【轻松备课】沪教版(全国)化学九年级上册第2章第2节 奇妙的二氧化碳 教学详案

第2章　身边的化学物质
第2节　奇妙的二氧化碳
设计说明 CO2的性质是初中化学的重要知识点，是我们继氧气后第二次系统学习到的物质的性质。CO2与人类的生存和社会的发展关系密切，让学生能从中体会到学习化学的重要性，养成学以致用的习惯，通过CO2的学习为学生提供了丰富、生动的感性知识，有利于学生形成化合反应、分解反应等最基本的化学概念。 实验室里制取CO2的原理和方法不仅是让学生知道有关CO2的某些知识，更重要的是学生通过实验探究，推理到气体制取方法的内在规律。进而掌握制取气体的基本思路。本节课的教学重点是研究制取CO2的装置。在教学过程中，先让学生进行实验装置的设计和评价，然后由学生分组实验，最后通过与氧气制法的对比分析归纳出实验室制取气体的一般思路，以及发生装置收集装置的选择方法。 教学目标 【知识与技能】 1.认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质。 2.认识化合反应和分解反应的特点。 3.学会观察和描述有关二氧化碳的实验现象，从中归纳出二氧化碳的某些性质。 4.了解二氧化碳在自然界碳循环中的作用以及对人类生活和生产的意义。 5.知道实验室制取二氧化碳的反应原理，能根据反应原理正确选择发生装置和收集装置。 6.了解实验室制取气体的一般思路和方法。 【过程与方法】 1.通过二氧化碳性质实验的探究过程，初步学会通过实验、观察的方法获取信息，学会描述有关的实验现象。 2.初步学会通过对比、归纳、总结得出二氧化碳的某些性质并认识化合反应和分解反应的特点。 3.通过实验探究确定实验室制取二氧化碳气体的药品，学习运用实验获取信息的方法。 4.通过与实验室制取氧气装置的对比分析，初步学会运用比较、概括等方法对获取的信息进行整理和加工。 【情感、态度与价值观】 1.通过大气中二氧化碳的含量对环境和人体健康的影响的认识，培养学生爱护环境，关爱生命的情感。 2.引导学生学会辨证地认识化学物质。 3.通过探究活动，激发学生的化学学习兴趣，培养学生勤于思考、大胆实践、勇于创新的科学精神。 重点难点 教学重点 二氧化碳的化学性质和实验室制法。 教学难点 1.分析、比较氧气、二氧化碳的实验室制法。 2.认识实验室制取气体的一般方法。 教学方法 1.用对比法学习二氧化碳和氧气的性质、二氧化碳和氧气的制取、二氧化碳和氧气的用途。能判断常见的化合反应和分解反应等。 2.重视实验探究。教材通过“观察与思考”“活动与探究”等栏目探究二氧化碳的性质、二氧化碳的制取。让学生认识实验探究的重要性，体验实验和探究的乐趣。 3.理论联系实际，从二氧化碳与身体健康、二氧化碳与灭火等方面认识化学在生产生活中的重要作用。 教具、学具 塑料瓶、试管、导气管、酒精灯、试管夹、带导管的单孔胶塞、橡皮管、集气瓶（100 mL）、铁架台（带铁夹）、镊子、药匙、紫色石蕊试液、石灰石、稀盐酸、澄清石灰水、火柴、蜡烛、多媒体课件等。 授课时数 2课时 第1课时 教学过程 导入新课 通过前面的学习我们认识了空气中的一种气体——氧气。今天我们学习空气中的另一种气体——二氧化碳。同学们都知道二氧化碳的体积分数约占空气的0.03%，含量保持相对稳定，这是什么原因呢？我们看本节的第一个问题。 讲授新课 一、自然界中的二氧化碳 1.二氧化碳在自然界中的循环 【多媒体展示】 【教师提问】 根据你已有的知识和日常生活经验，结合上面图片试着说出大气中二氧化碳气体产生和消耗的途径？ 【学生回答】经过讨论后回答。 【教师点拨】 （1）大气中二氧化碳的产生途径 ①人和动植物的呼吸。 ②微生物的分解作用。 ③煤、石油、天然气等燃料的燃烧。 （2）大气中二氧化碳的消耗途径 ①植物的光合作用。 ②溶于水。 【教师导入】近些年来，温室效应加剧，那么温室效应是怎么一回事？