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2.3 大气中的二氧化碳
【第二单元 大气与气候变化】
八年级下册
西晋时期，《博物志》中记载了烧石灰石（CaCO3，）制白灰（CaO）有气体产生的现象，这是关于二氧化碳的最早记录。
高温
CaCO3=CaO+CO2↑
1. CO2的工业制法
高温煅烧石灰石
1766年，英国科学家卡文迪许成功收集到了这种气体，并证明了它和动物呼出的、木炭燃烧后产生的气体相同。
后来，经过道尔顿等许多科学家的不邂努力，人们用更精确的实验方法证明该气体分子中碳、氧原子的个数比为1：2，知道这种气体就是二氧化碳。
原料
（1）反应原理：
2. CO2的实验室制法
石灰石、大理石的主要成分是 CaCO3
CaCO3的俗称：石灰石、大理石
稀盐酸：是HCl气体的水溶液
其中溶质是HCl，溶剂是H2O
CaCO3 固体和 HCl液体：
b固液不加热型
CO2物理性质：
密度比空气大，能溶于水。
C向上排空气法
一般用石灰石（大理石）与稀盐酸反应制取CO2
（1）不采用Na2CO3与稀盐酸（稀硫酸）反应？
因为反应速度太快，不易控制
因为CaCO3与H2SO4一反应，生成的CaSO4微溶，覆盖在CaCO3的表面，阻止了CaCO3与H2SO4的进一步接触，使反应停止。
注意：
因为浓盐酸有挥发性，制得的CO2中有HCl气体
（2）不采用石灰石（大理石）与稀硫酸反应？
（3）不采用石灰石（大理石）与浓盐酸？
二氧化碳的制取和性质研究
目标
学会实验室制取二氧化碳的方法，会检验二氧化碳的性质。
器材
石灰石（或大理石），稀盐酸，澄清石灰水，紫色石蕊试液，蒸馏水，长颈漏斗，锥形瓶，烧杯，双孔橡皮塞，橡皮管，玻璃导管、集气瓶，玻璃片，蜡烛，木条，火柴、铁皮架。
过程
1.制取二氧化碳
（1）按照图连接装置，并检查装置的气密性。
长颈漏斗插到液面以下：起到液封的作用
（2）在锥形瓶中加入石灰石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。
（3）把导管插入集气瓶中、导管口应接近集气瓶的底部。
（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，
锥形瓶中立刻有气体产生。
（5）片刻后，检验集气瓶中是否已收集满二氧化碳。若已收集满，盖上毛玻璃片，将集气瓶口向上放在桌上备用。
2.检验二氧化碳的性质
（1）把一支短蜡烛固定在烧杯中的铁皮架上，点燃蜡烛。将集气瓶中的二氧化碳缓缓倾入烧杯中，观察到什么现象？
（2）取一支试管，注入少量澄清石灰水，通入二氧化碳，观察到什么现象？
（3）另取一支试管，加入2mL蒸馏水，滴人1~2滴石蕊试液，为________色，通入二氧化碳气体，溶液颜色变为______色。
验满方法
检验方法
紫
红
问题讨论
1.实验中你遇到了一么问题？是如何解决的？
2.怎样用实验证明碳酸饮料中含有二氧化碳？
三、二氧化碳的应用
二氧化碳在空气中虽然含量不多，但用途广泛。
固态二氧化碳是一种制冷剂，可用来保藏食品、人工降雨、清洗设备。二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧、可用于灭火。二氧化碳还是一种工业原料，可用于制纯碱、尿素和碳酸饮料。在开采石油时，将二氧化碳与其他气体注入地层中，还能将孔隙中那些不易排出的残余油驱替出来。
思考：为什么要对教室经常开窗通风？
但是，空气中CO2的体积分数若过高，对人体健康会有影响。
反应过程中会有液体喷出，因此三角烧点的塞子必须塞紧，切勿将喷出口对准他人。
参考下图的装置，制作一个简易酸碱灭火器。
2.称取12.5g石灰石（主要成分是CaCO3，杂质不参加反应）放入烧杯中.向其中加人50g稀盐酸，两者恰好完全反应：反应结束后称量烧杯中剩余物质的总质量为58.1g（不包括烧杯的质量，且气体的溶解忽略不计）。 计算石灰石中杂质的质量分数。
