第三节碳达峰与碳中和
第1课时 二氧化碳的性质
一、知识目标
1.理解自然界中碳循环的过程，掌握二氧化碳的物理性质和化学性质，明确二氧化碳在碳循环及“双碳”目标中的作用。
2.通过分析碳循环示意图和实验现象，培养证据推理与模型认知能力，通过 “二氧化碳溶于水” 等实验探究，掌握实验操作技能，学会设计实验、观察现象、分析结论，提升科学探究能力。
3.结合碳达峰、碳中和的社会热点，树立环保意识和社会责任感，理解化学学科在解决环境问题中的重要作用。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识二氧化碳的性质和用途，从微观角度理解其在碳循环中的作用，建立“结构 - 性质 - 用途”之间的联系。
2.证据推理与模型认知：通过分析碳循环示意图和实验现象，培养证据推理与模型认知能力，构建碳循环的模型。
3.科学探究与创新意识：通过“二氧化碳溶于水”等实验探究，掌握实验操作技能，学会设计实验、观察现象、分析结论，提升科学探究能力。
一、教学重点
1.自然界中碳循环的过程及意义
2.二氧化碳的物理性质和化学性质
二、教学难点
1.从碳循环的角度分析造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因
2设计实验探究二氧化碳的性质，理解二氧化碳与水、澄清石灰水反应的实质
本节教学内容出自鲁教版2024年版九年级化学上册第六单元第三节第1课时《二氧化碳的性质》。该内容在教材中具有重要地位，它是在学生学习了氧气等物质性质之后，对另一种重要气体——二氧化碳性质的深入探究，是初中化学知识体系中不可或缺的一部分，有助于学生构建完整的气体性质知识网络。
教材围绕“碳达峰与碳中和”这一社会热点，以自然界中的碳循环为切入点，引导学生了解二氧化碳在自然界中的产生与吸收途径，以及碳循环的重要意义。进而探究二氧化碳的性质，包括物理性质和化学性质，并介绍了其相应的用途。这种编排方式将化学知识与社会实际紧密联系，体现了化学学科在解决环境问题中的重要作用，有助于培养学生的环保意识和社会责任感。
按照教材内容安排，本课时主要聚焦于二氧化碳的性质探究，包括通过实验探究二氧化碳溶于水、与水反应、不燃烧也不支持燃烧、与澄清石灰水反应等性质，让学生在实验中观察现象、分析结论，提升科学探究能力。同时，教材还通过典型范例让学生巩固所学知识，加深对二氧化碳性质的理解和应用。
教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。在之前的学习中，学生已经了解了氧气的性质和制取方法，对气体性质的探究有了初步的认识和经验，这为本节课二氧化碳性质的学习奠定了基础。
然而，九年级的学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于一些抽象的化学概念和原理理解起来可能存在一定的困难。在学习二氧化碳的性质时，虽然通过实验能够直观地观察到现象，但对于现象背后的本质原因，如二氧化碳与水反应生成碳酸的微观过程，可能需要教师进行详细的讲解和引导。 此外，学生在实验操作技能和科学探究能力方面还有待进一步提高。在实验探究过程中，可能会出现操作不规范、观察不仔细、分析问题不全面等问题。
因此，在教学过程中，教师要注重引导学生规范实验操作，培养学生观察、分析和解决问题的能力。同时，结合“碳达峰与碳中和”这一社会热点，激发学生的学习兴趣和社会责任感，让学生认识到化学学科在解决实际问题中的重要作用。
教学环节一 新课导入
【播放电影片段】同学们，老师先给大家播放一段电影《后天》的片段。（播放电影中海水冲破堤坝、淹没街道、吞噬城市的震撼画面）大家刚刚看到的是电影里呈现的极端未来场景，曾经繁华的文明在自然之力面前不堪一击。
【列举现实案例】而在现实生活中，类似的危机也正在悄然逼近。近 40 年来，中国沿海海平面正以每年 3.5 毫米的速度加速上升，2023 年的海平面已处于有观测记录以来的高位。太平洋岛国图瓦卢因平均海拔不足两米，早已面临“举国搬迁”的困境；印度尼西亚为了躲避海平面上升，甚至启动了迁都计划。
【提出问题引导思考】大家想一想，是什么原因导致了海平面上升这种可怕的现象呢？其实，这一切连锁反应的起点，藏着一种我们既熟悉又陌生的气体 —— 二氧化碳。它如何像“无形的暖房”包裹地球，引发温室效应？人类活动又怎样打破了碳循环的平衡，让全球变暖愈演愈烈？更重要的是，面对海平面上升的威胁，我国提出的“2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和”目标，背后藏着怎样的化学智慧？我国提出的‘碳达峰’和‘碳中和’目标，‘碳’主要指的是二氧化碳，那二氧化碳在自然界中是如何循环的？人类活动又如何影响了这个循环？今天我们就来一起探究这些问题。
设计意图
1.激发学习兴趣：通过播放《后天》震撼电影片段和列举海平面上升的现实危机案例，营造紧张氛围，迅速吸引学生注意力，激发对问题根源的好奇心与探索欲望，促使学生主动参与课堂讨论。
2.衔接生活实际：将抽象的二氧化碳知识与现实环境问题紧密结合，让学生直观感受化学与生活的关联，增强对化学学科的重视程度，提升学习动力。
3.自然导入新课：通过提出二氧化碳与温室效应、碳循环、“双碳” 目标相关的问题，引导学生深入思考，顺利过渡到本节课主题，让学生明确学习目标，带着问题探索新知识。
教学环节二 自然界中的碳循环