造成温室效应的原因是什么？ 【教师讲述】 2.温室效应 （1）什么叫温室效应 当大气中二氧化碳等气体的含量升高时，会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收，阻止地球表面的热量向外散发，使地球表面的平均气温上升，这就是所谓的“温室效应” 【多媒体展示】 【教师讲述】 （2）温室效应产生的原因 随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气的消耗量急剧增加，释放的二氧化碳越来越多，而吸收二氧化碳的森林因为天灾和被人为破坏不断减少，使得空气中二氧化碳的含量呈上升趋势。 （3）温室效应的危害 ①如果地球的气温上升，将导致冰川融化，海平面上升，一些沿海城市会被淹没；有的地方会炎热得无法居住。 ②气温上升，还会使更多的水蒸气进入大气，一些富饶的土地将变成沙漠。 ③有的科学家认为，近年来日益严重的全球厄尔尼诺现象也与温室效应有关。 （4）温室效应的防治措施 ①世界各国应制定旨在限制二氧化碳排放的政策和国际规定，签订国际公约，并严格执行。如《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》 《哥本哈根协议》等。 ②可以采取以下措施控制二氧化碳的排放量：减少使用煤、石油和天然气等化石燃料，更多地利用太阳能、风能、地热能等清洁能源；促进节能产品、节能技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；大力植树造林，严禁破坏森林；采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳等。 【教师提问】我们经常听到“低碳”生活，什么是“低碳”生活呢？ 【教师讲述】 “低碳”是指较低（更低）的温室气体（以二氧化碳为主）排放；“低碳经济”是以低耗能、低污染、低排放为基础的经济模式。在日常生活中，我们每一个人都应该形成“低碳”理念，倡导“低碳”生活。 【教师导入】知道了二氧化碳的产生和消耗途径，我们进一步认识二氧化碳的性质和用途。先看二氧化碳的物理性质。 【教师讲述】 二、二氧化碳的性质和用途 1.二氧化碳的物理性质 （1）通常情况下，二氧化碳是一种无色、无气味的气体。 （2）在标准状况下，二氧化碳的密度是 1.977 g·L-1，密度比空气大，约是空气的1.5倍。 （3）二氧化碳能溶于水，在通常情况下，1 L水中大约能溶解1 L的二氧化碳气体，增大压强，会溶解得更多。 （4）在加压和降温冷却的情况下，二氧化碳会变为无色液体，甚至变成固体。通常把固态二氧化碳叫做“干冰”。 【教师提问】同学们都知道氧气有三态变化，那么二氧化碳又如何呢？ 【学生回答】经过讨论后回答。 【教师点拨】 2.二氧化碳的三态变化及其应用 二氧化碳也有三态变化，如图所示：固态的二氧化碳叫做干冰。当温度高于-78℃时，干冰升华，从周围吸收大量的热。因此干冰可用于作制冷剂保存食物；可以形成舞台上云雾缭绕的效果；可以用于人工降雨。 【多媒体展示】 【教师讲述】干冰可用于人工降雨，是因为干冰升华时需从周围环境中吸收大量的热，使得周围环境的温度明显降低。在较低的温度下，空气中的水蒸气就会凝结成小水滴。当小水滴继续聚集，就可以形成降雨。 【教师提问】二氧化碳还有哪些化学性质呢？ 【教师讲述】 3.二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳与水的反应 ①二氧化碳能与水反应生成碳酸 汽水中溶有较多的二氧化碳，打开瓶盖时会有大量二氧化碳逸出。将二氧化碳通入含紫色石蕊试液的水中，原来呈紫色的溶液变成红色，说明溶解于水的部分二氧化碳与水发生反应，生成了使紫色石蕊试液变红色的物质——碳酸。 