通过分组对比实验探究试剂选择的合理性，提升实验设计、现象分析及归纳总结能力；通过类比氧气制备装置，培养“从已知到未知”的迁移推理能力；在实验操作中强化规范意识和问题解决能力。 3.感受化学实验的严谨性与实用性，体会“性质决定用途”的化学思想；通过分析实验方案的优劣，培养节能环保、经济高效的科学思维；激发对化学实验探究的兴趣，增强合作意识与创新精神。 重点 1.实验室制取二氧化碳的反应原理与试剂选择依据。 2.气体制备装置的选择逻辑（发生装置、收集装置）。 3.二氧化碳的检验、验满方法及关键操作规范。 难点 1.理解试剂选择的核心原则（反应速率适中、气体纯度高、原料廉价易得）。 2.气密性检查、长颈漏斗液封等操作细节的原理分析。 3.构建“反应原理—装置选择—操作规范”的逻辑关联，形成气体制备的通用思路。 教学 方法 教法：情境导入法、对比实验法、问题驱动法、归纳总结法。 学法：自主探究法、小组合作法、类比迁移法、实验操作法。 教学 准备 PPT，实验仪器，实验评价量表。 教师活动 预设学生活动 设计意图 一、情境导入： 生活中的“寻碳”之旅 提问： ①我们喝的碳酸饮料中，气泡是什么气体？它是如何被制得的？ ②实验室若要制取一瓶纯净的二氧化碳用于性质探究，该选择什么原料和装置呢？ 2.回顾旧知：引导学生填写“氧气实验室制法回顾表”，唤醒气体制备的已有经验。3.引出课题：今天我们将沿用气体制备的思路，探究二氧化碳的实验室制法，寻找最优化的制备方案。 二、新授 任务一：试剂选择——寻找“理想原料” 1.提出问题：我们学过哪些反应能生成二氧化碳？（板书：高温煅烧石灰石、木炭燃烧、碳酸氢铵加热、碳酸钙与酸反应） 这些反应能否用于实验室制备？为什么？ 2. 分组实验指导：将学生分为6组，每组领取1套实验器材（试管3支、药匙、胶头滴管、稀盐酸/稀硫酸/浓盐酸各1瓶、对应固体药品），明确实验任务： ①分别测试3种固体与3种液体的反应，观察气泡产生速率、持续时间、是否有异味； ②填写“试剂选择实验记录表”，标注“推荐/不推荐”及理由。 3. 巡视点拨：重点关注学生实验操作规范性，引导学生对比不同组合的差异（如碳酸钠与石灰石反应速率的区别、稀硫酸与稀盐酸反应现象的不同）。 4. 小组汇报与总结：邀请2-3组展示实验记录表，分享结论，教师补充归纳试剂选择原则，写出反应原理（文字表达式+化学方程式）。 完成评价量表 任务二：装置设计——搭建“制碳工厂” 1. 类比迁移引导：展示氧气制备的两种发生装置（高锰酸钾制氧气：固体加热型；过氧化氢制氧气：固液常温型）。 提问： ①实验室制取二氧化碳的反应物状态是“固体+液体”，反应条件是常温，该选择哪种类型的发生装置？ ②长颈漏斗和分液漏斗有什么区别？如果想控制反应速率，该选哪种仪器？ 2. 装置展示与分析：呈现发生装置（试管+长颈漏斗、锥形瓶+长颈漏斗、锥形瓶+分液漏斗、带多孔隔板的发生装置），发放“装置对比卡”，引导学生从“操作简便性、反应可控性”角度分析优缺点。 3. 收集装置讨论：播放二氧化碳密度比空气大、能溶于水的实验视频（如二氧化碳倒入阶梯蜡烛烧杯、二氧化碳通入装满水的塑料瓶）。 提问： ①二氧化碳能溶于水，能否用排水法收集？ ②密度比空气大，该用向上还是向下排空气法？收集时导管应伸到集气瓶的哪个位置？ 4.气密性检查实操：演示3种气密性检查方法（长颈漏斗注水法、注射器推拉法、手握锥形瓶法），分组让学生选择1种方法实操，判断装置气密性是否良好。 任务三：操作实施——制取并验证“碳气体”1.规范步骤讲解：播放实验室制取二氧化碳的操作视频，强调关键步骤： ①组装装置→②检查气密性→③装固体（块状石灰石）→④加液体（稀盐酸，长颈漏斗下端浸入液面以下）→⑤收集（导管伸到底部，盖玻璃片）→⑥检验→⑦验满。 提醒“先固后液”的加药品顺序和“液封”的重要性。 2. 分组实验指导：发放实验器材，明确任务： ①按步骤制取1瓶二氧化碳； ②完成检验（通入澄清石灰水）和验满（燃着木条放瓶口）操作； ③填写“实验操作记录表”，记录各步骤现象（如“检验时澄清石灰水变浑浊，验满时木条熄灭”）。3.问题引导：巡视时提问：①若长颈漏斗未液封，会出现什么现象？ ②验满时木条伸入瓶内，会有什么问题？ 