二氧化碳和一氧化碳

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课题：二氧化碳和一氧化碳
　　教材分析
　　《二氧化碳和一氧化碳》选自义务教育课程标准实验教科书《化学》（人教版）九年级上册。
　　教材中有关二氧化碳的教学内容主要是二氧化碳的物理性质和化学性质以及用途。教科书设置了4个实验和4个现象记录及分析表，配置了5幅图片，用简练的语言进行表述，为师生探究二氧化碳提供了很好的素材。可以依据教学需要做适当变通。
　　学生分析
　　1．在日常生活中，学生通过“对人体吸入的空气和呼出的气体的探究”，对二氧化碳已有一定的了解。但对二氧化碳的性质和用途还没有系统、深入的认识。
　　2．通过前一阶段的探究学习活动，学生对科学探究的要素或环节有了一定的体验。在对二氧化碳的探究学习活动中，在教师的指导下，学生自主地进行实验，对观察到的现象进行分析后加以表达和交流，很可能成为“最近发展区”。
　　设计理念
　　1．改变教师的角色，在与学生的互动中，教师不仅充当指导者、组织者，而且充当合作者、促进者。
　　2．创设探究情境和条件，让学生主动参与、乐于探究、勤于动手、善于合作、勇于表达和交流。
　　3．根据课题内容的特点，把实验作为问题的生长点。同时，又把实验作为探究问题的基本途径和手段，引导学生根据实验事实来探究物质的性质及其变化规律。因而，采取的探究学习教学模式是：探究主题－实验事实－解释与结论－表达与交流。
　　教学目标
　　1．了解二氧化碳的主要性质和用途，体验问题探究的过程和方法。
　　2．增强对化学现象的好奇心和对化学问题的探究欲，提高学习化学的兴趣。
　　3．培养创新精神和实验能力。
　　教学流程
　　一、创设情景，激发学生的好奇心和探究欲。
　　师（引言）：今天，我们一起来探究二氧化碳。（播放影像并设问）舞台上人物出现时腾云驾雾的景象是怎样创设的？
　　师（与生A1和B1合作进行实验并设问）：向盛满二氧化碳的矿泉水瓶内倒入1/3体积的水，即刻旋紧瓶盖，振荡后，瓶子由鼓变瘪，这是怎么回事？你们想知道这些现象的奥秘吗？
　　生（欲望强烈）：想知道。
　　【用新奇的现象刺激学生的感官，激发强烈的探究欲和好奇心，为后续的探究活动创设情景。】
　　二、合作探究，使知识技能、方法、情感得到内化。
　　师：下面请两位同学合作操作，制取一瓶二氧化碳。
　　（生A2和B2合作，用锥形瓶和长颈漏斗组装发生装置，采用向上排气法和带火焰的木条检验法制取一瓶二氧化碳。生A2在教师提示下，向大家展示收集到的这瓶二氧化碳，随即走入分组坐的学生中间，用手在瓶口上方摆动让大家闻气味。）
　　师（提问）：二氧化碳具有哪些物理性质呢？
　　生1：二氧化碳是无色的气体。
　　生2：二氧化碳有刺激性气味。
　　生（另两位学生合作演示）：二氧化碳是无色、无味的气体，易溶于水，不支持燃烧。
　　（★不确定现象：学生说二氧化碳有刺激性气味；学生将溶解性写成易溶于水；学生写不支持燃烧后又擦去。）
　　师：通常二氧化碳是一种无色的气体。有同学说它有刺激性气味，其实这是在实验时木条的烟味进入集气瓶造成的。在通常状况下，1体积水约能溶解1体积二氧化碳。所以，应将易溶于水的“易”改为“能”更为确切。两位同学从二氧化碳能使火焰熄灭推知它不支持燃烧，这是对的，但是又将“不支持燃烧”写进物理性质栏目后擦去，说明他们认识到它不支持燃烧的性质不属于物理性质。下面，让我们通过实验进一步探究二氧化碳的性质。
　　师（与生A3和B3合作进行实验并设问）：将二氧化碳像倒水那样，沿烧杯内壁慢慢倒入，为什么火焰会熄灭？
　　生：二氧化碳不支持燃烧。
　　师：为什么低位的火焰先熄灭，高位的火焰后熄灭？
　　（学生处于“悱”的状态中。）
　　（教师播放课件——二氧化碳分子跌落入烧杯底部，碰撞底部反弹向上扩散的动画。）
　　师：看过动画后，怎样来解释刚才的现象呢？
　　生3：二氧化碳的密度比空气大，它的分子跌落到烧杯底部，接着向上扩散，先包围了低位的火焰，所以低位的火焰先熄灭，后包围了高位的火焰，所以，高位的火焰后熄灭。
