人教版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳的实验室制取教学设计

这是一份人教版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳的实验室制取教学设计，共4页。教案主要包含了素养目标，教学重点，教学难点，教具准备，课前预习，教学过程，思想方法，板书设计等内容，欢迎下载使用。
【素养目标】
1.通过分析氧气的实验室制法，讨论实验室制取气体的一般设计思路。
2.根据实验室内制取气体的一般设计思路进行二氧化碳制取的探究实验。
3.通过探究实验初步掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作。
4.了解二氧化碳的部分物理性质，学会收集、检验和验满二氧化碳的方法。
5.使学生初步认识科学探究的意义和基本过程，能提出问题，进行探究活动。用科学的方法去推理、分析、解决实际问题。
6.通过探究实验培养学生主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点，逐步形成良好的学习模式。
【教学重点】
探究实验室制取二氧化碳的原理和实验装置，并利用设计装置制取二氧化碳。
【教学难点】
实验室制取二氧化碳装置的设计思路。
【教具准备】
[仪器]锥形瓶（或广口瓶、大试管）、长颈漏斗，带导管的双孔塞、集气瓶、玻璃片、导气管等。
[试剂]石灰石（或大理石）、碳酸钠、稀盐酸、稀硫酸溶液。
[教具]多媒体电脑平台和PPT课件。
【课前预习】
1.实验室制取CO2常选用石灰石或大理石和稀盐酸，其反应原理是CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑。
2.发生装置的确定取决于反应物的状态和反应条件；CO2气体只能用向上排空气法收集，是因为二氧化碳能溶于水且密度比空气大。
3.CO2的检验与验满：检验CO2气体通常用澄清的石灰水，验满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口。
【教学过程】
一、新课导入
［设问］在课题1中我们学过碳在氧气中充分燃烧、高温下碳还原氧化铜都可以生成二氧化碳，在实验室里制取二氧化碳是否可以利用这些反应呢？下面我们就来探究一下实验室制取二氧化碳的方法。
知识点一 实验室制取二氧化碳的反应原理
［教师活动］提供学生实验探究的参考信息：碳酸钠粉末（Na2CO3）或大理石或石灰石（主要成分都是CaCO3）等碳酸盐均能跟稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)等酸发生反应生成二氧化碳。
［学生活动］实验探究一：探究实验室制取二氧化碳的理想原料。（重点比较反应速率快慢）可供选的[试剂]
（1）碳酸钠粉末（Na2CO3）；（2）石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）反应；(3)碳酸钙粉末（CaCO3）；(4)稀盐酸(有效成分HCl)；(5)稀硫酸(有效成分H2SO4)。可供选的[仪器]试管、药匙、胶头滴管。
［教师活动］
（1）指导学生实验探究中的仪器操作、试剂取用并观察现象；
（2）共同分析总结：根据提供试剂可做如下实验：
[课外拓展]
工业上，通过高温煅烧石灰石的方法制取二氧化碳。CaCO3高温CaO+CO2↑。
①酸钠粉末（Na2CO3）和稀盐酸(有效成分HCl)
②酸钠粉末（Na2CO3）和稀硫酸(有效成分H2SO4)
③灰石或大理石（主要成分是CaCO3）和稀盐酸(有效成分HCl)
④灰石或大理石（主要成分是CaCO3）和稀硫酸(有效成分H2SO4)
⑤酸钙粉末（CaCO3）和稀盐酸(有效成分HCl)
⑥碳酸钙粉末（CaCO3）和稀硫酸(有效成分H2SO4)
（3）现象总结分析：实验中，他们观察发现：实验①②⑤迅速反应，生成大量气体，碳酸钠粉末很快消耗完毕；实验④⑥刚开始冒出了少量气泡，但很快气泡越来越少，试剂有剩余但反应停止；实验③迅速反应，生成较多的气体，反应持续时间较长。
［结论］在实验室里常常用石灰石（或大理石）跟稀盐酸反应来制取二氧化碳：CaCO3+2HCl CaCl2＋CO2↑十H2O
知识点二、实验室制取二氧化碳的装置
1.二氧化碳的性质信息（从生活经验和已有事实推测）
①在标准状况下，二氧化碳的密度是1.977g/L，比空气的密度___（空气是__）。
②把燃着的木条插入盛二氧化碳的集气瓶中，木条_____，说明_____。
③打开汽水瓶盖可以看到_____，这说明二氧化碳溶于水_____（“能”或“不能”）且二氧化碳能与水反应。
④人向澄清石灰水中吹气，看到的现象________，说明二氧化碳能与石灰水中的氢氧化钙［Ca(OH)2］反应。
2.发生装置和收集装置
［提问］如何确定实验室制取二氧化碳的装置？
［教师活动］结合教材及上述提供信息，讲解实验室制取气体的装置选择依据。确定气体发生装置依据：从实验室制取气体的原理出发，根据反应物的状态(如固体与固体反应、固体与液体反应、液体与液体反应等)、反应条件(如是否
规律总结：
