5.2 二氧化碳的实验室制法教学设计-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学教学设计聚焦二氧化碳的实验室制法，涵盖药品选择、反应原理、装置选择、实验步骤及制气通用思路。通过生活实例（汽水、灭火器）和复习氧气制取搭建新旧知识支架，明确探究方向。 以四组药品对比实验和四种固液装置分层探究为主线，落实科学探究与实践。提炼制气通用模型培养科学思维，渗透绿色化学强化科学态度。助力学生构建知识体系，提升教师教学效率。

课题名称 第2节 二氧化碳的实验室制法 课型 新授课 教学内容分析 1、 教材地位与作用 本节课选自沪教版九年级上册第五章《奇妙的二氧化碳》第 2 节，是气体制取专题核心课时。承接氧气实验室制取的探究思路，构建完整的 “气体制取” 探究模型，总结实验室制取气体通用思路；是酸碱盐、碳酸盐反应、气体除杂、万能瓶装置的基础；衔接上一节二氧化碳性质，实现 “性质→制备” 知识闭环，同时为高中气体制备学习铺垫探究方法。 本课全程以对比实验、装置探究为核心探究载体，落实科学探究、化学观念核心素养，结合生活制气、工业制二氧化碳对比，渗透绿色化学、节约药品的社会责任教育。 2、教学分析 教材遵循 “生活导入→药品对比探究→反应原理→发生 / 收集装置选择→实验操作步骤→气体验证验满→制取气体通用思路→拓展万能瓶→习题巩固→思维导图总结→分层作业” 认知逻辑： 导入：提出生活、实验室均需要 CO₂，抛出问题 “实验室如何制取纯净、速率合适的 CO₂”； 药品探究：4 组反应对比实验，筛选最佳药品； 反应原理：分步拆解碳酸钙与盐酸反应，书写总化学方程式； 装置探究：依据反应物状态、反应条件选发生装置；依据 CO₂密度、溶解性选收集装置，对比四种固液常温装置优缺点； 完整实验流程：气密性检查→装药→收集→检验→验满； 通用思路提炼：以 O₂、CO₂制取对比，归纳制气完整流程； 拓展延伸：多功能瓶（万能瓶）不同进气方式应用； 巩固收尾：课堂练习、思维导图、分层作业。 3.教学重点难点 重点：实验室制取 CO₂药品、反应化学方程式；发生、收集装置选择依据；CO₂检验与验满操作；实验室制取气体通用思路。 难点：药品选择对比实验分析（为何不用碳酸钠、稀硫酸）；长颈漏斗、分液漏斗、多孔隔板装置的功能差异；万能瓶收集气体进气规律。 学情分析 已有基础 知识储备：已学氧气两种实验室制取方法（高锰酸钾固体加热、过氧化氢固液常温），掌握发生装置由 “反应物状态 + 反应条件” 选择、收集装置由气体物理性质选择；知道 CO₂能使澄清石灰水变浑浊、不可燃不助燃。 实验基础：会检查简单装置气密性、固体 / 液体药品取用、气体收集基础操作，能观察并记录实验现象，具备基础对比分析能力。 生活认知：知道汽水、灭火器含有二氧化碳，但不清楚实验室规范制取要求。 认知短板 易混淆药品选择逻辑：不清楚为何粉末碳酸盐反应过快、石灰石 + 稀硫酸反应会停止； 装置理解片面：分不清长颈漏斗必须液封、分液漏斗可控速率、多孔隔板能随开随停的原理； 思路碎片化：无法自主归纳 “制气完整流程（原理→装置→检验验满）”； 万能瓶进气长短管规律易记反。 思维特点 九年级学生以具象思维为主，抽象装置原理、反应速率差异需要分组实验、示意图辅助；对比实验、装置组装实操、分组讨论参与积极性高，适合以探究实验为主线推进课堂。 学习目标 1. 科学观念 熟记实验室制取 CO₂药品：块状石灰石（大理石，CaCO₃）+ 稀盐酸；熟练书写总反应方程式，理解碳酸分步分解过程； 明确发生装置选固液常温型、收集装置选向上排空气法的依据； 区分检验 CO₂（澄清石灰水）、验满 CO₂（燃着木条放瓶口）的操作、现象与原理； 建立逻辑：反应物状态 + 反应条件→发生装置；气体密度、溶解性→收集装置。 2. 科学思维 通过 4 组药品对比实验现象，推理最优制取药品，分析淘汰碳酸钠、稀硫酸组合的原因； 对比氧气、二氧化碳制取装置，归纳实验室制取气体通用思路； 根据气体密度大小，推导万能瓶 “长进短出 / 短进长出” 进气规律，建立压强差思维； 辩证分析不同发生装置优缺点，根据实验需求选择适配仪器。 3. 探究实践 小组完成药品对比实验，规范记录反应速率、持续时间现象，自主得出实验结论； 动手组装多种固液常温发生装置，操作气密性检验（注水法、注射器推拉法）； 独立完成 CO₂检验、验满完整操作，规范描述实验现象； 结合习题，自主分析万能瓶不同用途的进气导管。 4. 