初中化学课题2 二氧化碳制取的研究教案

PAGE1PAGE2初中化学课题2二氧化碳制取的研究教案课题初中化学课题2二氧化碳制取的研究教案课程基本信息一、课程基本信息

1.课程名称：二氧化碳制取的研究

2.教学年级和班级：九年级（X）班

3.授课时间：45分钟

4.教学时数：1课时核心素养目标本节课聚焦科学探究与创新意识，通过实验室制取二氧化碳的实验，提升学生动手操作与问题解决能力；强化证据推理与模型认知，基于实验现象推理反应原理，理解气体发生装置的设计；培养科学态度与社会责任，强调实验安全、环保意识及科学严谨性，联系工业制法实际应用，发展核心素养。学情分析三、学情分析

九年级学生已具备初步化学实验基础，掌握实验室制取氧气的装置原理与操作，能迁移类比学习气体发生装置选择。知识上理解反应物状态与条件对装置的影响，但对二氧化碳制取中“固液常温”装置与氧气“固固加热”的差异辨析能力不足。实验操作能力参差不齐，部分学生存在操作不规范、记录不细致的习惯，影响实验成功率。安全意识有待加强，易忽略气体验证步骤。对“为什么不能用碳酸钠”等细节问题探究兴趣浓厚，但主动质疑能力较弱。这些因素将直接影响本节课对装置选择原理的理解及实验探究的深度与效果。教学资源准备1.教材：人教版九年级化学上册第六单元课题2，确保每位学生人手一册。

2.辅助材料：实验室制取氧气与二氧化碳装置对比视频，二氧化碳制取步骤图，工业石灰石高温煅烧图片。

3.实验器材：锥形瓶、长颈漏斗、集气瓶、导管、橡胶塞、石灰石、稀盐酸、澄清石灰水、碳酸钠溶液、铁架台、水槽，器材完好并检查安全性。

4.教室布置：将学生分为6组，每组配备实验操作台，预留分组讨论区，确保实验空间充足。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：发布预习任务，推送教材中“实验室制取二氧化碳的药品、原理及装置图”截图，明确目标“了解反应物选择及装置特点”；设计问题“为什么不用碳酸钠和稀盐酸制取大量二氧化碳？制取氧气与二氧化碳的发生装置有何不同？”。监控预习进度，统计学生疑问（如“长颈漏斗作用”）。

学生活动：阅读教材，标注反应原理（CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑），绘制氧气与二氧化碳装置对比图，提交疑问“如何控制反应速率？”。

教学方法/手段/资源：自主学习法，微信群推送预习包（含微课视频）。

作用与目的：提前感知制取原理和装置差异，为课堂突破“装置选择依据”重难点铺垫。

2.课中强化技能

教师活动：导入新课（展示汽水标签，提问“如何制取瓶中二氧化碳”）；讲解知识点（对比氧气“固固加热”与二氧化碳“固液常温”，强调装置选择依据）；组织小组实验（每组制取CO₂，记录“大理石大小、盐酸浓度”对反应速率的影响）；解答疑问（针对“长颈漏斗末端未伸入液面”导致气体逸出的问题）。

学生活动：听讲并思考，参与小组实验（观察气泡产生速度），讨论“为何用向上排空气法收集”（CO₂密度大于空气），提问“浓盐酸是否可用？”。

教学方法/手段/资源：讲授法，实践活动法，合作学习法，实验器材（分发的锥形瓶、石灰石等）。

作用与目的：通过实验探究突破“装置选择及操作细节”重难点，培养动手能力与团队协作。

3.课后拓展应用

教师活动：布置作业（设计“制取一瓶干燥CO₂”的装置图）；提供拓展资源（工业制CO₂视频、CO₂灭火原理资料）；反馈作业（重点点评“干燥剂选择”误区）。

学生活动：完成装置设计（添加浓硫酸洗气瓶），观看视频思考“工业制法与实验室制法差异”，反思“实验中未验满的原因”。

教学方法/手段/资源：自主学习法，反思总结法，班级优化大师作业系统。

作用与目的：巩固“装置改进”难点，拓展工业应用视野，促进知识迁移与自我反思。拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）二氧化碳的工业制法与实验室制法的对比

教材中实验室制取二氧化碳的原理是石灰石（主要成分CaCO₃）与稀盐酸反应，而工业上制取二氧化碳主要采用高温煅烧石灰石的方法，其化学方程式为CaCO₃高温CaO+CO₂↑。工业制法与实验室制法在原料、反应条件、装置设计上存在显著差异：实验室需控制反应速率，采用固液常温型简易装置（如锥形瓶、长颈漏斗），而工业生产追求大规模、高效率，使用回转窑等设备，在高温条件下连续生产。此外，工业制法得到的二氧化碳常用于食品保鲜、饮料碳酸化等领域，而实验室制取的二氧化碳主要用于性质实验（如与澄清石灰水反应、探究其密度等），两者在纯度要求上也有所不同。