（1）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的CaSO4，会覆盖在大理石表面，阻碍反应继续进行；（2）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，会使生成的气体中混有较多氯化氢气体而不纯；（3）不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石（或石灰石），因为它们与稀盐酸反应速率太快，很难控制，且成本较高。
方法总结：
判断一种气体的密度比空气大还是小的方法是：空气的平均相对分子质量约为29，如果某气体的相对分子质量大于29，则这种气体的密度比空气的大；如果某气体的相对分子质量小于29，则这种气体的密度比空气的小。
需要加热、使用催化剂等)来确定气体发生装置。
［讨论］比较实验室制取氧气和二氧化碳的反应物的状态和反应条件。
［小结］实验室制取CO2的发生装置与过氧化氢分解制取O2的相似。
装置 装置特点简易装置，可用于制取少量气体便于添加液体便于添加液体，能控制反应速率可通过开关弹簧夹控制反应的发生与停止
［讲解］确定气体收集装置的依据。根据气体的性质选择气体收集方法（排空气法或排水法）确定气体收装置。
［讨论］比较实验室制取氧气和二氧化碳的性质。
气体气体的密度与空气的比较是否溶于水，是否与水反应
二氧化碳大溶于水，与水反应
氧气略大不易溶于水，不与水反应
［讲解］实验室气体收集方法
a.排水集气法：适用于难溶于水或不易溶于水且不与水发生化学反应的气体。此法收集的气体较为纯净；当有气泡从水槽中冒出时，表明气体收集已满(如图甲）。
重点提示：
若制取的气体有毒，在收集该气体时，还应采取措施防止该气体逸散到空气中，故对多余的气体要进行尾气处理，避免其对空气造成污染。
【思想方法】知识迁移法
选择未学过的气体的制取装置，就要根据实验室中制取气体的一般思路和方法进行知识的迁移。首先要熟悉固体加热型和固液不加热型两种气体的发生装置，知道根据气体的密度和溶解性来选择收集装置，再根据陌生气体的制取原理和性质，与上面的知识对照迁移，找出共同点，再选择仪器的组合。
b.向上排空气集气法：适用于相同状况下，密度比空气大且不与空气中成分反应的气体。操作时应注意将导管口伸到接近集气瓶瓶底处，便于将集气瓶内的空气排尽。同时，应在集气瓶的瓶口处盖上玻璃片，以便稳定气流。此法收集的气体较为干燥，但纯度较差；需要验满(如图4所示)。c.向下排空气集气法：适用于相同状况下，密度比空气小且不与空气中成分反应的气体。操作时应注意将导管口伸到接近集气瓶瓶底处，便于将集气瓶内的空气排尽。此法收集的气体较为干燥，但纯度较差；需要验满(如图5所示)。
［小结］实验室制取二氧化碳可选用向上排空气法收集。
［学生活动］设计实验室制取二氧化碳的装置
［展示］各小组依次出示完成的装置设计图。
装置一： 装置二：
［评价］装置一：装置简单，适用于少量气体制取。装置二：优点便于添加试剂。
［学生活动］各小组按照自己的设计，选择仪器，按照正确的实验步骤自行组装并进行实验，并收集一瓶二氧化碳。
［总结］（1）实验步骤：①连接仪器并检查装置的气密性；②装人石灰石(或大理石)，塞紧橡胶塞；③把反应装置固定好；④向长颈漏斗中加入稀盐酸至浸没长颈漏斗下端管口；⑤收集气体；⑥检验气体是否收集满。
方法点拨：
①制取二氧化碳时，长颈漏斗的下端必须伸到液面以下是为了防止产生的CO2气体从长颈漏斗中逸出。
②收集二氧化碳时，因为二氧化碳气体的密度比空气的大，为了把集气瓶内的空气排尽，使收集的二氧化碳比较纯净，所以把导气管通到集气瓶的底部。
［讨论］怎样检验生成的气体是二氧化碳？如何检验集气瓶中的二氧化碳已收集满了？
［答］检验方法：将产生的气体通入澄清的石灰水中，如果变浑浊，则证明是二氧化碳。
验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条立即熄灭，则证明已收集满了。
［讲解］实验室制取气体的一般思路：①确定制取气体的化学反应原理（在实验室条件下如常温、加热、使用催化剂等，选择什么试剂、通过什么反应来制取这种气体。）②设计制取气体的实验装置（根据反应物的状态和反应条件确定气体发生装置；根据气体的性质如密度、是否溶于水、是否与水反应等，确定气体收集装置。）③验证得到的气体就是所要制取的气体（根据气体的性质如可燃性或助燃性、与某些试剂反应有沉淀生成等进行验证。）
【板书设计】
课题3 二氧化碳制取的实验室制取
1.实验室制取二氧化碳
反应原理：CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O
发生装置：固液常温型
气体收集装置：向上排空气法装置
操作步骤：检查气密性→加试剂（先固后液）→连接装置→收集
2.二氧化的检验与验满
检验：通入澄清的石灰水中，如果变浑浊，则证明是二氧化碳。
验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条立即熄灭，则证明已集满。
2.实验室制取气体的一般思路
①确定制取气体的化学反应原理
②设计制取气体的实验装置：根据反应物的状态和反应条件确定
③验证得到的气体就是所要制取的气体：根据气体的性质
【课堂小结】
本节课主要学习了实验室中制取二氧化碳的反应原理和实验装置，并了解了实验室制取气体实验的一般思路，包括也学会了二氧化碳检验与验满操作。
【布置作业】
完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。