6.3二氧化碳的实验室制取（第一课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

二氧化碳的实验室制取（第一课时）教学设计 人教版（2024新版）九年级化学上册·第六单元 碳和碳的氧化物·课题3 一、课标分析 《义务教育化学课程标准（2022年版）》在“科学探究与化学实验”主题中要求学生能依据反应原理选择常见气体的制取装置，初步形成实验室制取气体的基本思路和方法。本课属于典型实验探究内容，旨在让学生经历从反应原理到装置设计再到实际操作检验的完整过程，体会“物质的性质决定制取方法”的核心思想。课标强调发挥实验的育人功能，在真实问题情境中培养证据推理与科学探究能力，通过药品选择和装置设计体会控制变量与方案优化的思想，发展学生乐于实验、严谨求实的科学态度，为后续学习其他气体的制取及化学实验素养的形成奠定基础。 二、四维核心素养 化学观念：知道实验室制取二氧化碳的反应原理，理解物质性质与制取方法、装置选择的内在联系。 科学思维：通过比较选择药品、装置，发展证据推理、模型认知与方案优化能力。 科学探究：经历设计、实验、检验、验满的完整探究过程，学会合作与反思。 科学态度与责任：树立规范操作、爱护仪器、严谨求实的实验态度，增强安全意识与环保意识。 三、重难点 教学重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、发生与收集装置的选择，掌握制取、检验与验满的操作方法。 教学难点：依据二氧化碳的性质和药品特点合理选择装置，正确分析并优化药品组合，初步建立实验室制取气体的一般思路。 四、设计思路 本课以“如何为灭火器测试等活动自制二氧化碳”为真实任务情境贯穿始终。先引导学生回顾已学氧气的制取思路，类比迁移确立“反应原理—发生装置—收集装置—检验验满”的研究框架；随后通过对比实验探究最佳药品，依据气体性质选择发生装置与收集装置，完成装置组装与实验操作；最后归纳总结并迁移应用。设计注重以问题链驱动学生深度思考，将知识建构融入任务解决过程，让学生在“做中学、学中思”，在动手与比较中突破重难点，落实四维核心素养，实现知识、能力与态度的同步生长。 五、任务式具体教学过程设计 任务一　情境导入，确立研究问题 【任务情境】生活与生产中二氧化碳用途广泛，如制造碳酸饮料、灭火、人工降雨、作气体肥料等。教师展示一瓶收集好的二氧化碳气体，并出示灭火器、汽水等生活物品，抛出问题：这些二氧化碳从哪里来？实验室里我们又该怎样制取它？由此自然引出本课主题。 【教师活动】展示装有二氧化碳气体的集气瓶及生活情境，引导学生观察并猜测其来源。随后追问：我们已经学过氧气的实验室制取，回忆一下，要制取一种气体，通常需要依次思考哪些问题？请学生自由发言，教师把学生提出的要点写在黑板上。 【学生活动】观察、思考，结合氧气制取经验，尝试说出需要考虑反应原理、反应条件、装置选择、如何收集、如何检验与验满等问题，在教师引导下初步形成“实验室制取气体的一般思路”框架，并与同学相互补充完善。 【设计意图】以生活情境唤醒学习兴趣，拉近化学与生活的距离；通过回顾氧气制取实现知识迁移，帮助学生建立清晰的研究路径，明确本课探究目标，体现“物质性质决定制取方法”的核心观念，为后续探究搭建脚手架。 任务二　探究反应原理，优选实验药品 【任务情境】要制取二氧化碳，首先得找到合适的“原料”。教师出示大理石、石灰石、稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠等药品，抛出问题：怎样的药品组合才能既安全又高效地制得二氧化碳？请同学们当一回“药剂师”，通过对比实验来筛选最佳方案。 【教师活动】组织学生观察石灰石、大理石的外观，说明其主要成分是碳酸钙，介绍稀盐酸的主要成分是氯化氢。随后安排分组对比实验：让各组分别用石灰石与稀盐酸、石灰石与稀硫酸、碳酸钠粉末与稀盐酸等组合尝试反应，观察并记录现象，比较反应快慢与产气情况，讨论哪种组合最适合实验室制取。提醒学生注意控制药品用量，观察气泡产生与停止的变化。 【学生活动】动手操作对比实验，仔细观察各组合产生的气泡情况并记录。交流发现：石灰石与稀盐酸反应平稳、气泡持续均匀；用稀硫酸时反应很快停止，原因是生成的物质覆盖在固体表面阻碍了后续反应；用碳酸钠粉末反应过于剧烈、产生气泡非常迅猛、难以控制。据此共同归纳出最适宜的药品为块状石灰石（或大理石）与稀盐酸。 【教师活动】引导学生分析反应实质：碳酸钙与氯化氢反应生成氯化钙、水和二氧化碳，其中先生成的碳酸不稳定，会分解为水和二氧化碳。并补充说明实验室一般不选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，会使制得的气体中混入杂质气体而不纯净。随后追问：为什么选用块状而不选用粉末状的石灰石？引导学生在比较中理解反应速率要适中、便于收集控制。 【学生活动】在教师引导下进一步思考，认识到选用块状石灰石是为了使反应速率适中、便于操作控制；选用稀盐酸而不选稀硫酸、浓盐酸，分别出于反应可持续和气体纯净的考虑，从而完整理解药品选择背后的道理。 