6.3二氧化碳的实验室制取第一课时教学设计--2026-2027学年八年级化学人教版（五四学制）全一册

课题3 二氧化碳的实验室制取（第一课时） 人教版（五四学制）八年级化学全一册 教学设计 一、教材分析 本节课是人教版（五四学制）八年级化学全一册第六单元“碳和碳的氧化物”中课题3的第一课时。学生此前已学习氧气的实验室制取，初步建立了气体制取的基本思路。教材以探究活动为主线，从药品选择、装置设计到收集与检验，引导学生将氧气制取的方法迁移到二氧化碳的制取中，深化对实验室制取气体一般思路的理解，是连接气体制取知识与科学探究方法的关键一课。 二、四维核心素养 化学观念：通过制取二氧化碳的实验，建立“物质制备需选择合适原料与条件”的观念，认识物质性质与制备方法之间的内在联系。 科学思维：通过对比氧气与二氧化碳的制取方法，运用归纳、比较与迁移的思维，形成实验室制取气体的一般思路。 科学探究：通过设计并完成制取二氧化碳的实验，体验提出问题、设计方案、动手实践、分析现象的完整探究过程。 科学态度与责任：通过规范操作、节约药品与尾气处理，养成严谨求实的科学态度与环境保护意识。 三、教学重难点 教学重点：实验室制取二氧化碳的药品选择、反应原理、发生装置与收集装置的选择依据。 教学难点：从反应物状态与反应条件出发选择发生装置，从气体密度与溶解性出发选择收集装置，并能对装置进行评价与改进。 四、设计意图 本节课以任务驱动为核心，设计三个递进式探究任务。任务一“选药品”，通过对比实验让学生从多组候选药品中筛选出最适合实验室制取二氧化碳的组合，体会实验条件控制的重要性；任务二“选装置”，引导学生回顾氧气制取的装置选择依据，迁移到二氧化碳的装置设计中，建立“反应物状态与反应条件决定发生装置、气体密度与溶解性决定收集装置”的思维模型；任务三“做实验”，学生独立完成装置组装、气体制取、验满与检验，在真实操作中内化知识。每个任务都遵循“提出问题—设计方案—动手实践—交流反思”的探究路径，让学生在做中学、探中学。教学中不依赖死记硬背，而是通过现象观察和逻辑推理帮助学生自主建构认识，将核心素养目标自然融入每一个活动环节。 五、教学过程 （一）创设情境，提出问题 教师出示一瓶瓶装可乐，轻轻摇动后打开瓶盖，让学生观察瓶口冒出的大量气泡。教师提问：“同学们，大家观察到了什么现象？这些气泡是什么气体？”学生根据已有生活经验和前面所学知识，很快回答出这些气泡是二氧化碳。教师进一步追问：“在前面的学习中，我们已经知道了二氧化碳能灭火、能使澄清石灰水变浑浊、能参与光合作用等性质。那么，如果我们需要在实验室里制取一瓶纯净的二氧化碳，应该怎样做呢？”由此自然引出本节课的探究主题——二氧化碳的实验室制取。 教师顺势引导：“在前面的学习中，我们已经完成了氧气的实验室制取，谁能说一说，实验室制取一种气体，一般需要考虑哪些问题？”学生回顾后回答：需要考虑用什么药品来制取、用什么装置来发生反应、用什么方法来收集气体、如何检验和验满。教师将学生的回答板书在黑板一侧，形成本节课的探究路线图：选药品、选装置、做实验、验满检验。教师说：“今天我们就沿着这条路线，一起来完成实验室制取二氧化碳的探究任务。” （二）任务一：选择制取二氧化碳的合适药品 任务情境：老师为每个小组准备了三组药品，分别是：第一组，碳酸钠粉末与稀盐酸；第二组，大理石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸；第三组，大理石与稀硫酸。请同学们分别将少量药品加入试管中，仔细观察三组实验产生气泡的快慢程度，并讨论哪一组最适合在实验室里制取二氧化碳。 学生分组进行对比实验。教师巡视指导，提醒学生注意药品用量要节约，观察要细致。