　　师：大家同意这位同学的解释吗？
　　生（齐声）：同意。
　　师：对！下面请二位同学合作写出通过这个实验了解到的二氧化碳的性质。
　　生（A3和B3二位同学演板）：①不支持燃烧。②性质不活泼。（A3在物理性质栏目写）密度比空气大。
　　（★不确定现象：学生写出二氧化碳性质不活泼。）
　　师：二氧化碳的性质是不是不活泼，待下面深入探究后再下结论。第116页图示是将二氧化碳用于灭火，这正是利用它不支持燃烧，且密度比空气大的性质。
　　师（设问）：我们知道，二氧化碳能溶于水，它溶于水时是否发生了化学变化？（展示并讲述）这三朵干燥小花上染有紫色石蕊。紫色石蕊是种色素，我们用这三朵小花来做实验。
　　（教师与生A4和B4合作进行实验：将第一朵小花放在二氧化碳中；用喷液器向第二朵小花喷稀醋酸。学生观察并描述现象。）
　　师：稀醋酸是种酸，可见酸能使紫色石蕊变成红色。二氧化碳不能使紫色石蕊变成红色，由此推知，它不是酸。
　　（学生表示同意。）
　　（教师与生A4和B4合作进行实验：用喷液器向第三朵小花喷水，过了一会儿，再将小花放入二氧化碳中。学生观察并描述现象。）
　　师（设问）：水不能使紫色石蕊变成红色，可推知它不是酸。那么，将喷有水的小花放入二氧化碳中，为什么会变成红色呢？
　　生（处于“愤悱”状态后悟出）：是二氧化碳和水接触了。
　　师：既然是二氧化碳与水接触了，而二氧化碳和水都不是酸，那么，是谁使小花变成红色的？
　　生（大声）：是二氧化碳与水反应生成的碳酸。
　　师（满怀深情地）：对，你们成功了！请你们写出二氧化碳溶于水时发生反应的化学方程式。
　　生（二学生合作演示）：
　　师：很好！（接着在“”处注明碳酸根和－2价。）
　　【提出问题后，以实验设疑，诱发学生的兴趣；让学生会运用实验、观察的方法获取信息，用文字、化学用语表达信息，会运用比较、知识迁移的方法加工信息，从而解释化学现象，提高分析和解决问题的能力。】
　　（教师接着将第三朵小花放在酒精灯火焰上微微受热，让学生观察到红色小花变为紫色后，引导学生理解碳酸不稳定、易分解的性质。）
　　师：二氧化碳能溶于水。实际生活中，增大压强还能溶解得更多。可口可乐、雪碧、桔宝等汽水饮料就是通过加压溶解了大量二氧化碳制成的。（展示并设问）这里有一瓶可口可乐，怎样检验其中溶有二氧化碳呢？
　　生：用带火焰的木条放在瓶口，火焰熄灭了，说明是二氧化碳。
　　师：是否可由此现象推断该气体一定是二氧化碳呢？
　　生：不一定，还可能是氮气。
　　师：那用什么方法来检验二氧化碳，既可靠又简便呢？
　　生：用澄清石灰水。
　　师（展示并提示）：好，请同学用澄清石灰水来检验这瓶可口可乐里是否溶解了二氧化碳。
　　（教师与一学生合作进行实验：将可口可乐瓶盖打开，再将放出的气体导入澄清石灰水，学生观察并描述现象。）
　　师：大家从产生了白色沉淀的现象推测，二氧化碳是与石灰水中的水反应，还是与石灰水中的氢氧化钙反应？
　　生（大声）：与氢氧化钙反应。
　　师：二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙和水，碳酸钙中含有碳酸根。请同学们写出该反应的化学方程式。
　　生（二学生合作演示）：
　　师：写得很好。我们常利用二氧化碳跟石灰水反应的性质来检验二氧化碳的存在。到这里，我们通过探究已了解到二氧化碳的几条化学性质。同学们，二氧化碳还具有什么化学性质呢？
　　生4（低声）：还有，二氧化碳无还原性。
　　（★不确定现象：学生说二氧化碳无还原性。）
　　师：噢，我明白了，这位同学从碳与氧化铜反应生成二氧化碳推知，二氧化碳不能与氧化铜反应，所以无还原性。
　　（学生4会意地笑了。）
　　三、疏理并运用知识，在将无疑转化为新疑中活化探究。
　　师：我们对二氧化碳已有了系统的了解，下面请同学们小结二氧化碳的性质。
　　（一学生叙述了二氧化碳的物理性质和化学性质，把二氧化碳“性质不活泼”说成其中的一条。）
