5.2二氧化碳的实验室制法第二课时教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

第四章 第2节 二氧化碳的实验室制法（第二课时）教学设计 沪教版 九年级化学（上册） 课型：新授课（实验探究课） 一、教材分析 本节选自沪教版九年级化学上册第四章第2节。第一课时学生已认识实验室制取二氧化碳的反应原理与常用药品，本课时在此基础上，引导学生从反应物状态与反应条件出发，自主选择发生装置，并结合气体密度、溶解性确定收集方法，进而完成制取、检验、验满与净化的完整探究。教材以“提出问题—设计方案—实验验证—反思改进”为主线，把制取氧气的已有经验迁移到二氧化碳，帮助学生体会气体制取的一般思路，为后续综合实验与科学探究奠定方法基础。 二、四维核心素养 化学观念：通过分析反应物状态、反应条件与气体性质，建立“物质制备须依据其组成与性质选择方法”的转化观与元素观。科学思维：在发生装置与收集方法的对比选择中发展比较、分类与模型建构能力。科学探究：亲历组装、制取、检验、验满与除杂的完整实验过程，提升动手操作与证据推理能力。科学态度与责任：在规范操作、安全节约中养成严谨求实的态度，体会化学服务生活的价值。 三、教学重难点 重点：实验室制取二氧化碳发生装置与收集方法的选择、制取操作步骤，以及气体的检验与验满。难点：依据反应原理与气体性质对发生装置、收集方法作出合理选择与解释；理解气体混有氯化氢气体和水蒸气时的净化思路，并能对装置进行评价与改进。 四、设计意图 本课时以“为班级制取一瓶纯净、干燥的二氧化碳”这一真实任务为驱动，把零散的仪器、操作与注意事项串联成可探究的任务链。学生在第一课时已知道用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，本课时不再重复原理，而把重心放在“怎么制、怎么收、怎么验、怎么净”。任务一、任务二引导学生把制取氧气的旧经验迁移到二氧化碳，通过对比、归纳自主建构气体制取的一般模型；任务三至任务四让学生在动手操作中形成规范；任务五以“制得的气体为何不纯”制造认知冲突，自然引出净化；任务六通过装置评价与改进，把思维从“会做”推向“为什么这样做、还能怎样做”。全程采用任务式活动，以问题串驱动，让学生在做中学、在议中悟，真正落实四维核心素养。 五、教学过程 【情境导入】承接旧知，明确任务 任务情境：教师出示一瓶雪碧和一只空集气瓶，提问：“打开雪碧瓶盖会看到大量气泡冒出，这些气泡里的气体主要是什么？我们能不能像制取氧气那样，在实验室里自己制取一瓶这种气体，并用它来完成熄灭蜡烛的小实验？”由此引出本课时总任务——利用第一课时所学的反应原理，设计并完成一套完整的二氧化碳制取方案，最终制得一瓶可供检验和实验使用的二氧化碳。 教师活动：教师引导学生回顾第一课时的收获：实验室制取二氧化碳选用的药品是大理石（或石灰石）与稀盐酸；大理石是块状固体，稀盐酸是液体，反应在常温下即可进行，不需要加热。教师把这些关键信息板书在黑板一侧，作为后续选择装置的依据，同时提醒学生：选装置不能凭记忆照搬，而要“看反应物状态、看反应条件、看气体性质”。 学生活动：学生结合已有经验回答气泡的成分，并复述制取二氧化碳的反应物与反应条件。各组讨论：要制取一瓶二氧化碳，除了药品，还需要解决哪些问题？在教师引导下，学生梳理出四个待解决的问题——用什么发生装置、用什么方法收集、怎样制取和操作、怎样检验和验满，形成本课时的任务清单。 设计意图：以学生熟悉的雪碧气泡创设真实情境，把“制取气体”从书本知识还原为可感知的生活现象。通过回顾旧知、列出待办问题，让学生明确本课时的探究路线，体会气体制取是一个环环相扣的系统工程，为后续任务式活动做好铺垫。 【任务一】选择合适的发生装置 任务情境：实验室为同学们准备了两组仪器：一组是加热高锰酸钾制取氧气时用过的固体加热型发生装置，另一组是由锥形瓶（或试管）、长颈漏斗（或分液漏斗）、带导管的橡皮塞组成的固液常温型发生装置。教师提问：“制取二氧化碳应当选用哪一套？为什么？” 教师活动：教师组织学生分组观察两套装置，引导学生从两个角度进行对比：一看反应物的状态，制取二氧化碳用的是固体大理石和液体稀盐酸，属于“固液混合”；二看反应是否需要加热，反应在常温下就能进行。教师进一步追问：“如果选了加热的装置会怎样？长颈漏斗在这套装置里起什么作用？它的下端为什么要伸到液面以下？”