6.3二氧化碳的实验室制取教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

教 学 设 计 人教版化学九年级上册（2024修订版） · 第六单元 碳和碳的氧化物 课题3 课题：二氧化碳的实验室制取（第 1 课时 · 新授课） 学科 / 年级 化学 · 九年级 课型 新授课 教材位置 人教版化学九年级上册（2024修订版） 第六单元 碳和碳的氧化物 课题3 课时 45 分钟 一、教学目标 知识与技能： 能说出实验室制取二氧化碳的反应原理、所需药品和反应方程式； 能根据反应物状态和反应条件选择合适的气体发生装置，根据气体性质选择收集装置； 知道检验和验满二氧化碳的方法，能规范完成制取二氧化碳的实验操作。 过程与方法： 通过比较氧气和二氧化碳的制取，学习依据反应原理选择实验装置的一般思路； 通过实验操作中的问题分析，学习从装置、操作、药品等角度排查故障的方法。 情感态度： 在实验操作中养成规范、严谨、安全的第一意识； 体会实验设计「依据原理选择装置」的思维方法，感受化学实验的科学性。 二、教学重难点 重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、装置选择与操作步骤；检验与验满的方法。 难点：一是理解为什么用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，而不用碳酸钠粉末（反应太快不易控制）、不用稀硫酸（生成微溶的硫酸钙覆盖在大理石表面阻止反应继续）、不用浓盐酸（挥发出氯化氢气体使气体不纯）；二是理解发生装置的选择依据（固体 + 液体、不需加热）和收集装置的选择依据（二氧化碳密度比空气大、能溶于水，故用向上排空气法而非排水法）；三是规范操作的细节（长颈漏斗下端插入液面以下防止气体逸出、导管伸到集气瓶底部便于排尽空气）。 突破：① 用「为什么是这个药品」的问法讲清药品选择的依据（反应速率适中、气体易收集、操作易控制）；② 用「反应物状态 + 反应条件 → 发生装置」「气体密度 + 溶解性 → 收集装置」两条思路讲装置选择；③ 用「错误装置诊断」的方式逐条分析常见错误操作及后果；④ 与氧气的制取做对比，形成气体制取的一般思路。 三、学情分析 学生已在「制取氧气」一课中学习过气体制取的一般思路（药品、装置、收集、检验），具备迁移的基础。但学生对「为什么选这个药品、这个装置」的深层依据理解不深，容易死记装置图。常见误区是：认为也可以用稀硫酸制取二氧化碳；用排水法收集二氧化碳；把检验和验满的方法混淆。 四、教学环节 时间分配：情境导入：怎样制取二氧化碳 4′ ｜ 反应原理与药品选择 12′ ｜ 装置的选择 12′ ｜ 制取操作与检验验满 12′ ｜ 小结与作业 5′ —— 合计 45′ 一、情境导入：怎样制取二氧化碳 4′ 教师活动 提问：我们已经会制取氧气了，那么实验室里怎样制取一瓶二氧化碳？可以用什么药品？需要什么装置？怎样收集？怎样确定它就是二氧化碳、怎样知道已经收集满了？引出本课：二氧化碳的实验室制取。提示学生用「与制取氧气对比」的方法来学习。 学生活动 回忆制取氧气的药品、装置、收集和检验方法；对制取二氧化碳产生疑问。 设计意图 用「已经会制氧气，那怎么制二氧化碳」的类比导入，激活已有经验，明确本课学习任务。 当堂检验 抽 1 人说出制取氧气用到的两种药品。 二、反应原理与药品选择 12′ 教师活动 给出实验室制取二氧化碳的反应原理：用大理石（或石灰石，主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，CaCO3 + 2HCl=CaCl2 + H2O + CO2↑。重点分析药品选择：为什么用大理石或石灰石？（固体，反应速率适中，便于控制）；为什么不用碳酸钠粉末？（与稀盐酸反应太快，不利于收集）；为什么不用稀硫酸？（硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行）；为什么不用浓盐酸？（浓盐酸挥发性强，会挥发出氯化氢气体混入二氧化碳中，使气体不纯）。引导学生归纳「选择药品要综合考虑反应速率、气体纯度、操作可控性」。 学生活动 记录反应原理与方程式；理解药品选择的依据；讨论「用稀硫酸为什么不行」。 设计意图 逐条分析药品选择的依据，把「为什么」讲透，避免学生只记结论不知原因。 当堂检验 抽 2 人分别说出制取二氧化碳的药品和不用稀硫酸的原因。 三、装置的选择 12′ 教师活动 引导学生从两个维度选择装置。发生装置：由反应物状态和反应条件决定。制取二氧化碳用固体（大理石）与液体（稀盐酸）反应、不需加热，因此选择「固液常温型」发生装置（由锥形瓶、长颈漏斗、双孔塞、导管组成）。强调长颈漏斗的下端管口必须插入液面以下，形成液封，防止生成的二氧化碳从长颈漏斗口逸出。