学生实验6 二氧化碳的实验室制取与性质教学设计-2026-2027学年九年级化学鲁教版上册

学生实验6 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 化学观念：认识二氧化碳的组成、结构与性质关联，掌握物质变化的宏观微观表征。 科学思维：通过对比分析，归纳气体制取的通用思路，建立证据推理思维。 科学探究：自主完成实验组装、操作与现象分析，提升实验探究与实操创新能力。 科学态度与责任：规范实验操作，树立严谨求实的科学态度，结合二氧化碳用途与碳排放树立低碳环保理念。 重点 和难点 重点：掌握二氧化碳实验室制取的反应原理、发生装置和收集装置选择，熟练完成气体制取、检验、验满操作，熟记二氧化碳核心化学与物理性质。 难点：根据反应物状态、反应条件和气体特性自主选择实验装置，精准分析二氧化碳性质实验现象与反应本质，构建气体制取的系统化思维模型。 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、灭火都离不开它。生活中的二氧化碳无法直接用于化学研究，实验室如何制取纯净的二氧化碳？二氧化碳又具备哪些特殊性质？今天我们通过系列探究任务，自主动手制取二氧化碳，逐一验证其各项性质，解锁二氧化碳的实验室制备逻辑与核心应用原理。 以任务驱动贯穿课堂，践行学生主体、教师主导理念，依托实操探究落实四维素养，夯实气体制取模型，规范实验技能，渗透绿色化学与低碳环保的育人理念。 讲授新课 温故知新，梳理气体制取通用思路 在正式开展二氧化碳制取实验前，教师引导学生自主回顾初中阶段已学的氧气实验室制取相关知识，以小组交流探讨的形式，梳理实验室制取气体的完整流程与核心要素。学生结合过往学习经验，自主总结得出，实验室制取任何气体，首先需要确定科学可行的化学反应原理，明确反应物、生成物及反应条件；其次需要根据反应物的状态，分为固态、液态、气态，以及反应是否需要加热、催化剂等条件，选择适配的气体发生装置；再依据气体的密度、溶解性、是否与空气或水反应等性质，确定收集装置；最后掌握气体的检验、验满方法，同时熟知实验操作注意事项与误差分析要点。 小组展示梳理成果后，教师进行补充总结，构建出“原理选择—装置匹配—制取收集—检验验满—性质验证”的实验室气体制取通用思维模型。同时，教师抛出探究问题，引导学生深度思考：制取二氧化碳可以选择哪些药品？为何实验室制取二氧化碳不选用木炭燃烧、碳酸钠与稀盐酸、碳酸钙与稀硫酸等反应？通过问题驱动，让学生摒弃固有认知，带着探究思维进入新知学习，为后续实验探究奠定理论基础。本任务旨在实现知识迁移，让学生利用已有知识体系自主推导新知探究框架，培养归纳总结与科学推理的思维能力。 探究制取二氧化碳的最优反应原理 本任务以分组对比实验为核心，学生通过多组平行实验，自主对比不同反应的实验现象，筛选出实验室制取二氧化碳的最佳药品组合。教师提前告知学生本次实验备选药品，分别是大理石或石灰石，主要成分为碳酸钙、碳酸钠粉末、稀盐酸、稀硫酸，同时明确实验探究要求，小组分工合作，分别完成四组对比实验，观察并记录反应速率、反应持续时间、气体产生状态等实验现象。 第一组实验：碳酸钠粉末与稀盐酸反应。学生操作后观察到，二者接触后瞬间产生大量气泡，反应速率极快，瞬间完成反应。小组研讨后分析，该反应速率过快，气体产生过于迅猛，无法对反应过程进行有效控制，不便于气体的收集与后续实验操作，不适合用于实验室制取二氧化碳。第二组实验：大理石与稀硫酸反应。实验过程中可观察到，二者接触后初期产生少量气泡，短暂反应后反应逐渐停止，不再产生气体。