活动一：了解自然界中的碳循环
【教师活动】教师展示并讲解：介绍化石燃料在人类社会发展中的重要作用，以及随着大规模开采和利用，大气中二氧化碳含量持续升高引发全球气候变化的现状。呈现近1000年大气中CO2浓度变化的图表。
【问题】“碳达峰与碳中和是全世界应对气候变化的共识，这里的‘碳’主要指二氧化碳，那么要实现‘双碳’目标，我们需要先弄清楚什么问题呢？”
【学生思考】学生思考回答：“需要追根溯源，厘清‘碳’从哪里来，又可以往哪里去。”
【教师活动】教师总结强调：“非常正确，所以我们首先要了解自然界中的碳循环。”
设计意图
1.强化问题认知：借助震撼的影视片段和真实新闻事件，让学生直观感受二氧化碳排放带来的严重后果，引发学习好奇心，深刻认识碳循环学习的必要性。
2.衔接热点话题：结合 “双碳” 目标这一社会热点，搭建化学知识与社会议题的桥梁，让学生了解化学在解决全球问题中的作用，提升学习使命感。
3.明确学习方向：通过师生互动提问，引导学生主动思考 “碳的来源与去向”，自然引出碳循环的学习主题，为后续知识探究奠定基础。
活动二：探究自然界中二氧化碳的产生和吸收途径
【情景引入】展示自然界碳循环的图片，图片中标注了通过不同途径产生或消耗碳量的相对值。
【问题】观察图片，思考并讨论：二氧化碳的产生途径有哪些？二氧化碳的吸收途径又有哪些？
【学生思考】学生分组讨论，每组推选一名代表发言。产生途径：生物的呼吸作用、生物体被微生物分解、海水中的弱酸分解、化石燃料的燃烧、火山喷发、碳酸盐分解。吸收途径：绿色植物的光合作用、江河湖海等水体溶解二氧化碳、溶解的二氧化碳转化为碳酸盐。
【归纳总结】教师总结并板书：对学生的回答进行补充和完善，强调这些途径在碳循环中的重要性。
设计意图
1.培养观察能力：展示标注碳量相对值的碳循环图片，为学生提供直观的探究素材，引导学生通过观察图片获取信息，提升观察和初步分析能力。
2.强化合作探究：通过分组讨论的形式，让学生自主梳理二氧化碳的产生与吸收途径，培养团队合作意识和主动探究的学习习惯。
3.夯实知识基础：教师对学生的回答进行补充完善并板书，帮助学生构建系统的碳循环途径知识框架，为后续探讨碳循环意义和失衡原因做好铺垫。
活动三：探讨二氧化碳循环的意义和大气中二氧化碳含量增加的原因
【情景引入】结合前面讨论的二氧化碳产生和吸收途径，提出问题：“二氧化碳的循环对自然界和人类社会有什么重要意义呢？从碳循环的角度分析，造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因是什么？”
【教师活动】教师引导学生从生态平衡、气候调节、海洋生态、人类生存等方面思考二氧化碳循环的意义。
【学生思考】学生分组讨论后发言：维持生态平衡：为植物光合作用提供原料，支撑食物链基础，保障生物生存。调节气候：大气中适量二氧化碳能保温，维持地球适宜的温度环境。支撑海洋生态：水体吸收二氧化碳形成的碳酸盐，是海洋生物（如珊瑚、贝类）构建外壳的重要原料。保障人类生存：间接为人类提供食物（植物生产）和稳定的生存环境。
【总结】教师总结强调：对学生的回答进行总结和强调，突出二氧化碳循环的重要性。
【教师活动】教师引导学生分析大气中二氧化碳含量增加的原因：从排放端和吸收端两个方面进行分析。
【学生思考】小组讨论后回答：排放端大幅增加：人类大量燃烧化石燃料，短时间内释放远超自然循环承载能力的二氧化碳。吸收端能力下降：森林砍伐、植被破坏导致光合作用吸收二氧化碳的能力减弱。自然循环失衡：自然产生与吸收本应平衡，但人类活动打破了这种平衡，排放速度远快于自然吸收速度。
【总结】教师总结：“由于二氧化碳的产生与吸收都与二氧化碳的性质有关，要解决碳循环失衡的问题，我们接下来要了解二氧化碳的性质。”
设计意图
1.提升逻辑思维：引导学生从生态平衡、气候调节等多维度思考碳循环意义，从排放端和吸收端分析含量增加原因，培养逻辑分析和全面思考问题的能力。
2.树立环保意识：通过分析人类活动对碳循环的破坏，让学生认识到环境问题的人为因素，增强环保意识和责任担当。
3.衔接后续内容：在总结环节点明二氧化碳性质与碳循环失衡解决的关联，自然过渡到二氧化碳性质的学习，实现知识的顺畅衔接。
【对应训练1】绘制碳循环简图（如右图）。下列有关说法错误的是
A．绿色植物通过光合作用吸收CO2
B．化石燃料完全燃烧转化为CO2
C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸
D．大气层的CO2能产生温室效应
【答案】C
【详解】A、绿色植物通过光合作用可吸收二氧化碳，该选项说法正确；
B、化石燃料中含有碳元素，完全燃烧生成二氧化碳，该选项说法正确；
C、二氧化碳和水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，易分解为水和二氧化碳，该选项说法不正确；
D、大气层中的二氧化碳是主要的温室气体之一，能产生温室效应，该选项说法正确。
故选C。
【对应训练2】自然界中存在着“水循环”“碳循环”“氧循环”三大循环。下列说法错误的是
A．三种循环都伴随着能量的变化，碳循环中的“碳”是指碳元素
B．水的天然循环既实现了水的自身净化，又完成了水资源的重新分配
C．三大循环过程中元素守恒，且元素化合价不变
D．水的天然循环是通过其三态变化实现的，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
【答案】C