收集装置：由气体的密度和溶解性决定。二氧化碳密度比空气大、能溶于水并能与水反应，因此不能用排水法收集，应采用向上排空气法（因密度比空气大，导管伸到集气瓶底部，便于把瓶内空气排尽）。再与制取氧气对比：制取氧气若用加热高锰酸钾固体，需用「固固加热型」发生装置；氧气不易溶于水，可用排水法或向上排空气法收集。归纳气体制取的一般思路：反应物状态 + 条件 → 发生装置；密度 + 溶解性 → 收集装置。 学生活动 理解装置选择的依据；辨认固液常温型装置的组成与作用；说明为什么不用排水法收集二氧化碳；对比氧气与二氧化碳的装置差异。 设计意图 用「两条思路」把装置选择讲成可迁移的方法，避免机械记忆装置图；对比氧气制取，形成气体制取的一般思路。 当堂检验 抽 3 人分别说出发生装置选择依据、收集装置选择依据、长颈漏斗下端插入液面以下的原因。 四、制取操作与检验验满 12′ 教师活动 演示（或指导学生）完成制取二氧化碳的操作：① 检查装置气密性；② 把大理石块放入锥形瓶（注意用药匙或镊子取用，不能用手直接接触）；③ 通过长颈漏斗加入适量稀盐酸（注意液封）；④ 用向上排空气法收集气体，导管伸到集气瓶底部；⑤ 检验：向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊，说明是二氧化碳；⑥ 验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不能伸入瓶内），木条熄灭，说明已收集满。强调「检验」用澄清石灰水、「验满」用燃着的木条放在瓶口，两者方法不同不能混用。并做「错误装置诊断」：长颈漏斗下端未插入液面以下（气体逸出）；导管伸入集气瓶太短（空气排不尽）；用稀硫酸作反应物（反应停止）；用排水法收集（二氧化碳溶于水）。 学生活动 观察或动手完成制取操作；区分检验与验满的方法；分析常见错误操作及其后果。 设计意图 用完整操作流程示范规范化实验；用「错误诊断」把易错点前置暴露，加深理解。 当堂检验 抽 3 人分别说出检验方法、验满方法和长颈漏斗液封的作用。 五、小结与作业 5′ 教师活动 用一个表格小结氧气与二氧化碳的制取对比（药品、原理、发生装置、收集装置、检验方法）。强调气体制取的一般思路：原理决定药品，状态和条件决定发生装置，密度和溶解性决定收集装置，气体特性决定检验与验满方法。布置作业：① 完成《学习任务单》；② 分层练习（基础层：原理与装置；提升层：方程与操作；挑战层：装置改进设计）；③ 预习第七单元课题1「燃料的燃烧」。 学生活动 填写对比表格；记录作业与预习任务。 设计意图 用对比表格把两大气体制取并列，形成结构化认识；预习任务衔接能源与燃烧。 当堂检验 无。 五、板书设计 二氧化碳的实验室制取 原理 → 药品；状态与条件 → 发生装置；密度与溶解性 → 收集装置 一、反应原理 大理石（石灰石）+ 稀盐酸 CaCO3 + 2HCl = 　CaCl2 + H2O + CO2↑ 药品选择：速率适中、 　气体较纯、操作可控 （不用碳酸钠、稀硫酸、浓盐酸） 二、装置选择 发生装置：固液常温型 　长颈漏斗下端液封 收集装置：向上排空气法 　（密度大、溶于水） 　导管伸到瓶底 三、检验与验满 检验：澄清石灰水变浑浊 验满：燃着木条放瓶口熄灭 四、与制氧气对比 氧气：固固加热 / 排水法 　CO2：固液常温 / 向上排空气 —— 教学设计 · 第 1 页 —— 学习任务单 二氧化碳的实验室制取 · 课堂用 班级 　姓名 　日期 座号 学习目标：学完我能——□ 能说出实验室制取二氧化碳的反应原理、所需药品和反应方程式；　□ 能根据反应物状态和反应条件选择合适的气体发生装置，根据气体性质选择收集装置；　□ 通过比较氧气和二氧化碳的制取，学习依据反应原理选择实验装置的一般思路；　□ 通过实验操作中的问题分析，学习从装置、操作、药品等角度排查故障的方法。 任务一 · 原理与药品 1.填空。 ① 实验室制取二氧化碳用 与 反应，化学方程式为 。 ② 不用稀硫酸的原因是 。 ③ 不用浓盐酸的原因是 。 任务二 · 装置选择 2.回答下列问题。 ① 发生装置选择「固液常温型」的依据是 。 ② 收集装置用向上排空气法的依据是 。 ③ 长颈漏斗下端必须插入液面以下，原因是 。 任务三 · 检验与验满 3.写出检验方法和验满方法，注意区分。 ① 检验： 　现象： ② 验满： 　现象： —— 学习任务单 · 发给学生当堂用 —— 课堂分层练习 二氧化碳的实验室制取 · 附答案（老师用，答案不下发） 班级 　姓名 　日期 时间 10′ ★ 全班必做 1.实验室制取二氧化碳应选用的药品是（　　） A. 碳酸钠粉末和稀硫酸 B. 大理石和稀硫酸 C. 大理石和稀盐酸 D. 石灰石和浓盐酸 2.