中考化学一轮专题复习（广西）主题一重难专项1气体的制取、净化和干燥

初三化学一轮复习导学案：核心气体制备、净化与干燥的整合探究

  一、设计理念

  本导学案以《义务教育化学课程标准（2022年版）》为根本遵循，立足于广西地区中考化学的复习备考实际，旨在打破传统复习课中知识点孤立、机械重复的窠臼。设计秉承“素养为本、整合为径、探究为核”的理念，将气体的制取、净化与干燥这三个高度关联的专项知识，置于“科学探究与实践”这一核心素养发展的主线之中进行重构。我们不仅仅是复习操作步骤与装置选择，更是引领学生经历从真实问题中发现化学需求、设计并优化实验方案、最终解决实际问题的完整探究历程。通过构建“原理-装置-流程”三位一体的系统性认知模型，促进学生将分散的实验室制气知识整合为可迁移的“物质制备”工程思维，深度发展其证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等关键能力，为后续高中化学学习乃至更广泛的科学实践奠定坚实的思维与方法论基础。

  二、课标要求与学情分析

  （一）课标要求解读

  课程标准在“科学探究”主题中明确要求，学生需要经历和体验基本的化学实验探究过程，学习运用观察、实验等方法获取信息，能用文字、图表和化学语言表述有关的信息。在“物质的性质与应用”主题中，要求了解氧气、二氧化碳等常见气体的主要性质和用途，认识物质的性质与应用的关系。具体到本专题，要求学生能根据反应原理选择实验装置，初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体，并能在教师指导下根据实验目的选择实验药品和仪器，进行实验操作。本导学案将这些要求提升至系统设计与评价的层面，强调对气体制备全流程的理性分析与优化。

  （二）学情精准分析

  授课对象为面临中考复习的九年级学生。经过新课学习，学生已初步掌握氧气、二氧化碳和氢气的实验室制法，接触过简单的洗气、干燥操作，但认知多停留在对单一实验的机械记忆层面。其优势在于：具备一定的化学方程式书写能力和基本实验操作认知；对常见仪器如试管、集气瓶、酒精灯等较为熟悉。其面临的认知障碍与思维断层主要体现在：第一，知识碎片化。学生往往孤立记忆不同气体的制法，未能从反应物状态、反应条件等本质维度对制气装置进行归类与建模。第二，原理与装置脱节。对于为何选择此装置而非彼装置，缺乏从反应原理出发的深刻理解，常陷入“背装置”的困境。第三，流程思维缺失。将制取、净化、干燥、收集、验满、尾气处理等环节视为割裂的步骤，缺乏将其串联为有序、高效、安全整体流程的系统规划与设计能力。第四，迁移应用困难。面对陌生气体的制备情境或综合性实验探究题时，无法调用已有模型进行灵活变式与应用。因此，本复习课的核心任务在于帮助学生构建知识网络，实现从“识记”到“理解”，从“模仿”到“设计”的思维跃迁。