【详解】A. 三种循环都伴随着能量的变化，碳循环中的“碳”是指碳元素，不是碳单质，此选项正确；
B. 水的天然循环通过蒸发、降水等过程，蒸发时杂质被留下，降水提供淡水，实现自身净化；同时，水从海洋到陆地再返回海洋，完成水资源的重新分配，此选项正确；
C. 化学反应中元素种类和原子数目不变，所以元素守恒，但化合价不一定不变，如：氧循环中，氧的化合价也会变化，例如O2中的氧为0价，在H2O或CO2中氧为-2价。因此，三大循环中元素守恒正确，但化合价不一定不变，此选项错误；
D. 水的天然循环是通过其三态变化实现的，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生 水的天然循环涉及蒸发（液态→气态）、凝结（气态→液态）等三态变化，是物理变化。碳循环中，光合作用、呼吸作用等涉及分子结构改变，是化学变化；氧循环类似（如呼吸作用消耗O2产生CO2），发生化学变化，该选项正确。
故选C。
教学环节三 认识二氧化碳
活动四：确定探究二氧化碳性质的思路
【情景引入】教师提问：“我们之前探究过O2的性质，结合O2性质的探究过程，说一说应该从哪些方面来认识CO2的性质？”
【学生思考】学生思考回答：“应该从物理性质和化学性质两个方面来认识。”
【教师活动】教师肯定学生的回答，并引导学生通过观察集气瓶中的二氧化碳，结合科普文章中的数据和生活经验，归纳二氧化碳的物理性质。
【学生思考】学生分组交流讨论后，推选代表发言。回答：“常温常压下，二氧化碳是无色无味的气体，密度约为空气的1.5倍，能像液体般‘覆盖’燃烧物隔绝氧气，可作灭火剂；它还能溶于水，1体积水约溶1体积二氧化碳，这是汽水冒泡的原因；加压降温时，二氧化碳会变成雪花状的‘干冰’，干冰常温下不熔化、直接升华，还会吸收大量热，可作制冷剂，用于食品保鲜、人工降雨和舞台造雾等。”
【总结】教师总结并板书：对学生的回答进行总结和完善，强调二氧化碳物理性质与用途的紧密关联。
设计意图
1.培养迁移能力：引导学生回顾氧气性质的探究方法，通过类比推理确定二氧化碳的探究思路，提升知识迁移和自主学习能力。
2.衔接生活经验：结合集气瓶观察、科普数据和生活实例，让学生自主归纳物理性质，拉近化学知识与生活的距离，提升知识应用能力。
3.构建认知框架：强调物理性质与用途的关联，帮助学生建立 “性质决定用途” 的化学核心认知，为后续化学性质探究提供思路支撑。
活动五：实验探究二氧化碳的性质
【情景引入】教师展示实验器材，如集满二氧化碳的矿泉水瓶、紫色石蕊试液、装有高低蜡烛的烧杯、澄清石灰水等，提出问题：“我们通过实验来进一步探究二氧化碳的性质，大家想一想每个实验可能会出现什么现象，能说明什么问题呢？”
【实验探究1】二氧化碳溶于水实验
【教师演示】向一个集满二氧化碳气体的矿泉水瓶中加入约1/3体积的水，立即拧紧瓶盖，振荡，让学生观察现象。
【学生思考】学生观察并回答：“塑料瓶变瘪。”
【问题】为什么塑料瓶会变瘪呢？
【学生思考】部分溶于水使瓶内气体减少，气压变小，大气压强使瓶子变瘪，说明能溶于水。
【总结】非常正确，这证明了二氧化碳能溶于水。
【教师演示】取一支试管，从矿泉水瓶中向试管中倒入适量的二氧化碳水溶液，然后向试管中滴加几滴紫色石蕊试液，振荡，让学生观察现象。
【学生思考】学生观察并回答：“溶液由紫色变成红色。”
【问题】教师提问：“溶液变红说明什么呢？”
【学生思考】回答：“溶解在水中的部分跟水反应，生成了酸性物质。”
【总结】对，二氧化碳能与水反应生成碳酸，。
【教师演示】教师加热试管，让学生观察现象。
【学生思考】学生观察并回答：“加热后溶液由红色变成紫色。”
【问题】教师提问：“这又说明了什么呢？”
【学生思考】回答：“生成的酸性物质不稳定，加热时分解，碳酸（）不稳定，加热时分解成了二氧化碳和水。”
【总结】非常好，。
【实验探究2】二氧化碳熄灭蜡烛实验
【教师演示】向一装有两支燃着的高低蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，让学生观察现象。
【学生思考】学生观察并回答：“蜡烛自下而上依次熄灭。”
【问题】这个现象能说明二氧化碳具有哪些性质呢？
【学生思考】回答：“说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧。”
【总结】正确，利用这些性质，二氧化碳常用于灭火。
【实验探究2】二氧化碳与澄清石灰水反应实验
【教师演示】将二氧化碳通入装有澄清石灰水的试管中，让学生观察现象。
【学生思考】学生观察并回答：“澄清石灰水变浑浊。”
【问题】教师提问：“这是为什么呢？”
【学生思考】回答：“能与氢氧化钙的水溶液（俗称石灰水）反应，生成白色沉淀，使澄清石灰水变浑浊。”
【总结】对，化学方程式为，该反应用于检验气体。
【教师活动】教师引导学生总结二氧化碳的性质：从物理性质和化学性质两个方面进行总结。
【学生总结】物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多；在高压低温下可得固体——干冰。
化学性质：二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧；不能供给呼吸；与水反应：；与澄清石灰水反应：；。
【教师活动】教师补充完善并强调：对学生的总结进行补充和完善，强调各性质的重要性和应用。
设计意图
