5.2二氧化碳的实验室制法第1课时教学设计-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

课题

课时安排

核心

素养目标

宏观辨识与微观探析：结合反应现象认知二氧化碳生成的宏观变化，理解微观粒子反应本质。

科学探究与创新意识：通过分组实验探究最优制取方案，提升实验探究能力。

证据推理与模型认知：依据反应物、生成物特点推理装置选择依据，构建气体制取模型。

科学态度与社会责任：规范实验操作，树立严谨求实的化学实验素养。

重点

和难点

教学重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、最优药品选择、发生装置与收集装置的选择依据，二氧化碳的检验和验满方法。

教学难点：精准区分不同药品制取二氧化碳的优劣，理解气体制备装置的适配逻辑，灵活运用气体制取模型分析实验装置的合理性与实用性。

教学过程

教学环节

教学活动

设计意图

导入新课

生活中二氧化碳无处不在，汽水冒泡、植物光合作用、灭火器灭火都离不开它。工业上可高温煅烧石灰石制取二氧化碳，但操作复杂、条件严苛，不适合实验室使用。结合之前学过的氧气实验室制取方法，大家思考：实验室如何简便、高效、安全制取纯净的二氧化碳？今天我们通过实验探究，解锁二氧化碳的实验室制取方法。

结合生活实例与工业制法对比，拉近化学与生活的距离，引发学生认知冲突，衔接旧知、引出新知，激发探究兴趣，为后续实验探究学习铺垫。

讲授新课

（一）任务一：回顾旧知，建构气体制取基本认知

在正式探究二氧化碳实验室制法之前，我们首先回顾初中化学核心的气体制备知识体系，依托氧气实验室制取的学习经验，梳理实验室制取气体的通用思路，为本节课新知学习搭建知识框架。学生自主回忆氧气制取的相关内容，梳理核心知识点，完成知识复盘。

首先是实验室制取气体的整体流程，包含四大核心环节：确定反应原理、选择实验药品、组装实验装置、完成气体收集与检验。在反应原理层面，需要明确所选反应必须具备条件温和、速率适中、产物纯净、操作安全的特点，杜绝反应过于剧烈、速率过慢或产物复杂的反应，保障实验室实验的可行性与安全性。在实验药品选择上，需兼顾药品易得、价格低廉、反应稳定、无污染等特点，贴合实验室常规实验条件。

结合氧气制取的两类经典反应，学生分组梳理反应条件、反应物状态、装置特点的差异。加热高锰酸钾制取氧气，反应物为固体，反应需要加热，因此选用固固加热型发生装置；过氧化氢溶液分解制取氧气，反应物为固体与液体，反应无需加热，选用固液常温型发生装置。通过对比分析，学生自主总结发生装置的选择核心依据：由反应物的状态和反应所需条件共同决定。

在气体收集装置的选择上，学生结合氧气的收集方法，梳理收集装置的选择逻辑。排水集气法适用于不易溶于水、不与水发生反应的气体；向上排空气法适用于密度比空气大、不与空气中成分反应的气体；向下排空气法适用于密度比空气小、不与空气中成分反应的气体。氧气既可用排水法收集，也可用向上排空气法收集，正是基于其物理性质的特点。

本节课采用任务式探究教学模式，贴合新教材编排逻辑，以旧知复盘为基础，层层递进设置探究任务，将理论学习与实验探究深度融合。通过分组对比实验、装置探究、流程梳理、易错辨析等活动，充分凸显学生的课堂主体地位，引导学生自主探究、推理归纳，摒弃被动记忆的学习模式。在掌握二氧化碳制取核心知识的基础上，构建气体制取通用思维模型，

小组完成旧知梳理后，进行课堂交流分享，教师引导学生提炼核心规律，形成标准化的气体制取思维模型，明确只要掌握该模型，即可自主探究所有气体的实验室制取方法。同时抛出探究问题：二氧化碳的制取是否遵循该模型？结合二氧化碳的性质，我们该如何适配对应的药品、装置与操作？顺势引入本节课核心探究任务。

（二）任务二：探究实验室制取二氧化碳的最优药品与反应原理

新教材明确指出，实验室制取气体的首要步骤是筛选最优反应药品与反应原理。生活与工业中能生成二氧化碳的反应较多，但多数不适用于实验室制取。本节课通过对比实验探究，筛选出适合实验室制取二氧化碳的最佳药品组合，理解对应化学反应原理。

教师展示四组备选实验药品组合，分别是碳酸钠粉末与稀盐酸、碳酸钙粉末与稀盐酸、块状石灰石与稀盐酸、块状石灰石与稀硫酸。学生以四人小组为单位，开展对照实验，严格控制实验变量，保证实验的科学性与对比性，观察并记录四组实验的反应速率、反应持续时间、反应现象、产物状态等核心实验现象。

第一组实验：碳酸钠粉末与稀盐酸反应。将适量碳酸钠粉末置于试管中，缓慢滴加稀盐酸，观察到试管内瞬间产生大量气泡，反应速率极快，瞬间完成反应。小组分析发现，该反应速率过快，气体产生过于迅猛，无法对反应进程进行控制，难以收集平稳、持续的二氧化碳气体，不适合实验室制取使用。

第二组实验：碳酸钙粉末与稀盐酸反应。取碳酸钙粉末与稀盐酸混合，同样观察到反应剧烈，气泡生成速率极快，反应瞬间结束。与碳酸钠与稀盐酸的反应特点一致，粉末状固体与酸液接触面积过大，反应速率不可控，不利于气体的收集与实验操作，因此也不适用于实验室制取二氧化碳。

第三组实验：块状石灰石与稀盐酸反应。将块状石灰石放入试管，滴加稀盐酸后，观察到石灰石表面持续、平稳地产生气泡，反应速率适中，反应可以持续进行，无剧烈反应、无暴沸、无终止过快的现象，气体生成均匀稳定，完全符合实验室制取气体的要求，便于操作和气体收集。

第四组实验：块状石灰石与稀硫酸反应。将块状石灰石与稀硫酸混合，初期会产生少量气泡，短时间后反应迅速停止，不再有气泡生成。小组探究反应本质原因，教师辅助讲解：该反应会生成硫酸钙微溶物，覆盖在石灰石固体表面，隔绝稀硫酸与石灰石的接触，终止化学反应，无法持续制取二氧化碳，因此不能选用。

四组对比实验完成后，各小组汇总实验现象与结论，统一得出实验结论：实验室制取二氧化碳的最优药品为块状石灰石（主要成分为碳酸钙）与稀盐酸。教师进一步讲解反应原理，书写化学反应方程式，明确反应的反应物、生成物与反应规律，强调该反应为常温下进行的复分解反应，条件温和、操作简便、产物纯净。

同时补充实验注意要点，明确药品选用禁忌：不可选用浓盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，导致收集的二氧化碳气体混有杂质，气体纯度不足；不可选用粉末状碳酸盐，避免反应速率过快难以控制；不可选用稀硫酸，防止反应中途终止。学生完整记录实验结论与原理，夯实核心知识点。

（三）任务三：依据原理与气体性质，选择适配实验装置

明确反应原理与药品后，结合前期梳理的气体制取装置选择模型，自主探究二氧化碳制取的发生装置与收集装置，完成装置的选择、分析与适配，理解装置选择的底层逻辑，而非机械记忆装置样式。

培养学生的科学探究能力、证据推理能力与实验操作素养，同时落实四维核心素养目标，实现知识掌握、能力提升、素养培育的三维教学目标，适配初中化学实验教学的新课标要求。