初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳的实验室制取教案

这是一份初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳的实验室制取教案，共14页。

科目
化学
课题
二氧化碳的实验室制取
创作时间
解读教材
教材分析
本课题主要研究实验室如何制取二氧化碳,安排在学习碳的氧化物之后,具有由浅入深的作用。虽然空气中有二氧化碳,但在化学实验中需要的大量的二氧化碳气体还必须使用本节课所介绍的简便方法制取。由于学生已经在第二单元学习了氧气的实验室制法,因此对于气体的制取原理、装置、收集还是比较熟悉的。本节课通过探究实验既巩固了初中化学常见气体的制取方法,又培养了学生应用科学知识解决实际问题的能力。
教学目标
1.科学思维：通过对二氧化碳发生和收集装置的创新设计和分析，培养创新意识。通过二氧化碳制取的学习，构建气体制取的认知模型。
2.科学探究与实践：能独立或与他人合作参与实验、收集证据、并进行分析得出结论；能正确选择仪器设计实验室制取二氧化碳的装置；初步学习用简单的装置和方法制取二氧化碳。
3.科学态度与责任：通过探究活动，初步养成严谨求实、尊重实证的科学态度，具有批判意识。
教学重点
初步了解实验室制取二氧化碳的反应原理,学会选择发生装置和收集方法。
教学难点
学会组装仪器，理解实验室制取气体的一般思路和方法。
解读学生
学情分析
知识储备：1.实验室制取二氧化碳的方法 2.二氧化碳的部分性质
能力储备：熟悉实验基本操作，有一定的实验设计和分析能力
缺乏： 1.对二氧化碳的认识比较零数，单一 2.构建认知模型的能力和主动性较差3.创新意识较薄弱
解读方法
教学方法
1 、对照探究 2 、互动合作 3 、演示实验 4 、理论讲解
学习方法
1 、探究学习 2 、合作学习 3 、 自主创新 4 、反思总结
教学手段
希沃5课件、教学视频、演示实验、学生实验
教学过程
步骤一：[创设情境 导入新课]
活动1：创设情境
导入新课
【视频引入】 淀粉革命:二氧化碳合成淀粉。
【讲解】 2023年9月24号中国科学院天津工业生物技术研究所在《科学》杂志发表二氧化碳人工合成淀粉的技术,在全世界范围内引起了广泛关注。该项技术对于我国碳中和、粮食安全、太空探索等领域具有重要指导意义,一是可以解决粮食危机,缓解耕地紧张, 减少化肥、农业对环境的危害, 二是可以减少碳排放, 缓解气候问题,三是可以成为外太空探索的有效保障。
【过渡】 在实验室中研究二氧化碳之前,我们需要先制取它。今天我们就来探究一下实验室中二氧化碳的制取吧!
设计意图
从视频资料引入新课,引导学生学习化学的兴趣、激发学生学习的热情。
步骤二：探究学习
活动1：实验室制取CO2反应原理的选择
【交流讨论】 联系所学知识和日常生活, 列举你所知道的能生成二氧化碳的反应。
(1)生物体的呼吸作用可产生二氧化碳。
(2)碳在氧气中燃烧生成二氧化碳:C+O2CO2。
(3)蜡烛燃烧可生成二氧化碳:石蜡+氧气二氧化碳+水。
(4)木炭还原氧化铜, 生成铜和二氧化碳:C+2CuO2Cu+CO2 ↑。
【思考】 这些方法中哪些适用于实验室制取二氧化碳?