学生结合现象分析原因，大理石中的碳酸钙与稀硫酸反应后，会生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙会覆盖在大理石固体表面，隔绝大理石与稀硫酸的接触，阻止反应持续进行，无法持续制取气体，因此该组合不可用。 第三组实验：大理石与浓盐酸反应。实验中发现，反应产生气泡的同时，会伴随白雾产生，收集后的气体带有刺激性气味。学生查阅资料、小组讨论后得出，浓盐酸具有强挥发性，会挥发出氯化氢气体，导致制取的二氧化碳气体纯度较低，混入大量杂质气体，影响后续性质实验，因此不能选用浓盐酸。第四组实验：大理石或石灰石与稀盐酸反应。学生观察到，二者反应速率适中，气泡均匀持续产生，反应平稳可控，原料廉价易得、安全性高，能够持续制取较为纯净的二氧化碳气体。 通过四组对比实验的现象分析与小组论证，学生自主确定实验室制取二氧化碳的最优反应原理，即碳酸钙与稀盐酸发生复分解反应，生成氯化钙、水和二氧化碳。教师引导学生书写化学反应方程式，结合宏观实验现象，理解微观粒子的重组过程，建立宏观现象、微观本质、化学符号的三重表征，落实化学观念核心素养。同时总结药品选择的核心原则：反应速率适中、产物纯净、原料易得、操作安全、绿色环保。 自主设计并组装二氧化碳制取实验装置 教师进一步设置探究问题，引导学生优化装置：单纯试管搭配导管的简易装置有哪些弊端？如何实现随时添加液体药品？如何控制反应速率？学生通过思考研讨得出，添加长颈漏斗可随时补充稀盐酸，保证反应持续进行；更换为分液漏斗可通过控制活塞调节液体滴加速度，从而控制反应速率，实现反应的可控启停。学生根据自身小组实验需求，自主选择仪器，完成发生装置的组装，组装过程中严格遵循实验规范，检查装置衔接密封性。 完成发生装置组装后，学生结合二氧化碳的物理性质选择收集装置。学生通过预习和资料梳理得知，二氧化碳的密度远大于空气密度，且常温常压下二氧化碳能溶于水，还能与水发生化学反应，因此不能采用排水法收集，只能选用向上排空气法收集气体。学生据此组装收集装置，将导管伸入集气瓶底部，保证集气瓶内空气能够完全排出，收集到纯净的二氧化碳。 装置组装完成后，各小组开展装置气密性检查操作。学生自主回顾气密性检查方法，对于固液常温型装置，将导管末端伸入水中，用手紧握容器外壁，观察导管口是否有气泡冒出，松手后是否形成稳定水柱，以此判断装置是否密封完好。教师巡视各小组操作过程，及时纠正导管连接错误、漏斗末端未液封、导管伸入集气瓶过短等常见操作误区，让学生明确装置组装的细节要点，理解每一处仪器搭配的原理，而非机械照搬装置，培养严谨的科学思维与实验实操能力。 复盘总结，构建系统化知识体系 所有实验探究任务完成后，各小组结合全程实验过程，开展复盘总结交流活动。小组内部依次梳理本节课核心知识点，包括二氧化碳实验室制取的药品选择、反应原理、装置选择依据、实验操作步骤、检验验满方法，以及二氧化碳的物理性质、化学性质和对应生活用途。同时，学生主动梳理实验过程中出现的误差、操作失误及改进方法，分析实验常见问题，如装置漏气导致收集气体不足、长颈漏斗未液封导致气体逸出、倾倒气体过快导致蜡烛实验现象不明显等。 本节课全程采用阶梯式任务活动设计，由浅入深推进教学。前置任务唤醒氧气制取旧知，搭建知识迁移支架，降低新知学习难度。核心任务分层开展药品选择、装置组装、气体制取、性质探究实操，让学生在自主操作、小组协作、问题研讨中突破重难点，培养探究能力与科学思维。课后拓展任务衔接生活实际，打通学科与生活的联系。全程规范实验操作流程，纠正实操误区，同时结合二氧化碳的环境影响，渗透社会责任教育，实现知识、技能、素养三维协同提升，契合新课标教学评一体化要求。 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 $