（2）自然界中的碳循环与二氧化碳的作用

教材中提到二氧化碳是温室气体，但其在自然界碳循环中扮演着重要角色。绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳和水，生成葡萄糖和氧气（6CO₂+6H₂O光照叶绿体C₆H₁₂O₆+6O₂），同时动植物呼吸作用、微生物分解作用以及化石燃料燃烧会释放二氧化碳，形成动态平衡。当人类活动（如过度燃烧化石燃料、森林砍伐）导致二氧化碳排放量超过自然吸收能力时，温室效应加剧，引发全球气候变暖。因此，了解二氧化碳在碳循环中的作用，有助于学生认识环境保护的重要性，呼应教材中“关注环境问题”的学科素养要求。

（3）二氧化碳的其他制取方法及其应用

除教材中的石灰石与稀盐酸反应外，二氧化碳还可通过其他反应制取，例如：

-碳酸钠（Na₂CO₃）与稀盐酸反应：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，该反应速率过快，不易控制，故实验室不常用，但可用于演示“泡沫灭火器”的原理（碳酸钠与盐酸反应产生大量CO₂气体，使压力增大喷出泡沫）。

-碳酸氢铵（NH₄HCO₃）受热分解：NH₄HCO₃加热NH₃↑+CO₂↑+H₂O，该方法制取的二氧化碳中混有氨气和水蒸气，需通过浓硫酸干燥和碱石灰吸收氨气，适用于需要较纯净二氧化碳的实验。

-小苏打（NaHCO₃）与醋酸反应：NaHCO₃+CH₃COOH=CH₃COONa+H₂O+CO₂↑，该反应在常温下缓慢进行，适合家庭小实验制取二氧化碳，如探究二氧化碳不支持燃烧的性质（用蜡烛熄灭实验）。

这些方法均基于碳酸盐或碳酸氢盐与酸反应生成二氧化碳的共性，但原料选择和操作设计需根据实验目的调整，深化学生对“反应物状态与条件对实验设计影响”的理解。

2.课后自主学习和探究

（1）探究影响二氧化碳制取速率的因素

【探究目的】通过控制变量法，探究石灰石颗粒大小、盐酸浓度对二氧化碳制取速率的影响。

【实验原理】CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，通过比较相同时间内产生气泡的多少或收集满一瓶二氧化碳所需时间，判断反应速率快慢。

【实验步骤】

-取两支相同的试管，分别加入等量（2g）颗粒大小不同的石灰石（块状vs粉末状），加入等浓度（10%）等体积的稀盐酸，观察气泡产生速率。

-取两支相同的试管，分别加入等量（2g）块状石灰石，不同浓度（5%vs15%）的稀盐酸，观察气泡产生速率。

【结论分析】石灰石颗粒越小，与盐酸接触面积越大，反应速率越快；盐酸浓度越大，反应速率越快，但浓盐酸（>20%）会使二氧化碳中混有氯化氢气体，需通过饱和碳酸氢钠溶液除去。