【多媒体展示】 将汽水中的二氧化碳通入含石蕊试液的水中 【教师讲述】 反应的文字表达式：二氧化碳+水碳酸 CO2　　H2O　H2CO3 【教师点拨】 ①二氧化碳既能溶于水，又能与水反应，前者是物理性质，后者是化学性质。二氧化碳溶于水后，只有一小部分与水反应生成碳酸，大部分还是以二氧化碳的形式存在。 ②要证明有碳酸生成，需要借助紫色石蕊试液，能使紫色石蕊试液变红，证明溶液中生成了酸性物质。 【教师讲述】 ②碳酸不稳定，稍加热就会分解成二氧化碳和水，二氧化碳从水中逸出，石蕊试液重新变成紫色。 反应的文字表达式：碳酸二氧化碳+水 　　　　　　　　　 H2CO3　　　CO2　　H2O 【多媒体展示】 【教师导入】通过前面的学习，同学们知道二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，这也是二氧化碳的化学性质。 【教师讲述】 （2）二氧化碳与澄清石灰水的反应 澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液，能与二氧化碳反应生成白色的碳酸钙沉淀，其反应的文字表达式为： 二氧化碳+氢氧化钙碳酸钙 + 水 　 CO2　 Ca(OH)2 　 CaCO3　 H2O 【多媒体展示】 【教师点拨】实验室常用澄清石灰水来检验某种气体是否为二氧化碳。 【教师讲述】 4.二氧化碳的用途 物质的组成和结构决定了物质的性质，物质的性质决定了物质的用途。二氧化碳的性质决定了二氧化碳的用途。 二氧化碳的性质二氧化碳的用途一般不能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大用来灭火二氧化碳+水葡萄糖+氧气在温室里施用二氧化碳作肥料干冰升华吸热作制冷剂，用于人工降雨等能溶于水，增大压强，溶解得更多生产汽水等碳酸类饮料用二氧化碳、水、氯化钠等生产纯碱（碳酸钠）作化工产品的原料
【教师提问】打开汽水瓶或啤酒瓶时，会有许多二氧化碳气体冒出；煤、石油、天然气和酒精等物质的燃烧也会产生二氧化碳；液态二氧化碳灭火器中装有二氧化碳；人工降雨、制造舞台云雾时所使用的干冰是固态二氧化碳，你知道其中的道理吗？ 【学生回答】经过讨论后回答。 【教师点拨】汽水或啤酒中溶有大量二氧化碳气体，打开汽水瓶或啤酒瓶后，气压减小，二氧化碳在水中的溶解能力降低，许多二氧化碳气体会从瓶中冒出；含碳元素的物质充分燃烧后都会产生二氧化碳；二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧且密度比空气的大，这正是二氧化碳可用于灭火的原因；固态二氧化碳叫“干冰”，干冰在升华时能吸收周围环境中的热量，使周围环境温度降低，空气中的水蒸气凝结成小水滴，形成人造云雾，甚至形成降雨，所以干冰能用于人工降雨和制造舞台云雾。 【教师导入】我们学习了很多化学反应，今天我们一起认识两个化学反应的基本类型。 【教师讲述】 三、化合反应与分解反应 1.化合反应 （1）定义：由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应。 （2）特点：多变一。 （3）表达式：A+B+……C。 （4）实例： 铁+氧气 四氧化三铁 Fe　O2　　　 Fe3O4 　 二氧化碳+水碳酸 CO2　 H2O　 H2CO3 2.分解反应 （1）定义：由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应。 （2）特点：一变多。 （3）表达式：AB+C+……。 （4）实例： 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 KMnO4　 K2MnO4 MnO2　　 O2 碳酸水+二氧化碳 H2CO3　 H2O　　CO2 【教师点拨】 （1）“化合反应”和“分解反应”是化学反应的基本类型，二者属于并列关系，与我们以前学过的氧化反应没有必然的联系。 （2）化合反应不一定是氧化反应，氧化反应也不一定是化合反应。 化合反应和氧化反应属于交叉关系，如图所示： 【教师提问】请回顾学过的一些反应，举例说明哪些反应属于化合反应；哪些反应属于分解反应；哪些反应既不属于化合反应，也不属于分解反应。 【学生回答】经过讨论后回答。 【教师总结】 化合反应：碳+氧气二氧化碳 　　 C　 O2　　　 CO2 磷+氧气五氧化二磷 P　 O2　　 　P2O5 分解反应： 过氧化氢水+氧气 H2O2　　 H2O O2 碳酸氢铵水+二氧化碳+氨气 NH4HCO3 H2O　CO2　 NH3 既不属于化合反应也不属于分解反应：石蜡+氧气二氧化碳+水 课堂小结 本节课我们学习了二氧化碳在自然界中的循环、二氧化碳的性质和用途、化合反应与分解反应，二氧化碳的性质和用途是本节的重点内容，化合反应与分解反应是同学们接触的两个基本反应类型。 物质的组成和结构决定了物质的性质，物质的性质决定了物质的用途。二氧化碳的性质决定了二氧化碳的用途。化合反应的特点是多变一，分解反应的特点是一变多。 当堂达标 1.二氧化碳占空气总体积的0.03%，正常情况下能维持这个含量基本不变是因为自然界存在如图所示的循环过程，图中A处不包括下列哪项（　　） A.人和动物的呼吸 B.植物的呼吸作用 C.氮气用于制氮肥 D.含碳燃料的燃烧 答案：C 2.“低碳生活”倡导我们在生活中所耗用的能量、材料要尽量减少，从而减少二氧化碳排放量。下列做法符合“低碳生活”理念的是（　　） A.教科书循环使用 B.使用一次性筷子，减少疾病传染 C.大量使用私家汽车出行，节约时间 D.大量使用燃煤发电 答案：A 3.下列有关O2和CO2的叙述中，属于物理性质的是（　　） 答案：B 4.下列关于二氧化碳的说法错误的是（　　） A.二氧化碳可用于制碳酸类饮料 B.干冰（固态二氧化碳）可用于人工降雨 C.常温下二氧化碳是一种有刺激性气味的有毒气体 D.大气中二氧化碳的消耗途径主要是植物的光合作用 答案：C 5.下列变化中属于分解反应的是（　　） A.蒸发食盐水得到固体食盐 B.石蜡燃烧生成水和二氧化碳 C.分离液态空气制氧气 D.加热碱式碳酸铜 答案：D 6.“绿色发展”“低碳生活”等理念逐渐深入民心， 下列做法或认识与之不相符的是（　　） A.在空旷的地方焚烧大量的废旧塑料 B.鼓励乘坐公交车或骑自行车出行 C.购物时提倡用布袋等环保袋代替塑料袋 D.植树造林 答案：A 7.下列反应属于化合反应的是（　　） A.氢气+氧气水 B.锌+稀硫酸硫酸锌+氢气 C.氯酸钾氯化钾+氧气 D.氢氧化钾+稀盐酸氯化钾+水 答案：A 8.利用如图装置研究二氧化碳的性质。 　　　　　　 实验1　　　　　　　实验2 （1）实验1中，证明反应发生的现象是______________。 （2）实验2中，①与③为湿润的紫色石蕊小花，②为干燥的紫色石蕊小花。能说明二氧化碳密度大于空气的现象是__________________。 答案：（1）澄清石灰水变浑浊　（2）③比①先变红　 板书设计 第2章　身边的化学物质 第2节　奇妙的二氧化碳 第1课时 一、自然界中的二氧化碳 1.二氧化碳在自然界中的循环 （1）大气中二氧化碳的产生途径 （2）大气中二氧化碳的消耗途径 2.温室效应 （1）什么叫温室效应 （2）温室效应产生的原因 （3）温室效应的危害 （4）温室效应的防治措施 二、二氧化碳的性质和用途 1.二氧化碳的物理性质 2.二氧化碳的三态变化及其应用 3.二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳与水的反应 （2）二氧化碳与澄清石灰水的反应 4.二氧化碳的用途 三、化合反应与分解反应 1.化合反应 2.