6.3 二氧化碳的实验室制取 教学设计（2025-2026学年九年级化学人教版（2024版）上册）

6.3二氧化碳的实验室制取教学设计（2025-2026学年九年级化学人教版（2024版）上册）一、教材分析本节内容选自人教版（2024版）九年级化学上册第六单元第三课时，是气体制备系列知识的核心组成部分，承接前文氧气的实验室制取，同时为后续其他气体制备规律的探究奠定基础，在整个初中化学知识体系中起到承上启下的桥梁作用。2024版新课标强调核心素养导向下的实践探究与知识迁移，本节内容恰好契合这一要求，通过引导学生对比氧气制取的经验，自主探究二氧化碳的制取原理、装置选择及操作规范，不仅能让学生掌握具体的实验技能，更能帮助学生构建“反应物状态-反应条件-气体性质”决定气体制备方案的核心思路，培养科学探究与创新意识。从学生认知基础来看，九年级学生已具备氧气实验室制取的完整知识框架，熟悉“原理-装置-操作-检验”的探究流程，同时对二氧化碳的生活应用（如灭火器、碳酸饮料）和部分化学性质（如能使澄清石灰水变浑浊）有初步了解，但对“如何通过实验条件控制选择合适反应物”“气体收集方法的选择依据”等核心逻辑的理解仍需深化。教材通过实验探究、对比分析等活动设计，逐步引导学生突破认知难点，形成气体制备的系统思维，符合学生从具体到抽象、从经验到规律的认知发展规律。二、教学目标（一）学习理解能准确表述二氧化碳实验室制取的化学反应原理，写出对应的化学方程式；能清晰说明实验装置选择的依据，区分发生装置与收集装置的核心作用；能准确记忆二氧化碳收集、检验及验满的操作方法和判断标准。（二）应用实践能根据提供的实验仪器，独立组装二氧化碳制取的完整装置，并规范完成实验操作（包括药品取用、装置气密性检查、气体收集等）；能根据实验现象准确判断反应是否发生、气体是否收集满，并能对实验中出现的简单异常现象（如收集不到气体、验满不明显等）进行初步分析和处理。（三）迁移创新能结合二氧化碳制取的规律，迁移应用到其他类似气体（如氢气）的制备方案设计中，提出合理的装置改进建议；能通过对比氧气与二氧化碳的制取差异，总结出气体实验室制取的通用思路和方法，并能对不同气体的制备方案进行优劣评价。三、重点难点（一）教学重点二氧化碳实验室制取的化学反应原理；实验装置的选择依据及组装要点；收集、检验与验满的规范操作。（二）教学难点实验装置选择依据的逻辑推导过程；“反应物状态-反应条件-气体性质”三者之间的关联分析；基于已有知识迁移设计其他气体制备方案的思路构建。四、课堂导入展示一组生活场景图片：舞台上的“云雾”效果、打开碳酸饮料瓶时冒出的气泡、灭火器灭火的瞬间。提问：“这些场景中都出现了同一种气体，大家知道是什么吗？”引导学生说出“二氧化碳”。继续追问：“我们已经知道二氧化碳有很多用途，那在实验室中，我们该如何制取这种气体呢？制取时需要考虑哪些问题？”结合学生的回答，引出本节课主题——二氧化碳的实验室制取。通过生活场景的代入，激发学生的探究兴趣，同时关联已有生活经验，为后续探究奠定情感和认知基础。五、探究新知（一）探究制取原理提出问题：“实验室制取气体，首先要确定合适的反应物和反应原理，我们可以选择哪些物质来制取二氧化碳呢？”展示三组常见的可能产生二氧化碳的反应：一是碳在氧气中燃烧，二是碳酸钠与稀盐酸反应，三是碳酸钙与稀盐酸反应。引导学生结合气体制备的核心要求（反应平稳、产物纯净、易于控制）分析每组反应的优缺点。组织学生分组讨论：“碳燃烧虽然能产生二氧化碳，但反应需要点燃，且可能混入未反应的氧气，难以得到纯净气体；碳酸钠与稀盐酸反应速度过快，不易控制，不利于气体收集；碳酸钙与稀盐酸反应速度适中，反应条件温和（常温），产物只有二氧化碳、氯化钙和水，气体纯净，适合实验室制取。”通过讨论对比，师生共同确定实验室制取二氧化碳的最优原理：碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，写出化学方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。（二）探究实验装置回顾旧知：引导学生回忆氧气的实验室制取装置（加热高锰酸钾或氯酸钾制氧气的固体加热型装置、过氧化氢制氧气的固液不加热型装置），提问：“我们选择氧气制取装置的依据是什么？”学生总结出“反应物状态和反应条件”。迁移应用：结合二氧化碳的制取原理，分析反应物状态（碳酸钙是固体，稀盐酸是液体）和反应条件（常温，无需加热），得出二氧化碳发生装置应选择“固液不加热型”。展示多种固液不加热型仪器（如长颈漏斗、分液漏斗、试管、锥形瓶、广口瓶等），引导学生思考不同仪器的作用：“长颈漏斗和分液漏斗的区别是什么？选择锥形瓶还是试管作为反应容器？”通过分析得出：分液漏斗可控制稀盐酸的滴加速度，从而控制反应速率；锥形瓶容积更大，适合批量制取。探究收集装置：提出问题：“收集气体的方法由什么决定？”学生结合氧气收集经验，总结出“气体的密度和溶解性”。展示二氧化碳的性质资料：密度比空气大，能溶于水且与水反应生成碳酸。引导学生分析：“二氧化碳能用水收集吗？为什么？”“密度比空气大，应该用向上排空气法还是向下排空气法收集？”通过分析得出：二氧化碳不能用排水法收集，应选择向上排空气法。同时强调：用向上排空气法收集时，导管应伸入集气瓶底部，确保瓶内空气完全排出。装置组装与评价：提供完整的仪器套装，让学生分组尝试组装二氧化碳制取的完整装置（发生装置+收集装置），教师巡视指导，重点关注长颈漏斗末端是否伸入液面以下（防止气体从漏斗逸出）、导管连接是否紧密、收集时导管位置是否正确等要点。完成后，邀请小组展示装置，其他小组进行评价，教师总结组装规范。（三）探究实验操作与检验、验满梳理操作流程：结合装置特点和反应要求，师生共同梳理实验操作步骤：检查装置气密性→装入药品（先加固体碳酸钙，后加液体稀盐酸）→固定装置→收集气体→检验→验满。重点操作讲解：针对“检查装置气密性”，演示操作方法：关闭分液漏斗活塞（或用弹簧夹夹住导气管），向长颈漏斗中加水，若漏斗内形成稳定的水柱，说明气密性良好。强调：装入药品时，固体药品应平铺在反应容器底部，液体药品加入量不宜过多，避免反应时溢出。检验与验满探究：提出问题：“如何证明我们收集到的气体是二氧化碳？又如何证明集气瓶内已经收集满了二氧化碳？”引导学生结合二氧化碳的性质思考：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，可用于检验；二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，可用于验满。演示操作：检验时，将少量澄清石灰水倒入集气瓶中，振荡，若石灰水变浑浊，证明是二氧化碳；验满时，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已收集满。强调：验满时木条必须放在瓶口，不能伸入瓶内，避免干扰检验结果。分组实验：学生分组进行完整的二氧化碳制取实验，记录实验现象，教师巡视指导，及时纠正不规范操作，收集实验中出现的异常问题（如反应速率过慢、收集不到气体、石灰水不变浑浊等），为后续分析做准备。六、课堂练习1.实验室制取二氧化碳时，选择的反应物是（）A.碳和氧气B.碳酸钠和稀盐酸C.碳酸钙和稀盐酸D.碳酸钙和稀硫酸请说明不选择其他选项的理由。2.下列关于二氧化碳制取装置的说法，正确的是（）A.发生装置必须选择固体加热型B.长颈漏斗末端无需伸入液面以下C.收集装置可选择向上排空气法D.可用排水法收集二氧化碳结合二氧化碳的性质说明判断依据。3.某同学在制取二氧化碳时，发现收集到的气体不能使澄清石灰水变浑浊，请分析可能的原因（至少写出2点），并提出对应的解决方法。4.结合氧气和二氧化碳的实验室制取经验，总结出气体实验室制取的通用思路和关键注意事项。练习反馈：采用小组互评+教师点评的方式，针对学生答题情况，重点讲解第3、4题，强化“问题分析-解决方案”的逻辑思维和知识迁移能力，落实“教-学-评”一体化要求。七、课堂总结引导学生自主梳理本节课核心内容：“通过本节课的探究，我们掌握了二氧化碳实验室制取的哪些关键知识？”学生发言后，教师进行梳理总结：首先明确了制取原理，即碳酸钙与稀盐酸的反应及对应的化学方程式；其次确定了实验装置，发生装置为固液不加热型，收集装置为向上排空气法，装置选择的核心依据是反应物状态、反应条件和气体性质；最后掌握了完整的操作流程及检验、验满的方法。进一步升华：强调本节课的核心思路——气体实验室制取的“原理-装置-操作-检验”逻辑链，鼓励学生将这一思路迁移到其他气体的制取探究中，形成系统的知识体系。八、课后任务1.完成实验报告，详细记录二氧化碳制取的原理、装置图、操作步骤、实验现象及实验结论，分析实验中出现的问题及解决过程。2.查阅资料，了解实验室制取氢气的反应物和反应原理，结合本节课所学知识，设计一套氢气的实验室制取装置，画出装置图，并说明装置选择的依据。3.家庭小探究：用厨房中的纯碱（碳酸钠）和食醋（含醋酸）反应，观察是否有气泡产生，尝试用燃着的木条检验气泡是否为二氧化碳（注意安全，在通风处进行），记录探究过程和现象。九、板书设计二氧化碳的实验室制取一、制取原理碳酸钙+稀盐酸→氯化钙+水+二氧化碳CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑二、实验装置1.发生装置：固液不加热型依据：反应物为固体+液体，常温反应2.收集装置：向上排空气法依据：密度比空气大，能溶于水且与水反应三、操作流程检查气密性→装药品→固定装置→收集气体→检验→验满四、检验与验满1.检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊2.验满：燃着木条放瓶口，木条熄灭五、核心思路反应物状态+反应条件+气体性质→制备方案十、教学反思本节课围绕“教-学-评”一体化理念，通过探究式教学引导学生自主构建二氧化碳实验室制取的知识体系，基本达成预设的教学目标。课堂导入环节结合生活场景，有效激发了学生的探究兴趣；探究新知环节通过对比分析、分组讨论、动手实验等活动，让学生深度参与知识的形成过程，强化了科学探究能力；课堂练习和课后任务的设计注重知识的应用与迁移，契合新课标核心素养的要求。同时，教学过程中也存在一些需要改进的地方：一是部分学生在装置组装时对仪器连接的规范性掌握不够熟练，后续教学中可提前准备仪器组装示意图