【拓展思考】若要制取平稳的气流，应如何改进装置？（参考教材中“长颈漏斗末端伸入液面以下”或使用分液漏斗控制液体滴加速度。）

（2）二氧化碳物理性质与收集方法的实验验证

【探究目的】通过实验验证二氧化碳的密度比空气大、能溶于水的性质，理解为何用向上排空气法收集。

【实验步骤】

-密度实验：在烧杯中点燃两支长短不同的蜡烛，沿烧杯壁缓缓倒入二氧化碳，观察蜡烛熄灭顺序（低的先熄灭，证明CO₂密度比空气大）。

-溶解性实验：在装有二氧化碳的矿泉水瓶中倒入约1/3水，迅速拧紧瓶盖，振荡，观察瓶子变瘪（证明CO₂能溶于水）。

【结论分析】二氧化碳密度大于空气，且能溶于水，故不能用排水法收集（气体溶解导致不纯），只能用向上排空气法（集气瓶口向上，空气从瓶口排出）。

【拓展应用】若要收集干燥的二氧化碳，还需对气体进行干燥处理，应选用哪种干燥剂？（浓硫酸，因其不与CO₂反应且吸水性强。）

（3）家庭小实验：利用生活物品制取并检验二氧化碳

【实验材料】塑料瓶、小苏打（NaHCO₃）、白醋、蜡烛、澄清石灰水（可用石灰水粉加水配制）。

【实验步骤】

-制取：在塑料瓶中加入适量小苏打，倒入白醋，迅速拧紧瓶盖，观察产生大量气泡（CO₂）。

-检验：打开瓶盖，用导管将气体通入澄清石灰水中，观察石灰水变浑浊（证明是CO₂）。

-性质实验：将点燃的蜡烛放入充满CO₂的塑料瓶中，观察蜡烛熄灭（证明CO₂不支持燃烧）。

【安全提示】实验时需在通风处进行，避免CO₂浓度过高影响呼吸；白醋具有酸性，避免接触皮肤。

（4）二氧化碳在生活中的应用调查

【调查主题】二氧化碳在食品、消防、农业等领域的应用。

【调查方向】

-食品工业：为什么汽水、啤酒中需充入二氧化碳？（CO₂溶于水形成碳酸，增加饮料的爽口感；高压下CO₂溶解度增大，打开瓶盖后CO₂逸出，产生气泡。）

-消防领域：二氧化碳灭火器的工作原理是什么？（CO₂不支持燃烧且密度比空气大，覆盖在燃烧物表面隔绝空气；液态CO₂汽化吸热，降低温度。）

-农业生产：为什么大棚蔬菜需适当补充二氧化碳？（提高光合作用效率，促进作物生长。）

【成果呈现】撰写调查报告，结合教材中“二氧化碳的性质”分析其应用原理，体会化学与生活的密切联系。

（5）二氧化碳与氢氧化钠反应的实验设计

【探究目的】探究二氧化碳与氢氧化钠溶液是否反应，以及反应的现象和产物。

【实验原理】CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，无明显现象，可通过证明碳酸钠的生成或反应后压强变化判断反应发生。

【实验步骤】

-方法1：向盛有CO₂的软塑料瓶中倒入适量NaOH溶液，迅速拧紧瓶盖，振荡，观察瓶子变瘪（压强减小，证明反应发生）。

-方法2：向NaOH溶液中通入CO₂后，滴加稀盐酸，有无色气泡产生（CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑）。

【拓展思考】如何设计实验证明二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠？（取反应后的溶液，加入氯化钡溶液，产生白色沉淀BaCO₃，证明存在CO₃²⁻。）典型例题讲解1.实验室制取二氧化碳的化学方程式是什么？答案：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

2.为什么实验室制取二氧化碳时通常选用稀盐酸而不是浓盐酸？答案：浓盐酸易挥发，使二氧化碳中混有氯化氢气体，影响纯度。

3.制取二氧化碳的发生装置应选择固液常温型，请简述该装置的主要组成部分。答案：锥形瓶、长颈漏斗、导管、集气瓶。

4.在实验中，如何检验二氧化碳是否已收集满？答案：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则已收集满。

5.若要制取1.1克二氧化碳，需要多少克含碳酸钙80%的石灰石？答案：3.75克（计算过程：CaCO₃的摩尔质量为100g/mol，CO₂为44g/mol，1.1克CO₂需0.025摩尔CaCO₃，即2.5克纯CaCO₃，含80%石灰石需2.5/0.8=3.125克，四舍五入为3.75克）。作业布置与反馈八、作业布置与反馈

作业布置：

1.基础巩固：写出实验室制取二氧化碳的化学方程式，绘制固液常温型气体发生装置图，并标注各仪器名称。

2.能力提升：设计对比实验，探究石灰石（块状）与碳酸钠粉末分别与稀盐酸反应的速率差异，记录现象并分析原因。

3.拓展应用：调查生活中二氧化碳的应用实例（如灭火器、汽水制作），结合二氧化碳的性质说明其原理，撰写100字短文。

作业反馈：

批改时重点关注化学方程式的配平（如漏写“↑”）、装置图中长颈漏斗末端是否伸入液面、验满方法是否正确（用燃着木条放瓶口，非澄清石灰水）。针对常见问题，下次课集中讲解：强调“固液常温”装置中长颈漏斗伸入液面的目的是防止气体逸出；指出碳酸钠反应速率过快不适合实验室制取的原因。对实验设计不规范的学生，提供改进范例，如控制变量法（同浓度盐酸、同质量药品）。利用班级优化大师记录错误率高的题目，下次课进行针对性练习，确保学生掌握装置选择依据和操作要点。反思改进措施九、反思改进措施

（一）教学特色创新

1.实验分层设计：针对学生操作能力差异，设置"基础操作-改进探究-创新设计"三级任务，让不同层次学生都能获得提升。

2.小组合作机制：采用"1+2+1"分工模式（1人操作、2人观察记录、1人汇报），确保全员参与，避免"优生包办"现象。

（二）存在主要问题

1.实验操作规范性不足：约30%学生长颈漏斗未伸入液面导致气体逸出，预实验训练时间偏少。

2.小组讨论效率低：部分小组偏离主题争论"浓盐酸能否使用"，教师引导时机把握不准。

3.评价维度单一：仅关注实验结果，忽视操作细节（如气密性检查步骤）和环保意识表现。

（三）改进措施

1.强化预实验环节：课前增加5分钟"微型装置搭建"训练，重点突破长颈漏斗操作难点。

2.优化讨论引导：设计"问题卡"（如"浓盐酸挥发会带来什么影响？"）定向引导讨论方向。

3.完善评价体系：增加"操作规范""环保措施""创新意识"等维度，采用星级评价+评语反馈。板书设计:①反应原理与药品选择

-化学方程式：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

-药品：石灰石（主要成分CaCO₃）、