第2節(jié)二氧化碳的實驗室制法一、知識目標1.了解實驗室制取二氧化碳的原理，能寫出對應的化學方程式。2.探究并掌握實驗室制取二氧化碳的裝置及步驟，學會檢查裝置氣密性、收集和檢驗二氧化碳的方法。3.比較實驗室制取氧氣和二氧化碳的方法，歸納出實驗室制取氣體的一般思路和方法。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上認識實驗室制取二氧化碳的藥品、現(xiàn)象和操作；從微觀角度理解反應原理，分析不同反應產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因。2.證據(jù)推理與模型認知：通過對不同制取二氧化碳反應的實驗現(xiàn)象分析，推理出適宜的實驗原理；建立實驗室制取氣體的一般思路和方法的模型。3.科學探究與創(chuàng)新意識：依據(jù)探究目標設計并實施制取二氧化碳的實驗方案，體會合作與交流在科學探究中的重要作用；嘗試對實驗裝置進行創(chuàng)新設計。4.科學態(tài)度與社會責任：認識到化學實驗的嚴謹性和規(guī)范性，培養(yǎng)安全意識和環(huán)保意識；了解二氧化碳在生活和生產(chǎn)中的應用，體會化學與社會的緊密聯(lián)系。一、教學重點1.實驗室制取二氧化碳的原理、裝置及步驟；實驗室制取氣體的一般思路和方法。二、教學難點1.根據(jù)反應原理和氣體性質(zhì)選擇合適的實驗裝置；對不同實驗裝置特點的分析和應用。本節(jié)教學內(nèi)容出自滬教版2024年版九年級化學上冊第五章第二節(jié)《二氧化碳的實驗室制法》。二氧化碳作為初中化學的重要物質(zhì)，其實驗室制法是初中化學氣體制取的重點內(nèi)容，具有承上啟下的作用。在學習氧氣制取的基礎上，進一步探究二氧化碳的制取，能加深學生對氣體制取原理、裝置選擇等知識的理解和應用，為后續(xù)學習其他氣體的制取奠定基礎。教材首先通過工業(yè)制取二氧化碳的原理引發(fā)學生思考該反應是否適用于實驗室制取，進而引導學生探究實驗室制取二氧化碳的適宜原理。接著詳細介紹了制取二氧化碳的裝置及步驟，包括發(fā)生裝置和收集裝置的選擇依據(jù)，以及實驗操作的具體流程。最后歸納總結(jié)了實驗室制取氣體的一般思路，使學生對氣體制取有更系統(tǒng)、更深入的認識。這種編排符合學生的認知規(guī)律，有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力和歸納總結(jié)能力。教學對象是九年級學生，他們已經(jīng)具備了一定的化學基礎知識，如氧氣的制取、常見物質(zhì)的性質(zhì)等，對化學實驗也有了一定的操作技能和觀察分析能力。在思維方面，正從形象思維向抽象思維過渡，開始具備一定的邏輯推理和分析歸納能力，但在綜合運用知識解決實際問題的能力上還有待提高。在學習本節(jié)課之前，學生雖然對氣體制取有了初步的了解，但對于如何選擇合適的藥品、裝置以及確定實驗步驟等還缺乏深入的思考和實踐。因此，在教學過程中，要充分利用學生已有的知識和經(jīng)驗，引導他們通過對比、分析、實驗探究等方法，自主構(gòu)建實驗室制取二氧化碳的知識體系。同時，要關(guān)注學生在實驗操作和問題解決過程中可能遇到的困難，及時給予指導和幫助，培養(yǎng)他們的科學探究精神和創(chuàng)新意識。此外，還要注重引導學生將所學知識與生活實際相結(jié)合，提高學生學習化學的興趣和積極性。教學環(huán)節(jié)一新課導入【播放視頻】同學們，老師先給大家播放一段視頻。視頻中展示的是碳酸飲料的生產(chǎn)過程，大家可以看到在生產(chǎn)過程中會有大量的氣泡產(chǎn)生，這些氣泡就是二氧化碳氣體。在我們的生活中，二氧化碳也有著廣泛的應用，比如舞臺上的煙霧效果、人工降雨等都離不開二氧化碳。