1.提升实验技能：通过教师演示和学生观察分析，让学生掌握二氧化碳相关实验的操作要点和现象判断方法，提升实验观察和操作技能。
2.深化本质理解：引导学生结合实验现象分析背后的化学原理，如塑料瓶变瘪、石蕊变色的原因，帮助学生理解化学反应实质，突破教学难点。
3.培养探究能力：通过实验提问、现象分析、结论总结的流程，让学生体验科学探究的完整过程，提升证据推理和分析归纳能力。
活动六：了解二氧化碳的用途
【情景引入】教师展示一些图片，如干冰制冷保鲜、人工降雨、舞台造雾、二氧化碳灭火、做气体肥料、制作碳酸饮料等，提问：“这些图片展示的场景都与二氧化碳有关，大家想一想是利用了二氧化碳的哪些性质呢？”
【学生思考】学生观察图片并思考回答：
o干冰制冷保鲜、人工降雨、舞台造雾：利用干冰升华吸热的性质。
o二氧化碳灭火：利用二氧化碳密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧的性质。
o二氧化碳做气体肥料：利用二氧化碳是植物光合作用的原料的性质。
o二氧化碳做碳酸饮料：利用二氧化碳能溶于水的性质。
【教师总结】总结并强调：对学生的回答进行总结和强调，再次突出性质与用途的紧密关系。
设计意图
1.强化性质应用认知：通过展示二氧化碳用途的图片，引导学生结合已有性质知识分析用途原理，深化 “性质决定用途” 的化学思想。
2.拓展知识视野：全面介绍二氧化碳在制冷、灭火、农业、食品等领域的用途，让学生了解化学知识的实际应用价值，拓宽知识视野。
3.巩固所学知识：通过师生互动总结用途与性质的对应关系，帮助学生巩固二氧化碳的性质知识，提升知识应用和归纳总结能力。
【对应训练1】下列关于二氧化碳的说法正确的是
A．二氧化碳有毒，进入深井或地窖要做灯火实验
B．温度越低，压强越大，二氧化碳在水中的溶解性越强
C．二氧化碳过多排放是导致酸雨的主要原因
D．二氧化碳不可燃、不助燃，因此任何火灾都可以用二氧化碳灭火
【答案】B
【详解】A、由于二氧化碳不能供给呼吸，人在二氧化碳含量较高的地方会因窒息而死亡，因此人在进入这些地方前，先要进行灯火实验，并不是因为二氧化碳有毒，故说法错误；
B、温度越低，压强越大，CO2在水中的溶解性越强，故说法正确；
C、导致酸雨的主要气体是二氧化硫、二氧化氮，不是二氧化碳，故说法错误；
D、CO2不可燃也不助燃，可作灭火剂，但不是任何火灾都可以用CO2灭火，如：钠、镁等金属就能在二氧化碳中燃烧，不能用二氧化碳来灭火，故说法错误。
故选B。
【对应训练2】在甲、乙两个等体积的软塑料瓶中，分别盛有等体积的滴有紫色石蕊溶液的水，用图示两种方法收集满二氧化碳后，旋紧瓶盖振荡，则观察到的现象是
A．甲瓶没有任何变化，乙瓶紫色石蕊溶液变红
B．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，乙瓶变瘪
C．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，甲瓶变瘪
D．甲瓶变瘪，乙瓶紫色石蕊溶液变红
【答案】C
【详解】甲瓶导管在液面以上，液面以上的二氧化碳在振荡时会溶解在水中，并与水发生反应，使瓶内气压减小，所以甲瓶中紫色石蕊溶液变红且软塑料瓶变瘪；
乙瓶导管在液面以下，收集二氧化碳的过程中，二氧化碳与水充分接触，二氧化碳溶解达到饱和，旋紧瓶盖振荡，瓶内气压基本不变，二氧化碳和水反应产生碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红，所以乙瓶只能观察到紫色石蕊溶液变红；
故选C。
第六单元 控制燃烧
第三节 碳达峰与碳中和
第1课时 二氧化碳的性质
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一、自然界中的碳循环
1.概念：自然界中物质和能量循环的重要组成部分，二氧化碳是碳元素参与物质循环主要形式之一
2.产生途径
o生物呼吸作用
o生物体被微生物分解
o海水中弱酸分解
o化石燃料燃烧
o火山喷发、碳酸盐分解
3.吸收途径
o绿色植物光合作用
o江河湖海等水体溶解二氧化碳并转化为碳酸盐
4.意义
o维持生态平衡
o调节气候
o支撑海洋生态
o保障人类生存
5.含量增加原因
o排放端大幅增加
o吸收端能力下降
o自然循环失衡
二、认识二氧化碳
1.物理性质
o无色无味气体
o密度比空气大
o能溶于水（1体积水约溶1体积二氧化碳）
o高压低温下可得固体——干冰
2.化学性质
o不能燃烧，不支持燃烧
o不能供给呼吸
o与水反应：CO + H O === H CO
o与澄清石灰水反应：Ca( + CO ==== CaCO ↓ + H O
o与灼热的碳反应：C + CO ==== 2CO（高温）
3.用途
o干冰：制冷保鲜、人工降雨、制造舞台效果
o灭火
o气体肥料
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1.已知二氧化碳的化学式为CO2，下列说法中不正确的是
A．二氧化碳是由碳元素和氧元素两种元素组成
B．二氧化碳是由一个碳原子和二个氧原子构成的
C．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
D．能使燃着的木条熄灭的气体可能是二氧化碳气体
【答案】B
【详解】A、由化学式可知，二氧化碳是由碳元素和氧元素两种元素组成的，不符合题意；
