化学二氧化碳的实验室制取与性质教案

这是一份化学二氧化碳的实验室制取与性质教案，共13页。教案主要包含了知识目标，核心素养目标等内容，欢迎下载使用。
一、知识目标
1．掌握实验室制取二氧化碳的药品、反应原理及装置选择。
2．练习实验室里制取二氧化碳和用向上排空气法收集气体。
3．加深对二氧化碳性质的认识。
二、核心素养目标
1．宏观辨识与微观探析：从宏观现象（如实验中的各种现象）认识二氧化碳的性质，从微观角度理解二氧化碳与其他物质反应的实质。
2．科学探究与创新意识：通过实验室制取二氧化碳和验证其性质的实验，培养学生的实验操作能力和科学探究精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3．科学态度与社会责任：培养学生严谨的科学态度，认识到化学在生产生活中的重要作用，增强学生的社会责任感。
一、教学重点
实验室制取二氧化碳的原理、方法和二氧化碳的性质。
二、教学难点
二氧化碳性质实验的设计和操作，以及对实验现象的分析和解释。
本节教学内容出自人教版2024年版九年级化学上册第六单元《碳和碳的氧化物》中的实验活动3——《二氧化碳的实验室制取与性质》。该实验活动是在学生学习了二氧化碳的实验室制取原理以及相关性质理论知识之后的实践操作内容，它将理论与实践紧密结合，对于学生深入理解二氧化碳的制取和性质具有重要意义。
本实验活动主要围绕二氧化碳的制取和性质展开。在制取部分，学生将练习使用石灰石（或大理石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，并掌握向上排空气法收集气体的操作。这不仅是对之前所学制取原理的实际应用，也为后续学习其他气体的制取提供了方法和思路。在性质部分，通过多个实验，如倾倒二氧化碳熄灭蜡烛、二氧化碳与水反应使石蕊溶液变色、二氧化碳使澄清石灰水变浑浊等，让学生直观地感受二氧化碳的物理和化学性质，加深对知识的理解和记忆。教材还设置了问题讨论和技能实战环节，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提升学生的实验操作技能和科学思维。
教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。在知识方面，学生已经学习了氧气的实验室制取方法，对气体制取的一般思路和方法有了初步的认识，同时也了解了二氧化碳的一些基本性质，如不能燃烧、不支持燃烧等。这为本节实验活动的开展奠定了良好的基础。 然而，九年级学生的思维仍以形象思维为主，对于抽象的化学概念和原理理解起来可能存在一定的困难。在实验操作方面，虽然学生有过一些简单的实验经历，但对于较为复杂的实验装置连接、气密性检查等操作还不够熟练，需要教师进行详细的指导和示范。此外，学生在实验过程中可能会出现观察不仔细、分析问题不深入等问题，教师要引导学生养成良好的实验习惯和科学态度。
在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合教材内容，设计生动有趣的实验活动，激发学生的学习兴趣，让学生在实践中巩固知识，提高实验操作能力和科学探究能力。
教学环节一 课堂导入
【播放视频】同学们，在正式开始今天的课程之前，老师先给大家播放一段有趣的视频。（播放一段汽水生产的视频，重点展示汽水在灌装过程中产生大量气泡的画面）
【提出问题】大家在视频里看到汽水生产过程中产生了好多气泡，那有没有同学知道这些气泡是什么气体呀？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生大胆猜测，学生可能会回答二氧化碳）
【联系生活实例】没错，这些气泡就是二氧化碳。其实二氧化碳在我们生活中无处不在，像我们喝的汽水、啤酒里都溶有二氧化碳，当我们打开瓶盖时，它就会跑出来形成气泡。还有，大家去超市的时候有没有注意到，一些食品的保鲜包装里也充有二氧化碳，这是利用了它的什么性质呢？另外，在一些舞台表演中，常常会出现云雾缭绕的梦幻效果，这也是二氧化碳在发挥作用，固态的二氧化碳也就是干冰，升华时会吸收大量的热，从而产生这种奇妙的景象。那二氧化碳是怎么制取的，又有哪些性质呢？带着这些疑问，让我们一起进入今天“二氧化碳的实验室制取与性质”的学习。
设计意图
1.联系生活实际：列举汽水、食品保鲜包装、舞台表演等多个生活实例，让学生感受到二氧化碳在生活中的广泛应用，将抽象的化学知识与实际生活紧密联系起来，让学生认识到化学知识的实用性，提高他们对化学学习的兴趣。
2.引发思考，导入新课：由生活实例引出关于二氧化碳制取和性质的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，增强学习的主动性和积极性。
教学环节二 知识回顾
【引入】同学们，在学习今天关于二氧化碳的实验室制取与性质的实验活动之前，我们先来回顾一下之前学过的实验室制取二氧化碳的相关知识。大家想一想，实验室制取二氧化碳可是我们之前重点学习的内容，它对于我们今天的实验至关重要。
【问题】实验室制取二氧化碳的试剂是什么？反应的化学方程式怎么写？收集二氧化碳用什么方法？验满方法又是什么呢？
【学生思考回答】实验室制取二氧化碳的试剂是石灰石（或大理石）和稀盐酸。反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。收集二氧化碳用向上排空气法。验满方法为将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满。
