沪教版九年级化学基础实验4 二氧化碳的实验室制取与性质（教学设计教案）

基础实验4二氧化碳的实验室制取与性质一、知识目标1.明确实验室制取CO2.探究CO2性质相关的3.练习固体、液体的取用，胶头滴管和量筒的使用，液体加热等基本操作技能。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识二氧化碳的制取过程和性质表现，从微观角度理解其反应原理。2.科学探究与创新意识：通过实验探究二氧化碳的制取和性质，培养科学探究能力和创新思维。3.科学态度与社会责任：在实验过程中培养严谨的科学态度，认识二氧化碳对环境和生活的影响，增强社会责任感。一、教学重点1.实验室制取CO2的原理、装置、步骤，以及C二、教学难点1.实验室制取CO2装置的选择和组装，以及对C本节教学内容出自沪教版2024年版九年级化学上册第五章《奇妙的二氧化碳》基础实验4《二氧化碳的实验室制取与性质》。二氧化碳作为初中化学重点研究的物质之一，其制取与性质的实验是初中化学实验教学的重要组成部分，对于学生理解化学实验的基本原理、掌握实验操作技能以及培养科学探究能力具有重要意义。教材在编排上，首先介绍了二氧化碳的实验室制取方法，包括实验药品的选择、反应原理、实验装置的组装以及实验操作步骤等内容。通过对实验装置的讨论和对比，引导学生思考不同装置的优缺点，培养学生的创新思维和实践能力。接着，教材详细阐述了二氧化碳的性质实验，通过四个具体的实验，让学生直观地观察到二氧化碳的各种性质，如与澄清石灰水反应、与水反应、密度比空气大以及不燃烧也不支持燃烧等。最后，教材还安排了实验室制取氧气和二氧化碳的比较，帮助学生梳理知识，加深对两种气体制取方法的理解和掌握。教学对象是九年级的学生，经过一段时间的化学学习，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，但对于化学实验的设计和探究能力还相对较弱。在知识储备方面，学生已经了解了氧气的实验室制取方法和一些常见物质的性质，但对于二氧化碳的制取和性质还存在许多疑问和好奇。在思维能力方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的实验现象比较感兴趣，但在分析实验现象和总结实验结论时还需要教师的引导和帮助。在学习过程中，学生可能会遇到一些困难，如实验装置的组装和操作、实验现象的观察和记录、实验结论的分析和总结等。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，采用直观、形象的教学方法，引导学生积极参与实验探究活动，让学生在实践中掌握知识和技能，培养科学探究能力和创新精神。同时，教师还应关注学生的个体差异，鼓励学生提出问题和质疑，及时给予指导和帮助，让每个学生都能在化学学习中取得进步和发展。教学环节一新课导入【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段精彩的视频。视频中展示了一个美丽的溶洞，洞内的钟乳石、石笋形态各异，美轮美奂。大家可以想象一下，这些神奇的景观是如何形成的呢？（播放视频，吸引学生的注意力，激发他们的好奇心）【提出问题】看完视频，大家是不是觉得很神奇？其实，这些溶洞的形成和一种我们熟悉的气体密切相关，它就是二氧化碳。大家在生活中都在哪里见到过二氧化碳呢？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极分享自己的发现，如可能会提到汽水、灭火器等）【引入实验室制取二氧化碳】大家说得都很好。在实验室里，我们也可以制取二氧化碳。老师这里有一些稀盐酸和大理石（或石灰石），当它们相遇时，会发生奇妙的反应，产生二氧化碳气体。反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑)。那么，我们该如何在实验室中制取二氧化碳，它又具有哪些性质呢？带着这些问题，让我们一起开启今天的学习之旅。？【设计意图】1.激发学生兴趣：通过播放溶洞的视频，展示大自然的神奇景观，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和探索欲望，使学生主动参与到课堂中来。2.联系生活实际：让学生分享生活中见到的二氧化碳，将化学知识与生活实际相联系，让学生感受到化学就在身边，提高学生对化学的学习兴趣。