  三、教学目标

  基于以上分析，确立如下多维度的教学目标：

  （一）知识与技能

  1.系统梳理氧气、二氧化碳、氢气等核心气体的实验室制取原理（化学方程式）、发生与收集装置的选择依据，并能进行关联与对比。

  2.深入理解常见气体净化试剂的选择原则与干燥剂的选择依据，掌握典型除杂与干燥装置的连接顺序与作用。

  3.能够综合运用以上知识，针对特定气体（含可能含有的杂质），设计完整的制备、净化、干燥、收集及尾气处理一体化实验流程，并能绘制规范的装置连接示意图。

  （二）过程与方法

  1.通过“原理→装置”的逆向推导与“装置→适用气体”的归纳推理，掌握基于反应物状态和反应条件对发生装置进行分类建模的科学方法。

  2.经历“问题提出→方案设计→评价优化”的完整探究过程，发展系统思考、分析评价与创新设计的实验规划能力。

  3.学会运用比较、分类、归纳、演绎等思维方法整合知识，构建“气体制备主题”的认知模型。

  （三）情感·态度·价值观

  1.在小组合作设计与评价方案的过程中，体验科学探究的严谨性与协作交流的重要性，增强团队意识。

  2.通过对实验方案的不断优化，体会科学设计的优化之美与绿色化学思想（如安全性、环保性、简约性）。

  3.通过将所学知识应用于模拟实际问题解决，感悟化学知识的应用价值，增强学习化学的内在动力与自信心。

  四、教学重难点

  （一）教学重点

  1.基于反应原理的气体发生装置选择模型的构建与应用。

  2.气体净化与干燥的原理、试剂选择及在整体流程中的顺序安排。

  3.从整体视角设计和评价气体实验室制备的综合实验方案。

  （二）教学难点

  1.对“固液不加热型”发生装置（如启普发生器及其简易装置）的工作原理与适用条件的深度理解与变式应用。

  2.面对复杂杂质（如多组分、性质相近杂质）时，净化试剂的选择与除杂顺序的确定。

  3.在真实、陌生的探究情境中，灵活迁移应用已构建的认知模型，进行创新性实验设计。

  五、教学准备

  （一）教师准备

  1.制作高交互性的多媒体课件，内含动态装置拼图、微观反应原理演示、虚拟实验组装平台、典型中考真题及变式训练。

  2.准备一套可拆卸、可自由组合的实体实验装置模型（大型磁性或粘贴式），用于课堂演示与师生互动拼装。

  3.设计三份层次递进的“探究任务单”，供小组合作学习使用。

  4.收集并剪辑工业生产中气体净化、实验室创新装置等短视频素材，用于拓展视野。

  （二）学生准备

  1.自主复习九年级化学教材中关于氧气、二氧化碳、氢气实验室制法的相关内容，整理笔记。

  2.预习本导学案，初步思考“气体发生装置选择的核心依据是什么”等问题。

  3.以学习小组为单位（4-6人一组），分工协作，准备课堂讨论与展示。

  六、教学实施过程（共计2课时，90分钟）

  （一）第一课时：模型构建——从原理到装置的系统整合（40分钟）

  1.情境导入，问题驱动（5分钟）

    教师活动：播放一段关于“深海潜水供氧”、“温室气体二氧化碳的捕获与利用”、“氢能源汽车”的简短新闻集锦。随后提出问题：“这些关乎国计民生与科技前沿的气体，在实验室的摇篮中是如何‘诞生’的？实验室的制备与工业制备关注点有何不同？我们能否像工程师一样，为一个特定的气体‘产品’，设计出最优的实验室‘生产线’？”

    学生活动：观看视频，感受化学与生产生活的紧密联系，在教师提问的激发下，明确本节课的宏大任务——化身“实验室气体工程师”。进入学习状态，产生探究动机。

    设计意图：通过社会性科学议题（SSI）创设真实、富有时代感的学习情境，将复习内容从书本拉回现实，凸显化学的应用价值，激发学生的责任感和探究欲望，明确本专题复习的终极目标。

  2.核心聚焦一：发生装置的“家族”归类与建模（15分钟）

    教师活动：不直接回顾具体气体的制法，而是抛出核心问题：“实验室制取气体的发生装置千变万化，其设计的根本出发点是什么？”引导学生从“反应物初始状态”和“反应条件”两个维度进行思考。组织学生以小组为单位，利用提供的实体模型或课件中的虚拟元件，将所有学过的气体（O2、CO2、H2）发生装置进行归类摆放。

    学生活动：小组激烈讨论，动手操作。最终归纳出三大“家族”：（1）固体加热型（如加热高锰酸钾制氧）；（2）固液加热型（如加热氯酸钾与二氧化锰制氧，注：此虽为固固加热，但从状态分类仍可归入此大类下的特例，重点讨论其与（1）的差异）；（3）固液不加热型（如大理石与稀盐酸制CO2、锌粒与稀硫酸制H2）。

    教师活动：深入追问：“同属‘固液不加热型’家族，启普发生器、简易长颈漏斗装置、带分液漏斗的装置，它们有何异同？各自优势与适用场景是什么？”通过动画演示启普发生器的工作原理（利用气压差实现“随开随用、随关随停”），引导学生理解其适用于块状固体与液体反应、且不需加热、要求能控制反应发生与停止的情境。对比简易装置的优缺点。

    学生活动：观察动画，理解其原理。通过对比，认识到装置的选择不仅取决于反应原理，还受制于实验需求（如控制反应速率、节约药品、连续添加液体等）。形成初步的选择模型：先看状态与条件定大类，再根据具体需求（控制、连续、节约等）选变式。

    设计意图：变“知识罗列”为“模型建构”。引导学生从纷繁的具体装置中抽提出本质规律，形成“以不变应万变”的认知工具。对启普发生器原理的深度剖析，旨在攻克思维难点，提升学生从机械记忆到原理理解的水平。

  3.核心聚焦二：收集与验满的“因气制宜”（10分钟）

    教师活动：提出问题：“收集装置是气体的‘宿舍’，如何根据气体的‘性格’（物理化学性质）为它们安排合适的‘宿舍’？”引导学生从密度（与空气比较）和水溶性两个核心性质出发，总结排空气法（向上、向下）和排水法的适用条件。进一步追问：“如何判断气体‘住满’了？不同‘性格’的气体，‘入住凭证’（验满方法）有何不同？”

