第5章基础实验 4二氧化碳的实验室制取与性质教学设计--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取与性质，通过生活场景（汽水冒泡、舞台云雾等）创设问题情境，衔接氧气制取旧知，引导学生梳理气体制备通用思路，搭建“原理推导-装置选配-操作实施-检验鉴别”的学习支架。 特色在于任务式驱动与自主探究，通过分组对比不同药品反应速率、装置组装互评等培养科学探究与实践能力，构建气体制备模型体现科学思维，规范操作强化科学态度，助力学生提升实验技能与推理能力，为教师提供结构化教学方案。

基础实验 4 二氧化碳的实验室制取与性质（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 宏观辨识与微观探析：结合实验现象认知二氧化碳理化性质，关联微观反应本质。 科学探究与创新意识：自主完成实验组装、操作与探究，优化实验方案。 证据推理与模型认知：构建气体制取、收集、性质验证的通用思维模型。 科学态度与社会责任：规范实验操作，树立安全实验意识，结合二氧化碳性质认知其生活应用与环境价值。 重点 和难点 教学重点：实验室制取二氧化碳的药品、反应原理、装置选择与规范操作；二氧化碳不燃、不助燃、与水、澄清石灰水反应的核心性质及现象解析。 教学难点：精准理解气体制取装置的选择依据，掌握气密性检查、长颈漏斗液封等细节操作；辨析二氧化碳与水反应的可逆性，归纳气体制备通用规律。 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、舞台云雾、灭火器灭火都与它息息相关。我们已知二氧化碳的基本用途，那实验室中如何安全、高效制取纯净的二氧化碳？又该怎样通过实验直观验证它的独特性质？本节课将通过分组实验探究，解锁二氧化碳的实验室制取方法，深度探究其核心理化性质，掌握气体实验探究的通用方法。 结合生活常见场景创设问题情境，拉近化学与生活的距离，激发学生探究兴趣。以递进式问题引发思考，衔接新旧知识，自然引出本节课实验探究核心任务，调动学生主动参与课堂探究的积极性。 讲授新课 （一）任务一：温故知新，梳理气体制备通用思路 在正式开展二氧化碳实验探究前，组织学生开展小组研讨活动，回顾前期学习的氧气实验室制取的完整流程，梳理气体制备的通用探究思路。学生以四人小组为单位，自主梳理核心探究环节，包含实验药品选择、化学反应原理、发生装置与收集装置的选取、实验操作步骤、气体验证与验满方法、实验注意事项等核心模块。小组内完成知识梳理后，选派代表进行课堂分享，教师不直接给出结论，而是引导学生自主纠错、补充完善，逐步构建出“原理推导—装置选配—操作实施—检验鉴别—总结规律”的气体制备标准化思维模型。 在学生梳理完成后，针对性提出探究问题，引导学生迁移思考：制取不同气体，药品选择的依据是什么？固体与液体反应、固体加热反应的发生装置有何区别？气体收集方法由气体的哪些性质决定？通过问题驱动，让学生主动关联反应物状态、反应条件、气体密度、气体溶解性等核心影响因素，为后续二氧化碳制取实验的自主探究铺垫理论基础。同时对比氧气制取的药品、装置、条件差异，让学生初步预判二氧化碳制取的实验特点，明确本节课的探究方向，规避实验操作中的常见误区。 （二）任务二：探究二氧化碳实验室制取的药品与反应原理 本任务以自主探究、对比实验的形式开展，核心解决实验室制取二氧化碳的药品选择问题。教师提供多组实验药品组合，分别为碳酸钠与稀盐酸、大理石（石灰石）与稀盐酸、大理石与稀硫酸、大理石与浓盐酸，让学生分组开展对照实验，观察不同组合的反应现象，记录反应速率、反应持续时间、气体纯净度等关键实验信息。 学生实验过程中可直观观察到：碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，反应剧烈且瞬间结束，不利于气体收集；大理石与稀硫酸反应初期产生气泡，后续反应逐渐停止，原因是反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，隔绝反应物接触，终止反应；浓盐酸与大理石反应会挥发出氯化氢气体，使收集的二氧化碳气体不纯，且会伴随白雾现象；只有大理石或石灰石与稀盐酸反应，速率适中、反应持续稳定、气体纯度高，完全适配实验室制取气体的需求。 