学生实验4二氧化碳的实验室制取与性质教学设计--2026-2027学年八年级化学鲁教版（五四学制）全一册

学生实验4 二氧化碳的实验室制取与性质 鲁教版（五四学制）·初中化学·八年级全一册 一、教材分析 本课是鲁教版（五四学制）八年级全一册的第四个学生实验，安排在二氧化碳性质、用途等新授内容之后。其功能在于让学生把此前零散获得的关于二氧化碳的认识，通过亲手操作串联成“制取—收集—检验—性质验证”的完整研究链条，既是对实验室制取气体一般思路的巩固迁移，也是对“物质的性质决定其制法、收集与检验方法”这一化学观念的直接实践，为后续学习其他气体的制备奠定方法基础。 二、四维核心素养目标 化学观念：通过制取与性质验证，建立“物质性质决定其制法、收集与检验方法”的关联认识。 科学思维：在装置选择、药品对比与异常现象解释中，发展比较、归纳与推理能力。 科学探究：亲历器材认领、装置组装、气体收集与性质检验全过程，提升基本操作与探究能力。 科学态度与责任：养成规范操作、节约药品、安全环保、如实记录实验现象的态度。 三、教学重难点 重点：实验室制取二氧化碳的药品选择、装置组装与操作步骤，以及二氧化碳各项性质的验证方法。难点：发生装置与收集装置的选择依据，验满与检验方法的区分，以及对实验中异常现象（如长时间收集不满、蜡烛不熄灭、石灰水不变浑浊）的分析与改进。 四、设计意图 本课以“实验室小助手”这一贯穿性任务情境统领全课：学生不再是被动照单操作的模仿者，而是以项目组成员身份完成“认领任务—选择器材—搭建装置—制取气体—验证性质—汇报交流”的完整链条。其一，把新课本中关于二氧化碳“能溶于水、密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧、能使澄清石灰水变浑浊”等结论性知识，还原为学生亲手观察到的现象，让结论从现象中长出来；其二，通过开放式器材展台，让学生在比较不同发生装置优劣的过程中，真正理解“为什么选这套装置”，而不是只记住“这套装置长什么样”；其三，在任务单中刻意保留几组异常情境，促使学生在出错、纠错、解释的循环中形成严谨的科学态度，落实核心素养。 五、教学过程 【任务情境】 上课伊始，教师向各小组发放“实验任务书”：学校实验室即将举办“二氧化碳探秘成果展”，每个小组需要在本节实验课中完成两件事——第一，利用桌上的器材，亲手制取一瓶较纯净的二氧化碳气体；第二，用这瓶气体设计并完成三个“神奇小实验”，向全班展示二氧化碳的独特性质。最终以“实验汇报卡”的形式呈现：药品与装置选择的理由、操作步骤、观察到的现象、得出的结论，以及实验中遇到的问题与改进办法。 任务一：研读任务书，认识器材与药品 教师抛出问题链，引导学生带着思考进入实验： 我们以前是用什么药品制取氧气的？那些药品的状态和反应条件，与今天有什么不同？ 查阅新课本可知，二氧化碳是用固体大理石与液体稀盐酸在常温下接触即可产生的。那么发生装置应当选择加热型还是不加热型？ 课本告诉我们，二氧化碳能溶于水，而且密度比空气大。收集气体时该用排水法还是排空气法？集气瓶口应当朝上还是朝下？ 能不能用碳酸钠粉末代替大理石？能不能用稀硫酸代替稀盐酸？能不能用浓盐酸？为什么？ 学生小组讨论后汇报。教师在学生汇报的基础上归纳：碳酸钠粉末与酸反应过于剧烈，产生气体的速度太快，不便控制和收集；稀硫酸与大理石反应会生成微溶于水的物质，覆盖在固体表面，使反应逐渐减慢乃至停止；浓盐酸易挥发出有刺激性气味的气体杂质，会使制得的二氧化碳不纯。因此，实验室选用块状大理石与稀盐酸在常温下反应。 【设计意图】这一环节把新课本中的结论性知识转化为可讨论的问题，让学生在比较与辨析中理解药品选择的理由，而不是机械记忆“用什么药、不用什么药”。 任务二：设计并组装装置，检查气密性 各组根据上述讨论，从器材展台领取所需仪器，在实验台上搭建“发生—收集”一体化装置。教师用投影和实物提示三个关键操作要点： 长颈漏斗的下端必须伸入液面以下，形成“液封”，否则生成的气体会从漏斗口逸出。 导管在发生装置内稍露出橡皮塞即可，伸入过长反而不利于气体导出。 收集装置中的导管要伸到集气瓶底部，便于把瓶内原有的空气排尽。 装置搭好之后，先检查气密性：将导管一端浸入水中，双手紧贴锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。教师巡视时，对装置连接有误的小组不直接否定，而是追问：“你这样连接，气体能顺利跑出来吗？”“漏斗口没有封住会怎样？”引导学生自行发现问题并修正。 【设计意图】装置组装是本课操作技能的核心。教师用追问代替直接纠错，让学生在动手过程中建立“仪器连接方式由气体流向决定”的空间观念，也为后续异常现象排查埋下伏笔。 任务三：制取并收集一瓶二氧化碳 各组先向锥形瓶中加入几小块大理石，塞紧橡皮塞，再从长颈漏斗缓缓注入稀盐酸，直到液面没过长颈漏斗下端。此时可以清楚地观察到：大理石表面产生大量气泡，反应持续而平稳。 将导管伸入集气瓶底部，用向上排空气法收集。