分解反应 第2课时 教学过程 导入新课 上节课我们重点学习了二氧化碳的性质，在做性质实验时我们用到了二氧化碳，那么这些二氧化碳是怎样获得的呢？本节课我和同学们一起探讨二氧化碳的制备和利用、二氧化碳与人体健康的相关问题。我们先看二氧化碳的制备和利用。 讲授新课 【教师讲述】 四、二氧化碳的制备和利用 1.二氧化碳的实验室制法 （1）实验药品：大理石（或石灰石）和稀盐酸。 【教师提问】 为什么选大理石和稀盐酸呢？ 【学生回答】学生根据所学知识思考后后回答。 【教师点拨】 ①不能选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发出较多的氯化氢（HCl）气体，混杂在CO2气体中，得不到纯净的CO2气体。 ②不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与大理石（或石灰石）反应生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙附着在大理石（或石灰石）的表面上，阻止反应继续进行。 ③不能选用碳酸钙、碳酸钠等纯净物的粉末，因为反应太剧烈，产生的气体难以收集。 【教师讲述】 （2）反应原理：碳酸钙+盐酸氯化钙+水+二氧化碳 　　　　　　 CaCO3 HCl　 CaCl2　H2O　CO2 （3）实验装置 ①发生装置：主要依据反应物状态和反应条件。大理石是固体，稀盐酸是液体，反应条件是不需要加热，采用“固液常温型”装置。如图所示。 ②收集装置：主要依据气体的密度和溶解性。二氧化碳能溶于水且能与水反应生成碳酸，一般不能用排水法收集，二氧化碳的密度比空气大，且不与空气反应，可用向上排空气法收集，如图所示。 【教师点拨】 （1）检验某种岩石样品是否含碳酸钙的方法：可向少量样品中加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则证明样品是石灰岩。 （2）除水垢的方法：烧开水的水壶、装开水的暖瓶，使用时间长了内壁会附着水垢，除去水垢可用家中厨房中的食醋。原理是水垢中的碳酸钙与食醋中的醋酸反应，生成溶于水的物质。 （3）二氧化碳灭火器灭火原理：加压时将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出，二氧化碳气体既可以包围在燃烧物体表面，还可以吸热降低温度，从而达到灭火的目的。 【教师讲述】 （4）实验步骤 一组（组装实验仪器）； 二查（检查装置的气密性）； 三装（装入药品）； 四收（收集气体）； 五验（验满）； 六整理。 【教师点拨】检查装置气密性的方法 如图所示向长颈漏斗内注入水浸没长颈漏斗下端管口，用弹簧夹夹紧胶皮管，继续向长颈漏斗内注入水，直至长颈漏斗内液面高于漏斗外液面（形成一段水柱），如果长颈漏斗内液面不下降说明装置的气密性良好。 装入药品时先装固体药品，后装液体药品。 【教师讲述】 （5）检验方法：将制取的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，证明制取的气体是二氧化碳。 发生反应的文字表达式为：二氧化碳+氢氧化钙碳酸钙+水 CO2 Ca(OH) 2 CaCO3 H2O 【教师点拨】 不能用燃着的木条检验CO2，因为N2和稀有气体等其他气体也能使燃着的木条熄灭。 【教师讲述】 （6）验满方法：将燃着的火柴放在集气瓶口，如果火柴熄灭，证明二氧化碳气体已集满，否则未满。 【教师提问】为什么采用上述方法检验二氧化碳是否收集满呢？我们看下面的实验演示。 【实验演示】 2.二氧化碳与灭火 实验1 制取一瓶二氧化碳，将燃着的火柴伸到集气瓶口处，观察现象。 实验现象：火柴熄灭。 实验2 把二氧化碳气体慢慢倒入放有燃着蜡烛的烧杯中，观察现象。 