【交流总结】 上述4个反应中,前3个反应制取气体不纯, 第4个反应条件是高温,条件要求高,不易操作,都不适用于实验室制取二氧化碳。实验室常用含碳酸根离子的化合物和酸在常温下制取二氧化碳。
【查阅资料】 含碳酸根离子的化合物能与稀盐酸或稀硫酸产生较纯净的二氧化碳气体。
(1)Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2 ↑
(2)CaCO3+H2SO4CaSO4+H2O+CO2 ↑
(3)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 ↑
【探究实验】 学生利用提供的试剂,小组合作进行以下实验,并完成实验报告。
（提示：实验室制取气体要求：药品廉价易得、反应速度适中、反应能持续进行）
实验1:在试管①中取一定量碳酸钙粉末,再加入适量稀盐酸。
实验2:在试管②中取一定量石灰石,再加入适量稀硫酸。
实验3:在试管③中取一定量石灰石,再加入适量稀盐酸。
实验4:在试管④中取一定量碳酸钠粉末,再加入适量稀盐酸。
实验报告如下表:
实验试剂
实验现象
实验分析(是否适用于实验室制取气体)
1.碳酸钙粉末和稀盐酸
2.石灰石和稀硫酸
3.石灰石和稀盐酸
4.碳酸钠粉末和稀盐酸
【交流与总结】 实验1和实验4: 反应的速率太快,产生的气体不利于收集,故不便采用;实验2虽然开始会产生二氧化碳,但由于生成的硫酸钙是微溶物质, 会覆盖在大理石的表面, 阻碍反应进一步进行,故也不便采用;实验3操作简便,原料廉价,反应速率适中, 气体易于收集,反应条件易于控制且生成物无杂质。故实验室通常选用大理石(
或石灰石)与稀盐酸反应来制取二氧化碳。
【思考】1.实验室不用浓盐酸与石灰石反应制取CO2的原因?
【讲解】 浓盐酸具有挥发性,使制得的气体中混有HCl气体,导致收集到的二氧化碳不纯，所以不能用浓盐酸。
【板书】一、反应原理CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 ↑。
设计意图
运用温故而知新的方法，引导学生回顾我们已经了解的能得到二氧化碳的方法，将新旧知识建立联系，学生会一定程度上对新内容增加熟悉感，利用已有知识为探究新知识提供依据，让学生能体验到探究方法以及其中的乐趣。然后联系实验室制取气体应考虑的因素判断给出的方法是否适合实验室制取二氧化碳，培养学生观察能力，分析总结能力以及严谨、认真的科学态度，树立从多角度、多层次观察分析、解决问题的意识。通过氧气和二氧化碳相关性质的比较，了解发生装置和收集装置的异同，自主合作探究，突出强化教学重点，化解教学难点。帮助学生建立较完整的感性认识， 了解实验原理选择的一般规律。
活动2：探究－制取CO2装置的设计
【过渡】 实验室制取气体的装置一般分为发生装置和收集装置两部分, 展示装置
图片。识别发生装置和收集装置。
A B C D E
【学生活动】 二氧化碳和氧气的实验室制取及相关性质比较
气体
制取原理
反应物的
状态
反应条件
发生装置
CO2
稀盐酸与大理石(或石灰
石)
O2
加热高锰酸钾
分解过氧化氢溶液
【交流讨论】 确定气体的发生装置时应考虑哪些因素?
【总结】 确定气体的发生装置要考虑两个因素:
(1)反应物的状态:是固体与固体反应;还是固体与液体反应;还是液体与液体反应等。
(2)反应条件:是否需要加热;是否需要催化剂等。
【小结】 二氧化碳的实验室制法的发生装置应选择固液常温型。
【学生活动】
1. 根据提供的仪器,组装实验室制取CO2的发生装置。
2.小组代表展示,对比并评价装置的优缺点。
【总结与交流】 小组代表展示,各组相互交流, 总结各装置的优缺点。
【交流讨论】 确定气体的收集装置时应考虑哪些因素?