教师引导学生把氧气验满的思路迁移过来：如何知道瓶内已经集满？学生得出：将燃着的小木条平放在集气瓶口，若木条立即熄灭，说明瓶口已充满二氧化碳；随后盖上玻璃片，集气瓶正放在实验桌上。 教师特别提醒学生区分两个最容易混淆的操作： 验满：把燃着的木条放在集气瓶口，目的是判断瓶内是否已经集满。 检验：把导出的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体确实是二氧化碳。 学生各自收集一瓶气体，并另取一支小试管，加入少量澄清石灰水，将导管口排出的气体通入其中，观察到澄清石灰水由澄清逐渐变为浑浊。 【设计意图】通过并列对比，让学生把“验满”与“检验”这两个最易混淆的操作彻底分清，理解二者目的不同、位置不同、所用试剂不同，避免在后续习题中张冠李戴。 任务四：二氧化碳性质“大挑战”系列实验 各组利用制得的气体，依次完成以下三个展示性实验，并把现象记录在“实验汇报卡”上。 实验一：阶梯蜡烛熄灭实验。在小烧杯中放置一高一矮两支点燃的蜡烛，将集气瓶中的二氧化碳像倒水一样，缓缓沿烧杯壁倒入。学生观察到一个非常有冲击力的现象：矮的蜡烛先熄灭，高的蜡烛后熄灭。教师追问：这个现象同时说明了二氧化碳的哪几条性质？学生归纳出三层结论：第一，二氧化碳不燃烧；第二，二氧化碳也不支持燃烧；第三，二氧化碳密度比空气大，会先聚集在烧杯底部，由下而上逐渐充满烧杯。 实验二：二氧化碳通入紫色石蕊试液。取一支试管，加入约三分之一试管的紫色石蕊试液，通入二氧化碳气体，观察到紫色液体逐渐变为红色。教师紧接着抛出问题：到底是什么使石蕊变红？是二氧化碳本身，还是它与水作用后生成的新物质？学生讨论后，教师补充两个对照：取等量紫色石蕊试液，滴加几滴稀醋酸，同样变红；再把已经变红的试液在酒精灯上小心加热，红色又逐渐褪去，恢复为紫色。学生由此明白：二氧化碳通入水中后，与水作用生成了一种酸性物质；而这种酸性物质不稳定，受热又会分解，红色随之消失。 实验三：向澄清石灰水中倾倒气体。将集气瓶中的气体倒入盛有澄清石灰水的小烧杯中，轻轻振荡，石灰水变浑浊。学生由此体会到：这是检验二氧化碳的特征现象，也是新课本中反复强调的一条重要性质。 【设计意图】三个实验分别对应新课本中二氧化碳的三条核心性质；实验二又通过对照与加热，把“使石蕊变红”这一表面现象背后的机制显性化，避免学生形成“二氧化碳本身使石蕊变红”的错误认识，体现了探究式学习的深度。 任务五：异常现象“大排查” 教师在器材展台和任务单中故意布置几组“问题装置”，请扮演“实验室小助手”的各组帮忙诊断： 小组甲收集了很久，集气瓶始终集不满，可能是什么原因？（装置漏气；长颈漏斗下端未液封；药品量不足；导管未伸到瓶底） 小组乙把二氧化碳倒入烧杯，蜡烛却没有熄灭，可能出了什么问题？（倾倒时瓶口朝上过猛，气体散逸；蜡烛已燃尽；玻璃片未盖好导致气体泄漏） 小组丙把气体通入澄清石灰水，石灰水却没有变浑浊，可能是什么原因？（误用了浓盐酸，挥发出的杂质干扰；石灰水久置已变质；通入时间过短） 小组逐一分析、提出假设，并动手验证。教师在小结时强调：在真实实验中，“不出现象”往往比“出现象”更有价值，它逼着我们回到原理层面去找原因、去改进装置。 【设计意图】异常情境是培养科学思维与科学态度的最佳载体。学生在排查原因的过程中，把刚刚建立的装置知识与性质知识重新调用、重新组织一遍，实现了知识的结构化迁移。 任务六：整理器材，汇报交流 各组按“先倒液体、后洗仪器、分类归位”的顺序整理实验台，把废液倒入指定容器，剩余的大理石回收至指定烧杯，桌面擦净、器材清点完毕。随后各组上台展示“实验汇报卡”，其他小组从“装置是否正确、操作是否规范、现象是否明显、解释是否合理”四个维度进行互评。 教师在总结时点明全课的学科主线：今天我们用一套装置、一瓶气体，把二氧化碳的制取思路和主要性质完整走了一遍；更重要的是，大家已经体会到——每一个仪器的摆放位置、每一步操作的先后顺序，背后都有物质的性质在“说话”。这种“由性质推装置、由现象推结论”的思路，将在后续学习其他气体时反复使用。 六、板书设计 学生实验4 二氧化碳的实验室制取与性质 一、药品选择 块状大理石（或石灰石） + 稀盐酸（常温） 不选碳酸钠：反应过快，不便控制 不选稀硫酸：生成微溶物覆盖表面，反应逐渐停止 不选浓盐酸：挥发出杂质气体，使制得的气体不纯 二、装置 发生装置：固液常温不加热型（锥形瓶 + 长颈漏斗） 收集装置：向上排空气法（密度比空气大、能溶于水） 关键细节：长颈漏斗下端液封；导管伸到集气瓶底部 三、操作步骤 查（气密性）、装（固体）、加（液体）、收集、验满、检验 四、主要性质 1. 不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大（阶梯蜡烛由下而上依次熄灭） 2. 与水作用生成酸性物质（紫色石蕊变红；加热后红色褪去，恢复紫色） 3. 能使澄清石灰水变浑浊（检验二氧化碳的特征现象） 五、易混点辨析 验满：燃着木条放在集气瓶口 检验：气体通入澄清石灰水中 学科网（北京）股份有限公司 $