完成评价量表 任务四：创意拓展——改进“制碳装置” 1. 提出挑战：现有装置能否“随开随用、随关随停”？如果想让反应停止，该如何改进装置？发放“装置改进创意卡”，引导学生从“固液分离”的角度设计改进方案（如用铜网装固体、用注射器代替长颈漏斗）。 2. 创意分享：邀请学生展示“创意卡”，说明改进思路（如“用铜网将石灰石固定在导管上，关闭弹簧夹，液体被压回长颈漏斗，固液分离，反应停止”），教师点评并展示实验室常用的启普发生器，说明其工作原理。 3、 课堂小结 从“知识、能力、生活应用”三个维度梳理本节课收获，呈现“气体制备思路框架图”。 四、课堂练习 1.如图是某同学设计的实验制取并收集二氧化碳的装置图，请指出图中的错误，并改正。 2.该装置比其它发生装置多了两个“机关”，它们的作用分别是什么呢？你能说出该发生装置的优点吗？ 观看视频，结合生活经验自由发言，猜测二氧化碳的制备可能用到的原料。 独立填写“氧气制备回顾单”，同桌互相核对答案，补充完善（如氧气的反应原理、装置类型、收集方法）。 小组讨论：结合已有知识，初步判断哪些反应不适合实验室制备（如高温煅烧需要高温，碳酸氢铵加热生成氨气不纯）。 分组实验： 1 用药匙取少量固体（块状石灰石/粉末碳酸钙/碳酸钠）放入试管，标记试管编号；用胶头滴管分别滴加对应液体，观察并记录现象。 2 小组内讨论，对每种试剂组合标注“推荐/不推荐”，并写清理由。 小组代表上台展示实验记录，说明推荐的原因，其他小组补充不同意见。 规范书写实验室制取二氧化碳的文字表达式和化学方程式，同桌互相检查化学式书写是否正确。 小组讨论后得出“二氧化碳应选固液常温型发生装置”的结论。 观察长颈漏斗和分液漏斗的结构，判断“分液漏斗能通过控制液体滴加速度来控制反应速率”。 填写“装置对比卡”，对4种发生装置的优缺点进行总结，小组内投票选出“最适合实验室使用的发生装置”。 收集方法分析：观看视频后，独立判断“不能用排水法，应选向上排空气法”，并解释原因。 在草稿纸上画出向上排空气法的收集装置图，标注导管位置（“伸入集气瓶底部，排尽空气”）。 小组分工进行实操 观看视频：关注操作细节，记录疑惑（如“为什么要先检查气密性”“验满时木条不能伸入瓶内”）。 分组实验，观察现象并记录。 问题解答：针对教师提问，小组讨论后回答。 整体自评表现 小组围绕“如何让固液分离”展开讨论，在“创意卡”上画出改进装置图，标注关键部件（如“铜网、弹簧夹、注射器”），写出改进理由。 创意展示：小组代表上台展示装置图，讲解改进思路，其他小组提出疑问或补充建议。 对照三个维度，自主梳理本节课收获，小组代表分享总结，补充完善知识框架。 独立答题，思考每个选项的对错依据 分享答案和理由，参与纠错 从生活实例切入，激发探究兴趣；通过回顾氧气制备知识，为类比迁移学习二氧化碳制备铺垫，明确本节课的探究主线。 通过分组对比实验，让学生直观感受不同试剂组合的差异，自主提炼试剂选择的核心原则，突破“为什么选择特定原料”的难点，培养实验探究和分析归纳能力。 通过类比氧气制备装置，引导学生自主推导二氧化碳装置的选择逻辑；通过多种装置对比和气密性检查实操，强化“反应物状态、反应条件决定发生装置，气体性质决定收集装置”的核心思想，突破操作细节难点。 通过规范操作和实操练习，强化实验技能；通过问题讨论，培养学生的误差分析和问题解决能力，确保实验成功。 量表采用A/B/C三级评分，标准具体可操作，避免评价模糊，让学生自己查漏补缺。 通过装置改进创意活动，激发学生的创新思维，深化对“反应控制”原理的理解，为后续学习启普发生器奠定基础。 系统梳理本节课知识，构建完整的知识框架，避免知识碎片化，同时强化能力提升和生活联系。 采用“即时反馈法+理由解释法”：通过选择题快速检测核心知识掌握情况，聚焦易错点，强化理解，避免死记硬背。 作业设计 基础性作业：在作业本上规范书写实验室制取二氧化碳的反应原理（文字表达式+化学方程式），并说明试剂选择、装置选择、检验与验满的依据（各写1条核心依据）。 拓展性作业：对比氧气和二氧化碳的实验室制法，从“反应原理、反应物状态、反应条件、发生装置、收集装置、检验方法、验满方法”7个方面制作对比表格，下节课展示交流。 