实验过程中，学生很快发现：第一组碳酸钠粉末与稀盐酸一接触就剧烈反应，产生大量气泡，试管外壁微微发热，反应非常迅速，几乎在瞬间就完成了；第二组大理石与稀盐酸接触后，表面持续、均匀地产生气泡，反应速率比较温和，气泡持续不断地冒出；第三组大理石与稀硫酸刚开始也产生气泡，但过一会儿气泡就越来越少，最后几乎停止了。 实验结束后，教师组织各小组汇报观察结果。教师提问：“请同学们思考，第一组反应这么快，是不是最适合实验室制取气体？”学生讨论后回答：反应太快不便于控制，也不利于收集气体，因为气体一下子就产生完了，来不及用集气瓶收集。教师继续追问：“第三组为什么反应后来停止了呢？”学生观察到大理石表面覆盖了一层白色物质。教师引导：大理石与稀硫酸反应后，会生成一种微溶于水的物质，它会附着在大理石表面，像一层保护膜一样把大理石包裹起来，使稀硫酸无法继续与大理石接触，反应自然就慢慢停止了。因此，第三组也不适合用来制取二氧化碳。 教师总结：“经过对比，第二组——大理石（或石灰石）与稀盐酸——反应速率适中，气泡持续均匀地产生，既便于控制，又便于收集气体，是实验室制取二氧化碳的最佳选择。”教师板书：药品——大理石（或石灰石）与稀盐酸。教师补充说明：“大理石和石灰石的主要成分相同，都是碳酸钙，在自然界中广泛存在，价格低廉，容易获得，非常适合实验室使用。”教师特别提醒：“注意，不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸挥发性很强，会挥发出氯化氢气体，使收集到的二氧化碳不纯；也不能用硫酸代替盐酸，因为我们刚才已经看到了反应会自行停止。” 设计意图：通过三组对比实验，让学生在亲手操作中感知不同药品组合的反应差异，体会实验室选择反应药品不仅要看“能不能反应”，还要看“反应速率是否适中、是否便于收集、药品是否易得”，培养学生基于实验事实进行推理和选择的科学思维。 （三）任务二：选择合适的发生装置与收集装置 任务情境：我们已经确定了制取二氧化碳的药品。接下来，应该选用什么样的发生装置和收集装置呢？请同学们回忆实验室制取氧气的装置选择依据，小组讨论后从老师提供的仪器中选出合适的仪器，并组装一套制取二氧化碳的装置。 教师先引导学生回顾：“我们在制取氧气时学过，选择发生装置需要考虑哪些因素？”学生回答：需要看反应物的状态是固体还是液体，以及反应是否需要加热。教师追问：“那么，制取二氧化碳时，大理石是什么状态？稀盐酸是什么状态？反应需要加热吗？”学生根据刚才的实验回答：大理石是固体，稀盐酸是液体，反应在常温下就能进行，不需要加热。教师进一步引导：“这种反应物是固体和液体、反应不需要加热的情况，应该选用哪种发生装置？”学生联想到过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的装置，回答：应该选用固液不加热型发生装置。 教师在大屏幕上展示几套常见的发生装置示意图，包括：加热高锰酸钾的固体加热型装置、过氧化氢与二氧化锰的简易试管装置、带有长颈漏斗和锥形瓶的装置、以及带有分液漏斗的装置。请学生判断哪一套或哪几套适合制取二氧化碳，并说明理由。学生经过讨论后认为：固体加热型装置不适合，因为不需要加热；简易试管装置虽然可以，但添加液体药品不方便；带有长颈漏斗和锥形瓶的装置比较合适，可以随时从长颈漏斗加入稀盐酸；带有分液漏斗的装置也可以，而且分液漏斗还可以控制液体滴加的速度，从而控制反应速率。 教师肯定学生的判断后，进一步提出问题：“这套带长颈漏斗的装置，长颈漏斗的下端应该伸到什么位置？为什么？”学生讨论后回答：长颈漏斗的下端必须伸到液面以下，形成液封，否则生成的气体会从长颈漏斗口逸出，收集不到气体。教师再问：“锥形瓶中的导管应该伸出多长？”学生回答：导管只需稍露出橡皮塞即可，不能伸入液面以下，否则气体无法从导管排出；也不能伸得太长，否则不利于气体导出。教师将这些注意事项逐一板书。 接下来讨论收集装置。教师提问：“选择收集装置需要考虑哪些因素？”学生回答：需要考虑气体的密度比空气大还是小，以及气体能不能溶于水。