科学态度与社会责任 体会实验药品选择 “纯净、速率适中、安全简便、节约试剂” 的化学实验规范，养成严谨、节约的实验习惯； 区分实验室少量制取 CO₂与工业高温煅烧石灰石制大量 CO₂的适用场景，理解化学按需选材； 实验废液、固体残渣规范处理，树立绿色化学、环保实验意识。 学习评价 自我评价表 项目 评价内容 掌握情况 很好 一般 不好 科学知识 1 能熟记实验室制取二氧化碳的药品，会书写相关化学方程式。 2 理解发生、收集装置的选择依据，分清4套固液常温装置的优缺点。 3 能区分二氧化碳的检验与验满的操作、现象，知道万能瓶进气规律。 探究能力 能够对比分析多组药品实验现象，推理实验室制取气体的最佳方案，会分析装置错误与缺陷 科学态度 积极参与小组实验与课堂讨论，实验操作严谨，具有节约药品、绿色实验的意识。 小组评价表 评价内容 得分标准 成员一 成员二 成员 三 团队精神 5 分：主动分工，积极交流讨论； 3 分：能参与沟通； 1 分：独自完成，不参与合作 实施能力 5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。 结果展示能力 5分：表述清晰完整，科学、客观、简洁。 3分：表述完整度和清晰度一般。 1分：不能有效表述实验结果和结论。 总分 设计思路 整堂课以 **“制取二氧化碳” 真实探究任务为主线，遵循 “激趣导入→对比实验分层探究→提炼通用模型→习题巩固→结构化总结→分层课后落实” 七步教学流程，做到旧知引新知、实验破难点、模型促迁移、分层促全员、素养融全程 **，既贴合九年级学生具象思维特点，又完成气体制取专题系统化教学。 教学流程 学习活动设计 任务一：创设问题情境，引入新课 教师活动 学生活动 学习评价 1.复习提问：之前实验室制取过哪种气体？有哪两套制取装置？选择装置需要考虑什么？ 2.生活设问：汽水、灭火器、大棚肥料都需要二氧化碳，工业可高温煅烧石灰石制 CO₂，实验室需要少量纯净 CO₂，如何制取？ 3.展示药品选择四大标准 PPT：制气纯净、速率适中、操作安全、便于收集，抛出核心问题：哪些碳酸盐与酸反应适合实验室制 CO₂？板书课题《5.2 二氧化碳的实验室制法》。 回忆氧气制取知识，结合生活实例思考制取 CO₂的可行方案，记录药品选择四条要求。 观察学生能否关联旧知（氧气制取），判断学生是否建立 “制气有规范要求” 的认知。 设计意图：以旧知氧气制取搭桥，用生活场景激发探究欲，明确本节课探究核心：选择药品、组装装置。 任务二：探究一 实验室制取 CO₂药品与反应原理 教师活动 学生活动 学习评价 1.给出四组备选反应，板书化学方程式： ① Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑ ② Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑ ③ CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ ④ CaCO₃+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑ 2.组织 4 组分组对比实验，引导学生观察、记录：反应剧烈程度、气泡持续时间； 3.汇总实验现象，逐组分析淘汰原因： 碳酸钠粉末 + 酸：反应过于剧烈，气泡瞬间涌出，不易收集→不选； 块状石灰石 + 稀硫酸：生成硫酸钙微溶物，覆盖石灰石表面，阻断反应，反应很快停止→不选； 块状石灰石 + 稀盐酸：速率平稳、持续产生气泡、气体纯净→最佳药品； 4.分步讲解反应原理： CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂CO₃；碳酸不稳定 H₂CO₃=H₂O+CO₂↑ 总方程式： CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2O+CO2 ↑ 分组动手实验，填写对比实验记录表，小组讨论每组反应不适合 / 适合的原因，抄写并理解分步、总反应方程式。 随机提问：为什么不用稀硫酸制取 CO₂？碳酸钠为什么不合适？抽查方程式书写，检查气体符号。 设计意图：对比实验直观展现反应速率差异，自主推导最佳药品，突破药品选择难点；分步拆解碳酸分解，降低方程式理解难度。 任务三：探究二 —— 制取 CO₂发生、收集装置 教师活动 学生活动 学习评价 1.发生装置选择依据提问：石灰石是固体、稀盐酸是液体，反应不需要加热，对应哪种类型发生装置？（固液常温型） 2.