B、由化学式可知，二氧化碳由二氧化碳分子构成，每个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成，符合题意；
C、二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，不符合题意；
D、二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，则能使燃着的木条熄灭的气体可能是二氧化碳气体，也可能是氮气，不符合题意。
故选B。
2．向一定量澄清石灰水中缓慢通入少量二氧化碳气体，反应过程中始终保持不变的是
A．瓶内物质中氢元素的总质量 B．瓶内白色沉淀的质量 C．瓶内物质的总质量 D．瓶内水的质量
【答案】A
【详解】向澄清石灰水中通入二氧化碳，发生反应Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
A、整个过程中没有加入或减少含氢元素的物质，且氢元素只存在于石灰水中的水中，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的质量不变，所以瓶内物质中氢元素的总质量始终保持不变，正确；
B、随着二氧化碳的通入，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀，白色沉淀质量逐渐增加，当氢氧化钙完全反应后，继续通入二氧化碳，碳酸钙沉淀会与二氧化碳和水反应生成可溶的碳酸氢钙，沉淀质量又会减少，所以白色沉淀质量是先增加后减少，不是始终不变，错误；
C、通入二氧化碳，发生反应Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O，虽然有沉淀生成，但二氧化碳参与了反应，根据质量守恒定律，反应后物质总质量等于反应前各物质质量之和，所以瓶内物质的总质量会增加，不是始终不变，错误；
D、反应Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O会生成水，所以瓶内水的质量会增加，不是始终不变，错误。
故选A。
在本次二氧化碳性质的教学中，整体围绕自然界碳循环与二氧化碳性质两大核心展开，基本达成了让学生理解知识、掌握实验技能的目标，但复盘过程中也发现诸多可优化之处。
从教学内容呈现来看，碳循环部分结合了化石燃料燃烧、植被破坏等现实问题，能让学生直观感知碳循环失衡的原因，尤其是引用近 40 年中国沿海海平面上升、图瓦卢 “举国搬迁” 等案例时，学生关注度明显提高，有助于建立环保意识。不过，在讲解碳循环的产生与吸收途径时，仅通过文字罗列生物呼吸、植物光合作用等内容，部分学生反馈难以形成系统认知，若能提前准备动态碳循环示意图，将不同途径以动画形式呈现，或许能帮助学生更清晰地梳理逻辑关系。
实验探究环节是本次教学的重点，“二氧化碳溶解性”“与水反应”“灭火性质” 等实验均让学生分组操作。从效果来看，学生通过亲手振荡矿泉水瓶观察变瘪现象，对二氧化碳溶解性的理解更深刻；滴加石蕊试液后溶液颜色变化，也让他们直观感受到化学反应的发生。但存在实验时间把控不当的问题，部分小组在 “灭火实验” 中因倾倒二氧化碳速度过快导致现象不明显，后续需要在实验前强调操作细节，同时准备备用实验装置，避免因操作失误影响教学进度。此外，检验二氧化碳与澄清石灰水反应的实验，仅由教师演示，若改为让学生分组进行，能进一步提升他们的实验参与度。
在知识衔接方面，从碳循环失衡过渡到二氧化碳性质时，衔接较为自然，通过 “要解决碳循环问题需先了解二氧化碳性质” 的设问，引导学生主动探究。但在讲解二氧化碳用途与性质的关联时，未能充分结合生活实例，比如提到干冰用于人工降雨，仅简单说明其升华吸热的性质，若能补充干冰降雨的实际案例或短视频，可让学生更易理解性质决定用途的化学逻辑。
学生互动环节，小组讨论碳循环意义时，部分小组参与度不高，存在少数学生主导讨论的情况。后续可采用 “小组任务分工表”，明确每个学生的角色，如记录员、发言人等，确保全员参与。同时，在提问环节，问题设计多为知识性提问，如 “二氧化碳的产生途径有哪些”，缺乏开放性问题，若增加 “如何从化学角度为实现双碳目标提建议” 这类问题，能更好地培养学生的思维能力与社会责任感。
总的来说，本次教学在知识传递与实验设计上有一定亮点，但在教学手段、时间把控、互动设计等方面仍需改进。后续需更注重学生的认知规律，结合多种教学资源，优化教学环节，让学生在主动参与中更高效地掌握知识，提升化学核心素养。
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鲁教版化学(新教材)九年级上册
第三节 碳达峰与碳中和
第1课时 二氧化碳的性质
第六元 控制燃烧
学习内容导览
认识二氧化碳
2
自然界中的碳循环
1
明·学习目标
1.理解自然界中碳循环的过程，掌握二氧化碳的物理性质和化学性质，明确二氧化碳在碳循环及 “双碳” 目标中的作用。
2.通过分析碳循环示意图和实验现象，培养证据推理与模型认知能力，通过 “二氧化碳溶于水” 等实验探究，掌握实验操作技能，学会设计实验、观察现象、分析结论，提升科学探究能力。
3.结合碳达峰、碳中和的社会热点，树立环保意识和社会责任感，理解化学学科在解决环境问题中的重要作用。
引·新课导入
电影《后天》用科幻的镜头，让我们看到了一个极端的未来：海水冲破堤坝、淹没街道、吞噬城市，曾经繁华的文明在自然之力前不堪一击。