而在工業(yè)生產(chǎn)中，二氧化碳也是一種重要的化工原料?！咎岢鰡栴}】既然二氧化碳在生活和生產(chǎn)中有這么多的用途，那大家想一想，我們?nèi)绾尾拍塬@取二氧化碳呢？在工業(yè)上，我們可以通過高溫煅燒石灰石來制取二氧化碳，但是這個反應對反應條件要求很高，那么這個方法是否同樣適用于實驗室制取二氧化碳呢？【組織討論】除了工業(yè)制取二氧化碳的方法，還有哪些化學反應可以生成二氧化碳呢？老師給大家列舉幾個，比如一氧化碳燃燒、碳在氧氣中充分燃燒、碳酸氫銨受熱分解。大家分組討論一下，這些化學反應適合于實驗室制取二氧化碳嗎？【設計意圖】1.激發(fā)學生興趣：通過播放碳酸飲料生產(chǎn)過程的視頻，展示二氧化碳在生活和生產(chǎn)中的實際應用，能讓學生直觀地感受到二氧化碳的重要性，從而激發(fā)學生對獲取二氧化碳方法的探究興趣，提高學生的課堂參與度。2.聯(lián)系生活生產(chǎn)：將二氧化碳的制取與生活中的碳酸飲料生產(chǎn)、舞臺煙霧效果、人工降雨以及工業(yè)生產(chǎn)中的化工原料等實際場景相聯(lián)系，使抽象的化學知識變得具體而有趣，讓學生明白化學知識在生活和生產(chǎn)中的廣泛應用。3.引發(fā)思考，導入新課：提出工業(yè)制取二氧化碳的方法是否適用于實驗室以及列舉其他生成二氧化碳的反應并讓學生討論是否適合實驗室制取，這些問題能引發(fā)學生的思考，自然地過渡到本節(jié)課關(guān)于實驗室制取二氧化碳的主題，讓學生明確學習方向，帶著問題去探索新知識，提高學習的主動性和積極性。教學環(huán)節(jié)二實驗室制取CO2的原理活動一引入實驗室制取CO2的探究【引入】在生活、生產(chǎn)和實驗室中，我們都需要用到CO2。那么如何獲取CO2呢？工業(yè)上制取的原理是【設計意圖】通過生活、工業(yè)制取CO2的情境，引發(fā)學生對實驗室制取【師生活動】1.教師提出問題，展示工業(yè)制取CO2.教師進一步提問：“還有哪些化學反應可以生成二氧化碳？”讓學生分組交流討論。3.學生分組討論后，代表回答可能的反應，如一氧化碳燃燒、碳在氧氣中充分燃燒、碳酸氫銨受熱分解等。4.教師引導學生分析這些反應是否適合實驗室制取CO【對應訓練1】下列反應中，不適合實驗室制取二氧化碳的是（）A.碳酸鈉與稀鹽酸反應B.石灰石與稀鹽酸反應C.一氧化碳燃燒D.碳酸鈣與稀鹽酸反應【答案】C【解析】一氧化碳燃燒生成二氧化碳的反應，生成的氣體不易收集且操作不安全，不適合實驗室制取二氧化碳。而碳酸鈉與稀鹽酸反應、石灰石（主要成分碳酸鈣）與稀鹽酸反應都可以用于實驗室制取二氧化碳。所以答案選C?！緦柧?】工業(yè)上高溫煅燒石灰石制取，反應的化學方程式為CaCO【答案】不能。因為該反應條件是高溫，在實驗室中難以實現(xiàn)，且反應速率不易控制，所以不適合實驗室制取?！窘馕觥繉嶒炇抑迫怏w需要考慮反應條件簡便、反應速率適中、操作安全等因素。工業(yè)制取的高溫條件在實驗室較難達到，不符合實驗室制取氣體的要求?；顒佣骄繉嶒炇抑迫O2的適宜藥品【引入】我們已經(jīng)知道一些生成CO【設計意圖】通過對不同反應的實驗現(xiàn)象觀察和分析，讓學生自主探究出實驗室制取CO【師生活動】1.教師展示可以產(chǎn)生二氧化碳的反應：碳酸鈉與稀鹽酸反應、碳酸鈉與稀硫酸反應、石灰石與稀鹽酸反應、石灰石與稀硫酸反應，并給出相應的化學方程式。2.教師提出問題：“這些方法是否都適用于實驗室制取CO2？3.學生分組進行實驗，觀察并記錄生成CO2的反應實驗現(xiàn)象，如碳酸鈉粉末與稀鹽酸4.教師引導學生根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷適宜的實驗原理，學生得出實驗室常用塊狀石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳的結(jié)論。