3.长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体，这层固体是怎样形成的？主要成分是什么？石灰水用完以后，如何除去瓶壁上的白色固体？写出有关反应的化学方程式。浙教版八下 《2.3.2二氧化碳的制取》
一、教学内容确定
（一）核心科学概念
二氧化碳的制取方法：掌握工业制法（高温煅烧石灰石）的反应原理；熟记实验室制法的原料（大理石 / 石灰石与稀盐酸）、反应原理（），理解实验室原料选择的原因。
气体制取的装置选择：根据反应物状态（固液）、反应条件（不加热）确定实验室制的发生装置（固液不加热型）；根据物理性质（密度比空气大、能溶于水）确定收集装置（向上排空气法）。
二氧化碳的实验操作：掌握实验室制的装置连接、气密性检查、药品添加、验满和检验方法；理解长颈漏斗液封、导管伸至集气瓶底部等操作的注意事项。
二氧化碳的综合应用：梳理在制冷、灭火、工业原料、农业生产等领域的应用，知道空气中含量过高对人体的影响。
相关计算与实验分析：能进行石灰石与稀盐酸反应的简单化学计算；能分析澄清石灰水试剂瓶壁白色固体的形成与去除原理。
（二）跨学科概念
实验与探究：通过实验室制取的完整实验，培养气体制取的实验操作、方案设计和问题分析能力，形成规范的实验探究思维。
证据与推理：根据反应物状态、反应条件推理发生装置，根据气体物理性质推理收集装置，培养基于证据的逻辑推理能力。
选择与优化：分析实验室制不同原料组合的优缺点，理解原料选择的优化原则，培养科学选择的思维。
性质与应用：延续 “性质决定用途” 核心逻辑，结合的性质分析其多领域应用，融合化学与工业、农业、生活的跨学科关联。
定量与计算：通过石灰石与稀盐酸的反应计算，培养化学定量分析能力，衔接数学计算与化学实验的跨学科应用。
二、教学目标（新课标四维目标：科学目标、科学思维、探究实践、态度责任）
（一）科学目标
能说出二氧化碳工业制法的原料和反应原理，熟记实验室制法的原料、反应原理并规范书写化学方程式。
能根据反应特点和气体性质，正确选择实验室制的发生装置和收集装置，理解装置选择的依据。
掌握实验室制的完整操作步骤，能规范进行气密性检查、药品添加、验满（燃着的木条放瓶口）和检验（澄清石灰水）操作，理解关键操作的注意事项。
能解释实验室制原料选择的原因，排除不合理的原料组合（碳酸钠与稀盐酸、石灰石与稀硫酸等）。
梳理二氧化碳的多领域应用，知道空气中含量过高对人体的影响；能进行石灰石与稀盐酸反应的简单计算，解释澄清石灰水试剂瓶壁白色固体的形成与去除原理。
（二）科学思维
通过分析实验室制的装置选择依据，培养因果推理能力，建立 “反应特点→发生装置、气体性质→收集装置” 的思维链条。
通过对比不同原料组合的反应效果，培养对比分析与优化选择能力，理解科学实验中原料选择的原则（反应速率适中、气体纯净等）。
通过完整的实验操作和问题分析，培养实验逻辑能力，形成 “装置连接→气密性检查→药品添加→收集→验满→检验” 的气体制取思维流程。
通过化学计算和实验现象分析，培养定量思维和现象与原理结合的分析能力，能将数学计算应用于化学实验分析。
（三）探究实践
能独立完成实验室制的装置连接、气密性检查等基础操作，规范进行药品添加、气体收集、验满和检验的完整实验，提升实验操作能力。
能小组合作完成 “二氧化碳制取与性质验证” 的综合实验，观察并记录实验现象，分析实验中出现的问题并尝试解决，提升合作探究与问题解决能力。
能根据气体制取的一般思路，设计简易的制取方案，提升实验设计能力。
能完成碳酸饮料中二氧化碳的检验实验，将实验室制取知识应用于生活实际，提升知识迁移与实践应用能力。
（四）态度责任
通过体验实验室制取二氧化碳的完整过程，激发对化学实验的探究兴趣，增强学习化学的主动性。
在实验操作和原料选择分析中，培养严谨认真、实事求是的科学态度，养成规范操作、细致观察的实验习惯。
了解二氧化碳的工业制法和多领域应用，体会化学知识在工业生产、生活实际中的价值，树立 “化学服务于生产生活” 的意识。
知道空气中含量过高对人体的影响，树立关注室内空气质量、保持通风的健康生活理念。
通过小组合作实验，培养互助协作的团队意识和交流表达能力，体会科学探究的合作价值。
