人教版九上化学 6.3二氧化碳和一氧化碳 教案

课题3 二氧化碳和一氧化碳

教学基本信息
授课教师
课题 九年级上册 第六单元 碳和碳的氧化物 课题3 二氧化碳和一氧化碳
学科 化学 年级 初三
教学背景分析
教学设计指导思想： 《学科能力标准与教学指南》是北京教育科学研究院基础教育教学研究中心从2012年开始承担的北京市基础教育课程改革专项研究的主要成果。该研究依据课程标准和北京市学科教学实际，提出了学科能力基本标准及水平，并结合具体教学内容提供了教学建议。初中化学学科将其核心学科能力划分为三个方面：获取信息的能力、实验与探究的能力、解决问题的能力，每方面能力划分成三个发展水平。
为进一步探索课堂教学中促进学科能力发展的教学策略，特别选择《二氧化碳》作为研究课题，旨在将获得二氧化碳性质的学科知识与解决实际问题过程相融合，综合提升学生能力。本节课设计的整体思路是：基于一篇有关于二氧化碳科普文章的阅读，引导学生经历直接提取相关信息；从某个角度整理、归纳信息；从信息中发现和提出进一步需要解决的问题；应用多种途径（包括实验探究）解决问题，并获取学科知识；应用学科知识解释其他相关现象或问题的过程。在以上学习中，获取信息能力是基础和起始、实验与探究能力是核心和重点、解决问题能力贯穿整个过程。
教学内容分析： 二氧化碳是初中化学教学的重点，是学生在学习了氧气、水等物质后，进一步系统学习的典型代表物。同时，本单元是从单一物质研究的角度到一类物质研究的过渡，体现了从碳元素的角度研究其单质和化合物，除典型代表物性质和用途的学习外，更突显了含碳物质间的转化关系，并与自然界的碳循环密切联系。以往教学中，教师更多地关注二氧化碳物理性质、化学性质的落实，比较忽视二氧化碳的实际价值。近年来，随着对温室效应、全球变暖、碳排放等环境问题的日益关注，二氧化碳在可持续发展中成为重要的、不可忽视的“角色”。因此，本节课以课程标准中提到的“碳循环”“辩论：空气中的二氧化碳会越来越多吗”“温室效应”为相关素材，整合了教材中的二氧化碳性质和对生活和环境的影响两部分内容，涉及到二氧化碳的性质与转化、组成和构成、存在与应用等学科知识。依据科普文章的内容，本节课重点研究了二氧化碳的溶解性、与水和石灰水反应等性质。
学情分析： 本节课前，教师将科普文章《地球上的碳去哪了》发给学生，要求学生提取并整理出关于二氧化碳的信息，也让部分学生尝试提出想研究的问题。经过初步的统计发现，学生在提取信息时主要的表现是：能比较全面的提取，主要采用罗列文中短语的方法呈现，个别学生提取的信息与二氧化碳没有直接关系，有些学生在文章中不作任何标记。以上表现说明，学生能比较全面、准确地按要求提取相关信息，但如果不明确提示或要求，学生只是将信息进行简单罗列，而没有进一步整理的意识。教师要求部分学生进一步采用图示法整理信息，学生的表现是：学生能按照一定的逻辑结构进行整理，但逻辑性不够强，分类不明确或关系不清。在发现和提出问题的表现中，学生的问题缺乏与文中信息的关联性，问题中较多的是“是什么”“为什么”类，而缺少“如何证明”等问题。
学生的实验与探究能力较弱，尤其是依据实验目的分析影响变量、依据控制变量思想自行设计比较完善实验方案的能力，需要教师的提示和引导。此外，学生缺乏有意识地反思与改进，惯于被动接受而缺少积极地批判，需要教师的鼓励和强调。
在解决问题能力方面，学生应用已学知识分析、解释简单的实际问题或现象，但缺乏主动应用知识解决问题的意识。
主要教学目标
1.通过学生阅读科普文章《地球上碳去哪了》，发展学生的信息获取能力，尤其在直接提取信息水平的基础上，发展学生加工、整理信息的水平。 2.通过对二氧化碳是否参与光合作用、二氧化碳如何转化成碳酸盐等问题的实验探究，发展学生的实验与探究能力，尤其是提出问题、明确变量、设计方案、反思和评价的能力。
3.通过对二氧化碳为什么是温室气体、二氧化碳与光合作用、二氧化碳转化成碳酸盐等问题的解决，体验查阅文献、咨询专家、网络求助、同伴互助、科学实验等多种解决问题的途径，发展学生的解决问题能力，尤其是解释、设计等能力。
教学流程设计
主要教学过程
教学环节 主要教学活动 设置意图
《地球上的碳去哪了》单元教学设计 第一部分
课前阅读文章 课上展示信息提取的情况 【教师展示】学生课前阅读文章、提取文章信息的情况，主要是有关二氧化碳信息的罗列，比较全面，但零散、无序。 引导学生回顾刚阅读文章时的感受和收获。
课上展示学生信息整理的情况 【学生展示】小组代表展示信息整理后的各类关系图：信息分类图、物质转化图、碳循环示意图等。
【生生、师生交流】其他学生分析、点评，教师发表意见，并展示了教师阅读文章后对信息整理后的关系图。
【教师小结】信息提取、整理的基本方法和策略。 学生对整理前、后的信息进行对比，体会信息整理的重要作用，了解整理信息的基本思路和方法。
引导学生依据整理出的主要信息，发现并提出问题 【教师提问】围绕以上这些有关二氧化碳的信息，你还想深入了解哪些内容？
【学生回答】学生提出各方面问题，教师进行记录，并分类整理，主要解决以下3个问题：
1.二氧化碳为什么是温室气体？
2.如何证明光合作用可以吸收二氧化碳？
3.二氧化碳是如何转化成碳酸盐的？
【教师小结】如何提出有价值的研究问题：一要针对重点内容；二要挖掘深入地问题（如为什么、如何证明、有什么应用、什么原理等）。 在发展学生提取和整理信息能力的基础上，培养学生提出问题的能力。
设计解决问题的途径和方法 【过渡】我们如何解决以上问题呢？对于本节课提出的问题，采用哪种方法解决更合适呢？
【生生、师生讨论】学生提出网络求助、咨询专家、查阅文献、咨询教师、科学实验等多种途径。
针对以上三个问题的特点，适宜采用哪种方法。 提供学生解决问题的多种途径和方法，并学会针对具体问题和条件，选择适宜的方法。
解决问题一：二氧化碳为什么可作为温室气体？ 【教师提供文献资料】二氧化碳的分子结构
【学生阅读材料】应用前面总结出的信息提取和整理方法，快速阅读提取关键信息，回答问题。 体验查阅文献解决问题的方法，应用信息撷取和整理基本策略。
解决问题二：如何证明光合作用可以吸收二氧化碳
【生生、师生讨论】该问题的解决可在生物学习的基础上，设计科学实验进行验证。
【学生分组讨论】设计对比实验进行探究二氧化碳是否参与了光合作用，画出实验装置图并简单汇报实验设计思路和操作方法。（自变量：有无阳光、二氧化碳含量；因变量：化合作用前后二氧化碳含量变化）
【文章资料展示】液态的水（比如降雨）能够溶解空气中的二氧化碳，把它变为碳酸盐，沉积到岩石层中。
体验变量分析和控制思想，利用示意图呈现实验设计方案。
《地球上的碳去哪了》单元教学设计 第二部分
确立本节课探究的问题及解决问题的方法
【问题】二氧化碳是如何与水作用进而形成碳酸盐的？
【方法】实验探究
教师展示课前制备的二氧化碳 承接上一环节提出的问题，引导学生应用实验方法解决问题