5.教師講解實驗室制取二氧化碳的化學反應原理，包括藥品（石灰石或大理石，主要成分是與稀鹽酸）和反應原理（CaCO3+2HCl=【對應訓練3】實驗室制取二氧化碳時，不能用稀硫酸代替稀鹽酸的原因是（）A.稀硫酸與石灰石不反應B.反應速率太快，不易控制C.生成的氣體不純D.生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在石灰石表面，阻止反應繼續(xù)進行【答案】D【解析】稀硫酸與石灰石反應生成的硫酸鈣微溶于水，會覆蓋在石灰石表面，阻止反應繼續(xù)進行，導致反應不能持續(xù)產(chǎn)生二氧化碳，所以不能用稀硫酸代替稀鹽酸。因此答案選D。教學環(huán)節(jié)三實驗室制取的裝置及步驟活動一確定實驗室制取CO【引入】我們已經(jīng)確定了實驗室制取CO2的原理，接下來要考慮制取【設計意圖】引導學生思考確定氣體制取裝置的因素，為選擇實驗室制取CO【師生活動】1.教師提出問題：“確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時應考慮的因素有哪些？”引導學生思考。2.學生回答后，教師總結(jié)：發(fā)生裝置要考慮反應物狀態(tài)和反應條件，收集裝置要考慮氣體的密度、是否與空氣成分反應、溶解性以及是否與水反應。3.教師分析實驗室制取CO2的情況：反應物狀態(tài)是固態(tài)（石灰石）+液體（稀鹽酸），反應條件是常溫；4.教師展示錐形瓶、平底燒瓶、燒杯、試管、集氣瓶、長頸漏斗、導管、水槽、酒精燈、分液漏斗等儀器，讓學生選擇儀器設計制取二氧化碳的裝置。5.學生分組設計裝置，教師巡視指導。6.各小組展示設計的裝置，教師分析不同裝置的特點，如操作簡便，適于制取少量氣體；方便添加液體藥品；可控制滴加液體的量和速率，從而控制反應等?！緦柧?】實驗室制取二氧化碳時，應選擇的發(fā)生裝置和收集裝置分別是（）A.固體加熱型、排水法B.固液常溫型、向下排空氣法C.固液常溫型、向上排空氣法D.固體加熱型、向上排空氣法【答案】C【解析】實驗室制取二氧化碳是用石灰石（固態(tài)）和稀鹽酸（液態(tài)）在常溫下反應，所以發(fā)生裝置是固液常溫型；二氧化碳密度比空氣大，能溶于水，所以收集裝置是向上排空氣法。因此答案選C?！緦柧?】下列關(guān)于實驗室制取二氧化碳裝置的說法中，錯誤的是（）A.可以用長頸漏斗添加液體藥品B.可以用分液漏斗控制反應速率C.發(fā)生裝置可以用固體加熱型D.收集裝置可以用向上排空氣法【答案】C【解析】實驗室制取二氧化碳是固液常溫型反應，不需要加熱，所以發(fā)生裝置不能用固體加熱型。長頸漏斗可用于添加液體藥品，分液漏斗可控制滴加液體的速率從而控制反應速率，二氧化碳密度比空氣大，可用向上排空氣法收集。所以答案選C?；顒佣W習實驗室制取CO【引入】我們已經(jīng)確定了實驗室制取CO2的裝置，接下來要學習制取【設計意圖】讓學生掌握實驗室制取CO【師生活動】1.教師講解實驗室制取COo連接裝置，檢查裝置氣密性。教師介紹檢查氣密性的方法，如關(guān)閉彈簧夾，向長頸漏斗中注水，一段時間內(nèi)，液面不持續(xù)下降，說明氣密性良好；推動注射器活塞，長頸漏斗內(nèi)液面上升；拉動注射器活塞，長頸漏斗下端冒氣泡。o裝入試劑：先裝入石灰石，再加入稀鹽酸。o收集并檢驗：將氣體通入到澄清石灰水中，若變渾濁，則為COo驗滿：將燃著的木條放在集氣瓶口，若熄滅，則已滿。2.教師進行演示實驗，展示制取CO3.教師引導學生思考每個步驟的注意事項和原理，如檢查氣密性的原理是利用裝置內(nèi)外壓強差，檢驗CO2是因為【對應訓練3】實驗室制取二氧化碳的步驟正確的順序是（）①連接裝置②檢查裝置氣密性③裝入石灰石④加入稀鹽酸⑤收集并檢驗⑥驗滿A.