《二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)》導(dǎo)學(xué)案一、教材分析1、教材版本：滬教版（2024）2、章節(jié)：九年級上冊，第5章奇妙的二氧化碳中的基礎(chǔ)實驗43、內(nèi)容主旨這部分內(nèi)容主要聚焦于二氧化碳在實驗室中的制取方法以及其性質(zhì)的探究。通過實驗操作，學(xué)生將深入了解化學(xué)反應(yīng)原理、實驗裝置的搭建、氣體的收集方法等知識，同時探究二氧化碳的物理和化學(xué)性質(zhì)，如密度比空氣大、能溶于水、不支持燃燒且能與水反應(yīng)等。這不僅有助于學(xué)生鞏固化學(xué)實驗基本技能，還能加深對二氧化碳這種重要氣體的認識，為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）知識與技能目標(biāo)1、學(xué)生能夠準(zhǔn)確寫出實驗室制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)方程式，理解反應(yīng)原理。2、能夠正確選擇并組裝制取二氧化碳的實驗裝置，包括發(fā)生裝置和收集裝置，知道選擇的依據(jù)。3、掌握二氧化碳的收集方法（向上排空氣法），并且能說明原因（二氧化碳密度比空氣大且能溶于水）。4、了解二氧化碳的主要物理性質(zhì)（無色、無味、氣體，密度比空氣大，能溶于水等）和化學(xué)性質(zhì)（不支持燃燒、能與水反應(yīng)等），并且可以用簡單的實驗現(xiàn)象來驗證這些性質(zhì)。（二）過程與方法目標(biāo)1、通過參與實驗室制取二氧化碳的實驗過程，提高學(xué)生的實驗操作能力，如藥品的取用、儀器的連接、氣體的收集等。2、在探究二氧化碳性質(zhì)的實驗中，培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗結(jié)果、得出結(jié)論的科學(xué)探究能力。3、讓學(xué)生學(xué)會根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計簡單的實驗方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和邏輯思維能力。（三）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)1、激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的精神。2、讓學(xué)生體會到化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，增強學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的認同感和學(xué)習(xí)熱情。3、通過小組合作實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識和交流能力。三、學(xué)習(xí)重難點（一）學(xué)習(xí)重點1、實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實驗裝置和收集方法。2、二氧化碳的主要性質(zhì)（物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)）。（二）學(xué)習(xí)難點1、實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置的選擇依據(jù)。2、對二氧化碳與水反應(yīng)的原理及實驗現(xiàn)象的理解。四、學(xué)習(xí)過程（一）導(dǎo)入（10分鐘）1、故事導(dǎo)入老師開始講故事：“同學(xué)們，在一個神秘的山洞里，有一位探險家。他帶著火把進入山洞后，突然火把變得很微弱，而且他感覺呼吸有些困難。你們知道這是為什么嗎？”引導(dǎo)學(xué)生思考并回答。有的同學(xué)可能會說山洞里氧氣少，老師接著問：“那有沒有可能是山洞里有某種氣體在搗鬼呢？這種氣體可能是什么呢？”引出本節(jié)課的主角——二氧化碳。2、生活實例導(dǎo)入老師拿出一瓶汽水，問同學(xué)們：“大家都喝過汽水吧？當(dāng)你打開汽水的時候，會看到有氣泡冒出來，這些氣泡是什么氣體呢？對，就是二氧化碳。那你們想不想知道在實驗室里我們是怎么制取這種有趣的氣體的呢？而且二氧化碳還有很多奇妙的性質(zhì)等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)呢！”（二）知識講解（25分鐘）1、實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理老師在黑板上寫出制取二氧化碳的化學(xué)方程式：CaCO_{3}+2HCl=CaCl_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow。然后解釋這個方程式：“同學(xué)們，碳酸鈣（CaCO_{3}）就像一個小寶藏，鹽酸（HCl）像一把鑰匙。當(dāng)鹽酸這把鑰匙去開啟碳酸鈣這個寶藏的時候，就產(chǎn)生了氯化鈣（CaCl_{2}）、水（H_{2}O）和二氧化碳（CO_{2}）。那我們?yōu)槭裁催x擇碳酸鈣和鹽酸來制取二氧化碳呢？大家可以想一想，如果用其他的物質(zhì)來反應(yīng)，可能會有什么問題呢？”引導(dǎo)學(xué)生討論，有的同學(xué)可能會說反應(yīng)速度可能不合適，有的可能會說生成的物質(zhì)可能不容易分離等。老師對學(xué)生的回答進行總結(jié)和補充。2、實驗裝置的選擇發(fā)生裝置老師拿出幾套不同的實驗儀器，包括試管、錐形瓶、長頸漏斗、分液漏斗等。問學(xué)生：“如果我們要制取二氧化碳，應(yīng)該選擇哪些儀器來組成發(fā)生裝置呢？為什么？”講解選擇發(fā)生裝置的依據(jù)：“同學(xué)們，我們要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。