实践性作业：查阅资料，了解家用灭火器（如干粉灭火器、二氧化碳灭火器）中二氧化碳的制备原理，分析其与实验室制法的异同，撰写分析报告。 培养学生思维能力，让学生认识到化学与社会的联系。 完成评价量表 实现“过程性评价”，弥补学情“自我反思弱”，量表标准具体可操作，避免评价模糊，让学生对照标准发现自身问题。 板书设计： 二氧化碳的实验室制法 1、 反应原理 碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 2、 装置设计 1. 发生装置：固液常温型 2. 收集装置：向上排空气法 关键：导管伸集气瓶底部（排尽空气） 3、 操作步骤（谐音记忆：“组查装加收检满”）组装装置→检查气密性→装固体→加液体→收集气体→检验→验满 4、 检验与验满 1. 检验：通入澄清石灰水→变浑浊（CO₂特性） 2. 验满：燃着木条放瓶口→熄灭（不伸入瓶内，防消耗气体） 5、 气体制备通用思路 反应原理（反应物、反应条件）→试剂选择（速率、纯度、成本）→装置设计（发生：状态+条件；收集：密度+溶解性）→操作规范→检验验满（物质特性） 教学反思： （1） 教学亮点 1. 学生活动充分且分层：从“试剂选择实验”“装置对比分析”“气密性检查实操”到“创意装置改进”，每个环节均设计学生参与的具体任务，兼顾基础操作与创新思维，满足不同层次学生的学习需求。 2. 逻辑关联紧密：通过“氧气制备回顾→二氧化碳试剂选择→装置设计→操作实施→思路总结”的主线，逐步构建气体制备的通用逻辑，让学生在“做中学”中理解“性质决定装置、装置服务制备”的核心思想。 3. 生活联系密切：从碳酸饮料、大棚种植导入，到灭火器原理的实践性作业，始终围绕生活中的化学场景，让学生感受到实验室制备知识的实用价值，提升学习兴趣。 （2） 教学不足 1. 部分小组在试剂选择实验中，对“反应速率适中”的判断标准不明确（如将“较快”与“适中”混淆），导致实验记录出现偏差，需在实验前更清晰地界定“速率等级”（如“极快：气泡溢出试管；适中：气泡均匀冒出，不溢出；较慢：偶尔产生气泡”）。 2. 装置改进环节，部分学生因缺乏对“固液分离”原理的深入理解，设计的改进方案可行性较低（如用滤纸包裹固体，导致滤纸被腐蚀），需在活动前补充简单的“分离原理”示例（如用铜网、多孔塑料板）。 3. 课堂时间分配较紧张，部分小组在制取二氧化碳的实操环节未能完成验满操作，需优化实验流程（如提前组装好部分基础装置），节省时间。 （3） 改进方向 1. 实验前细化指导：针对试剂选择实验，提供“反应速率判断标准卡”，标注不同速率的具体现象（附图片）；针对装置改进，展示2～3个简单可行的改进案例（如“注射器+试管”装置），引导学生借鉴思路。 2. 优化时间管理：课前让学生分组预习实验步骤，明确分工（如1人负责装药品，1人负责收集，1人负责检验）；课堂上提前组装好发生装置的基础部件（如锥形瓶+双孔塞+导管），减少学生组装时间，确保实操环节完整。 3.加强差异化指导：对基础薄弱的小组，重点指导化学方程式书写、装置组装规范；对学有余力的小组，增加“多套装置对比实验”（如同时用长颈漏斗和分液漏斗装置制取，比较反应速率差异），拓展探究深度。 系列实验探究能力评价量表 评价指标 A B C 自评 互评 实验设计合理性 实验设计能突出对比。 只设计出部分实验。 未能设计出实验。 实验现象对比分析 记录现象，得出结论，且能对比分析。 记录现象，得出结论。 仅记录现象。 实验室制取二氧化碳活动评价量表 评价指标 A B C 自评 互评 实验操作规范性 验满动作熟练，一次成功，无安全隐患。 验满较规范，成功，无安全问题。 验满动作不熟练，失败，但无安全事故。 实验现象记录分析 正确观察现象，写出化学反应方程式。 正确观察现象，方程式未配平。 观察现象不正确或不能得出结论。 化学课堂自我评价量表 评价内容 评价等级 A B C 我能认真听讲，集中注意力且及时做好笔记 回答问题声音洪亮，积极参与小组讨论活动 善于思考，表达不同的看法 我会积极请教问题 在学习化学过程中掌握了二氧化碳的性质，并感到快乐 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $