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上册）一、教材分析本节内容隶属于人教版九年级化学上册第六单元“碳和碳的氧化物”第三课时，是继氧气实验室制取之后，学生接触的第二种气体制备类核心知识。从知识脉络来看，既承接了前一单元氧气制取的实验思路与方法，又是对气体制备原理、装置选择、收集检验等核心技能的深化与迁移，为后续其他气体（如氢气）的制取学习奠定方法基础。从学科素养培养角度，本节内容聚焦科学探究与实践能力，通过实验原理分析、装置设计与优化、操作规范落实等环节，契合新课标中“发展学生科学探究与创新意识、增强实践能力”的要求。教材通过对比氧气制取的已有经验，引导学生自主探究二氧化碳制取的药品、原理、装置等关键问题，注重让学生经历“提出问题—猜想假设—实验验证—总结归纳”的科学探究过程。同时，教材将化学知识与生活实际紧密关联，通过分析灭火器、汽水等生活中二氧化碳相关场景，让学生感受化学知识的应用价值，符合“从生活走向化学，从化学走向社会”的新课标理念。二、教学目标（一）学习理解能准确说出二氧化碳实验室制取的药品名称及选择依据；理解实验室制取二氧化碳的化学反应原理，能正确书写相关化学方程式；能清晰区分二氧化碳与氧气制取装置的差异，明确二氧化碳发生装置和收集装置选择的核心依据；掌握二氧化碳检验和验满的方法及原理。（二）应用实践能根据实验要求规范完成二氧化碳制取的完整实验操作，包括装置组装、药品添加、气体收集、检验与验满等步骤；能准确识别实验装置中的错误并进行修正；能结合实验现象分析实验成败的原因，提出合理的改进建议；能运用二氧化碳制取的相关知识，解决简单的实验探究问题，如选择替代药品、设计简易制取装置等。（三）迁移创新能基于气体制取的核心思路（原理—装置—收集—检验），迁移应用到其他未知气体（如氢气）的制取方案设计中；能结合实际需求，设计具有创新性的二氧化碳制取与性质验证一体化装置，如微型实验装置、环保型装置等；能针对实验中出现的复杂问题（如反应速率过快或过慢），通过查阅资料、小组讨论等方式提出解决方案，培养科学探究的创新意识。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；发生装置和收集装置的选择依据及组装要点；二氧化碳的检验与验满方法；完整实验操作流程的规范落实。（二）教学难点理解气体发生装置选择与反应物状态、反应条件的关联；能根据实际需求灵活优化实验装置；将气体制取的探究思路迁移应用到新情境中；实验探究过程中问题分析与解决能力的培养。四、课堂导入展示两组生活场景素材：一组是灭火器灭火时喷出白色泡沫的现场视频，另一组是打开碳酸饮料瓶盖时产生大量气泡的实物演示。提问引导：“视频中灭火器能灭火的关键气体是什么？碳酸饮料打开时冒出的气泡又是什么气体？这些气体是如何产生的呢？”结合学生已有认知回应：“大家已经知道二氧化碳具有不支持燃烧、能溶于水等性质，也了解到生活中很多场景会产生二氧化碳。那在实验室中，我们该如何精准制取纯净的二氧化碳呢？今天我们就一同探究二氧化碳的实验室制取方法。”通过生活实例引发认知冲突，激发学生的探究欲望，自然衔接本节课核心内容。五、探究新知（一）探究一：制取二氧化碳的药品选择提出问题：“实验室制取气体时，药品选择需要考虑哪些因素？（反应速率适中、产物纯净、操作简便、成本低廉等）结合碳的氧化物相关知识，哪些物质反应可以生成二氧化碳？”给出候选药品：碳酸钠粉末与稀盐酸、碳酸钙固体与稀盐酸、碳酸钙固体与稀硫酸、木炭与氧气。组织学生分组讨论，猜想适合的药品并说明理由。实验验证：各小组依次完成四组对比实验，观察反应现象（反应速率、是否产生气泡、气泡持续时间等），记录实验数据。教师巡视指导，强调实验操作规范（如药品用量控制、胶头滴管使用等）。总结归纳：引导学生结合实验现象分析：碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不易控制；碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙表面，阻止反应持续进行；木炭与氧气反应产物可能混有一氧化碳，纯度不高；碳酸钙固体与稀盐酸反应速率适中，产物只有二氧化碳和水，纯净易收集，因此确定实验室制取二氧化碳的药品为大理石（或石灰石，主要成分碳酸钙）与稀盐酸。（二）探究二：制取二氧化碳的反应原理基于药品选择结果，引导学生分析反应本质：碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。结合化合物化学式书写规则，写出反应物和生成物的化学式，配平化学方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。强调要点：标注气体符号“↑”的依据（生成物中有气体且反应物中无气体）；明确反应类型为复分解反应；简要说明反应的微观本质（碳酸根离子与氢离子结合生成碳酸，碳酸不稳定分解为水和二氧化碳），帮助学生理解反应原理的本质。（三）探究三：实验装置的选择与组装回顾旧知：引导学生回忆氧气的实验室制取装置（加热高锰酸钾制氧气、过氧化氢溶液制氧气），提问：“选择氧气发生装置的依据是什么？收集氧气的方法有哪些，依据是什么？”迁移应用：结合二氧化碳的制取原理，分析反应物状态（固体与液体）、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”，与过氧化氢溶液制氧气的发生装置类似。分析收集装置：展示二氧化碳性质实验资料（密度比空气大、能溶于水且与水反应），引导学生讨论得出：二氧化碳不能用排水法收集，应选择向上排空气法收集。装置组装与优化：教师演示标准装置的组装步骤（从下到上、从左到右），包括铁架台固定、试管摆放、长颈漏斗（或分液漏斗）安装、导管连接等要点。