通过问题串帮助学生理解“液封”的道理。 学生活动：各组对照反应原理分析：反应物是固体和液体、反应不需要加热，因此应当选用固液常温型发生装置，而不能选用给固体加热的装置。学生在讨论中发现，长颈漏斗方便随时加入稀盐酸，但下端管口必须浸入液面以下，否则生成的气体会从漏斗口逸出；若改用分液漏斗，则可以通过控制滴加液体的快慢来调节反应。学生把“反应物状态加上反应条件决定发生装置”的对应关系记录在学习单上。 设计意图：本任务把选择发生装置的依据显性化，让学生不是“背结论”而是“讲道理”。通过与氧气发生装置的对比，学生归纳出选择发生装置的一般思路——由反应物状态和反应条件决定，初步建构气体制取的模型，发展比较与分类的科学思维。 【任务二】确定气体的收集方法 任务情境：教师展示三种收集气体的方法：排水集气法、向上排空气法、向下排空气法，并告知学生二氧化碳的两条关键性质——相同条件下它的密度比空气大，且能溶于水并与水发生作用。教师提问：“制取二氧化碳应当用哪一种方法收集？另外两种为什么不行？” 教师活动：教师引导学生把“气体性质”与“收集方法”对应起来逐一分析：因为二氧化碳能溶于水，所以不能用排水集气法；因为它的密度比空气大，会在集气瓶底部聚集，所以适合用向上排空气法，把密度较小的空气从瓶口排出；它的密度明显大于空气，因此不适合用向下排空气法。教师演示把导管伸入集气瓶底部的做法，并说明瓶口盖上玻璃片的作用。 学生活动：各组根据性质作出判断：用向上排空气法收集。学生尝试解释理由——二氧化碳密度比空气大，沉在瓶底，逐渐把空气向上“赶”出瓶口；能溶于水，若用排水法会损失气体并影响纯度。学生在学习单上完成“气体性质决定收集方法”的连线，并派代表上台把导管按要求伸入集气瓶，体会导管接近瓶底的操作要领。 设计意图：收集方法的选择同样以性质为依据。本任务强化“结构—性质—用途（制法）”的化学观念，让学生理解气体收集不是随意选的，而由密度和溶解性决定。学生在解释理由的过程中锻炼用证据支持结论的科学思维。 【任务三】组装仪器并完成制取操作 任务情境：各组已选好发生装置和收集方法，现在要真正动手制取一瓶二氧化碳。教师提问：“从检查装置到收集满一瓶气体，正确的操作顺序应该是怎样的？动手前需要注意哪些安全和规范？” 教师活动：教师把完整操作分解为几个关键步骤，引导学生排序：先连接仪器并检查装置的气密性，再装入固体大理石，然后从长颈漏斗加入稀盐酸，最后用向上排空气法收集。教师示范检查气密性的方法，强调先加固体后加液体、加入固体时要把容器横放再缓缓竖起、盐酸用量要适宜等要点，并提醒学生注意试剂取用规范和实验安全。 学生活动：各组按“查气密性—装固体—加液体—收集”的顺序合作操作。学生先检验装置是否漏气，确认不漏气后再加入大理石，再通过长颈漏斗缓缓注入稀盐酸，观察到固体表面产生大量气泡；将导管伸入集气瓶底部收集气体。操作中，学生互相提醒：加固体时别让块状药品直接砸落瓶底，液体不要加得过多以免没过漏斗口造成堵塞或倒吸。 设计意图：本任务让学生在真实操作中体会规范的价值——顺序错了会导致气体收集不满甚至收集不到。“先查气密性后装药”的习惯、“先固后液”的顺序，都是科学探究与实验技能的基本功，学生在做中学，落实科学探究素养与严谨求实的态度。 【任务四】检验气体并验满 任务情境：集气瓶里好像已经收集满了，可怎么证明瓶里真的是二氧化碳？又怎样知道它已经满到瓶口、可以停止收集了呢？教师提出这两个问题，请各组设计检验和验满的方法。 教师活动：教师引导学生区分两个不同的任务：“检验”是要证明这瓶气体是不是二氧化碳，“验满”是要判断瓶口是否已经被二氧化碳充满。教师提示利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的特性来检验，把气体通入澄清石灰水，若变浑浊即可证明；验满则把燃着的木条（或火柴）平放在集气瓶口，因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，若木条立即熄灭，说明瓶口已满。教师强调二者位置不同：检验时把气体通入液体中，验满时木条放在瓶口而不是伸入瓶内。 学生活动：各组分工合作：一位同学把收集到的气体通入澄清石灰水，观察到澄清石灰水变浑浊，证明收集到的气体确实是二氧化碳；另一位同学把燃着的木条移到集气瓶口，木条熄灭，判断气体已收集满。学生在对比中明确：检验看“澄清石灰水是否变浑浊”，验满看“瓶口的木条是否熄灭”，两者对象和位置都不相同，不能混淆。 