实验现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。 实验结论：二氧化碳可用于灭火。 【教师讲述】 （1）二氧化碳能使燃着的蜡烛熄灭，说明二氧化碳具有不能燃烧、也不支持燃烧的化学性质（一般情况下）。 （2）下层蜡烛先熄灭，说明二氧化碳的密度比空气的密度大。 （3）CO2能像倒水一样倒入烧杯中，就证明它的密度比空气大。用高矮不同的蜡烛做实验，更是增加了趣味性。 【教师点拨】 二氧化碳不支持燃烧是指不支持普通的可燃物燃烧。有的活动性强的金属，例如镁条点燃后放入二氧化碳里能够继续燃烧，所以二氧化碳不支持所有可燃物燃烧是错误的，应强调“一般情况下”二氧化碳不支持燃烧。 【教师导入】二氧化碳对人类的生存、生活产生着重大影响，其含量多少与人体健康密切相关。 【教师讲述】 五、二氧化碳与人体健康 二氧化碳本身没有毒性，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生有害的影响，下表说明了空气中二氧化碳对人体健康的影响。 空气中二氧化碳的体积分数对人体的影响1%感到气闷、头昏、心悸4%～5%感到气闷、头痛、眩晕6%以上使人神志不清，呼吸停止，以致死亡
课堂小结 本节课我们学习了二氧化碳的制备和利用、二氧化碳与人体健康两个问题。实验室制取二氧化碳是本节的重点内容，常结合氧气的制法进行考查，主要考查实验原理、实验装置、实验步骤以及实验的注意事项等。二氧化碳的利用主要学习二氧化碳的灭火原理，二氧化碳灭火既利用了二氧化碳不能燃烧、也不支持燃烧的化学性质，也利用了二氧化碳密度比空气的大的物理性质。 当堂达标 1.下列有关二氧化碳的说法正确的是（　　） A.实验室常用块状石灰石和稀硫酸反应制取二氧化碳气体 B.二氧化碳用于灭火，既利用了它的物理性质也利用了它的化学性质 C.将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液呈红色，说明二氧化碳显酸性 D.将燃着的木条伸入一瓶气体中，木条立即熄灭，证明瓶内原有气体是二氧化碳 答案：B 2.地窖里二氧化碳的含量大于10%时，人和动物进入地窖就可能导致死亡，是因为二氧化碳（　　） A.会爆炸 B.有剧毒 C.有腐蚀性 D.不能供给呼吸 答案：D 3.甲、乙两同学在实验室制取CO2和O2时，无论选择什么药品，他们都能选用的装置是（　　） 答案：C 4.在实验室中利用如图所示装置，可以进行的实验是（　　） ①用过氧化氢溶液与MnO2制取氧气 ②用KMnO4固体制取氧气 ③用KClO3与MnO2的混合物制取氧气 ④用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳气体 A.①④　 B.①② C.②③ D.③④ 答案：A 5.实验室制取CO2的有关操作如图所示，不正确的是（　　） 　　　 A.检查气密性　　　　 B.制气　　　　　C.收集　　　D.验满 答案：B 6.如图中的A～E是初中化学实验中常用的几种装置，按要求回答问题。 　　　　　　　　　　 A　　　　　　 B　　　　　　　 C　　　　　　D　　　 E （1）实验室制取CO2 的文字表达式_______________________________，所选用的收集装置是　 　（填字母）。 （2）用①装置制取二氧化碳时长颈漏斗插入液面以下的目的是_________________________。 答案：（1）碳酸钙+盐酸氯化钙+水+二氧化碳 D （2）防止二氧化碳从长颈漏斗下端逸出 板书设计 第2章　身边的化学物质 第2节　奇妙的二氧化碳 第2课时 四、二氧化碳的制备和利用 1.二氧化碳的实验室制法 （1）实验药品 （2）反应原理 （3）实验装置 （4）实验步骤 （5）检验方法 （6）验满方法 2.二氧化碳与灭火 五、二氧化碳与人体健康 教学反思