高三化学一轮复习公开课《第24讲 常见气体的实验室制备，净化与收集——基于_气体制备技术的发展与应用》教学设计

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高三一轮复习 第24讲 常见气体的实验室制备，净化与收集——基于气体制备技术的发展与应用 教案
（人教版2019必修1/必修2/选择性必修1 化学实验、化学反应原理）
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习“化学实验基础”的综合拓展模块，整合了人教版2019必修1/必修2中常见气体（、、、、、）的制备、净化与收集内容，以及选择性必修1中电化学制备气体（如氢气、氯气）的原理。本复习课以“气体制备技术的发展与应用”为情境主线，将“气体制备装置→净化与干燥→收集与尾气处理”三大环节进行体系化整合，从传统固液加热/不加热装置到微型实验、电化学制备装置，构建“选择依据→操作要点→优化设计”的完整认知链条，贴合《普通高中化学课程标准（2022年版）》中“科学探究与创新意识”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已掌握常见气体的基础制备方法，但面对高考中“装置选型的逻辑、净化与干燥的试剂选择、创新性制备方案的设计”等综合问题时，存在“装置选型忽略反应条件、净化试剂选择忽略气体性质、对创新性制备方案的理解不足”等问题。为帮助学生克服这些困难，教师以“装置逻辑-性质匹配-创新应用”为核心，采用“模型构建-真题演练-创新探究”的教学逻辑，将零散的实验操作整合为系统的气体制备模型，提升学生的综合应用能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2022年版）》及高三一轮复习的核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 宏观辨识与微观探析：从气体的微观组成与结构出发，认知宏观性质（如的极性与易溶于水的性质、的氧化性），建立“微观性质-宏观装置选型-反应原理”的递进认知，深化“性质决定制备方案”的核心逻辑。
2. 证据推理与模型认知：构建“气体制备分析模型”（制备装置选择、净化干燥、收集与尾气处理），基于气体的性质、反应规律等证据，准确设计制备方案、选择净化试剂、确定收集与尾气处理方法，提升逻辑推导与问题解决能力。
3. 科学探究与创新意识：通过对高考气体制备真题、创新性制备方案的拆解与小组探究，合作分析装置选型、净化与干燥、创新性制备等综合问题，培养从实验现象、性质信息中提取证据、推导反应原理的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解气体制备技术的发展与应用（如清洁能源制备、医疗气体供给），认识化学实验技术在推动科技发展与保障社会民生中的重要意义，增强科学服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
常见气体的核心制备原理与装置选择：
-的制备：（固体加热装置），（固液不加热装置）
-的制备：（固液不加热装置）
-的制备：（固液不加热装置）
-的制备：（固液加热装置）
-的制备：（固体加热装置）
-的制备：（固液不加热装置）
气体的净化、干燥与收集：
净化原理：除去气体中的杂质，选择试剂时需考虑气体与杂质的性质差异
干燥原理：选择干燥剂需考虑气体的酸碱性、氧化性与还原性
收集方法：排水法（不溶于水、不与水反应的气体）、排空气法（密度比空气大/小且不与空气反应）
气体制备技术的创新应用：如微型实验、电化学制备气体
教学难点
气体制备装置的选型逻辑：如固液加热与不加热装置的选择依据，微型实验装置的设计
气体净化、干燥试剂的选择：如不能用浓硫酸干燥，不能用碱石灰干燥
创新性气体制备方案的设计：如基于电化学制备、，微型实验的设计
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：真实情境与任务驱动 5分钟 1. 展示传统气体制备装置、现代微型实验装置、电化学气体制备装置对比图片，提出真实任务：“（1）为什么制备不同气体需要选择不同装置？（2）气体净化与干燥试剂选择的依据是什么？（3）微型实验与传统实验相比有什么优势？”
2. 提出问题链：
① 气体制备装置选型的核心逻辑是什么？
② 气体净化与干燥试剂选择的依据有哪些？
③ 气体制备技术的发展趋势是什么？
3. 梳理学生的初步回答，提炼出“反应条件、性质匹配、绿色环保”等关键词，引出本节课主题：构建气体制备分析模型，突破高考气体制备综合题。 1. 认真观察情境图片，结合已有知识思考问题链
2. 举手发言，分享自己对气体制备的理解
3. 明确本节课的复习目标：掌握常见气体的制备、净化与收集方法，了解气体制备技术的创新应用，解决高考综合问题。 1. 以“传统-现代”气体制备装置对比导入，贴合高考实验题考查风格，激发学生的学习主动性
2. 通过问题链将抽象实验操作转化为具体逻辑问题，明确复习方向
3. 建立“装置逻辑-性质匹配-创新应用”的直接关联
讲授环节一：气体制备装置选型模型构建 12分钟 1. 构建“气体制备装置选型模型”：
（1）选型核心依据：反应物状态（固体、液体、气体）、反应条件（加热、不加热）
（2）装置类型：
① 固体加热装置：适合固体反应物加热制备气体，如（加热）、（与加热）
② 固液不加热装置：适合固体与液体不加热制备气体，如（与）、（与）、（与）
③ 固液加热装置：适合固体与液体加热制备气体，如（与浓加热）
（3）装置优化设计：