3.引发思考，导入新课：由溶洞的形成引出实验室制取二氧化碳的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。教学环节二二氧化碳的实验室制取活动一引入实验室制取二氧化碳的方法【引入】同学们，在生活中我们常常能看到二氧化碳的身影，比如汽水里面的气泡就是二氧化碳。那在实验室里，我们怎样制取二氧化碳呢？其实，常用稀盐酸与大理石（或石灰石）反应来制取二氧化碳。大家想一想，为什么选择这两种物质来制取呢？【设计意图】从生活常见的现象引入，激发学生的学习兴趣，引发学生的思考，自然地过渡到实验室制取二氧化碳的学习。【师生活动】1.教师展示稀盐酸、大理石（或石灰石）的样品，介绍稀盐酸是氯化氢（HCl）的水溶液，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO2.教师写出反应的化学方程式：CaCO3+2HCl==3.教师提问：为什么不选择其他物质来制取二氧化碳呢？引导学生思考反应物的选择依据。4.学生思考并回答，教师进行点评和总结，强调选择稀盐酸和大理石（或石灰石）的原因是反应速率适中、原料易得等。【对应训练1】实验室制取二氧化碳常用的药品是（）A.大理石和稀硫酸B.石灰石和稀盐酸C.碳酸钠和稀盐酸D.碳酸钙和浓盐酸【答案】B【解析】A选项，大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应的进一步进行，所以不能用大理石和稀硫酸制取二氧化碳；C选项，碳酸钠和稀盐酸反应速率太快，不易控制，不适合实验室制取二氧化碳；D选项，浓盐酸具有挥发性，会使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体，所以不能用碳酸钙和浓盐酸制取二氧化碳；B选项，石灰石和稀盐酸反应速率适中，原料易得，是实验室制取二氧化碳常用的药品。【对应训练2】下列关于实验室制取二氧化碳反应原理的说法中，正确的是（）A.一定是氧化还原反应B.反应物是碳酸钙和盐酸C.产物只有二氧化碳和水D.该反应需要加热【答案】B【解析】A选项，实验室制取二氧化碳的反应CaCO活动二实验室制取二氧化碳的装置【引入】我们已经知道了实验室制取二氧化碳的药品和反应原理，接下来就要考虑用什么样的装置来制取二氧化碳了。大家结合我们学过的知识和提供的仪器，想一想应该如何组装装置呢？【设计意图】培养学生的动手能力和创新思维，让学生通过自主探究和小组合作，了解实验室制取二氧化碳装置的选择和组装方法。【师生活动】1.教师展示实验仪器：锥形瓶、集气瓶、烧杯、试管、长颈漏斗、导管、橡胶管、双孔橡皮塞、试管夹、酒精灯、毛玻璃片、火柴、梯形架、镊子等。2.教师提出任务：根据提供的仪器，分组组装实验室制取CO3.学生分组进行装置的组装，教师巡视指导，帮助学生解决遇到的问题。4.各小组代表展示本小组组装的装置，并介绍装置的优点和缺点。5.教师组织其他小组进行评价，共同讨论不同装置的优缺点。6.教师总结：装置简单便于操作，但可能不便于添加液体药品和控制反应速率；使用长颈漏斗可以便于添加液体药品，通过控制液体的滴加速度可以控制反应速率。【对应训练1】实验室制取二氧化碳时，下列仪器中不需要用到的是（）A.锥形瓶B.酒精灯C.导管D.集气瓶【答案】B【解析】实验室制取二氧化碳的反应在常温下就能进行，不需要加热，所以不需要用到酒精灯；锥形瓶可以作为反应容器，导管用于导出气体，集气瓶用于收集气体，所以A、C、D选项中的仪器都需要用到。【对应训练2】在实验室制取二氧化碳的装置中，长颈漏斗的作用是（）A.方便添加液体药品B.防止气体逸出C.控制反应速率D.使反应更充分【答案】A【解析】长颈漏斗的作用是方便向反应容器中添加液体药品；防止气体逸出是橡皮塞和导管的作用；控制反应速率可以通过控制液体的滴加速度来实现，而不是长颈漏斗的主要作用；长颈漏斗不能使反应更充分，所以A选项正确。活动三实验室制取二氧化碳的步骤【引入】我们已经组装好了制取二氧化碳的装置，那接下来应该按照怎样的步骤来制取二氧化碳呢？大家结合教材和之前学过的实验操作知识，思考一下。【设计意图】让学生掌握实验室制取二氧化碳的正确步骤，培养学生的实验操作能力和严谨的科学态度。【师生活动】1.