微专题4：常见气体的制取与装置绘图-九年级化学中考复习课

微专题4：常见气体的制取与装置绘图——九年级化学中考复习课

一、课程背景与课标解读

【基础·课标依据】本微专题隶属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》中“科学探究与化学实验”学习主题。课标明确要求学生应“初步学习氧气的实验室制法，知道二氧化碳的实验室制法”，并“能根据某些性质检验和区分一些常见的物质”。更深层次的要求是，学生需通过气体制取的学习，初步形成“选择依据”的观念，即根据反应原理（反应物状态、反应条件）选择发生装置，根据气体性质（密度、溶解性、是否与水或空气反应）选择收集装置。

【重要·考情透视】在河南中考近五年（2020-2025）的试卷中，该微专题呈现“必考、重图、求变”的显著特点。具体体现为：第一，必考性。每年均在填空题或简答题中占据一席之地，分值稳定在5-8分。第二，综合性。常将氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）的制取与氢气（H₂）的性质验证、装置连接相结合。第三，实操性。【高频考点】近年河南中考（如2024年第24题）特别强调“装置连接”与“装置图补画”，要求学生不仅会选装置，更要能规范作图，这体现了对实验操作细节的回归。第四，创新性。试题常依托“多功能瓶”进行变式考查，涉及洗气、干燥、检验、收集等多个维度。

二、教学目标设计

1.知识与技能（【基础】）：学生能准确复述实验室制取O₂、CO₂、H₂的反应原理（化学方程式）；能依据反应物状态和反应条件（加热/常温）辨识并绘制常见的发生装置（固固加热型、固液不加热型及其改进装置）；能依据气体的密度和溶解性判断并绘制收集装置（向上/向下排空气法、排水法）。

2.过程与方法（【重要】）：通过对比、归纳，构建实验室制取气体的一般思路模型；通过对典型装置的拆分与组合，掌握实验设计的程序化思维（发生-净化-干燥-收集-尾吸）；【难点】通过绘制装置连接图，提升信息加工与动手实践能力。

3.情感态度与价值观：在装置改进的讨论中，培养创新精神和严谨求实的科学态度；通过对气体净化顺序的梳理，树立绿色化学和逻辑缜密的实验意识。

三、教学重难点剖析

1.【重点】实验室制取O₂、CO₂、H₂的反应原理、装置选择依据及操作注意事项。这是构建知识网络的基石。

2.【难点一】基于“多功能瓶”的多样化应用（如排空气法进气口判断、排水量气、除杂洗气）及导管连接顺序。

3.【难点二】装置图的规范绘制与补全，尤其是导气管的深入程度（长进短出、液封）和仪器的组装逻辑。

4.【热点】装置的评价与改进（如启普发生器原理的简易装置、注射器/分液漏斗的优劣势分析）。

四、教学实施过程（核心环节）

（一）唤醒经验：由点及面，构建模型

课堂伊始，教师不直接呈现结论，而是通过一组“装置拼图”活动激活学生原有认知。教师在黑板一侧无序张贴几类核心装置图片（试管、酒精灯、集气瓶、长颈漏斗、锥形瓶等），提出问题：“若我们需在实验室制取一瓶纯净的氧气（或二氧化碳），你会如何选择这些仪器进行组装？你的依据是什么？”

学生通过回忆，能够初步筛选出制取氧气的两类装置：若用高锰酸钾或氯酸钾，需选择带有酒精灯的“固固加热型”装置；若用过氧化氢溶液，则需选择“固液不加热型”装置。此时，教师引导归纳：【基础·核心模型】发生装置的选择依据在于“反应物的状态（固+固/固+液）和反应条件（是否加热）”。同时，针对收集装置，引导学生对比氧气的密度（略大于空气）、溶解性（不易溶于水）与二氧化碳的密度（大于空气）、溶解性（能溶于水），得出：【基础·核心模型】收集装置的选择依据在于“气体的密度（与空气相比）和在水中的溶解性（是否与水反应）”。这一环节旨在从具体物质上升到一般规律，实现知识的第一次结构化。

（二）深化探究：装置细究，攻克难点

1.【重要·装置细节纠错】

教师投影展示几组存在典型错误的装置图，要求学生“找茬”并说明理由。

第一组：固固加热型制O₂。常见错误：试管口未略向下倾斜（应防止冷凝水回流炸裂试管）、导管伸入试管内过长（应刚露出胶塞即可，便于气体导出）、未在试管口放棉花（若用高锰酸钾，防止粉末堵塞导管）。教师顺势追问：“为什么用排水法收集氧气实验结束时要先撤导管，后熄酒精灯？”（防倒吸）。

第二组：固液不加热型制CO₂。常见错误：长颈漏斗末端未液封（导致气体会从漏斗口逸出）、导管伸入锥形瓶内过长（气体导出不畅）、集气瓶导管未伸入底部（排空气法应伸入底部以排尽空气）。教师特别强调，【高频考点】液封问题是河南中考实验基本操作题的易错点。