提出优化问题：“如果想控制反应的开始与停止，该如何改进装置？”引导学生设计“长颈漏斗+弹簧夹”或“多孔隔板”装置，对比不同装置的优缺点，培养装置优化意识。（四）探究四：二氧化碳的检验与验满检验方法探究：提出问题：“如何证明收集到的气体是二氧化碳？”引导学生结合二氧化碳的性质（能使澄清石灰水变浑浊），设计实验方案：将收集到的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。教师演示实验，强调导管应伸入石灰水液面以下。验满方法探究：提问：“如何判断集气瓶中已收集满二氧化碳？”结合二氧化碳密度比空气大且不支持燃烧的性质，引导学生得出验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已收集满。对比检验与验满的区别（检验是确认气体种类，需伸入瓶内；验满是确认是否收集满，需放在瓶口），避免学生混淆。（五）探究五：完整实验操作流程梳理组织学生小组讨论，结合前面的探究成果，梳理二氧化碳制取的完整操作流程：查（检查装置气密性）—装（装入药品，先加固体后加液体）—定（固定装置）—收（向上排空气法收集）—验（检验气体）—满（验满）。教师强调关键操作要点：检查气密性的方法（将导管一端浸入水中，用手紧握试管，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，说明气密性良好）；添加药品时长颈漏斗下端应伸入液面以下（形成液封，防止气体逸出）；收集时导管应伸入集气瓶底部（确保瓶内空气排尽）。各小组根据流程进行装置组装演练，教师巡视纠错，落实“教-学-评”一体化，及时评价学生的操作规范性。六、课堂练习1.实验室制取二氧化碳时，下列药品组合中最合理的是（）A.碳酸钠粉末与稀盐酸B.碳酸钙固体与稀硫酸C.石灰石与稀盐酸D.木炭与氧气要求：说明正确选项的理由及其他选项不合理的原因，强化药品选择的核心依据。2.下列关于二氧化碳制取装置的说法中，错误的是（）A.发生装置可选择固液不加热型B.长颈漏斗下端应伸入液面以下C.收集装置可选择排水法D.导管应伸入集气瓶底部以排尽空气要求：结合二氧化碳的性质及装置选择依据，分析错误选项的问题所在，提出修正方案。3.简述实验室检验和验满二氧化碳的方法，并说明两者的本质区别。要求：语言表述准确规范，明确操作步骤、现象及原理，区分“检验”与“验满”的核心目的。4.某同学设计了一套二氧化碳制取装置，使用分液漏斗代替长颈漏斗，请问该改进的优点是什么？若想进一步控制反应速率，还可以采取哪些措施？要求：结合实验装置优化思路，分析改进的优势，提出合理的优化措施，培养装置创新意识。练习反馈：采用小组互评与教师点评结合的方式，针对学生答题中出现的共性问题（如装置选择依据混淆、检验与验满方法区分不清）进行重点讲解，及时巩固核心知识点。七、课堂总结引导学生自主梳理本节课核心内容，以“问题链”形式串联总结：“本节课我们探究了二氧化碳的实验室制取，首先明确了选择什么药品，依据是什么？接着掌握了反应原理，写出了化学方程式；然后根据反应物状态和反应条件选择了合适的发生装置，结合二氧化碳的性质选择了收集装置；之后学习了如何检验和验满气体，最后梳理了完整的实验操作流程。”教师补充升华：“通过本节课的学习，我们不仅掌握了二氧化碳制取的具体知识，更重要的是形成了气体实验室制取的核心思路——依据反应原理确定药品，结合反应物状态、反应条件及气体性质选择装置，通过实验操作验证并优化方案。这种探究思路可以迁移应用到其他气体的制取学习中，希望大家能灵活运用科学探究的方法解决更多化学问题。”八、课后任务1.基础任务：完成本节课课堂练习的拓展习题（教材对应习题），规范书写二氧化碳制取的化学方程式，绘制完整的实验装置图，标注各仪器名称及操作要点。2.实践任务：利用家中常见物品（如塑料瓶、吸管、小苏打、白醋等）设计一套简易的二氧化碳制取装置，完成实验并记录实验现象，撰写简短的实验报告（包含实验目的、原理、装置图、步骤、现象、结论）。3.拓展任务：查阅资料，了解工业上制取二氧化碳的方法（如煅烧石灰石），对比工业制取与实验室制取的异同点，分析两者差异的原因（从成本、纯度、操作难度、产量等方面），下节课进行小组分享。4.迁移任务：基于本节课所学的气体制取思路，尝试设计一套氢气（用锌粒与稀硫酸反应制取，氢气密度比空气小且难溶于水）的实验室制取方案，包括药品选择、装置设计、收集方法、检验方法，下节课小组讨论交流。九、板书设计二氧化碳的实验室制取一、药品：大理石（或石灰石）+稀盐酸二、原理：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑三、装置发生装置：固液不加热型（依据：反应物为固体+液体，常温反应）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）四、检验与验满检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊验满：燃着的木条放集气瓶口，木条熄灭五、操作流程：查—装—定—收—验—满六、核心思路：原理—装置—收集—检验（迁移应用）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。优点在于：课堂导入结合生活实例，有效激发了学生的探究兴趣；探究新知环节设计层层递进，从药品选择、原理分析到装置设计、操作梳理，符合学生的认知发展规律；课堂练习与课后任务分层设计，兼顾了基础巩固与能力提升；注重知识的迁移应用，培养了学生的科学探究思路。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演练中操作不够规范，如长颈漏斗下端未伸入液面以下、导管连接不紧密等，后续教学中应增加分组实验的时间，加强个别指导；二是在知识迁移环节，部分学生难以快速