实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质教案-2025-2026学年人教版化学九年级上册

《实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质》 姓名： 学科：化学 年级：九年级上册 课时：预习1课时 授课教师： 内容概览 本实验活动隶属于第六单元《碳和碳的氧化物》，是继氧气制取后气体制备的重要实践内容，衔接二氧化碳制取与性质的理论知识，实现理实结合。学生将实操石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，掌握固液常温型发生装置搭建、向上排空气法收集及验满操作；通过倾倒二氧化碳灭蜡烛、与石蕊溶液 / 澄清石灰水反应等实验，直观探究其物理和化学性质，同时培养规范实验操作、现象分析与问题解决能力，构建 “气体制取 - 收集 - 性质检验” 的实验思维模型，为后续气体制备学习奠定基础。 四维核心素养 化学观念 认识物质性质决定制备与收集方法，掌握二氧化碳制取的反应原理及核心性质，建立宏观的实验现象与微观的反应实质间的关联。 科学思维 通过对比、分析实验现象，归纳二氧化碳制取与性质的规律，培养控制变量、逻辑推理和归纳总结的思维能力。 科学探究与实践 提升实验装置搭建、气密性检查等操作技能，学会设计并完成性质验证实验，增强观察、分析实验现象的探究能力。 科学态度与社会责任 养成严谨的实验操作和观察习惯，认识二氧化碳在生活生产中的应用，树立绿色化学和化学服务于生活的意识。 重难点 教学重点：掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、固液常温型装置的使用及向上排空气法收集、验满的操作；通过实验验证二氧化碳密度大于空气、不支持燃烧及与水、澄清石灰水反应的核心性质。教学难点：理解二氧化碳与水反应生成碳酸、碳酸不稳定性的微观实质，能准确分析石蕊溶液变色与恢复的原因；规范完成性质实验操作，并能结合原理解释实验现象，区分二氧化碳的验满与检验操作。 教学过程 课堂导入：生活情境激趣，引出探究问题 教师播放汽水灌装、干冰制造舞台云雾的视频，引导学生观察视频中的气泡、云雾现象，提问：“汽水中的气泡是什么气体？干冰为什么能制造云雾效果？生活中还有哪些地方能见到二氧化碳的身影？” 在学生猜测并回答后，进一步追问：“我们能在实验室中制取二氧化碳吗？它还有哪些我们不知道的性质？” 由此引出本节课的实验主题。设计意图：将化学知识与生活常见现象结合，降低知识的抽象性，激发学生的探究兴趣和学习主动性，让学生体会化学与生活的紧密联系，自然过渡到实验探究的主题。 知识回顾：夯实理论基础，做好实验铺垫 教师引导学生回顾之前所学的二氧化碳相关理论知识，依次提出问题：“实验室制取二氧化碳的药品是什么？反应的化学方程式如何书写？”“根据二氧化碳的性质，我们应该选择哪种收集方法？验满的操作是什么？”“二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的化学方程式是什么？”，邀请学生逐一回答，教师对回答进行评价、纠正和强调，明确核心知识点：药品为石灰石（大理石）与稀盐酸，反应方程式为，用向上排空气法收集，燃着的木条放在集气瓶口验满，澄清石灰水检验二氧化碳的反应原理。设计意图：通过问题驱动的方式，帮助学生巩固已学的理论知识，梳理二氧化碳制取与性质的核心考点，为后续的动手实验扫清知识障碍，让学生带着扎实的理论基础进入实验环节。 实验准备：明确用品与安全，规范实验意识 教师展示本次实验所需的试剂和仪器，让学生对照教材逐一识别，明确实验试剂：石灰石（或大理石）、稀盐酸、澄清石灰水、石蕊溶液、蜡烛、蒸馏水、木条；实验仪器：烧杯、试管、集气瓶、玻璃导管、乳胶管、带导管的单孔橡胶塞、铁架台（带铁夹）、玻璃片、镊子、火柴等。随后强调实验安全须知：稀盐酸具有腐蚀性，避免接触皮肤和衣物，若不慎接触需立即用大量水冲洗；实验过程中注意防火，点燃蜡烛后远离易燃物；加热试管时管口不能对着人；实验后的废液和废渣需统一回收，不得随意倾倒。