教师追问：“二氧化碳的密度比空气大还是小？它能不能溶于水？”学生根据已有知识回答：二氧化碳的密度比空气大，而且能溶于水，还能与水发生反应。教师引导：“那么，能不能用排水法收集？为什么？”学生回答：不能用排水法，因为二氧化碳能溶于水，会和水反应，收集到的气体会减少。教师再问：“应该用哪种排空气法？”学生回答：因为二氧化碳密度比空气大，所以用向上排空气法收集。 教师在大屏幕上展示向上排空气法和向下排空气法的集气瓶放置方式，让学生辨认哪一种是向上排空气法。学生指出集气瓶瓶口向上、导管伸到瓶底的那一种。教师强调：“用向上排空气法收集时，导管一定要伸到集气瓶的底部，这样才能把瓶内的空气充分排出去，收集到较纯净的二氧化碳。”教师同时提醒：“因为二氧化碳能溶于水且与水反应，所以不能用排水法收集。” 设计意图：本环节通过迁移氧气制取的装置选择思路，引导学生自主推导二氧化碳的发生装置和收集装置，建立“根据反应物状态与反应条件选择发生装置、根据气体密度与溶解性选择收集装置”的思维模型，让学生在比较和推理中形成实验室制取气体的一般方法，而不是机械记忆具体装置。 （四）任务三：制取并检验一瓶二氧化碳 任务情境：现在请各小组按照讨论确定的装置，用大理石和稀盐酸制取一瓶二氧化碳气体，并完成验满和检验操作。实验前请先讨论操作步骤和注意事项，再动手实验。 学生小组讨论操作步骤，教师引导梳理出完整的操作流程：第一步，组装仪器并检查装置的气密性；第二步，先将大理石放入锥形瓶中，塞紧带长颈漏斗和导管的橡皮塞；第三步，从长颈漏斗加入稀盐酸，使稀盐酸浸没大理石；第四步，用向上排空气法收集气体；第五步，验满；第六步，检验气体。教师特别强调：“加入药品时要先加固体、后加液体，这个顺序不能颠倒。” 学生分组实验。教师巡视，重点指导以下操作：检查装置气密性时，先将导管一端浸入水中，再用手紧握锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，说明气密性良好；加入大理石时，先将锥形瓶倾斜，用镊子夹取大理石放在瓶口，再慢慢竖起锥形瓶，让大理石缓缓滑到瓶底，防止直接掉落砸破瓶底；从长颈漏斗加入稀盐酸时，注意液面要浸没长颈漏斗下端，形成液封；收集气体时，集气瓶瓶口向上，导管伸到瓶底，盖上玻璃片。 当各小组收集气体一段时间后，教师引导学生进行验满操作。教师提问：“我们怎么知道集气瓶里已经收集满了二氧化碳？”学生回忆二氧化碳的性质——二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。由此想到可以用燃着的木条来验满。教师强调操作要点：将燃着的木条放在集气瓶口（注意是瓶口，不是伸入瓶内），如果木条火焰熄灭，说明二氧化碳已经收集满了；如果木条继续燃烧，说明还没满，需要继续收集。学生按照方法进行验满操作。 验满之后，教师提问：“我们收集到的气体一定是二氧化碳吗？怎样证明它确实是二氧化碳？”学生根据前面所学回答：将气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，就证明是二氧化碳。教师指导学生进行检验操作：向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，盖上玻璃片，振荡，观察石灰水是否变浑浊。学生观察到澄清石灰水确实变浑浊了，证明收集到的气体是二氧化碳。教师特别提醒：“验满是把燃着的木条放在瓶口，检验是把气体通入澄清石灰水中，两者的目的和操作方法都不同，不能混淆。” 实验过程中，教师提醒学生注意观察现象：大理石表面持续产生气泡，稀盐酸逐渐被消耗；集气瓶中的二氧化碳是无色无味的气体；澄清石灰水变浑浊后，继续通入过量二氧化碳，浑浊又会逐渐变澄清。教师简要解释这一后续现象，但不做深入要求，为后续学习埋下伏笔。 