三、教学重难点
重点
实验室制取二氧化碳的原料、反应原理和化学方程式；实验室制的发生装置、收集装置选择及依据；
实验室制的完整操作步骤、验满和检验方法；二氧化碳的综合应用。
难点
理解实验室制原料选择的原因，分析不同原料组合的优缺点；
掌握气密性检查、长颈漏斗液封等关键操作的原理和方法；
建立 “气体制取的一般思路”（原料选择→装置设计→操作实施→验满检验）；
石灰石与稀盐酸反应的化学计算及澄清石灰水试剂瓶壁白色固体的分析。
四、教学准备
教具：石灰石 / 大理石、稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠粉末、浓盐酸；锥形瓶、长颈漏斗、双孔橡皮塞、玻璃导管、集气瓶、玻璃片、烧杯、蜡烛、澄清石灰水、石蕊试液；铁架台、火柴、木条；工业煅烧石灰石视频、实验室制装置示意图、错误操作对比图。
学具：每组一套实验室制的实验器材、实验药品、实验操作记录单、小组讨论任务卡；碳酸饮料、吸管（用于拓展实验）。
素材：二氧化碳应用实景图、澄清石灰水试剂瓶壁白色固体实物图、简易酸碱灭火器示意图。
五、教学环节
环节 1：温故知新，情境导入
复习提问：①二氧化碳的物理性质和核心化学性质有哪些？②检验二氧化碳的方法是什么？③写出二氧化碳与澄清石灰水反应的化学方程式。
情境设问：展示干冰人工降雨、灭火器、碳酸饮料的图片，提问：“我们已经知道了二氧化碳的性质和用途，那么生活和工业中需要的大量二氧化碳，是如何制取的呢？实验室中又该如何快速、纯净地制取二氧化碳？”
引出课题：今天我们就来学习二氧化碳的两种制取方法 —— 工业制法和实验室制法，掌握实验室制取二氧化碳的完整操作，同时梳理二氧化碳的综合应用。
【设计意图】复习上节课二氧化碳的性质和检验知识，实现知识衔接；结合生活应用情境设问，激发探究兴趣，契合新课标 “从生活走向科学” 的理念。
环节 2：新知探究 1——二氧化碳的制取方法
一、工业制法：高温煅烧石灰石
讲解工业背景：工业上需要大量二氧化碳，通常采用高温煅烧石灰石的方法，石灰石的主要成分是。
反应原理：书写化学方程式高温，说明生成物氧化钙（生石灰）也是重要的工业原料。
视频辅助：播放工业煅烧石灰石的短视频，让学生直观感受工业制取过程。
二、实验室制法：核心探究内容
原料选择：对比分析不同原料组合，明确最优选择（大理石 / 石灰石与稀盐酸）
实验对比：分别演示①碳酸钠与稀盐酸、②石灰石与稀硫酸、③石灰石与浓盐酸、④石灰石与稀盐酸的反应，让学生观察反应速率和气体状态。
原因分析：①碳酸钠与稀盐酸：反应速率太快，不易控制；②石灰石与稀硫酸：生成的微溶于水，覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行；③石灰石与浓盐酸：浓盐酸具有挥发性，制得的中混有气体，不纯；④石灰石与稀盐酸：反应速率适中，气体纯净，原料易得，为最优选择。
反应原理：书写化学方程式，强调配平与气体符号。
装置选择：依据反应特点和气体性质推导，建立选择逻辑
发生装置：反应物为固体（石灰石）和液体（稀盐酸），反应条件不需要加热，选择固液不加热型装置（锥形瓶 + 长颈漏斗 + 双孔橡皮塞）。
收集装置：根据二氧化碳密度比空气大、能溶于水的物理性质，选择向上排空气法，排除排水法。
关键操作与注意事项：结合装置讲解，突破操作难点
装置连接：从下到上、从左到右，导管接口紧密；
气密性检查：用手紧握锥形瓶，观察长颈漏斗下端是否有气泡冒出，松手后是否形成水柱；
药品添加：先加固体（石灰石），后加液体（稀盐酸），长颈漏斗下端必须插到液面以下（液封，防止气体从长颈漏斗逸出）；
收集操作：导管伸至集气瓶底部（排尽瓶内空气，收集的气体更纯净）；
验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明已收集满（利用不支持燃烧的性质）；
检验方法：将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明是二氧化碳（上节课重点知识迁移）。