最后让学生分组讨论，梳理实验的整体思路，明确本次实验的两个核心任务：制取二氧化碳、验证二氧化碳的性质。设计意图：让学生熟悉实验用品，明确各用品的用途，培养学生的实验观察能力；强调实验安全，帮助学生树立安全实验的意识，养成良好的实验习惯；分组讨论梳理实验思路，让学生对实验流程形成初步认知，提升实验规划能力。 实验探究一：二氧化碳的实验室制取 装置搭建与气密性检查：教师先演示固液常温型实验装置的搭建步骤：将玻璃导管与单孔橡胶塞连接，再将橡胶塞塞紧试管，导管另一端连接乳胶管。随后演示气密性检查的操作：将导管的一端浸入水中，用手紧握试管外壁，引导学生观察现象。待学生观察到导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段稳定的水柱后，教师强调：“出现此现象说明装置气密性良好，若没有气泡冒出，需检查装置连接处是否密封，重新搭建后再次检查。” 随后让学生分组动手操作，教师巡视指导，及时纠正学生装置搭建中的错误，如橡胶塞未塞紧、导管连接松动等问题。设计意图：教师示范为学生提供规范的操作模板，降低学生动手操作的难度；分组操作让每位学生都能参与其中，提升动手能力；教师巡视指导，及时发现并纠正错误，保证实验的顺利进行。 药品添加与气体制取：教师演示药品添加的操作：用镊子夹取适量石灰石（大理石）放入试管中，注意块状固体的取用方法，避免打破试管；随后向试管中缓慢注入稀盐酸，塞紧橡胶塞，将试管固定在铁架台上，导管另一端伸入集气瓶中，盖上玻璃片，开始收集气体。同时提醒学生：“药品添加时，石灰石要先放，稀盐酸后加，且稀盐酸的量不宜过多，防止反应过于剧烈；收集气体时，导管要伸入集气瓶底部，保证排尽瓶内空气。” 学生分组操作，教师巡视，指导学生正确取用块状固体和液体药品，解决学生操作中出现的问题，如石灰石放入试管时打破试管、稀盐酸添加过快导致液体溅出等。设计意图：规范药品添加的操作步骤，让学生掌握固液药品的取用方法；强调操作细节，培养学生严谨的实验态度，让学生理解细节对实验结果的重要性。 气体验满：当学生观察到集气瓶内有气体冒出时，教师引导学生进行验满操作：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条立即熄灭，说明二氧化碳已收集满，迅速用玻璃片盖紧集气瓶，正放在桌面上。教师强调：“验满时木条必须放在瓶口，不能伸入瓶内，否则无法判断气体是否收集满；二氧化碳密度大于空气，收集满后需正放。” 学生分组完成验满操作，收集 2-3 瓶二氧化碳，为后续性质验证实验做准备。设计意图：让学生掌握二氧化碳验满的正确操作，区分验满与检验的不同，强化学生对实验操作细节的记忆，同时培养学生的实验观察能力和判断能力。 实验探究二：二氧化碳的性质验证 本环节让学生以小组为单位，依次完成四个性质验证实验，教师全程巡视指导，引导学生观察实验现象、记录现象，并结合所学知识分析现象背后的原理。 实验 1：倾倒二氧化碳熄灭蜡烛：教师先演示实验操作：在烧杯中固定两根高低不同的蜡烛，点燃蜡烛，将一瓶收集满的二氧化碳沿着烧杯内壁缓慢倾倒，引导学生观察蜡烛的熄灭顺序。随后让学生分组操作，教师提醒学生：“倾倒二氧化碳时，必须沿着烧杯内壁缓慢倒，不能直接对着蜡烛倒，防止二氧化碳快速扩散，导致实验现象不明显。” 学生操作后，邀请学生描述实验现象：下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭。教师进一步提问：“该现象能说明二氧化碳具有哪些性质？” 引导学生分析得出：二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧。设计意图：通过直观的实验现象，让学生自主探究二氧化碳的物理和化学性质，培养学生的现象分析和逻辑推理能力；强调操作细节，让学生理解操作对实验现象的影响，提升实验操作的规范性。 实验 2：二氧化碳与水的反应：教师指导学生完成实验：取两支试管，分别加入等量的蒸馏水，向其中一支试管中滴加几滴石蕊溶液，观察溶液颜色为紫色；将二氧化碳气体通入滴有石蕊溶液的蒸馏水中，观察溶液颜色变化，待溶液变红后，将该试管放在酒精灯上缓慢加热，继续观察颜色变化。