【讲解】评价、强调：大家回答得都很准确。石灰石（或大理石）的主要成分是碳酸钙，它和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。向上排空气法适用于收集密度比空气大的气体，二氧化碳的密度比空气大，所以用这种方法收集。验满时一定要把燃着的木条放在集气瓶口，这是判断二氧化碳是否收集满的关键操作。
设计意图
通过知识回顾，帮助学生巩固之前学过的实验室制取二氧化碳的基础知识，为后续的实验活动做好铺垫。问题的设置引导学生主动思考，加深对知识点的理解。对应训练题可以及时检验学生对知识的掌握情况，强化学生对重点知识的记忆和应用能力。
教学环节三 制取二氧化碳实验
活动一：实验用品介绍
【引入】要进行实验，我们首先得了解需要用到哪些实验用品。就像厨师做菜需要准备好各种食材和厨具一样，我们做实验也需要准备好相应的试剂和仪器。
【问题】请大家阅读课件上关于实验用品的内容，找出实验试剂和实验仪器分别有哪些？
【学生思考回答】实验试剂有石灰石(或大理石)、稀盐酸、澄清石灰水、石蕊溶液、蜡烛、木条、蒸馏水。实验仪器有烧杯、试管、集气瓶、量筒、玻璃导管、乳胶管、带导管的单孔橡胶塞、铁架台(带铁夹)、试管夹、玻璃片、酒精灯、镊子、火柴。
【讲解】评价、强调：大家找得很准确。这些试剂和仪器在实验中都有各自的用途。比如石灰石（或大理石）和稀盐酸是制取二氧化碳的原料，澄清石灰水用于检验二氧化碳，石蕊溶液用于探究二氧化碳与水的反应等。仪器的正确使用和操作是保证实验成功的关键，大家在后续实验中要注意规范操作。
活动二：制取二氧化碳实验过程
【问题】制取二氧化碳的第一步操作是什么？为什么要进行这一步操作呢？
【学生思考回答】第一步操作是按图所示连接装置，并检查装置的气密性。检查装置气密性是为了防止装置漏气，保证实验的顺利进行。
【讲解】评价、强调：非常正确。检查装置气密性是实验的重要步骤，如果装置漏气，就无法收集到二氧化碳。接下来我们一起看一下检查气密性的具体操作和现象。
【师生活动】
1.教师演示按图连接装置并检查气密性的操作，学生观察。
2.教师提问：大家看到了什么现象？
3.学生回答：导管口有气泡冒出。
4.教师讲解：导管口有气泡冒出说明装置气密性良好。如果没有气泡冒出，可能装置存在漏气问题，需要重新检查和连接。
【问题】接下来我们要在试管里放入石灰石（或大理石）并注入稀盐酸，大家预测一下会有什么现象发生呢？
【学生思考】回答：可能会产生气泡。
【师生活动】
1.教师指导学生在试管里放入几小块石灰石（或大理石），然后小心地向试管里注入15 mL稀盐酸，学生观察现象。
2.学生回答：试管里产生无色气泡。
3.教师讲解：产生无色气泡说明发生了化学反应，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
【问题】我们用什么方法收集二氧化碳呢？如何验满呢？
【学生思考】
1.回答：用向上排空气法收集二氧化碳。
2.回答：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满。
【师生活动】
1.教师指导学生用向上排空气法收集气体，并进行验满操作，学生观察现象。
2.学生回答：燃着的木条熄灭。
3.教师讲解：燃着的木条熄灭说明集气瓶中的二氧化碳已满。然后用玻璃片盖住备用。
教学环节四 二氧化碳性质实验
活动一：实验用品介绍
【引入】我们已经成功制取并收集了二氧化碳，接下来就来探究二氧化碳的性质。二氧化碳在我们的生活中很常见，但是它有哪些特殊的性质呢？让我们通过实验来一探究竟。
【问题】我们第一个探究二氧化碳性质的实验是什么？大家预测一下会有什么现象发生呢？
【学生思考】
1.回答：第一个实验是把一支短蜡烛固定在烧杯底部，点燃。拿起收集满二氧化碳的集气瓶，向烧杯内缓慢倾倒二氧化碳。
2.回答：可能蜡烛会熄灭。
【师生活动】
1.教师演示该实验操作，学生观察现象。
2.学生回答：蜡烛熄灭。
3.教师讲解：蜡烛熄灭说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧。
【问题】接下来我们要探究二氧化碳与水的反应，具体怎么做呢？
【学生思考】回答：用两支试管中分别加入2ml蒸馏水，然后各滴入1 - 2滴石蕊溶液，观察试管中溶液的颜色。向另一支试管中通入二氧化碳，观察现象，并与静置的试管中溶液的颜色进行对比。
【师生活动】
1.教师指导学生进行实验操作，学生观察现象。
2.学生回答：溶液呈紫色，通CO2后呈红色。
3.教师讲解：溶液呈紫色是石蕊溶液本身的颜色，通CO2后呈红色说明二氧化碳与水反应生成了碳酸，反应的化学方程式是CO2+H2O=H2CO3。
【问题】我们对通入二氧化碳的试管进行加热，又会有什么现象呢？
【学生思考】回答：可能溶液颜色会发生变化。
【师生活动】
1.教师指导学生将通入二氧化碳的试管放在酒精灯火焰上加热，学生观察现象。
2.学生回答：溶液变为紫色。
3.教师讲解：溶液变为紫色说明碳酸不稳定，受热分解生成了二氧化碳和水，反应的化学方程式是H2CO3===△CO2↑+H2O。
【问题】最后我们用澄清石灰水来检验二氧化碳，会有什么现象呢？
【学生思考】回答：澄清石灰水可能会变浑浊。
【师生活动】
1.教师指导学生另取一支试管，向其中加入少量澄清石灰水。然后通入二氧化碳，学生观察现象。
2.学生回答：澄清石灰水变浑浊。