①②③④⑤⑥ B.②①③④⑤⑥ C.①③②④⑤⑥ D.①②④③⑤⑥【答案】A【解析】實驗室制取二氧化碳的正確步驟是先連接裝置，再檢查裝置氣密性，然后裝入石灰石，接著加入稀鹽酸，進行收集并檢驗，最后驗滿。所以順序是①②③④⑤⑥，答案選A。教學環(huán)節(jié)四實驗室制取的裝置及步驟活動一總結(jié)實驗室制取氣體的一般思路【引入】我們已經(jīng)學習了實驗室制取CO【設計意圖】通過對實驗室制取CO【師生活動】1.教師引導學生回顧實驗室制取CO2.教師提出問題：“實驗室制取氣體的一般思路包括哪些方面？”讓學生分組討論。3.學生分組討論后，代表回答，教師總結(jié)：實驗室制取氣體的一般思路包括確定反應原理、發(fā)生裝置、收集裝置、檢驗驗滿方法等。4.教師詳細講解確定每個方面需要考慮的因素：o反應原理：要考慮反應條件簡便、反應速率適中易控、產(chǎn)生的氣體純凈易收集、實驗操作安全簡單、實驗過程無污染、試劑價格便宜等。o發(fā)生裝置：根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件選擇，如固體加熱型、固液常溫型。o收集裝置：根據(jù)氣體的密度、是否與空氣反應、溶解性、是否與水反應選擇，如向上排空氣法、向下排空氣法、排水法。o檢驗和驗滿：根據(jù)氣體的性質(zhì)選擇合適的方法，如氧氣用帶火星的木條檢驗和驗滿，二氧化碳用澄清石灰水檢驗，用燃著的木條驗滿。【對應訓練1】實驗室確定制取氣體的化學反應原理不需要考慮的因素是（）A.反應速率的大小 B.產(chǎn)生的氣體是否純凈C.反應條件是否易于達到 D.氣體的密度【答案】D【解析】確定制取氣體的化學反應原理時，需要考慮反應速率的大小、產(chǎn)生的氣體是否純凈、反應條件是否易于達到等因素，而氣體的密度是選擇收集裝置時需要考慮的因素，不是確定反應原理時需要考慮的。所以答案選D?！緦柧?】實驗室制取氫氣可以用鋅粒與稀硫酸反應，該反應的化學方程式為Zn+【答案】發(fā)生裝置：固液常溫型。因為反應物是鋅粒（固態(tài)）和稀硫酸（液態(tài)），反應條件是常溫。收集裝置：可以用向下排空氣法或排水法。因為氫氣密度比空氣小，且難溶于水?！窘馕觥扛鶕?jù)反應物狀態(tài)和反應條件確定發(fā)生裝置，根據(jù)氫氣的密度和溶解性確定收集裝置。這體現(xiàn)了實驗室制取氣體的一般思路?！緦柧?】實驗室制取氣體時，選擇發(fā)生裝置和收集裝置應考慮哪些因素？請舉例說明?！敬鸢浮窟x擇發(fā)生裝置應考慮反應物狀態(tài)和反應條件。例如，實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，反應物是固體，反應條件是加熱，所以選擇固體加熱型發(fā)生裝置；實驗室制取二氧化碳，反應物是固態(tài)（石灰石）和液態(tài)（稀鹽酸），反應條件是常溫，所以選擇固液常溫型發(fā)生裝置。選擇收集裝置應考慮氣體的密度、是否與空氣反應、溶解性、是否與水反應。例如，氧氣密度比空氣大，不易溶于水，且不與水反應，所以可以用向上排空氣法或排水法收集；二氧化碳密度比空氣大，能溶于水，且與水反應，所以用向上排空氣法收集?！窘馕觥客ㄟ^具體的例子說明選擇發(fā)生裝置和收集裝置時需要考慮的因素，加深學生對實驗室制取氣體一般思路的理解。第2節(jié)二氧化碳的實驗室制法一、實驗室制取CO?的原理1.藥品選擇原則o反應速率適中o操作安全方便o制得氣體純凈o便于收集2.常用藥品：石灰石或大理石（CaCO?）與稀鹽酸3.反應原理：CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑二、實驗室制取CO?的裝置及步驟1.