    学生活动：回顾并总结：O2、CO2用向上排空气法，H2用向下排空气法；O2、H2等不易溶于水的气体可用排水法。明确验满方法：O2用带火星木条放瓶口，CO2用燃着木条放瓶口。思考排水法收集时，何时表示收集满。

    设计意图：此部分相对基础，采用快问快答、思维导图填空等方式快速梳理，巩固基础，为后续综合设计扫清障碍。强调性质决定方法的核心思想。

  4.初步整合与诊断（10分钟）

    教师活动：发布“探究任务单（一）”：已知某气体X，反应原理为“固体甲+液体乙→X气体”，反应在常温下进行，且需要控制反应的发生与停止以节约药品。请画出你认为最合适的发生装置示意图，并说明理由。若已知X密度略小于空气，难溶于水，请为其推荐至少两种收集方法并说明验满操作。

    学生活动：独立完成，小组内互评。重点讨论发生装置的选择，是否能准确选用启普发生器或其简易替代装置，并合理解释。

    教师活动：巡视指导，选取有代表性的设计方案（正确与典型错误）通过实物投影展示，组织学生点评、纠错。强调“理由”的陈述要基于原理与需求。

    设计意图：实现“学以致用”的第一次迁移。通过一个半开放性的设计任务，诊断学生对本课时核心模型——发生装置选择的理解程度，并在互动点评中深化认识，暴露并解决理解误区。

  （二）第二课时：流程设计——净化、干燥与综合探究（50分钟）

  1.承上启下，引入新疑（5分钟）

    教师活动：展示上节课学生设计的优秀方案，给予肯定。随后提出新挑战：“我们实验室‘生产’出的气体，往往是‘粗产品’，可能含有水蒸气或其他杂质气体。例如，用锌粒与稀硫酸制取的氢气，可能含有水蒸气和少量氯化氢气体（假设酸不纯）；用大理石与稀盐酸制取的二氧化碳，可能含有水蒸气和少量氯化氢气体。如何为我们的‘生产线’增加‘提纯车间’，得到干燥、纯净的气体产品？”

    学生活动：意识到气体制备不仅是“制出来、收起来”，还要“纯起来、干起来”。思维进入新的探究层级。

    设计意图：自然过渡，将复习引向深化。用具体的、学生熟悉的实例引出净化与干燥问题，使学习更具针对性和必要性。

  2.核心聚焦三：净化与干燥的“排兵布阵”（20分钟）

    教师活动：

    第一步：辨析概念。明确“净化（除杂）”与“干燥（除水）”是两种不同的操作，目标不同。

    第二步：探究净化原则。呈现核心原则：“不增、不减、易分”。即：不引入新杂质；不减少主体气体；杂质与试剂反应后的产物易于分离（通常转化为气体、沉淀或水）。以除去CO2中混有的HCl为例，引导学生分析：为什么用饱和NaHCO3溶液，而不用NaOH溶液或水？通过化学方程式和微观粒子分析，让学生深刻理解NaHCO3与HCl反应生成CO2，既不消耗主体气体CO2，又不引入新杂质（NaCl留在溶液中），且装置简单（洗气）。

    第三步：探究干燥剂选择。展示常见干燥剂（浓硫酸、碱石灰、无水氯化钙等）及其“克星”（不能干燥的气体）。引导学生归纳：选择干燥剂的核心是“干燥剂不能与被干燥气体发生化学反应”。组织学生完成“连线题”：将O2、H2、CO2、NH3等气体与可干燥它们的干燥剂相连。

    第四步：确定流程顺序。提出关键问题：“如果一种气体既需要除杂又需要干燥，‘净化塔’和‘干燥塔’应该谁在前谁在后？为什么？”通过小组辩论，引导学生得出一般规律：若用溶液除杂，气体从溶液中出来会带出水蒸气，因此通常先除杂后干燥。但需具体分析，若除杂试剂是固体，顺序可灵活。

    学生活动：积极参与讨论，理解净化三原则。通过对比分析，掌握典型除杂试剂的选择。记忆干燥剂与气体的匹配关系。通过辩论，深刻理解装置连接顺序的逻辑，形成“流程有序”的思维。

    设计意图：将零散的净化、干燥知识系统化、原理化。通过探究“为什么用这个试剂”、“为什么按这个顺序”，培养学生的证据推理与深度思考能力，避免死记硬背。

  3.综合探究与创意设计（20分钟）

    教师活动：发布“探究任务单（二）”——“实验室氨气（NH3）的制备与处理挑战”。提供信息：①原理：氢氧化钙固体与氯化铵固体混合加热。②NH3性质：密度比空气小，极易溶于水，水溶液呈碱性。③目标：制备并收集一瓶干燥、纯净的氨气。提供可供选择的仪器与试剂图。