近 40 年来，中国沿海海平面正以每年 3.5 毫米的速度加速上升，2023 年的海平面已处于有观测记录以来的高位。太平洋岛国图瓦卢因平均海拔不足两米，早已面临 "举国搬迁" 的困境；印度尼西亚为了躲避海平面上升，甚至启动了迁都计划。这些真实发生的事情告诉我们：电影里的危机，正在以缓慢却坚定的步伐向我们逼近。
引·新课导入
而这一切连锁反应的起点，藏着一种我们既熟悉又陌生的气体 —— 二氧化碳。它如何像 "无形的暖房" 包裹地球，引发温室效应？人类活动又怎样打破了碳循环的平衡，让全球变暖愈演愈烈？更重要的是，面对海平面上升的威胁，我国提出的 "2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和" 目标，背后藏着怎样的化学智慧？
我国提出的‘碳达峰’和‘碳中和’目标。‘碳’主要指的是二氧化碳，那二氧化碳在自然界中是如何循环的？人类活动又如何影响了这个循环？今天我们就来探究这些问题。
自然界中的碳循环
01
探·知识奥秘
一、自然界中的碳循环
了解自然界中的碳循环
化石燃料在人类社会的发展进程中发挥了巨大的作用。然而，随着人类对化石燃料大规模的开采和利用，大气中二氧化碳的含量持续升高，由此引发全球气候变化。
近1000年大气中CO2浓度变化
碳达峰与碳中和是全世界为应对过量碳排放带来的全球气候挑战达成的共识。其中，“碳”指的主要是二氧化碳。实现“双碳”目标，需要追根溯源，厘清“碳”从哪里来，又可以往哪里去，在此基础上找准问题解决的方向，开展积极行动。
探·知识奥秘
了解自然界中的碳循环
一、自然界中的碳循环
碳循环是自然界中物质和能量循环的重要组成部分。二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳元素参与物质循环的主要形式之一。
观察图片中内容(图中数字表示通过不同途径产生或消耗碳量的相对值),思考并讨论：
1.二氧化碳的产生途径有哪些 二氧化碳的吸收途径又有哪些
2.二氧化碳的循环对自然界和人类社会有什么重要意义
3.从碳循环的角度分析，造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因是什么
探·知识奥秘
一、自然界中的碳循环
了解自然界中的碳循环
自然界中产生二氧化碳的途径
生物的呼吸作用
生物体被微生物分解
海水中的弱酸分解
化石燃料的燃烧
火山喷发碳酸盐分解
探·知识奥秘
一、自然界中的碳循环
了解自然界中的碳循环
自然界中吸收二氧化碳的途径
绿色植物的光合作用
江河湖海等水体溶解二氧化碳
溶解的二氧化碳转化为碳酸盐
二氧化碳循环的重要意义
维持生态平衡：为植物光合作用提供原料，支撑食物链基础，保障生物生存。
调节气候：大气中适量二氧化碳能保温，维持地球适宜的温度环境。
支撑海洋生态：水体吸收二氧化碳形成的碳酸盐，是海洋生物（如珊瑚、贝类）构建外壳的重要原料。
保障人类生存：间接为人类提供食物（植物生产）和稳定的生存环境。
探·知识奥秘
一、自然界中的碳循环
了解自然界中的碳循环
造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因是什么
排放端大幅增加：人类大量燃烧化石燃料，短时间内释放远超自然循环承载能力的二氧化碳。
吸收端能力下降：森林砍伐、植被破坏导致光合作用吸收二氧化碳的能力减弱。
自然循环失衡：自然产生与吸收本应平衡，但人类活动打破了这种平衡，排放速度远快于自然吸收速度。
二氧化碳吸收减弱
二氧化碳排放增加
碳循环失衡
而二氧化碳的产生与吸收，都与二氧化碳的性质有关，要想解决碳循环失衡的问题，要先了解二氧化碳的性质。
理·核心要点
碳循环的
概念
碳循环是自然界中物质和能量循环的重要组成部分。二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳元素参与物质循环的主要形式之一。
二氧化碳的产生途径
生物的呼吸作用
生物体被微生物分解
海水中的弱酸分解
化石燃料的燃烧
二氧化碳的吸收途径
维持生态平衡：为植物光合作用提供原料，支撑食物链基础，保障生物生存。
调节气候：大气中适量二氧化碳能保温，维持地球适宜的温度环境。
支撑海洋生态：水体吸收二氧化碳形成的碳酸盐，是海洋生物（如珊瑚、贝类）构建外壳的重要原料。
保障人类生存：间接为人类提供食物（植物生产）和稳定的生存环境。好
了解自然界中的碳循环
碳循环的意义
绿色植物吸收大气中的二氧化碳，通过光合作用产生碳水化合物
江河湖海的水体也会溶解二氧化碳
一部分最终转化为碳酸盐
1．绘制碳循环简图（如右图）。下列有关说法错误的是（ ）
A．绿色植物通过光合作用吸收CO2
B．化石燃料完全燃烧转化为CO2
C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸
D．大气层的CO2能产生温室效应
析·典型范例
C
2．自然界中存在着“水循环”“碳循环”“氧循环”三大循环。下列说法错误的是（ ）
A．三种循环都伴随着能量的变化，碳循环中的“碳”是指碳元素
B．水的天然循环既实现了水的自身净化，又完成了水资源的重新分配
C．三大循环过程中元素守恒，且元素化合价不变
D．水的天然循环是通过其三态变化实现的，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
析·典型范例
C