裝置o發(fā)生裝置：固液常溫型o收集裝置：向上排空氣法2.步驟o連接裝置，檢查氣密性o裝入試劑（先固后液）o收集并檢驗（通入澄清石灰水）o驗滿（燃著木條放瓶口）三、實驗室制取氣體的一般思路1.反應原理o考慮因素：反應條件、速率、氣體純度等2.發(fā)生裝置：反應物狀態(tài)+反應條件3.收集裝置：氣體密度、溶解性及與空氣、水反應情況4.檢驗和驗滿：依據(jù)氣體性質(zhì)1．（24-25九年級上·貴州貴陽·階段練習）欲在實驗室制取某氣體時，下列因素中不需要考慮的是A．藥品容易獲得，能生成所要制取的氣體B．反應條件易于控制，反應速率適中C．操作簡便易行，安全可靠，節(jié)能環(huán)保D．所要制取氣體的顏色和氣味【答案】D【解析】A、實驗室制取氣體，首先得有合適的藥品。藥品容易獲得，才能保證實驗可進行，并且這些藥品要能通過反應生成所要制取的氣體，這是制取氣體的基礎，不符合題意。B、反應條件易于控制很重要，比如有的反應需要加熱，有的在常溫下即可，如果條件難控制，實驗就不好操作。反應速率也得適中，速率太快，氣體來不及收集；速率太慢，實驗效率太低，不符合題意。C、操作簡便易行，能讓實驗在常規(guī)實驗室條件下順利開展；安全可靠是為了保障實驗人員和設備的安全；節(jié)能環(huán)保符合現(xiàn)代實驗的理念和要求，不符合題意。D、所要制取氣體的顏色和氣味，只是氣體本身的物理性質(zhì)，不會影響氣體的制取過程，比如制取氧氣，不管氧氣是無色無味的，制取方法都是根據(jù)反應原理、條件等確定，符合題意。故選D。2．（2025·山東聊城·模擬預測）下圖所示實驗操作正確的是A．檢查裝置的氣密性 B．傾倒液體C．過濾 D．二氧化碳的驗滿【答案】A【解析】A、推注射器時，裝置中的壓強增大，若長頸漏斗中的液面會上升，且液面一段時間不下降，該選項操作正確；B、傾倒液體時，試劑瓶應緊挨試管口，標簽向手心，瓶塞倒放，該選項操作不正確；C、過濾時液體應用玻璃棒引流，漏斗下端管口要緊靠燒杯內(nèi)壁，該選項操作不正確；D、二氧化碳驗滿時，應將燃著的木條放在集氣瓶口，而不是伸入集氣瓶中，該選項操作不正確。故選A。3．（2025·江蘇連云港·二模）化學是以實驗為基礎的學科，下列實驗室制取CO2的實驗操作正確的是A．CO2的制取 B．CO2的驗滿C．CO2的收集 D．CO2的檢驗【答案】C【解析】A、該裝置中長頸漏斗下端沒有伸入到液面以下，會導致生成的二氧化碳氣體從長頸漏斗逸出，無法收集到二氧化碳氣體，故A錯誤；B、二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，二氧化碳驗滿的方法是：將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，說明二氧化碳已收集滿，故B錯誤；C、二氧化碳密度比空氣大，能溶于水也與水反應，因此可以采用向上排空氣法進行收集，故C正確；D、檢驗二氧化碳應將氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，說明該氣體是二氧化碳，故D錯誤。故選C。4．（25-26九年級上·黑龍江綏化·開學考試）如圖是實驗室制取氣體的常見裝置，請回答問題：（1）儀器①的名稱是。（2）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣時，選擇的發(fā)生裝置是（填字母）。用C裝置收集氧氣時，當時開始收集，寫出高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式，試管口處放一團棉花的作用是，試管口略向下傾斜的原因是。（3）實驗室制取二氧化碳的化學方程式為，收集二氧化碳可選用的裝置是（填字母）。（4）F裝置可用于排水法收集氣體，收集時氣體應從口進入（填字母）?！敬鸢浮浚?）錐形瓶（