学生分组实验：每组完成实验室制的完整操作 —— 装置连接→气密性检查→添加药品→收集气体→验满→检验，记录实验现象和操作中遇到的问题。
【设计意图】通过实验对比突破原料选择的难点，让学生理解选择的科学依据；从反应特点和气体性质推导装置，培养逻辑推理能力；学生分组实验让学生在“做中学”中掌握操作步骤，落实实验探究目标，突破教学重点。
环节 3：新知探究 2—— 二氧化碳的综合应用与人体影响
综合应用：延续 “性质决定用途” 核心逻辑，梳理性质与用途的对应关系
干冰升华吸热→制冷剂、保藏食品、人工降雨、清洗设备；
不能燃烧也不支持燃烧→灭火；
能与水反应生成碳酸→制作碳酸饮料；
工业原料→制纯碱、尿素，开采石油时驱替残余油；
参与植物光合作用→大棚种植的气体肥料。
对人体的影响：讲解空气中体积分数过高时，会导致人体缺氧，出现头晕、胸闷等不适，提问 “为什么教室要经常开窗通风？”，引导学生回答：保持空气流通，降低室内浓度，保证氧气供应。
拓展实践：展示简易酸碱灭火器示意图，说明其原理利用了碳酸盐与酸的反应生成二氧化碳，让学生体会制取知识的实际应用。
【设计意图】延续上节课 “性质决定用途” 的核心逻辑，形成知识体系；结合生活问题（教室通风）让学生体会知识的实用性，树立健康生活理念；拓展酸碱灭火器，丰富知识应用场景。
环节 4：新知探究 3—— 实验分析与化学计算
实验分析：展示澄清石灰水试剂瓶壁白色固体的实物图，提问 “白色固体是如何形成的？主要成分是什么？如何去除？”
形成原因：澄清石灰水中的与空气中的反应，生成沉淀，方程式；
去除方法：加入稀盐酸，与稀盐酸反应生成可溶于水的，方程式。
化学计算：以教材例题为例，讲解石灰石与稀盐酸反应的计算步骤
步骤 1：根据质量守恒定律，计算生成的质量（反应前总质量 - 反应后总质量）；
步骤 2：根据质量，结合化学方程式计算参加反应的质量；
步骤 3：计算石灰石中杂质的质量分数（杂质质量 / 石灰石总质量 ×100%）。
【设计意图】结合实物分析，让学生将知识应用于实验问题解决；分步讲解化学计算，降低计算难度，培养定量思维，突破教学难点。
环节 5：课堂小结与当堂检测
师生共同小结：用思维导图梳理本节课核心知识点：二氧化碳制取→工业制法（高温煅烧石灰石）、实验室制法（原料→反应原理→装置选择→操作步骤→验满检验）→综合应用（性质决定用途）→人体影响→实验分析与计算。
当堂检测
基础题：①实验室制的原料和反应方程式是什么？②验满二氧化碳的方法是什么？③实验室制选择向上排空气法的依据是什么？
应用题：①为什么实验室不用石灰石与稀硫酸反应制？②如何去除澄清石灰水试剂瓶壁的白色固体？写出反应方程式。
学生口头作答，教师即时点评，查缺补漏。
【设计意图】思维导图帮助学生构建系统的知识框架，形成气体制取的完整思维；当堂检测及时反馈学习效果，确保教学目标达成。
环节 6：布置作业
见本设计 “七、作业设计”，分层布置，兼顾基础巩固、能力提升与实践探究，落实新课标 “做中学、用中学” 的要求。
六、板书设计
2.3.2大气中的二氧化碳
一、二氧化碳的制取方法
（一）工业制法 —— 高温煅烧石灰石
原料：石灰石（主要成分CaCO3）
反应原理：
特点：原料易得，适合大量生产
（二）实验室制法 —— 核心
原料选择：大理石 / 石灰石（）+ 稀盐酸（）（最优）
排除原因：+ 稀盐酸（速率太快）；石灰石 + 稀硫酸（反应停止）；石灰石 + 浓盐酸（气体不纯）
反应原理：
发生装置：固液不加热型（固 + 液，不加热）→锥形瓶 + 长颈漏斗
收集装置：向上排空气法（密度比空气大，能溶于水）
关键操作：
气密性检查：手握锥形瓶，看长颈漏斗气泡 / 水柱
液封：长颈漏斗下端插到液面以下
收集：导管伸至集气瓶底部
验满：燃着的木条放瓶口，木条熄灭
检验：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊
操作流程：装置连接→气密性检查→加药品→收集→验满→检验
二、二氧化碳的综合应用（性质决定用途）
干冰升华吸热→制冷剂、人工降雨、保藏食品
不燃不助燃→灭火
与水反应生成碳酸→制碳酸饮料