认识二氧化碳
02
探·知识奥秘
二、认识二氧化碳
探究思路
结合O2性质的探究过程，说一说应该从哪些方面来认识CO2的性质？
物理性质
化学性质
观察集气瓶中的二氧化碳，并结合科普文章中给出的数据和你的生活经验，归纳二氧化碳的物理性质。
小组内交流讨论一下。
二氧化碳的物理性质，赋予它丰富的用途。
常温常压下，它是无色无味的气体，密度约为空气的 1.5 倍，能像液体般 “覆盖” 燃烧物隔绝氧气，因此常作灭火剂。它还能溶于水，1 体积水约溶 1 体积二氧化碳，这正是汽水冒泡的秘密。
加压降温时，二氧化碳会变成雪花状的 “干冰”。它常温下不熔化、直接升华，还会吸收大量热，所以可作制冷剂，用于食品保鲜、人工降雨和舞台造雾。其升华时体积剧增的特性，也能用于工业设备清洁，避免化学污染。
这些应用都基于它的物理性质，既便利生活，也体现了性质与用途的紧密关联。
探·知识奥秘
二氧化碳的物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点 熔点
无味
气体
比空气大
能溶于水
-78.5℃
-56.5℃
无色
通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度约为空气的1.5倍。二氧化碳气体在一定压强和低温条件下能够变成白色块状或片状固体，俗称干冰。
干冰在升华时会吸收大量的热，是一种环保型制冷剂，可用于人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果等。
性质
用途
决 定
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
二氧化碳溶于水
1.如图所示，向一个集满二氧化碳气体的矿泉水瓶中加入约1/3体积的水，立即拧紧瓶盖，振荡，观察现象。
2.取一支试管，从矿泉水瓶中向试管中倒入适量的二氧化碳水溶液。然后向试管中滴加几滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。将试管加热，观察现象。
二氧化碳的溶解性
小资料：紫色石蕊试液
紫色石蕊试液是常用酸碱指示剂，由石蕊粉末溶于水制成。它遇酸性溶液会变红，遇碱性溶液会变蓝，遇中性溶液（如纯水）仍呈紫色，常用于实验室快速判断溶液酸碱性，操作简便且现象明显。
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
现象
分析
结论
塑料瓶变瘪
部分CO2溶于水使瓶内气体减少，气压变小，大气压强使瓶子变瘪。
CO2能溶于水
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
现象
分析
结论
溶液由紫色→红色
溶解在水中的部分CO2跟水反应，生成了酸性物质
CO2能与水反应
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
现象
分析
结论
加热后溶液由红色→紫色
生成的酸性物质不稳定，加热时分解
碳酸（H2CO3）不稳定，加热时分解成了二氧化碳和水。
实验探究二氧化碳的性质
二氧化碳能溶于水。通常情况下，1体积水大约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强会溶解得更多。溶于水后，部分二氧化碳和水反应，生成了碳酸。碳酸能使紫色石蕊试液变红色。
CO2+H2O = H2CO3
碳酸不稳定，常温下很容易分解为二氧化碳和水。
H2CO3 = CO2↑ +H2O
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
向一装有两支燃着的高低蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，观察现象。
现象：蜡烛自下而上依次熄灭
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
现象
结论
两支蜡烛自下而上，依次熄灭
CO2的密度比空气大，不能燃烧，也不支持燃烧
这一性质在生活中有哪些用途？
密度比空气大：二氧化碳密度比空气大，覆盖在可燃物表面隔绝氧气。
不燃烧也不支持燃烧：二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，可以达到灭火的目的。
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
将二氧化碳通入装有澄清石灰水的试管中，观察并记录现象。
现象
分析
结论
澄清石灰水变浑浊
CO2能与氢氧化钙的水溶液(俗称石灰水)反应，生成白色沉淀，使澄清石灰水变浑浊
CO2能与Ca(OH)2溶液反应生成白色的碳酸钙沉淀
化学方程式：
Ca(OH)2+CO2===CaCO3 ↓+H2O
在实验室中常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在。
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
实验探究二氧化碳的性质
小组合作，总结二氧化碳具有哪些性质？在生活中有哪些用途？
物理性质
化学性质
（1）无色无味的气体，
（2）密度比空气大，
（3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。
