《二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)》導學案

《二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)》導學案一、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，學生將深入了解化學反應原理、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等。這不僅有助于學生鞏固化學實驗基本技能，還能加深對二氧化碳這種重要氣體的認識，為后續(xù)學習化學知識奠定基礎。二、學習目標（一）知識與技能目標1、學生能夠準確寫出實驗室制取二氧化碳的化學反應方程式，理解反應原理。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）和化學性質(zhì)（不支持燃燒、能與水反應等），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1、通過參與實驗室制取二氧化碳的實驗過程，提高學生的實驗操作能力，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)學生觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗結果、得出結論的科學探究能力。3、讓學生學會根據(jù)實驗目的設計簡單的實驗方案，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1、激發(fā)學生對化學實驗的興趣，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的精神。2、讓學生體會到化學與生活的密切聯(lián)系，增強學生對化學學科的認同感和學習熱情。3、通過小組合作實驗，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和交流能力。三、學習重難點（一）學習重點1、實驗室制取二氧化碳的反應原理、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)和化學性質(zhì)）。（二）學習難點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的原理及實驗現(xiàn)象的理解。四、學習過程（一）導入（10分鐘）1、故事導入老師開始講故事：“同學們，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？”引導學生思考并回答。有的同學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、生活實例導入老師拿出一瓶汽水，問同學們：“大家都喝過汽水吧？當你打開汽水的時候，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原理老師在黑板上寫出制取二氧化碳的化學方程式：CaCO_{3}+2HCl=CaCl_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow。然后解釋這個方程式：“同學們，碳酸鈣（CaCO_{3}）就像一個小寶藏，鹽酸（HCl）像一把鑰匙。當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，可能會有什么問題呢？”引導學生討論，有的同學可能會說反應速度可能不合適，有的可能會說生成的物質(zhì)可能不容易分離等。老師對學生的回答進行總結和補充。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。問學生：“如果我們要制取二氧化碳，應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)：“同學們，我們要考慮反應物的狀態(tài)和反應條件。碳酸鈣是固體，鹽酸是液體，這個反應不需要加熱。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，就可以控制反應的速率，就像水龍頭一樣，想讓反應快一點就把分液漏斗的活塞開大一點，想讓反應慢一點就把活塞開小一點?！笔占b置展示集氣瓶、玻璃片、導氣管等儀器。問學生：“那我們應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?！保ㄈ嶒炋骄浚?0分鐘）1、小組實驗：制取二氧化碳把學生分成小組，每組3~5人。每個小組的任務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，指導學生正確操作，如檢查裝置的氣密性（先把導管一端浸入水中，然后用手緊握容器外壁，如果導管口有氣泡冒出，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論?；瘜W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論。與水反應的性質(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，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?！毕蜃儼T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?！睂W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（15分鐘）1、請每個小組派一名代表總結本小組在實驗中的收獲，包括制取二氧化碳的實驗步驟、反應原理、二氧化碳的性質(zhì)等。2、老師對學生的總結進行補充和完善，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)和化學性質(zhì)等內(nèi)容。（五）課堂練習（20分鐘）1、寫出實驗室制取二氧化碳的化學反應方程式：____________________。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，不需要加熱，和用鋅和稀硫酸制取氫氣的反應類型相似。3、下列關于二氧化碳性質(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生成了碳酸鈣，B錯誤。4、請設計一個簡單的實驗證明二氧化碳能與水反應。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。（六）課后作業(yè)1、書面作業(yè)完成課本上關于實驗室制取二氧化碳和二氧化碳性質(zhì)的練習題。寫一篇小短文，描述二氧化碳在生活中的應用以及與二氧化碳相關的環(huán)境問題（如溫室效應）。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。設計一個家庭小實驗，驗證二氧化碳的密度比空氣大。五、