教师引导学生回顾实验操作的一般步骤，如连接装置、检查装置气密性、装药品、收集气体等。2.教师讲解实验室制取COo连接装置，检查装置气密性：夹紧弹簧夹，向长颈漏斗中加水至其中液面高于锥形瓶中液面，若长颈漏斗中形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。o先装入大理石。o再加入稀盐酸。o收集并验满：用向上排空气法收集二氧化碳，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已收集满。o存放：盖上毛玻璃片，正放在桌面上。3.教师进行演示实验，按照上述步骤制取二氧化碳，让学生观察实验现象。4.学生分组进行实验，教师巡视指导，确保学生的实验操作规范。5.教师提问：在实验过程中，有哪些需要注意的事项呢？引导学生思考实验操作的注意点。6.学生回答，教师进行总结和强调，如检查装置气密性的方法、药品的添加顺序、收集气体的方法等。【对应训练1】实验室制取二氧化碳的正确操作顺序是（）①连接装置；②检查装置气密性；③向锥形瓶中放入几小块石灰石；④向长颈漏斗中注入稀盐酸；⑤收集气体A.①②③④⑤B.②①③④⑤C.①③②④⑤D.③①②④⑤【答案】A【解析】实验室制取二氧化碳的操作步骤是：先连接装置，再检查装置气密性，然后向锥形瓶中放入几小块石灰石，接着向长颈漏斗中注入稀盐酸，最后收集气体，所以正确的操作顺序是①②③④⑤，A选项正确。【对应训练2】在实验室制取二氧化碳的实验中，下列操作错误的是（）A.用向上排空气法收集二氧化碳B.将燃着的木条放在集气瓶口验满C.先加入稀盐酸，再加入石灰石D.检查装置气密性时，用手紧握试管，观察水中的导管口是否有气泡冒出【答案】C【解析】A选项，二氧化碳的密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集二氧化碳，该操作正确；B选项，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已收集满，该操作正确；C选项，应该先加入石灰石，再加入稀盐酸，所以C选项操作错误；D选项，检查装置气密性时，用手紧握试管，观察水中的导管口是否有气泡冒出，若有气泡冒出，说明装置气密性良好，该操作正确。教学环节三二氧化碳的性质活动一二氧化碳与澄清石灰水的反应【引入】同学们，我们知道二氧化碳是一种无色无味的气体，那它有哪些性质呢？我们来做一个实验，将二氧化碳通入澄清石灰水中，看看会有什么现象发生。【设计意图】通过实验让学生直观地观察二氧化碳与澄清石灰水的反应现象，了解二氧化碳的这一重要性质，培养学生的观察能力和分析问题的能力。【师生活动】1.教师展示澄清石灰水，介绍澄清石灰水的成分是氢氧化钙（Ca(2.教师进行实验操作：将二氧化碳气体通入盛有少量澄清石灰水的试管中，让学生观察实验现象。3.学生观察并描述实验现象：澄清石灰水变浑浊。4.教师引导学生分析实验现象，写出反应的化学方程式：CO5.教师提问：这个反应有什么实际应用呢？引导学生思考反应的用途。6.学生回答，教师进行总结和补充，如可以用澄清石灰水检验二氧化碳等。【对应训练1】检验二氧化碳是否收集满的方法是（）A.将燃着的木条伸入集气瓶内B.将带火星的木条伸入集气瓶内C.将澄清石灰水倒入集气瓶中D.将燃着的木条放在集气瓶口【答案】D【解析】A选项，将燃着的木条伸入集气瓶内，即使木条熄灭，也不能说明二氧化碳已经收集满，因为集气瓶内可能还有空气，所以A选项错误；B选项，带火星的木条一般用于检验氧气，不能用于检验二氧化碳是否收集满，所以B选项错误；C选项，将澄清石灰水倒入集气瓶中，只能检验集气瓶内是否有二氧化碳，不能检验二氧化碳是否收集满，所以C选项错误；D选项，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已收集满，该方法正确。【对应训练2】下列有关二氧化碳与澄清石灰水反应的说法中，正确的是（）A.该反应是复分解反应B.反应后溶液的质量增加C.生成的碳酸钙是一种沉淀D.该反应常用于吸收二氧化碳【答案】C【解析】A选项，复分解反应是由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，而二氧化碳与澄清石灰水的反应不属于复分解反应，所以A选项错误；B选项，反应生成了碳酸钙沉淀，溶液的质量会减少，所以B选项错误；C选项，生成的碳酸钙是一种白色沉淀，该说法正确；D选项，该反应常用于检验二氧化碳，而不是吸收二氧化碳，所以D选项错误。