设计意图：通过完整的实验操作，让学生将前两个任务中获得的药品选择和装置选择知识付诸实践，在动手操作中体会实验步骤的逻辑顺序，掌握验满和检验的操作要点，并通过“验满与检验的区别”这一对比，深化对二氧化碳性质的理解。 （五）拓展探究：装置的改进与评价 任务情境：在刚才的实验中，我们使用的是带长颈漏斗的简易装置。请同学们思考：这套装置有什么优点和不足？如果想随时控制反应的发生和停止，可以怎样改进？ 学生讨论后认为：简易装置的优点是组装简单、操作方便；不足是加入稀盐酸后，反应一旦开始就无法随时停止，直到大理石或稀盐酸其中一种消耗完为止。教师引导：“如果我们能控制稀盐酸与大理石的接触和分离，是不是就能控制反应的发生和停止了？”教师展示一种改进装置：在锥形瓶内放置一块有孔塑料板，大理石放在塑料板上，长颈漏斗下端穿过塑料板，导管上带一个弹簧夹。当需要反应时，打开弹簧夹，从长颈漏斗加入稀盐酸，酸液浸没大理石，反应发生；当需要停止时，夹紧弹簧夹，锥形瓶内继续反应产生的气体无法排出，瓶内压强增大，将酸液压回长颈漏斗，使酸液与大理石分离，反应自动停止。 学生观察这套改进装置的示意图后，表现出浓厚兴趣。教师解释：“这种装置利用气体压强变化实现固液分离，从而控制反应的发生与停止，在实验室中非常实用。”教师进一步介绍：“在工业生产和实验室中，还有一种叫做启普发生器的装置，它也是利用同样的原理来控制反应的，有兴趣的同学课后可以查阅资料进一步了解。”教师强调：“装置的改进和评价，要围绕实验目的——便于控制、节约药品、操作安全——来进行，没有最好的装置，只有最适合实验需求的装置。” （六）课堂小结，构建思路 教师引导学生回顾本节课的探究过程，与黑板上的探究路线图对应起来：第一，药品选择——实验室用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，不能用碳酸钠与稀盐酸（反应太快），也不能用大理石与稀硫酸（反应自行停止），更不能用浓盐酸（会挥发出杂质气体）。第二，发生装置——因为反应物是固体和液体、反应不需要加热，所以选用固液不加热型发生装置。第三，收集装置——因为二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集，不能用排水法。第四，验满与检验——用燃着的木条放在瓶口验满，用澄清石灰水检验。 教师进一步提炼：“通过氧气和二氧化碳的制取，我们可以总结出实验室制取气体的一般思路：首先，根据实验目的选择合适的药品；然后，根据反应物状态和反应条件选择发生装置；再根据气体的密度和溶解性选择收集装置；最后，确定验满和检验的方法。今后同学们遇到新气体的制取，都可以沿着这条思路去思考和设计。”教师将这条思路用箭头串联，板书在黑板上，形成完整的思维图式。 最后，教师布置课后思考任务：“请同学们课后利用身边的材料，设计一套家庭小实验来制取二氧化碳，可以用厨房里的小苏打和食醋来代替实验室药品，用矿泉水瓶和吸管来代替实验仪器，下节课分享你们的设计方案和实验结果。”教师同时提醒：“家庭实验中使用的食醋和小苏打反应比较剧烈，请注意用量安全，最好在成人陪同下进行。” 六、板书设计 【板书设计】 课题3 二氧化碳的实验室制取（第一课时） 一、药品选择 大理石（或石灰石）与稀盐酸：反应速率适中，便于收集 碳酸钠与稀盐酸：反应太快，不便控制 大理石与稀硫酸：反应自行停止 二、发生装置：固液不加热型 依据：固体和液体，常温反应 注意：长颈漏斗下端伸到液面以下（液封） 导管稍露出橡皮塞即可 三、收集装置：向上排空气法 依据：密度比空气大，能溶于水 注意：导管伸到集气瓶底部 四、验满：燃着的木条放在瓶口，火焰熄灭则已满 检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 五、实验室制取气体的一般思路： 选药品、选发生装置、选收集装置、验满与检验 学科网（北京）股份有限公司 $