　　师：二氧化碳的化学性质确实有不活泼的表现，如不能支持燃烧；但又有活泼的表现，如：能与水反应，能与氢氧化钙反应，所以它的化学性质较活泼。二氧化碳无还原性，是否意味着二氧化碳有氧化性？请同学们合作进行探究。
　　（学生表示同意。）
　　【这样的提示在于让学生化无疑为新疑。】
　　师：现在请你们运用二氧化碳的有关知识来解释矿泉水瓶为什么会由鼓变瘪？
　　生5：二氧化碳溶于水里，瓶内气压变……小……
　　师（启发）：瓶内气压比大气压更……
　　生5：更小，所以瓶子会变瘪。
　　师：大家同意她的解释吗？
　　生（齐声）：同意！
　　师：你们会综合运用化学和物理知识解释这个现象，很好！那影视舞台上出现的腾云驾雾的现象又如何解释呢？
　　生（争着说）：是二氧化碳、是水雾、是灰尘……
　　师：请大家查找第115页资料。
　　生（阅读后回答）：是干冰升华吸收热量，使水蒸气凝结成小水滴。
　　师：对！可见，二氧化碳还有一条什么物理性质？
　　生：由气体变成固体。
　　师：不错！请同学们查阅课外资料，看看二氧化碳在多大压强和多少温度下会变成固体。
　　【目的同样是化无疑为新疑。】
　　师（结束语）：今天，我们通过探究较系统地了解了二氧化碳的知识。课后，请同学们去进一步探究刚才提出的两个问题。另外，请同学们运用有关二氧化碳的知识去解决第120页第3、4、6三个问题。
　　课后反思
　　1．探究学习与用教科书教。
　　教科书是编制者根据课程标准编制的教学用书。教科书中的素材和结构体系是探究学习的依据。在集权管束型的课程管理体制下，教师是教科书的忠实执行者，循规蹈矩地按教科书进行教学，教师和学生的探究活动受到一定束缚，此谓“教教科书”。在新课程管理体制下，教师则是课程的创造性执行者。在教学中，根据探究学习的现实需要，对教科书进行“添加”、“变动”或“整合”，创设探究情境，教师和学生的探究活动积极性迸发出来，此谓“用教科书教”。这样，教科书成了依据、资源和工具。如本案例中，课首播放“腾云驾雾”的影像和做“二氧化碳溶解于水，矿泉水瓶由鼓变瘪”的实验，就是“添加”和“变动”，这样创设探究情境，强烈地刺激了学生的感官，激发了学生的探究欲。又如，将“二氧化碳分子的微观运动致使灭火”的动画与教学整合，能有效地帮助学生理解化学现象的本质。
　　2．探究学习与不确定情境。
　　教学是教师与学生之间的交往活动。教教科书的活动方式是师讲生听，教师按教科书进行教学，可预测教学活动中将会出现的情境，但教学生活平淡无奇；用教科书教的活动方式则不仅仅是教师讲，而主要是学生的自主、合作探究，教师对教学活动中将会出现什么情境是难以预料的。如本案例中，学生说“二氧化碳有刺激性气味”，学生认为“二氧化碳易溶于水”，学生写出“二氧化碳性质不活泼”，学生拓展出“二氧化碳无还原性”等，都是教学活动中出现的不确定情境。细细品味，其实，这些不确定现象，正是学生在探究学习过程中创新的思想火花和成果！
　　3．探究学习与创生知识。
　　教学是教师传授和学生习得知识技能的基本途径和重要方式。用教科书教学，师生交往活动生机盎然。在探究学习中，不时出现不确定情境，伴随产生教科书上未显现的、未编入的、甚至教师经验中没有的新知识即创生知识。如，由“二氧化碳性质不活泼”到“较活泼”的认识，从认识到的二氧化碳的几点性质到“二氧化碳无还原性”等，就是探究学习中“用教科书教”创生知识的表现。皮亚杰的发生认识论认为：只有新的刺激与认知主体原有的认识结构之间发生矛盾或冲突，才能引起主体容纳新刺激。在探究学习中，学生的知识结构是在学生主动探究中建构的。
　　4．探究学习中有疑与无疑的关系。
　　本案例中，教师用教科书教，在化有疑为无疑时，注意引导学生思考新疑。如，由“二氧化碳无还原性”引发学生思考“二氧化碳是否有氧化性”，由“二氧化碳在一定条件下会变成固体”引发学生思考“在什么条件下二氧化碳会变成固体”。教学活动是从有疑开始的。教教科书者是将有疑化为无疑；用教科书教者是将有疑化为无疑，又将无疑化为新疑，有疑与无疑如此转化，探究学习永不停息。
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