实验结束后，组织小组汇总实验现象，分析各组药品的优劣，自主确定实验室制取二氧化碳的最佳药品组合：主要成分为碳酸钙的大理石或石灰石与稀盐酸。随后引导学生结合化学反应规律，书写对应的化学反应方程式，理解反应原理，明确该反应属于固液不加热型反应，无需额外加热设备。同时让学生总结药品选择的核心原则：反应速率可控、产物纯净、操作简便、原料易得、反应持续稳定，深化对实验原理的理解，杜绝机械记忆。 （三）任务三：自主选型组装，搭建二氧化碳制取实验装置 基于前序梳理的气体装置选择模型，开展装置自主搭建探究任务。教师展示全套实验仪器，包含锥形瓶、试管、长颈漏斗、分液漏斗、双孔橡胶塞、单孔橡胶塞、导管、集气瓶、玻璃片等，让学生结合二氧化碳的反应条件与气体性质，自主选择、组装实验装置。首先引导学生明确核心判定依据：该反应为固液常温型反应，无需酒精灯加热；二氧化碳能溶于水且密度远大于空气，因此不能选用排水法收集，只能采用向上排空气法收集。 学生分组完成装置组装，组装完成后小组内部自查，再开展组间互评。针对学生组装过程中出现的典型问题，如长颈漏斗末端未伸入液面以下、导管伸入锥形瓶过长、集气瓶导管未伸至瓶底等问题，组织学生集体分析错误后果。学生通过思考得出：长颈漏斗未液封会导致生成的气体从漏斗口逸出，造成气体泄漏；导管伸入反应容器过长，不利于气体顺利导出；收集时导管未伸至集气瓶底部，无法彻底排出瓶内空气，导致收集的气体不纯。 随后区分长颈漏斗与分液漏斗的装置差异，让学生对比两种装置的优缺点，明确长颈漏斗操作简便、可随时添加药品，但无法控制反应速率；分液漏斗可精准控制液体滴加速度，从而调控反应速率，适配不同实验需求。最终让学生掌握标准实验装置的组装规范，熟练掌握固液常温型气体发生装置与向上排空气法收集装置的搭建方法，形成规范的装置搭建思维。 （四）任务四：规范操作，完成二氧化碳制取、验满与收集 本任务聚焦实验规范操作，培养学生严谨的实验素养。学生在掌握装置原理与组装方法后，按照标准化流程开展实验操作，全程遵循“查、装、加、收、验”的实验步骤。第一步为装置气密性检查，引导学生掌握液差法检查气密性的操作：封堵导管出口，向长颈漏斗中加水，若漏斗内形成稳定液面差，且液面不下降，证明装置气密性良好，理解气密性检查的核心原理是利用装置内外压强差。 第二步装入药品，遵循“先固后液”的操作顺序，用镊子夹取块状大理石放入锥形瓶底部，避免直接投放击破容器底部，再塞紧橡胶塞，通过长颈漏斗缓慢加入适量稀盐酸，观察反应现象，记录气泡产生情况。第三步收集气体，将导管伸入集气瓶底部，采用向上排空气法持续收集，保证空气完全排出。第四步气体验满，结合二氧化碳不支持燃烧的性质，将燃着的木条放置于集气瓶瓶口，若木条熄灭，证明气体已收集满，同时区分验满与检验的不同操作位置与原理。 实验全程要求学生规范记录实验现象，小组内分工协作，分别负责操作、观察、记录、纠错，确保人人参与实验全过程。同时引导学生思考实验操作细节的意义，理解每一步操作的原理，杜绝机械照搬实验步骤。实验结束后，引导学生整理实验仪器、处理废液残渣，养成良好的实验习惯，强化安全、规范的实验意识。 （五）任务五：分组探究，验证二氧化碳的核心物理与化学性质 本任务分为多个子实验，层层递进探究二氧化碳的各项性质，实现制取与性质探究的有机结合。第一个子实验为二氧化碳密度与可燃性验证，将收集好的二氧化碳气体缓缓倒入放置有高低两支燃着蜡烛的烧杯中，观察蜡烛熄灭顺序。学生可清晰观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，通过实验现象自主推导得出二氧化碳不燃烧、不支持燃烧、密度比空气大的核心性质，关联二氧化碳灭火的生活用途，实现实验现象、原理、应用的结合。 