设计意图：检验与验满是学生极易混淆的两个概念。通过“先证明是不是、再判断满不满”的问题设计，学生在对比中把握二者的区别与联系，既巩固了二氧化碳的重要性质，又培养了基于现象进行证据推理的科学思维。 【任务五】探究气体为何不纯——气体的净化 任务情境：有小组把制得的气体通入澄清石灰水时，发现石灰水变浑浊的现象不明显，甚至出现异常。教师抓住这一“意外”提问：“我们明明收集到了气体，为什么现象不理想？制得的二氧化碳里可能混进了什么杂质？怎样才能得到纯净、干燥的二氧化碳？”由此引出气体净化任务。 教师活动：教师引导学生分析来源：由于使用的是稀盐酸，盐酸具有挥发性，反应放出的气体中会混有少量挥发出的氯化氢气体；同时气体从溶液中逸出时还会带出水蒸气。这些杂质会干扰检验。教师介绍净化的一般思路——先除其他杂质、最后干燥：可先通过盛有适当试剂的洗气瓶除去氯化氢气体，再通过盛有干燥剂的装置除去水蒸气，得到干燥的二氧化碳。教师说明洗气瓶的连接方式和“长进短出”的原则。 学生活动：各组围绕“杂质从哪来、先除谁、后除谁”展开讨论。学生认识到：氯化氢气体来自盐酸的挥发，水蒸气来自溶液中的水；净化时应先除去氯化氢气体，再进行干燥，若先干燥再除氯化氢，气体通过除杂溶液时又会重新带出水蒸气。学生尝试在学习单上画出“发生装置、除氯化氢装置、干燥装置、收集装置”的连接顺序，并向全班说明每一步的理由。 设计意图：本任务以真实的“异常现象”制造认知冲突，把净化从教师的灌输变成学生的探究需求。学生在分析杂质来源、安排除杂顺序的过程中，体会科学实验中“纯净”来之不易，发展系统思维与证据意识，同时渗透安全、环保、节约试剂的科学态度与责任。 【任务六】评价与改进发生装置 任务情境：教师出示几套改进装置：有的把长颈漏斗换成分液漏斗，有的在试管外连接了可以控制固液接触与分离的装置。教师提问：“这些改进好在哪里？如果反应开始后想随时停止制取，又该怎么办？”引导学生对装置进行评价与优化。 教师活动：教师组织学生对比讨论：使用分液漏斗可以通过活塞控制液体滴加的快慢，从而控制反应的快慢，比长颈漏斗更便于调节；借助可以使固体和液体分离的装置，则能够实现随开随用、随关随停。教师引导学生从“是否便于加液、是否便于控制反应、是否节约药品、是否气密性好”几个维度评价不同装置，鼓励学生大胆提出自己的改进设想。 学生活动：各组分别评价不同装置的优缺点，并完成学习单上的装置评价表。学生发现：长颈漏斗装置简单、加液方便，但不便控制反应；分液漏斗便于控制滴液、调节反应；带开关的装置可以随时控制反应的发生与停止，更节约药品。学生结合评价结果，讨论本组装置还可以怎样改进，并在班内交流展示自己的设计草图。 设计意图：本任务把学习从“会操作”提升到“会评价、会改进”。学生在多角度比较装置优劣的过程中，发展比较、批判与创新的科学思维，体会化学实验装置设计服务于实验目的，培养创新意识和严谨求实的科学态度。 【课堂小结与评价】 教师活动：教师带领学生回顾本课时形成的气体制取一般思路：看反应物状态和反应条件选发生装置，看气体密度和溶解性选收集方法，按规范顺序完成制取，依据性质进行检验与验满，并根据纯度需要安排净化与干燥。教师展示学习单上的知识结构图，引导学生把零散知识整理成清晰的模型。 学生活动：各组对照学习单自我评估：能否独立选择发生装置和收集方法，能否说清检验与验满的区别，能否说出净化的大致顺序。学生互相提问、互相补充，把本课时的收获填写在学习单的“我的收获”一栏，并提出仍然存在的疑问。 设计意图：通过结构化梳理与自评互评，帮助学生把具体操作上升为气体制取的一般模型，实现知识的系统化和方法的迁移，为后续学习其他气体的制取打下可复用的思维框架。 六、板书设计 【板书】二氧化碳的实验室制法（第二课时） 一、药品：大理石（或石灰石）＋稀盐酸（常温反应） 二、发生装置：固液常温型（锥形瓶/试管＋长颈漏斗或分液漏斗） 选择依据：反应物状态（固＋液）、反应条件（不需加热） 三、收集方法：向上排空气法 选择依据：密度比空气大；能溶于水，不用排水法 四、操作顺序：查气密性，再装固体，然后加液体，最后收集 五、检验：通入澄清石灰水，变浑浊即为二氧化碳 验满：燃着的木条放在瓶口，熄灭即已集满 六、净化：先除氯化氢气体，再干燥除水蒸气（洗气瓶长进短出） 七、装置改进：分液漏斗控制滴液；可控制固液分离，随开随停 学科网（北京）股份有限公司 $