展示四种固液常温装置示意图，逐一讲解优缺点： A 简易试管装置：操作简单，适合少量气体； B 长颈漏斗装置：可随时补充液体，漏斗下端必须伸入液面下（液封，防止漏气）； C 分液漏斗装置：可控制液体滴加速率，调控反应快慢； D 多孔隔板 + 弹簧夹：关闭弹簧夹，装置内气压上升，液体压回漏斗，固液分离，控制反应发生与停止； 3.收集装置分析：CO₂密度大于空气、能溶于水且与水反应，因此只能选用向上排空气法，不能用排水法。 观察装置示意图，小组讨论四种装置适用场景，记录长颈漏斗液封关键操作；对比氧气收集方法，总结 CO₂收集限制条件。 提问：长颈漏斗下端为什么要浸入液面？想要随时停止反应选哪套装置？检验装置选择依据掌握情况。 设计意图：分类梳理装置功能，分层突破装置原理难点；和氧气收集对比，强化 “气体性质决定收集方法” 核心逻辑。 任务四：探究三：完整实验操作步骤、检验与验满 教师活动 学生活动 学习评价 分步演示完整实验流程，同步板书四步操作： 1.连接仪器，检查气密性： 长颈漏斗装置：关闭导管弹簧夹，向漏斗注水，液面不持续下降，气密性良好； 注射器装置：推活塞→漏斗液面上升；拉活塞→导管冒气泡； 2.装入药品：先固（石灰石），后液（稀盐酸）； 3.气体检验：导管通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明是 CO₂； 方程式：Ca(OH)2 +CO2 =CaCO3 ↓+H2O 4.气体验满：将燃着木条放在集气瓶瓶口，木条熄灭，证明集满；强调：不能用带火星木条。 分组模拟气密性检查、药品添加操作，复述检验、验满操作与现象，书写检验方程式。 抽查学生口述完整实验步骤，区分检验、验满操作差异，检查沉淀符号书写。 设计意图：标准化实验操作演示，规范学生实验流程；区分检验、验满易混淆考点，夯实答题规范。 课堂小结 教师活动 学生活动 学习评价 引导学生共同构建思维导图，梳理主干知识： 1.药品：块状石灰石 + 稀盐酸；反应方程式； 2.装置：固液常温发生装置、向上排空气收集；四种装置优缺点； 3.实验步骤：查气密→装药→检验→验满； 4.通用制气思路；万能瓶使用规律。 手绘简易思维导图，主动分享本节课易错点、核心考点。 随机抽查学生思维导图完整性，查漏补缺。 设计意图：结构化整合碎片化实验知识点，形成完整知识体系，强化长效记忆。 作业设计 基础必做：教材课后习题，规范书写本节课全部 3 个核心化学方程式；整理实验步骤笔记； 提升选做：完善二氧化碳制取思维导图，对比整理 O₂、CO₂制取对比表格； 拓展实践：绘制三种万能瓶收集 CO₂、O₂、H₂的装置图并标注进气导管；查阅工业制取二氧化碳方法，对比实验室制法的区别。 板书设计 5.2 二氧化碳的实验室制法 一、药品与反应原理 药品：块状石灰石（CaCO₃）、稀盐酸（HCl） 反应： CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2O+CO2↑ 淘汰药品原因： Na₂CO₃：反应太快，不易收集 石灰石 + 稀 H₂SO₄：生成 CaSO₄薄膜，阻断反应 二、实验装置 发生装置：固液常温型（4 套装置功能对比） 收集装置：向上排空气法（CO₂密度 > 空气，溶于水） 三、实验步骤 查气密性→装药品（先固后液）→检验→验满 检验：通入澄清石灰水，变浑浊 Ca(OH)2 +CO2 =CaCO3↓+H2O 验满：燃着木条放瓶口，木条熄灭 四、制取气体通用思路 反应原理 → 发生 / 收集装置 → 检验 → 验满 五、拓展：万能瓶 密度大于空气：长进短出；密度小于空气：短进长出 教学与反思 1. 课堂预设优势 全程以对比探究实验为主线，药品、装置两组对照实验直观具象，贴合九年级具象思维，学生课堂参与度高；建立 “氧气→二氧化碳” 制气模型迁移，提炼通用探究思路，实现一类题型通解，提升学生知识迁移能力；装置分层讲解（简易→长颈漏斗→分液漏斗→多孔隔板）、万能瓶分层拓展，兼顾学困生基础识记与优等生题型拔高；实验贴合中考考点，气密性检查、检验验满、万能瓶均为高频考题，课堂练习、作业同步对接中考，实用性强； 渗透绿色化学实验理念，规范药品取用、废液处理，落实社会责任素养。 2. 课堂潜在问题 化学方程式较多，学生易漏写气体、沉淀符号，混淆碳酸分步反应与总反应；长颈漏斗液封、多孔隔板 “随开随停” 压强原理较抽象，部分学生难以理解；万能瓶长短管进气规律容易记反，压强差逻辑需要反复举例巩固；分组实验耗时较长，若学生操作拖沓，会压缩课堂练习、小结时间；学生容易混淆 CO₂检验、验满操作，错用带火星木条验满二氧化碳。 学科网（北京）股份有限公司 $