第二个子实验为二氧化碳与水的反应探究，取两支洁净试管，分别装入适量紫色石蕊溶液，一支作为对照实验组，另一支通入制取的二氧化碳气体。观察到通入二氧化碳的石蕊溶液由紫色变为红色，对照试管溶液无变化。随后引导学生辨析：并非二氧化碳直接使石蕊变色，而是二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，使酸碱指示剂变色。再将变红的溶液进行加热，观察到溶液重新变为紫色，分析得出碳酸不稳定，受热易分解为二氧化碳和水，理解该反应的可逆性，厘清反应本质，规避认知误区。 第三个子实验为二氧化碳与澄清石灰水的反应探究，将二氧化碳气体持续通入澄清石灰水中，观察到澄清石灰水变浑浊，生成白色沉淀。学生通过实验现象掌握二氧化碳的特征检验反应，明确澄清石灰水是检验二氧化碳的专属试剂，理解变浑浊的本质是生成难溶于水的碳酸钙沉淀。同时拓展延伸，简要说明持续通入过量二氧化碳，沉淀会溶解的现象，为后续知识学习铺垫，拓宽知识视野。 第四个子实验辅助验证二氧化碳的溶解性，将收集满二氧化碳的软塑料瓶中加入适量蒸馏水，迅速拧紧瓶盖振荡，观察到塑料瓶变瘪。通过压强变化直观证明二氧化碳能溶于水，解释不能用排水法收集二氧化碳的原因，实现实验原理与收集方法的闭环关联，让学生完整掌握二氧化碳的物理、化学性质，构建系统的知识体系。 （六）任务六：小组复盘，归纳总结实验规律与易错点 全部实验探究完成后，组织各小组开展全面复盘总结活动。各小组围绕实验药品、反应原理、装置选择、操作步骤、性质现象、实验误差、常见错误等维度进行系统梳理，汇总本节课的核心知识点与实验技能。小组内先完成内部总结，梳理个人实验收获与存在的问题，再进行全班交流分享。 教师结合各小组分享内容，进行系统性梳理与补充，重点归纳气体制备的通用思维模型，对比氧气与二氧化碳制取的异同点，帮助学生实现知识迁移，能够自主应对陌生气体的制备与性质探究问题。同时汇总本节课的高频易错点，包括药品选用误区、装置组装错误、操作步骤疏漏、现象原理混淆等，逐一分析错误原因与规避方法，强化学生的实验严谨性。最后引导学生结合实验现象，完整梳理二氧化碳的所有理化性质，明确性质对应的生活应用，实现学以致用。 本节课全程采用任务式驱动教学，贴合新教材探究式教学理念，以学生自主探究为核心，打破传统教师演示、学生被动听讲的教学模式。通过分层递进的探究任务，从理论梳理、药品选型、装置搭建、实验操作到性质验证、规律总结，层层推进教学内容，循序渐进落实知识目标与技能目标。同时依托分组实验、小组研讨、对比分析等活动，充分调动学生的课堂主体性，精准落地四维核心素养。在实验探究中培养学生的动手操作、证据推理、合作探究能力，帮助学生构建气体实验探究的通用思维模型，让学生不仅掌握实验操作技能，更能理解实验原理，实现知识、技能、思维的全方位提升，同时强化规范、严谨的科学实验态度。 板书设计 基础实验4 二氧化碳的实验室制取与性质 一、制取原理 最佳药品：大理石（石灰石）+ 稀盐酸 反应方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 二、实验装置 发生装置：固液常温型 收集装置：向上排空气法（密度大于空气、能溶于水） 三、操作要点 查（气密性）→装（先固后液）→收→验满（燃着木条瓶口熄灭） 四、二氧化碳核心性质 1. 物理性质：无色无味气体、密度比空气大、能溶于水 2. 化学性质：不燃、不助燃；与水反应生成碳酸（不稳定）；使澄清石灰水变浑浊（检验CO₂） 五、核心规律 气体制备：定原理→选装置→规范操作→检验验满→归纳性质 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 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 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 $