    学生活动：小组合作，完成以下设计：①选择合适的发生装置并画出。②由于反应产生的水蒸气和可能挥发出的氯化铵，需要净化与干燥。已知NH3是碱性气体，讨论如何选择净化与干燥试剂？③根据NH3的性质，选择最合适的收集方法（提示：排空气法，但需防止倒吸与扩散）。④NH3有刺激性气味，如何对尾气进行环保处理？将整个设计方案用装置连接示意图表示出来，并标注试剂名称和作用。

    教师活动：巡视各小组，提供支架性指导，如提示“碱性气体可用碱性干燥剂”、“极易溶于水的气体收集时如何防止倒吸”、“可用酸液吸收尾气”等。鼓励各小组设计不同方案（如干燥剂选碱石灰还是固体氢氧化钠的讨论）。

    设计意图：这是本专题复习的最高阶挑战。选取一个学生陌生的气体（氨气），但原理（固体加热）和装置模型（与制氧类似）已知，性质与收集、处理方式新颖。这要求学生在全新的情境中，综合调用两节课所构建的全部模型：根据原理选发生装置，根据性质选收集方法，根据杂质性质和气体性质选择净化干燥试剂与尾气处理方法，并合理排序。这是对知识迁移能力、创新设计能力和小组协作能力的终极考验。

  4.展示交流，评价优化（10分钟）

    教师活动：邀请2-3个具有代表性（如有创新点、有典型争议、有常见错误）的小组上台展示设计方案，讲解设计思路。

    学生活动：展示小组讲解，其他小组充当“评审专家”，从“原理正确性”、“装置合理性”、“流程科学性”、“环保安全性”、“表达清晰性”等维度进行提问和评价。可围绕争议点展开辩论，如“尾气吸收装置中，导管末端是否要加倒置漏斗？”“干燥管中药品的填充顺序有无要求？”

    教师活动：主持评议，适时介入进行点拨、总结和提升。特别强调：对于易溶于水的气体，安全防倒吸装置的设计（如安全瓶、倒置漏斗）是工程安全思维的体现。最后，展示一套教师准备的优化方案，并进行梳理总结，将整个“气体实验室制备工程”的思维流程图（从目标气体→反应原理→发生装置→净化干燥→收集方法→验满验纯→尾气处理）完整呈现。

    设计意图：通过展示与互评，将思维过程外显化，在观点的碰撞中进一步澄清认识、优化方案。教师的总结与流程图的呈现，帮助学生将零散的知识点和设计经验，最终升华为一个清晰的、可操作的、系统性的认知模型与思维框架。

  七、作业设计（分层选做）

  （一）基础巩固层（必做）

    1.完成知识结构图：以“气体的实验室制法”为中心，绘制包含“反应原理”、“发生装置（分类及选用依据）”、“收集方法（依据）”、“净化原则与常见试剂”、“干燥剂选择”、“验满/验纯方法”、“尾气处理”等分支的思维导图。

    2.完成3道针对广西中考真题风格的基础选择题和1道装置连接顺序填空题。

  （二）能力提升层（选做A）

    查阅资料，了解“一氧化碳”、“甲烷”的实验室制法（教师可提供简要信息），任选一种，模仿课堂探究任务，设计一份完整的实验室制备方案（含原理、装置图、步骤、注意事项）。

  （三）拓展探究层（选做B）

    思考：工业上大量制取氧气、氢气、二氧化碳的方法与实验室有何本质不同？从反应原理、装置规模、成本控制、产品纯度要求、能量利用等角度，写一篇不少于300字的小短文进行对比分析。

  八、板书设计（图示化、流程化）

    （左侧黑板）

    主题：气体实验室制备“生产线”设计

    一、设计起点：反应原理

      →状态+条件→发生装置“三家族”

        1.固体加热型

        2.固液加热型

        3.固液不加热型(启普器原理：随开随停)

    二、气体“性格”决定去向

      密度、水溶性→收集方法（向上/下排空、排水）

    三、“精制”车间：净化与干燥

      净化原则：不增、不减、易分

      干燥匹配：干燥剂不与被干燥气体反应

      顺序：一般先除杂后干燥（液体除杂时）

    （右侧黑板，课堂生成区）

    四、综合设计示例：NH3的制备

      （随学生展示，教师绘制关键装置连接简图，并标注要点）

      原理：Ca(OH)2+2NH4Cl