碳酸鈣是固體，鹽酸是液體，這個反應(yīng)不需要加熱。所以我們可以選擇錐形瓶和長頸漏斗或者分液漏斗來組成發(fā)生裝置。如果用長頸漏斗，要注意長頸漏斗的下端要浸入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。如果用分液漏斗，就可以控制反應(yīng)的速率，就像水龍頭一樣，想讓反應(yīng)快一點就把分液漏斗的活塞開大一點，想讓反應(yīng)慢一點就把活塞開小一點。”收集裝置展示集氣瓶、玻璃片、導(dǎo)氣管等儀器。問學(xué)生：“那我們應(yīng)該用什么方法來收集二氧化碳呢？是排水法還是排空氣法呢？”解釋：“因為二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集。而二氧化碳的密度比空氣大，所以我們要用向上排空氣法收集。那怎么知道二氧化碳已經(jīng)收集滿了呢？我們可以用一根燃著的木條放在集氣瓶口，如果木條熄滅，就說明二氧化碳已經(jīng)收集滿了。”（三）實驗探究（30分鐘）1、小組實驗：制取二氧化碳把學(xué)生分成小組，每組3~5人。每個小組的任務(wù)是按照正確的實驗步驟制取一瓶二氧化碳。老師在旁邊巡視，指導(dǎo)學(xué)生正確操作，如檢查裝置的氣密性（先把導(dǎo)管一端浸入水中，然后用手緊握容器外壁，如果導(dǎo)管口有氣泡冒出，說明裝置氣密性良好）、加入藥品的順序（先加固體碳酸鈣，再加液體鹽酸）等。對操作正確的小組進行表揚，對存在問題的小組及時糾正。2、探究二氧化碳的性質(zhì)物理性質(zhì)讓學(xué)生觀察收集到的二氧化碳，描述它的顏色、氣味等物理性質(zhì)。進行一個小實驗：在天平兩端各放一個相同的氣球，一個氣球中充入空氣，另一個氣球中充入二氧化碳，觀察天平的平衡情況，得出二氧化碳密度比空氣大的結(jié)論。化學(xué)性質(zhì)不支持燃燒的性質(zhì)把一根燃著的木條伸進盛有二氧化碳的集氣瓶中，觀察木條熄滅的現(xiàn)象，得出二氧化碳不支持燃燒的結(jié)論。與水反應(yīng)的性質(zhì)向盛有二氧化碳的塑料瓶中加入少量水，迅速擰緊瓶蓋，振蕩。觀察塑料瓶變癟的現(xiàn)象。老師提出問題：“塑料瓶為什么變癟了呢？是因為二氧化碳與水發(fā)生了反應(yīng)，生成了一種新的物質(zhì)，使得瓶內(nèi)的氣壓減小。那生成的新物質(zhì)是什么呢？我們可以通過進一步的實驗來探究。”向變癟的塑料瓶中滴入幾滴紫色石蕊試液，觀察溶液變紅的現(xiàn)象。老師解釋：“這是因為二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸（H_{2}CO_{3}），碳酸能使紫色石蕊試液變紅。那怎么證明碳酸不穩(wěn)定呢？我們可以把這個變紅的溶液加熱，看看會發(fā)生什么現(xiàn)象。”學(xué)生對變紅的溶液進行加熱，觀察到溶液又變回紫色，老師解釋這是因為碳酸受熱分解，又變成了二氧化碳和水。（四）課堂小結(jié)（15分鐘）1、請每個小組派一名代表總結(jié)本小組在實驗中的收獲，包括制取二氧化碳的實驗步驟、反應(yīng)原理、二氧化碳的性質(zhì)等。2、老師對學(xué)生的總結(jié)進行補充和完善，強調(diào)重點知識，如實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)方程式、實驗裝置的選擇依據(jù)、二氧化碳的主要性質(zhì)等。3、在黑板上畫出思維導(dǎo)圖，梳理本節(jié)課的知識框架，包括制取二氧化碳的原理、裝置、收集方法以及二氧化碳的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)等內(nèi)容。（五）課堂練習(xí)（20分鐘）1、寫出實驗室制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)方程式：____________________。答案：CaCO_{3}+2HCl=CaCl_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow2、實驗室制取二氧化碳時，發(fā)生裝置應(yīng)該選擇（）A.加熱高錳酸鉀制取氧氣的裝置B.過氧化氫分解制取氧氣的裝置（用過氧化氫溶液和二氧化錳）C.用鋅和稀硫酸制取氫氣的裝置答案：C。因為制取二氧化碳是固體和液體反應(yīng)，不需要加熱，和用鋅和稀硫酸制取氫氣的反應(yīng)類型相似。3、下列關(guān)于二氧化碳性質(zhì)的描述，正確的是（）A.二氧化碳是一種有刺激性氣味的氣體B.二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，是因為二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸鈣C.二氧化碳的密度比空氣大，所以可以用向上排空氣法收集答案：C。二氧化碳是無色無味的氣體，A錯誤；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁是因為二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣，B錯誤。4、請設(shè)計一個簡單的實驗證明二氧化碳能與水反應(yīng)。答案：向盛有二氧化碳的塑料瓶中加入少量水，迅速擰緊瓶蓋，振蕩，觀察到塑料瓶變癟。再向變癟的塑料瓶中滴入幾滴紫色石蕊試液，觀察到溶液變紅。說明二氧化碳與水發(fā)生了反應(yīng)。（六）課后作業(yè)1、書面作業(yè)完成課本上關(guān)于實驗室制取二氧化碳和二氧化碳性質(zhì)的練習(xí)題。寫一篇小短文，描述二氧化碳在生活中的應(yīng)用以及與二氧化碳相關(guān)的環(huán)境問題（如溫室效應(yīng)）。2、拓展作業(yè)查閱資料，了解還有哪些方法可以制取二氧化碳，并比較這些方法與實驗室制取方法的優(yōu)缺點。設(shè)計一個家庭小實驗，驗證二氧化碳的密度比空氣大。五、