3.教师讲解：澄清石灰水变浑浊说明二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀，反应的化学方程式是CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质
实验目的
实验用品
实验过程
二氧化碳的制取
二氧化碳的性质
实验活动3 二氧化碳的实验室制取与性质
一、二氧化碳的制取
1.制取试剂：石灰石（或大理石）和稀盐酸
2.反应方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
3.收集方法：向上排空气法
4.验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满
二、二氧化碳的性质
1.密度与助燃性：蜡烛熄灭，CO₂的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧
2.与水反应
（1）通CO₂前溶液呈紫色，通CO₂后呈红色，CO₂＋H₂O ═══ H₂CO₃
（2）加热后溶液变为紫色，H₂CO₃ ═══ CO₂↑＋H₂O
3.与石灰水反应：澄清石灰水变浑浊，CO₂＋Ca(OH)₂ ═══ CaCO₃↓＋H₂O
如图是CO₂的实验室制取与性质验证的部分操作，其中错误的是（ ）

A．检查装置气密性 B．加入固体试剂 C．收集并验满 D．验证气体性质
【答案】C
【解析】A选项，检查装置气密性时，将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好，该操作正确；B选项，加入固体试剂时，先将试管横放，用镊子把固体放在试管口，再慢慢将试管竖立起来，使固体缓缓滑到试管底部，该操作正确；C选项，收集二氧化碳用向上排空气法，验满时应将燃着的木条放在集气瓶口，而不是伸入集气瓶内，该操作错误；D选项，验证二氧化碳性质时，将二氧化碳通入澄清石灰水或滴有石蕊溶液的水中等操作是合理的，该操作正确。所以答案选C。
2．某同学用图示装置制取并收集二氧化碳，请指出该装置的两个错误：
（）____________________________；
（2）____________________________。
【答案】
（1）长颈漏斗下端没有伸入液面以下
（2）采用向下排空气法收集
【解析】①长颈漏斗下端没有伸入液面以下，会导致生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出，无法收集到二氧化碳；②二氧化碳的密度比空气大，应该采用向上排空气法收集，而该装置采用向下排空气法收集，不能收集到二氧化碳。
3．如图，向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是 ，由此可知二氧化碳的性质是 。取少量塑料瓶中的液体于试管中，滴加几滴紫色石蕊溶液，振荡，观察到的现象是 。
【答案】
软塑料瓶变瘪；能溶于水；溶液变为红色
【解析】向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约1/3体积的水，振荡后，二氧化碳溶于水，瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，软塑料瓶变瘪，说明二氧化碳能溶于水；二氧化碳溶于水后与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，所以取少量塑料瓶中的液体于试管中，滴加几滴紫色石蕊溶液，振荡后溶液变为红色。
4．CO₂是一种重要的化工原料。小红同学在实验室内制取CO₂并验证其性质。
（1）实验室利用图1装置制取CO₂并验证其性质，组装发生装置A应选择的仪器是 (填序号)，写出该反应的化学方程式 。
（2）装置B中发生反应的基本类型是 。
（3）若装置C中盛放少量澄清石灰水，实验中可观察到的现象是 。
【答案】
（1）①⑤⑥；CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
（2）化合反应
（3）澄清石灰水变浑浊
【解析】（1）实验室制取二氧化碳用石灰石（或大理石）和稀盐酸，发生装置是固液不加热型，组装发生装置A应选择的仪器是①⑤⑥；反应的化学方程式为CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。（2）装置B中是二氧化碳与水反应生成碳酸，该反应是两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应。（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以若装置C中盛放少量澄清石灰水，实验中可观察到的现象是澄清石灰水变浑浊。
在本次教学中，通过实验活动让学生亲身体验二氧化碳的制取与性质验证，学生的参与度较高，对知识的理解和掌握较好。在实验过程中，学生能够积极思考，提出问题并尝试解决问题，培养了他们的动手能力和科学思维。但也存在一些不足之处，比如部分学生在操作时不够规范，对实验现象的观察和分析不够准确。在今后的教学中，应加强对实验操作规范的指导，提前做好示范和强调，同时引导学生更加细致地观察实验现象，提高他们分析问题和解决问题的能力。另外，对于问题讨论和技能实战部分，可以让学生更多地发表自己的见解，进一步激发他们的学习兴趣和主动性。