工业原料→制纯碱、尿素，石油开采驱油
光合作用→大棚气体肥料
三、对人体的影响
含量过高→缺氧，头晕、胸闷等不适
措施：教室、室内经常开窗通风，降低浓度
四、实验分析与计算
澄清石灰水瓶壁白色固体：
形成：
去除：
化学计算：依据质量守恒定律求质量，结合方程式计算
核心口诀
制二氧，工业烧，实验室，石盐找；固液不热选装置，向上排气来收集；液封验满记要点，性质用途紧相连；浓度过高伤身体，通风透气保健康。
七、作业设计
一、基础巩固类作业（必做）
作业目标：夯实实验室制的核心知识点，规范书写化学方程式，掌握操作步骤和装置选择依据。
填空题(1) 工业上制取二氧化碳的反应原理是________，实验室制取二氧化碳的原料是________，反应方程式为________。(2) 实验室制选择固液不加热型发生装置的依据是________，选择向上排空气法收集的依据是________。(3) 检验二氧化碳是否收集满的方法是________，检验二氧化碳的方法是________。(4) 实验室制时，长颈漏斗下端必须插到液面以下，目的是________；导管伸至集气瓶底部的目的是________。
简答题实验室制取二氧化碳时，为什么不能用碳酸钠与稀盐酸反应？为什么不能用石灰石与稀硫酸反应？
二、能力提升类作业（选做）
作业目标：提升实验分析、装置设计和化学计算能力，深化气体制取的思维逻辑。
实验分析题某同学在实验室制时，出现了以下问题，请分析原因并给出解决方法：(1) 长颈漏斗下端有气泡冒出，但收集的气体不能使澄清石灰水变浑浊；(2) 反应一段时间后，锥形瓶内不再产生气泡；(3) 将燃着的木条放在集气瓶口，木条始终不熄灭。
装置设计题请利用生活中的简易材料（如塑料瓶、吸管、小烧杯等），设计一个简易的实验室制取二氧化碳的装置，画出装置示意图，并标注各部分作用。
化学计算题称取 10g 石灰石（杂质不参加反应）与足量稀盐酸反应，完全反应后生成 3.3g 二氧化碳，求该石灰石中碳酸钙的质量分数。
三、实践探究类作业
作业目标：将实验室制取知识应用于生活实际，培养实验操作和知识迁移能力，体会化学与生活的联系。
家庭小实验：检验碳酸饮料中的二氧化碳实验器材：碳酸饮料（可乐 / 雪碧）、吸管、澄清石灰水、玻璃杯；实验步骤：①振荡碳酸饮料，用吸管将瓶中冒出的气体导入盛有澄清石灰水的玻璃杯中；②观察现象并记录；③解释现象。作业要求：将实验器材、步骤、现象、解释记录在科学笔记本上。
生活观察与思考(1) 观察家中的灭火器，查阅资料了解其灭火原理是否与二氧化碳有关，记录相关信息；(2) 思考：大棚种植中为什么要适当通入二氧化碳？结合光合作用的知识，分析其原理。
实验反思：回顾实验室制取二氧化碳的分组实验，记录自己操作中遇到的问题和解决方法，总结实验中的注意事项。
八、教学反思
强化关键操作的指导与练习，针对气密性检查、液封等难点操作，制作分步操作视频，课堂上增加示范次数，让学生分组反复练习，教师逐个指导，确保学生掌握操作方法和原理。
简化化学计算的教学步骤，将计算分解为 “求气体质量→找方程式比例→计算反应物质量→求质量分数”，通过简单例题反复讲解，课后布置专项计算练习，夯实定量思维基础。
增加实验故障分析的教学内容，梳理实验室制常见的故障（如气体不纯、反应停止、收集不满等），引导学生从装置、药品、操作三个角度分析原因，培养实验故障分析能力。
丰富装置设计的教学形式，展示不同的固液不加热型装置（如试管 + 长颈漏斗、分液漏斗 + 锥形瓶），让学生对比分析优缺点，拓宽装置设计的思路，提升实验设计能力。
加强知识的综合应用，将二氧化碳的制取与上节课的性质、检验结合，设计综合实验题（如 “制取并验证二氧化碳的性质”），让学生形成 “制取→检验→性质验证” 的完整实验思维。
课后布置个性化作业，针对操作薄弱的学生，提供实验操作步骤卡；针对计算薄弱的学生，提供计算例题解析；针对探究能力较强的学生，布置拓展实验（如探究不同浓度稀盐酸对反应速率的影响），兼顾不同层次学生的发展需求。

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