（4）在高压低温下可得固体——干冰。
（1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。
（2）不能供给呼吸。
（3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3
（4）与澄清石灰水反应：
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O
该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。
（5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO（已学）
高温
二、认识二氧化碳
探·知识奥秘
二氧化碳的用途
性质
用途
决 定
干冰制冷保鲜
干冰人工降雨
干冰制造舞台效果
二氧化碳灭火
二氧化碳做气体肥料
二氧化碳做碳酸饮料
二、认识二氧化碳
理·核心要点
二氧化碳的性质
二氧化碳的物理性质
二氧化碳的化学性质
（1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。
（2）不能供给呼吸。
（3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3
（4）与澄清石灰水反应：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。
（5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO
（1）无色无味的气体，
（2）密度比空气大，
（3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。
（4）在高压低温下可得固体——干冰。
二氧化碳的用途
（1）固体二氧化碳（干冰）的用途：①制冷剂②用于人工增雨③制造舞台烟雾效果。
（2）灭火（3）农业生产中的气体肥料
（4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。
高温
1．下列关于二氧化碳的说法正确的是（ ）
A．二氧化碳有毒，进入深井或地窖要做灯火实验
B．温度越低，压强越大，二氧化碳在水中的溶解性越强
C．二氧化碳过多排放是导致酸雨的主要原因
D．二氧化碳不可燃、不助燃，因此任何火灾都可以用二氧化碳灭火
析·典型范例
B
2．在甲、乙两个等体积的软塑料瓶中，分别盛有等体积的滴有紫色石蕊溶液的水，用图示两种方法收集满二氧化碳后，旋紧瓶盖振荡，则观察到的现象是（ ）
A．甲瓶没有任何变化，乙瓶紫色石蕊溶液变红
B．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，乙瓶变瘪
C．甲、乙两瓶紫色石蕊溶液均变红，甲瓶变瘪
D．甲瓶变瘪，乙瓶紫色石蕊溶液变红
析·典型范例
C
理·核心要点
二氧化碳的性质
自然界中的碳循环
认识二氧化碳
碳循环的
概念
碳循环是自然界中物质和能量循环的重要组成部分。二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳元素参与物质循环的主要形式之一。
二氧化碳的产生途径
生物的呼吸作用、生物体被微生物分解
海水中的弱酸分解、化石燃料的燃烧
二氧化碳的吸收途径
绿色植物吸收大气中的二氧化碳，通过光合作用产生碳水化合物
江河湖海的水体也会溶解二氧化碳，一部分最终转化为碳酸盐
二氧化碳的物理性质
（1）无色无味的气体（2）密度比空气大，（3）能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。（4）在高压低温下可得固体——干冰。
二氧化碳的化学性质
（1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。（2）不能供给呼吸。
（3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3
（4）与澄清石灰水反应：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。
（5）与灼热的碳反应： C + CO2==== 2CO
高温
二氧化碳的用途
（1）固体二氧化碳（干冰）的用途①制冷剂②用于人工增雨③制造舞台效果（2）灭火（3）农业生产中的气体肥料（4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。
1．已知二氧化碳的化学式为CO2，下列说法中不正确的是（ ）
A．二氧化碳是由碳元素和氧元素两种元素组成
B．二氧化碳是由一个碳原子和二个氧原子构成的
C．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
D．能使燃着的木条熄灭的气体可能是二氧化碳气体
析·典型范例
B
2．向一定量澄清石灰水中缓慢通入少量二氧化碳气体，反应过程中始终保持不变的是（ ）
A．瓶内物质中氢元素的总质量
B．瓶内白色沉淀的质量
C．瓶内物质的总质量
D．瓶内水的质量加环保清洁
析·典型范例
A
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