活动二二氧化碳与紫色石蕊溶液的反应【引入】我们已经知道二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，那它对紫色石蕊溶液会有什么影响呢？接下来我们做一个实验来探究一下。【设计意图】通过实验探究，让学生了解二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红的性质，培养学生的探究能力和科学思维。【师生活动】1.教师展示紫色石蕊溶液，介绍紫色石蕊溶液是一种酸碱指示剂。2.教师进行实验操作：将二氧化碳气体通入盛有紫色石蕊溶液的试管中，观察现象；片刻后将试管加热，观察现象。3.学生观察并描述实验现象：紫色石蕊试液变红；加热后变红的紫色石蕊试液又变回紫色，溶液中有气泡产生。4.教师引导学生分析实验现象，写出反应的化学方程式：CO2＋5.教师提问：为什么加热后溶液又变回紫色呢？引导学生思考碳酸的不稳定性。6.学生回答，教师进行总结和解释，说明碳酸不稳定，受热易分解。【对应训练1】将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因是（）A.二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红B.二氧化碳与水反应生成的碳酸能使紫色石蕊溶液变红C.二氧化碳能与紫色石蕊溶液发生反应D.以上说法都不对【答案】B【解析】二氧化碳本身不能使紫色石蕊溶液变红，二氧化碳与水反应生成的碳酸能使紫色石蕊溶液变红，所以A、C选项错误，B选项正确。【对应训练2】下列有关二氧化碳与紫色石蕊溶液反应的实验中，说法错误的是（）A.实验中发生了化学变化B.加热后溶液变回紫色是因为碳酸分解了C.该实验说明二氧化碳具有酸性D.紫色石蕊溶液可以用来检验二氧化碳与水反应的产物【答案】C【解析】A选项，二氧化碳与水反应生成碳酸，有新物质生成，发生了化学变化，所以A选项正确；B选项，加热后溶液变回紫色是因为碳酸分解生成了二氧化碳和水，所以B选项正确；C选项，二氧化碳本身不具有酸性，是二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸性，所以C选项错误；D选项，紫色石蕊溶液可以用来检验二氧化碳与水反应生成的碳酸，所以D选项正确。活动三二氧化碳的密度和是否支持燃烧的性质【引入】我们已经了解了二氧化碳的一些化学性质，那它的物理性质呢？比如它的密度和是否支持燃烧。我们通过一个实验来探究一下。【设计意图】通过实验让学生直观地了解二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧的性质，培养学生的观察能力和归纳总结能力。【师生活动】1.教师展示实验装置：一个放有燃着蜡烛的烧杯。2.教师进行实验操作：收集一瓶二氧化碳气体，并将二氧化碳缓缓倒入放有燃着蜡烛的烧杯中，让学生观察实验现象。3.学生观察并描述实验现象：蜡烛熄灭。4.教师引导学生分析实验现象，得出结论：CO5.教师提问：这个性质有什么实际应用呢？引导学生思考性质的用途。6.学生回答，教师进行总结和补充，如可以用二氧化碳灭火等。【对应训练1】下列关于二氧化碳性质的说法中，正确的是（）A.二氧化碳能溶于水，所以只能用排水法收集B.二氧化碳能使燃着的木条熄灭，所以二氧化碳可以灭火C.二氧化碳的密度比空气小，所以可以用向下排空气法收集D.二氧化碳能与水反应，所以不能用浓硫酸干燥【答案】B【解析】A选项，二氧化碳能溶于水，但在常温常压下，1体积的水大约能溶解1体积的二氧化碳，所以也可以用向上排空气法收集二氧化碳，A选项错误；B选项，二氧化碳能使燃着的木条熄灭，且二氧化碳的密度比空气大，所以可以用二氧化碳灭火，B选项正确；C选项，二氧化碳的密度比空气大，应该用向上排空气法收集，C选项错误；D选项，二氧化碳能与水反应，但浓硫酸具有吸水性，且不与二氧化碳反应，所以可以用浓硫酸干燥二氧化碳，D选项错误。【对应训练2】下列实验能证明二氧化碳的密度比空气大且不能燃烧也不支持燃烧的是（）A.将二氧化碳通入澄清石灰水中B.将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中C.