【设计意图】通过对比实验引导学生从“反应是否发生、速率是否可控、气体是否纯净”等角度进行证据推理、优选方案，发展科学思维，突破药品选择这一难点，落实“控制变量与方案优化”的思想，让学生体会从现象到本质的探究过程。 任务三　依据性质，设计发生与收集装置 【任务情境】原料选定后，还需为反应“搭台”。教师提出任务：为石灰石与稀盐酸这一固液常温反应选择合适的发生装置，并为二氧化碳选择合适的收集装置，比比哪组的设计最合理。 【教师活动】引导学生回顾氧气制取装置的类型（固固加热型、固液常温型），结合本反应“固体与液体反应、不需要加热”的特点，确定二氧化碳的发生装置为固液常温型。再引导学生回忆二氧化碳的性质——能溶于水且与水反应、密度比空气大，据此分析应选用哪种收集方式，并请学生说明判断依据。 【学生活动】讨论得出：因反应不需加热，选择固液常温型发生装置，可用试管或锥形瓶等与带长颈漏斗（或分液漏斗）、导管的装置组装；因二氧化碳能溶于水，不宜用排水法收集，因其密度比空气大，应采用向上排空气法收集。在教师引导下指出装置各部分作用，认识长颈漏斗下端要伸入液面以下以形成液封。 【教师活动】进一步引导学生思考：长颈漏斗下端为何要插入液面以下？若漏斗下端悬于液面之上会出现什么问题？如何改进装置实现随时控制反应的开始与停止？组织学生分组讨论装置改进思路，并比较不同方案的优劣。 【学生活动】积极讨论，认识到液封可防止气体从长颈漏斗逸散；交流分液漏斗、可升降固体的装置等改进方案，体会从“基本装置”到“优化装置”的设计过程，并能说明各自改进的出发点。 【设计意图】引导学生经历“由性质到装置”的完整推理过程，理解物质性质决定制取方法，发展模型认知与科学思维；通过装置优化讨论，渗透绿色化学与精益求精的意识，提高学生分析问题和创造性地解决问题的能力。 任务四　组装装置，动手制取与检验验满 【任务情境】装置设计完成后，进入实际操作环节。教师布置任务：按照方案组装仪器，制取一瓶二氧化碳，并检验其是否为二氧化碳、是否已经收集满，体验从“纸上谈兵”到“真刀真枪”的完整过程。 【教师活动】先示范并强调操作规范与安全要点：按顺序连接装置，先检查装置气密性，再装入适量块状石灰石，后从长颈漏斗注入稀盐酸；详细讲解气密性检查的方法并演示；提示正确使用澄清石灰水检验、用燃着的木条放在集气瓶口验满的方法与判断标准。组织学生分组操作并巡回指导，及时纠正错误操作。 【学生活动】分组动手操作：先连接装置并检查气密性，再装固体药品、加液体药品，观察反应产生气泡的现象；用向上排空气法收集气体，将燃着的木条放在瓶口验满，观察木条是否熄灭；将澄清石灰水倒入集气瓶，振荡后观察石灰水变浑浊，从而确认收集到的是二氧化碳。认真记录现象并小组汇报交流。 【教师活动】组织学生交流实验现象与结论，引导反思：操作中有哪些需要注意之处？若收集的气体不纯或始终不满，可能是由哪些原因造成的？应如何改进？请各组结合自己的操作体验进行分析。 【学生活动】结合操作体验反思交流，分析可能原因，如长颈漏斗未形成液封导致气体逸散、石灰石用量不足、装置漏气、木条未伸到瓶口等，提出相应的改进办法，进一步巩固对装置与操作的理解。 【设计意图】让学生完整经历“气密性检查—装药—反应—收集—检验—验满”的实验流程，在真实操作中强化规范意识、安全意识与合作意识，发展动手能力与证据意识，实现知识向能力的转化，并通过反思评价深化理解。 任务五　归纳提升，迁移应用 【任务情境】一次完整的制取过程结束后，教师引导学生回望整个探究历程，把零散的经验上升为系统的方法，让“会制一种气体”升级为“会想一类问题”。 【教师活动】引导学生用思维导图或框架梳理“实验室制取气体的一般思路”：依据反应原理确定发生装置，依据气体性质确定收集装置，依据气体特点选择检验与验满方法，并强调“性质决定制取”这一主线。随后抛出迁移问题：如果今后要制取其他气体，应按照怎样的顺序来思考、设计？ 【学生活动】回顾、总结本课所学，归纳实验室制取气体的基本思路和方法，完成知识的结构化；在教师引导下尝试将这一思路迁移到未知气体的制取情境中，说明自己的设计想法，并与同伴相互评价、补充。 【教师活动】肯定学生的归纳与迁移，补充强调严谨求实的实验态度与安全环保意识，鼓励学生将方法应用到生活与后续学习中。 【设计意图】帮助学生把零散的操作经验整合为系统的方法体系，实现从“个别”到“一般”的认识飞跃，发展迁移应用能力与批判性思维，同时树立严谨求实、安全环保的科学态度与责任意识，实现学科育人价值。 六、板书设计 二氧化碳的实验室制取（第一课时） 一、反应原理：石灰石（或大理石，主要成分碳酸钙）与稀盐酸（主要成分氯化氢）反应，生成氯化钙、水和二氧化碳；碳酸钙与氯化氢反应生成氯化钙、水和二氧化碳，其中碳酸不稳定会分解。 二、药品选择：块状石灰石（或大理石）与稀盐酸；不用稀硫酸、不用碳酸钠粉末、不用浓盐酸。 三、发生装置：固液常温型（不需加热）；长颈漏斗下端伸入液面以下形成液封。 四、收集装置：向上排空气法（二氧化碳能溶于水且与水反应、密度比空气大）。 五、操作步骤：检查气密性→装固体→加液体→反应收集→检验验满。 六、检验与验满：检验用澄清石灰水（变浑浊）；验满用燃着的木条放在瓶口（熄灭）。 七、一般思路：反应原理→发生装置→收集装置→检验验满。 学科网（北京）股份有限公司 $