(1)向上排气法——密度比空气的大。
(2)向下排气法——密度比空气的小。
(3)排水法——不易溶于水;不与水反应。
向上排气法 向下排气法 排水法
【查阅资料】 空气的平均相对分子质量为29,若某气体的相对分子质量大于29,则这种气体的密度比空气大;若某气体的相对分子质量小于29,则这种气体的密度比空气小。
1.二氧化碳的相对分子质量为44,则二氧化碳的密度大于空气。
2.二氧化碳能溶于水并与水反应。
【总结】 实验室收集二氧化碳用向上排气法。
设计意图
培养变通能力和发散思维，让学生进一步熟悉二氧化碳制取、收集以及验满的操作 , 能根据实验室制取二氧化碳的相关信息举一反三, 真正达到自行获得知识的目的 。同时体现了建构主义理论的教学思想，让学生根据已有的知识和根据所需搜集的知识，建构成自身的知识网络， 以便进一步地学习归纳总结新知识。
活动3：制取CO2
并检验
【学生实验】 用上述实验原理和小组选择的装置制取并收集一瓶二氧化碳 。
【板书】 二、装置 发生装置： 固液不加热型
收集装置： 向上排空气法
三、检验方法：将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊即为二氧化碳
四、验满：将燃着的木条放在集气瓶 口，木条熄灭即满。
五、存放：正放。
【交流讨论】 归纳实验室里制取气体的一般思路和方法。
【延伸拓展】 用以下发生装置制取气体有什么优点？
设计意图
通过学生自己动手组装展示和汇报，培养学生的创新精神和实践能力，让他们亲身体验了自 己设计成果的乐趣。通过多媒体辅助教学让学生把实物与图示有机结合，使他们能够正确地掌握实验操作步骤，也体现了“学生主体，老师主导 ”的理念。
步骤三：课堂小结
课堂小结
药品：
实验装置
存放：
反应原理：
检验方法：
验满方法：
实验室
制取 CO2
设计意图
学生对本节课的收获作出总结，以加强知识间的联系，形成知识网络，通过学生对现象的描述、分析，水到渠成的得出实验室制取二氧化碳的方法，系统的理清学生的知识结构。
设计意图
提高学生理论联系实际的能力，培养学生们对化学的学习兴趣。同时引导学生学会利用网络进行学习，改变目前我们农村学生只会利用网络聊天、玩游戏的现象，也加强了学科之间的联系， 同时为酸的性质做好铺垫。
巩固应用
巩固应用
1 、 实验室常用亚硫酸钠(Na2SO3)固体与浓硫酸反应来制取SO2 。已知：SO2是一种没有颜色且有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，密度比空气大，常温下在空气中不发生反应。制取SO2 的发生装置为 收集装置为 。
2 、实验室用无水醋酸钠和碱石灰两种固体混合物加热制甲烷气体， 甲烷的密度比空气的小，难溶于水，制取甲烷的发生装置为 收集装置为 。
设计意图
通过练习及时检测巩固学生对本节课的知识掌握情况，了解自己课堂效果，并反馈
学情，为下一课时的教学作准备。
【课外拓展一】有兴趣的同学回家利用代用品制取二氧化碳
设计意图
提高学生理论联系实际的能力，培养学生们对化学的学习兴趣。同时引导学生学会利用网络进行学习，改变目前我们农村学生只会利用网络聊天、玩游戏的现象，也加强了学科之间的联系， 同时为酸的性质做好铺垫。
板书设计
二氧化碳的实验室制取
一、反应原理：
1.药品：大理石或石灰石和稀盐酸
2.反应化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
二、装置： 发生装置---固液常温型
收集装置—向上排空气法
三、检验方法：澄清石灰水（变浑浊）
四、验满：将燃着的木条放在集气瓶 口（木条熄灭）
教学反思
本节课以实验室制取二氧化碳为核心，在学生已有的知识的基础上自己设计出实验装置，并用自 己的设计制取气体，保持并发展学习积极主动性。对学生今后的学习继续保持学习的积极性和自觉性。通过新旧知识的联系，逐步建构知识网络，整合学习方法和总结一些规律，提升综合分析能力，对今后的学习具有发展性和启发性。
课后在与学生的交流以及学生学情反馈中，发现学生在根据实验原理选择装置上还有些模糊。为此我对本节课的探究学习环节中活动二不断的思考。如果在装置选择的探究活动中利用下表进行比较，让学生在比较中寻求规律来降低活动的难度，会更有利于学生形成生成性问题。从而达到学会根据实验原理选择装置的目的。