将二氧化碳倒入放有燃着蜡烛的烧杯中D.将二氧化碳收集在集气瓶中【答案】C【解析】A选项，将二氧化碳通入澄清石灰水中，只能证明二氧化碳能与氢氧化钙反应，不能证明二氧化碳的密度比空气大且不能燃烧也不支持燃烧，所以A选项错误；B选项，将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，只能证明二氧化碳能与水反应生成碳酸，不能证明二氧化碳的密度比空气大且不能燃烧也不支持燃烧，所以B选项错误；C选项，将二氧化碳倒入放有燃着蜡烛的烧杯中，蜡烛熄灭，说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，且下层的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，所以C选项正确；D选项，将二氧化碳收集在集气瓶中，不能证明二氧化碳的密度比空气大且不能燃烧也不支持燃烧，所以D选项错误。基础实验4二氧化碳的实验室制取与性质二氧化碳的实验室制取1.实验用品o试剂：石灰石（或大理石）、稀盐酸等o仪器：锥形瓶、集气瓶等2.制取装置o组装o优缺点3.制取步骤o连接装置，检查气密性o装入大理石o加入稀盐酸o收集并验满o存放##二、二氧化碳的性质4.通入澄清石灰水o现象：变浑浊o结论：CO₂＋Ca(OH)₂══CaCO₃↓＋H₂O5.通入紫色石蕊溶液o现象：先变红，加热后变回紫色o结论：CO₂＋H₂O══H₂CO₃，H₂CO₃══CO₂↑＋H₂O6.倒入燃着蜡烛烧杯o现象：蜡烛熄灭o结论：密度比空气大，不燃烧，不支持燃烧##三、与氧气制取对比7.试剂、原理、条件8.发生、收集装置9.检验、验满方法1．（2025·广西桂林·三模）下列有关碳及其化合物的说法正确的是A．一氧化碳因具有可燃性，可用于冶炼金属B．绿色植物通过光合作用吸收氧气，放出二氧化碳C．加热条件下木炭和氧化铜反应，体现了木炭的氧化性D．金刚石、石墨的化学性质相似【答案】D【解析】A、一氧化碳因具有还原性，能夺取含氧化合物中的氧元素，可用于冶炼金属，不是因为一氧化碳具有可燃性，故选项说法错误；B、光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时释放氧气的过程，故选项说法错误；C、木炭具有还原性，可以与氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，加热条件下，木炭可使氧化铜还原为铜，故选项说法错误；D、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，化学性质相似，故选项说法正确；故选：D。2．（24-25八年级下·山东济宁·期末）规范操作是实验安全和成功的保证。下列图示的实验操作正确的是A．检查装置气密性 B．加入石灰石C．氧气的验满 D．存放二氧化碳【答案】A【解析】A、把导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，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，说明装置不漏气，正确；B、向试管中加入块状固体时，应先将试管横放，用镊子把石灰石放在试管口，再慢慢将试管竖起，使石灰石缓缓滑到试管底部，图中直接将石灰石投入直立的试管中，可能会打破试管底部，错误；C、氧气验满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满，图中把带火星木条伸入集气瓶内，是检验瓶内是否是氧气，不是验满操作，错误；D、二氧化碳的密度比空气大，存放时集气瓶应正放，盖上玻璃片，图中集气瓶倒放，错误。故选A。3．（24-25九年级下·湖南长沙·期中）常见的碳的氧化物有CO和CO2，它们在生产、生活中都有广泛的用途，下列关于它们的说法中正确的是A．CO和CO2都能与水反应，都能使紫色石蕊溶液变红B．CO和CO2都具有可燃性，都可作为燃料C．CO和CO2都由碳、氧元素组成，能相互转化D．CO和CO2都是温室气体，含量增多都能导致温室效应增强【答案】C【解析】A、CO2能与水反应生成碳酸，能使紫色石蕊溶液变红，而CO不能，故选项说法错误；B、CO具有可燃性，可作为燃料，而CO2不具有可燃性，故选项说法错误；C、CO和CO