2.【难点·多功能瓶的变式应用】

“多功能瓶”是本微专题的灵魂，也是区分学生思维层次的关键。教师在黑板上绘制一个标准的广口瓶（配双孔塞和长短导管），通过变换情景引导学生思考气流方向。

情景一（排空气法）：若想用此瓶收集一瓶密度比空气大的气体（如O₂或CO₂），气体应从哪端进入？（长管进，即“长进短出”，因为空气密度小，从上端排出）。若收集密度比空气小的气体（如H₂或CH₄），气体应从哪端进入？（短管进，即“短进长出”，空气从底部被压出）。

情景二（排水法）：若想用此瓶通过排水法收集气体，瓶内需先充满水，气体应从哪端进入？（短管进，水从长管被压出）。

情景三（除杂/干燥/检验）：若瓶中盛放浓硫酸（干燥O₂或H₂）或澄清石灰水（检验CO₂），气体应如何通过？（【重要·长进短出】必须从长管进，让气体充分与液体接触，短管出）。此处结合河南中考真题【2024河南24题】的变式，让学生绘制出气流方向，强化“洗气长进短出，向上排空气长进短出，向下排空气短进长出，排水短进长出”的规律。

（三）进阶拓展：净化与绘制，提升素养

1.【难点·气体净化与干燥顺序】

引入复杂的实验情景：“如何制取一瓶纯净、干燥的氢气（或二氧化碳）？”假设用锌粒和盐酸反应制取H₂，盐酸具有挥发性，会导致氢气中混有HCl气体和水蒸气。

教师引导学生思考除杂试剂的选用：HCl气体可用NaOH溶液吸收吗？（不行，H₂不与NaOH反应，但除杂原则是“主不减，杂尽除”，可用NaOH溶液，但此处需考虑后续干燥）。更常用的方法是用饱和NaHCO₃溶液除去CO₂中的HCl，或用NaOH溶液除去CO₂中的其他酸性气体。对于H₂中的HCl和水蒸气，干燥剂浓硫酸只能吸水不能吸HCl，因此必须先除HCl后干燥。

教师带领学生绘制综合实验装置连接图：发生装置（固液不加热）→除杂装置（盛NaOH溶液的洗气瓶，长进短出）→干燥装置（盛浓硫酸的洗气瓶，长进短出）→收集装置（向下排空气法或排水法，若需纯净干燥则不能用排水法）。【高频考点】连接顺序的排序是中考压轴题常见的设问形式。

2.【热点·画图规范指导】

针对河南中考“含画图”的要求，本环节设置专项训练。教师在黑板进行示范性作图，强调以下细节：

第一，仪器的完整性。绘制试管、锥形瓶、集气瓶时，瓶口、底部要圆润，胶塞要涂黑表示橡胶材质。

第二，导管的规范性。【重要】导管伸入橡胶塞部分要短，只需刚刚露出胶塞即可；导管伸入液面以下（如长颈漏斗、洗气瓶）必须绘出液面下的部分，并强调“液封”；用排空气法收集气体时，导管必须伸入集气瓶底部；用排水法收集时，导管只需伸到集气瓶口即可。

第三，标注的准确性。若题目要求补画完整，必须检查是否漏画了酒精灯的火焰、是否标注了药品名称或气体流向箭头（用虚线箭头表示气流，实线箭头表示液体流向）。学生现场练习绘制“利用启普发生器原理（或简易装置如带孔塑料隔板）制取二氧化碳，并用浓硫酸干燥后收集”的完整装置图，教师巡视指导，选取典型作业进行投影点评。

（四）归纳整合：思维导图与应考策略

1.【基础·知识网络构建】

师生共同构建本微专题的思维导图。以“气体的制取”为核心，发散出三个一级分支：原理（药品与方程式）、装置（发生与收集）、操作（检验、验满、净化）。在“装置”分支下，进一步细化发生装置的选择依据及改进装置的优势（如分液漏斗可控制反应速率，带孔隔板可控制反应发生与停止），收集装置与气体性质的关系，以及多功能瓶的五种用途（排空气收集、排水收集、洗气、除杂、监控气流）。

2.【高频考点·解题策略点拨】

教师在课堂最后五分钟，进行解题策略的“微讲座”：

第一，审题时圈出关键词：“纯净”还是“干燥”？“收集”还是“吸收”？“发生”还是“收集”？第二，判断顺序时，牢记“先除杂后干燥”原则，若涉及加热装置（如除O₂用灼热铜网），通常是“先洗气后加热防爆”。第三，绘制装置图时，遵循“一笔画”原则，确保导管连接处线条连贯，不出现断点。

五、板书设计

左侧区域：板书反应原理

1.O₂:2H₂O₂→2H₂O+O₂↑（MnO₂）

2KMnO₄→K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（△）

2.CO₂:CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑

3.H₂:Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂↑

中间区域：绘制核心装置图并标注

1.发生装置（固固加热型、固液不加热型、固液可控型）

2.收集装置（排水法、向上/向下排空气法）

3.多功能瓶（标注“长进短出”规则）

右侧区域：归纳思维导图

1.选择依据：反应物状态+反应条件→发生装置

2.选择依据：密度+溶解性→收集装置

3.操作顺序：【重要】先检密后装药，先除杂后干燥，先撤导管后熄灯（加热法制气）

4.画图口诀：导管露头要短，深入液面要长，集气瓶底要深，箭头标注要清。

六、教学反思与预设

本节课的设计容量较大，涵盖了从基础原理到高阶思维的全过程。在实际授课