学生操作后，记录实验现象：通入二氧化碳后，紫色石蕊溶液变红，加热后，红色溶液又恢复为紫色。教师引导学生分组讨论现象原因，结合化学方程式讲解：二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，能使石蕊溶液变红 实验 3：二氧化碳与澄清石灰水的反应：教师让学生取一支试管，加入适量澄清石灰水，将二氧化碳气体通入澄清石灰水中，观察实验现象。学生操作后发现澄清石灰水变浑浊，教师引导学生写出反应的化学方程式 解释浑浊的原因是生成了不溶于水的碳酸钙沉淀。教师进一步拓展：“若继续向浑浊的石灰水中通入二氧化碳，会出现什么现象？” 让学生继续实验，观察到浑浊的石灰水又变澄清，简单讲解原因是碳酸钙与水、二氧化碳反应生成了可溶于水的碳酸氢钙，为后续学习埋下伏笔。 设计意图：让学生亲身体验二氧化碳检验的核心实验，加深对反应原理的理解；拓展实验现象，激发学生的探究好奇心，培养学生的实验拓展思维。 实验 4：二氧化碳的溶解性：教师指导学生完成简单的溶解性实验：向收集满二氧化碳的软塑料瓶中加入约 1/3 体积的蒸馏水，迅速拧紧瓶盖，振荡塑料瓶，观察现象。学生操作后发现软塑料瓶变瘪，教师提问：“该现象说明二氧化碳具有什么性质？” 引导学生分析得出二氧化碳能溶于水，瓶内压强减小，因此塑料瓶变瘪。 设计意图：通过简单易操作的实验，让学生直观认识二氧化碳的溶解性，丰富学生对二氧化碳物理性质的认知，同时让学生体会实验设计的趣味性。 实验总结与反思：梳理知识，提升能力 实验现象与原理梳理：教师组织学生以小组为单位，梳理本次实验的所有步骤、实验现象及对应的化学原理，邀请各小组代表上台展示，教师对各小组的展示进行评价，补充完善知识点，形成清晰的知识框架：梳理二氧化碳制取的反应原理、装置、收集、验满方法；总结二氧化碳的物理性质（无色无味、密度比空气大、能溶于水）和化学性质（不能燃烧不支持燃烧、与水反应生成碳酸、与澄清石灰水反应）。 设计意图：让学生自主梳理实验知识，培养学生的归纳总结能力和知识梳理能力；小组展示和教师评价，让学生发现自身的知识漏洞，及时弥补，夯实实验所学知识。 实验反思与问题讨论：教师提出一系列问题，组织学生分组讨论：“本次实验中，你出现了哪些操作错误？是如何纠正的？”“为什么不能用碳酸钠代替石灰石制取二氧化碳？为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸？”“检验二氧化碳和验满二氧化碳的操作有什么不同？原因是什么？”“实验后，如何处理废液和废渣才符合绿色化学的理念？”，学生讨论后，教师邀请学生分享答案，逐一进行讲解和强调：碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不易控制；稀硫酸与石灰石反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行；检验是验证气体是否为二氧化碳，需将气体通入澄清石灰水，验满是判断气体是否收集满，利用其不支持燃烧的性质，在瓶口操作；废液和废渣需倒入指定的回收容器，避免污染环境。 设计意图：通过实验反思，让学生正视自身的操作问题，培养学生的自我反思能力；通过问题讨论，拓展学生的知识视野，让学生理解实验试剂选择的依据，区分易混淆的实验操作，树立绿色化学的理念，提升学生的化学思维和实验素养。 课堂小结与拓展：巩固提升，联系生活 课堂小结：教师对本节课的内容进行全面小结，强调核心知识点：实验室制取二氧化碳的反应原理、装置选择、操作步骤、收集和验满方法；二氧化碳的物理性质和化学性质，及对应的验证实验；实验操作中的注意事项和安全规范。同时梳理本节课的实验思维：物质的性质决定制备方法、收集方法和用途，让学生建立 “性质决定用途” 的化学观念。 设计意图：教师的全面小结，帮助学生梳理本节课的知识脉络，形成完整的知识体系，强化核心知识点的记忆，让学生掌握本节课的实验思维和学习方法。 ( 第 1 页 共 6 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 $