实验室制取二氧化碳的化学方程式是（　　） A. CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ B. CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2↑ C. D. 3.收集二氧化碳时应采用的方法是（　　） A. 排水法 B. 向上排空气法 C. 向下排空气法 D. 都可以 ★ 能力提升（大部分同学做） 4.为什么实验室制取二氧化碳时，长颈漏斗的下端管口必须插入液面以下？如果没插入液面以下会有什么后果？ 5.检验二氧化碳和验满二氧化碳的方法有什么不同？请分别说明。 ★ 思维挑战（学有余力选做） 6.某同学组装了一套制取二氧化碳的装置，但实验时发现集气瓶中始终收集不到气体。请分析可能的原因（至少写出三条），并提出改进措施。 参考答案（老师保留，勿随卷下发） 1. C　解析：用大理石（石灰石）与稀盐酸反应。不用碳酸钠粉末（反应太快）；不用稀硫酸（生成微溶的硫酸钙覆盖在大理石表面阻止反应）；不用浓盐酸（挥发氯化氢使气体不纯）。 2. A　解析：B 是稀硫酸与碳酸钙反应（会有硫酸钙覆盖问题，不用于制取）；C 是工业上高温煅烧石灰石制二氧化碳，不是实验室制法；D 是碳燃烧。 3. B　解析：二氧化碳密度比空气大、能溶于水并与水反应，因此不能用排水法，应采用向上排空气法（导管伸到集气瓶底部）。 4. 长颈漏斗下端插入液面以下可以形成「液封」，阻止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出，使气体只能从导气管导出并被收集。如果下端没插入液面以下，生成的二氧化碳会从长颈漏斗口逸散到空气中，导致收集不到气体。 5. 检验：向集气瓶中加入（或通入）少量澄清石灰水并振荡，若石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳。验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不能伸入瓶内），若木条熄灭，说明瓶内二氧化碳已收集满。两者的目的和操作都不同：检验用于判断气体是不是二氧化碳，验满用于判断是否已收集满。 6. 可能原因与改进：① 装置漏气（如橡皮塞未塞紧、导管与容器连接处不严）——应检查并塞紧各连接处，检验装置气密性；② 长颈漏斗下端管口没有插入液面以下，气体从长颈漏斗逸出——应把长颈漏斗向下伸入液面以下形成液封；③ 加入的稀盐酸太少，液面低于长颈漏斗下端或未浸没反应物——应加入足量稀盐酸；④ 导管被堵塞——应检查导管是否通畅。改进后重新检查装置气密性并规范操作。 —— 课堂分层练习 · 附答案 —— 课后作业 二氧化碳的实验室制取 · 作业设计遵循「原理装置—操作方程—改进设计」的梯度。基础层巩固反应原理与装置选择；提升层训练方程式书写与操作分析；挑战层要求对装置进行改进设计，考查综合应用能力。 班级 　姓名 　日期 上交时间： A 组 · 基础必做 1.实验室制取二氧化碳的药品是 和 ，化学方程式为 。 2.收集二氧化碳用 法，原因是二氧化碳 且 。 B 组 · 提升选做 3.为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？ 4.把制取二氧化碳与制取氧气的发生装置作比较，说明它们为什么不同。 C 组 · 拓展挑战 5.小明想用右图所示装置（锥形瓶 + 长颈漏斗 + 导管）制取一瓶干燥的二氧化碳，并检验其性质。请回答：① 他应该选用什么试剂除去气体中可能混有的氯化氢气体和水蒸气？② 怎样检验收集到的气体是二氧化碳？ 参考答案（老师用） 1. 大理石（或石灰石）；稀盐酸；CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 2. 向上排空气；密度比空气大；能溶于水（并与水反应） 3. 因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石的表面，阻止碳酸钙与稀硫酸进一步接触，使反应很快停止，因此不能持续产生二氧化碳。 4. 制取二氧化碳是用固体（大理石）与液体（稀盐酸）反应、不需要加热，所以用固液常温型发生装置；制取氧气若用加热高锰酸钾（固体）的方法，需要加热，所以用固固加热型发生装置。发生装置的选择取决于反应物的状态和反应条件。 5. ① 除去氯化氢气体（来自浓盐酸挥发或用稀盐酸时可能混有少量）可用饱和碳酸氢钠溶液；干燥气体可用浓硫酸（不能用碱石灰、氢氧化钠等碱性干燥剂，因为它们会吸收二氧化碳）。② 检验：向集气瓶中加入少量澄清石灰水并振荡，若石灰水变浑浊，则说明该气体是二氧化碳。 —— 课后作业 —— 本套内容依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》与人教版化学九年级上册（2024修订版）编写。 学科网（北京）股份有限公司 $