① 随开随用、随关随停装置：启普发生器、简易随开随停装置（适合块状固体与液体不加热反应）
② 微型实验装置：体积小、试剂用量少、环保，适合气体制备与性质验证
（4）典型装置分析：
① 固体加热装置：大试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管
② 固液不加热装置：长颈漏斗下端需液封，防止气体逸出
③ 固液加热装置：圆底烧瓶需要垫石棉网加热，分液漏斗需要关闭活塞防止漏气
2. 强调：装置选型必须严格匹配反应条件与反应物状态，优化装置的设计核心是提升效率与环保。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制气体制备装置选型模型，标注选型依据、装置类型与应用场景
2. 结合案例分析、制备的装置选型，标注反应条件与装置类型的匹配
3. 思考：“为什么启普发生器不能用于的制备？”并举手发言分享思路
4. 总结装置选型的核心逻辑，重点标注反应条件、反应物状态与装置类型的匹配。 1. 构建结构化的装置选型模型，帮助学生系统认知气体制备装置的选型逻辑
2. 结合典型装置分析，强化反应条件与装置类型的匹配逻辑，解决高考中装置选型的高频难点
3. 通过装置优化设计的分析，提升学生对实验创新的理解能力
讲授环节二：气体的净化、干燥与收集 12分钟 1. 构建“气体净化、干燥与收集模型”：
（1）气体净化：
① 净化原理：除去气体中的杂质，选择试剂时需保证试剂只与杂质反应，不与目标气体反应
② 常见气体的净化：
-中混有：通过饱和食盐水除去（在饱和食盐水中溶解度大，在饱和食盐水中溶解度小）
-中混有：通过饱和溶液除去（）
-中混有：通过碱石灰除去（为碱性气体，不能用浓硫酸干燥）
（2）气体干燥：
① 干燥原理：选择干燥剂需考虑气体的酸碱性、氧化性与还原性
② 常见干燥剂：
- 酸性干燥剂：浓硫酸（干燥酸性、中性气体，如、，不能干燥、）
- 碱性干燥剂：碱石灰（干燥碱性、中性气体，如、，不能干燥酸性气体）
- 中性干燥剂：无水（干燥中性、酸性气体，如、，不能干燥）
（3）气体收集：
① 收集方法：排水法（不溶于水、不与水反应的气体，如、）、向上排空气法（密度比空气大且不与空气反应，如、）、向下排空气法（密度比空气小且不与空气反应，如）
② 收集装置：排水法用排水集气装置，排空气法用向上/向下排空气集气装置
（4）尾气处理：
① 处理原理：防止有毒、有害气体污染空气
② 常见尾气处理方法：
- 溶解吸收法：用吸收（注意防止倒吸），用溶液吸收
- 燃烧吸收法：用点燃法处理
2. 强调：净化、干燥与收集的核心逻辑是气体性质与试剂、装置的匹配选择，尾气处理需考虑气体的毒性与反应特性。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制气体净化、干燥与收集模型，标注净化、干燥与收集的类型与应用场景
2. 结合案例分析、的净化、干燥与收集，标注气体性质与试剂、装置的匹配
3. 思考：“为什么不能用无水干燥？”并举手发言分享思路
4. 总结净化、干燥与收集的核心逻辑，重点标注气体性质与试剂、装置的匹配。 1. 构建结构化的净化、干燥与收集模型，帮助学生系统认知气体净化、干燥与收集的逻辑
2. 通过常见气体的净化、干燥案例分析，强化气体性质与试剂、装置的匹配逻辑，解决高考中净化、干燥的高频难点
3. 通过尾气处理的分析，提升学生的环保意识与实验操作的严谨性
实践环节一：小组合作——高考气体制备真题探究 10分钟 1. 将学生分成4人小组，发放“气体制备真题探究任务单”，选取2022年全国卷Ⅰ的实验真题：
“实验室制备并用与金属铜反应制备，回答下列问题：
（1）写出的制备化学方程式，选择合适的制备装置
（2）写出除去中混有的与的试剂与装置
（3）写出与反应的化学方程式，选择合适的装置
（4）写出尾气处理的试剂与装置”
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“的制备装置选型”“除去中杂质的试剂选择”
3. 请1个小组展示探究结果，其他小组进行补充与评价，最后教师总结：
（1），选择固液加热装置；
（2）先用饱和食盐水除去，再用浓硫酸除去，选择洗气装置；
（3），选择加热的硬质玻璃管装置；
（4）用溶液吸收，选择尾气吸收装置（注意防止倒吸）。 1. 4人小组分工合作，每人负责1个问题的分析，共同完成任务单
2. 小组内讨论争议点，如“的制备装置选型”“除去中杂质的试剂顺序”
3. 小组代表上台展示探究结果，结合气体制备分析模型讲解操作依据
4. 记录教师总结的核心结论，强化气体制备的逻辑。 1. 通过小组合作演练高考真题，让学生在真实命题情境中应用气体制备分析模型，提升知识迁移与合作探究能力
2. 重点突破气体制备装置选型、净化与干燥的高频难点，及时纠正学生的认知误区
3. 培养学生的合作探究能力与表达能力
讲授环节三：气体制备技术的创新应用 8分钟 1. 构建“气体制备技术创新应用模型”：
（1）电化学气体制备：
①的制备：电解水（）
②的制备：电解饱和食盐水（）
（2）微型实验：
① 特点：体积小、试剂用量少、环保，适合气体的制备与性质验证
② 装置设计：用微型试管、微型导管、洗气瓶等装置，减少试剂用量与污染
（3）绿色化学理念的体现：
① 试剂：选择绿色试剂，如用制备（产物无污染），用制备（试剂易获得，反应易控制）
② 装置：选择环保装置，如微型实验装置、随开随用随关随停装置，减少试剂浪费与污染
（4）常见创新应用：
① 用矿泉水瓶制备：利用与反应，矿泉水瓶作为反应容器，操作简单、环保
② 用
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