二氧化碳与水的作用---溶解(物理变化) 【教师提问】文章中提到了二氧化碳能溶于水你们知道二氧化碳这条性质吗？
【追问】你能设计简单实验证明二氧化碳溶于水吗？
【学生】应用老师提供的药品装置设计实验，完成实验
【追问】各组之间的实验现象不同请解释原因？
【学生活动】猜想、实验、观察对比各组现象差异，对实验结果思考、讨论，获得二氧化碳在水中溶解的量的认识。
【资料】1体积二氧化碳能溶解在1体积水中
【教师总结】善于观察、对比实验现象，深入思考 学生对二氧化碳溶于水原有的初级定性认识发展为更科学的定量认识
二氧化碳与水的作用---反应(化学变化)
【教师提问】大胆预测：在上个实验中二氧化碳还可能发生什么变化？
【教师问题】你能设计实验证二氧化碳能与水反应吗？
【生生、师生讨论】该问题的解决可在已有的对化学变化判断的基础上，设计科学实验进行验证。
【学生分组设计实验】设计对比实验进行探究二氧化碳是否与水反应，画出实验装置图并简单汇报实验设计思路和操作方法。
【生生讨论交流】通过对对比实验现象的分析，得出二氧化碳与水反应的结论
【教师小结】总结实验探究基本步骤：提出问题-猜想假设-设计方案-进行试验-得出结论-反思评价
鼓励学生大胆猜想假设，科学实验验证
体验变量分析和控制思想，利用示意图呈现实验设计方案。
在发展学生设计实验能力基础上，培养学生对实验现象的分析与解释并得到相应结论
二氧化碳如何转化为碳酸盐(CaCO3)
【过渡】CO2与H2O作用最终转化为碳酸盐(CaCO3)
【生生、师生讨论】该转化可结合质量守恒定律的相关内容，进行大胆质疑与猜测转化中缺少钙元素
【药品支持】澄清石灰水
【学生分组设计、操作、观察实验】二氧化碳与澄清石灰水反应
【学生分组讨论】实验过程中发现新问题：白色沉淀溶解
【资料支持】
1、CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
2、CaCO3+CO2+H2O＝Ca(HCO3)2
（碳酸氢钙溶于水形成无色溶液）
【生生、师生互动】分析现象澄清石灰水先变浑浊，又变澄清，结合资料解释这一现象 在发展学生实验探究能力的基础上，培养学生依据现象大胆质疑，勇于探索求真知的科学实验精神
学生体验查阅文献解决问题的方法，结合实验现象分析得出结论
学以致用 【教师提问】今天我们学习的这些关于CO2的知识，可以解决生活中的哪些问题？
学生体会课本上的知识来源于生活并要应用于生活的道理
总结 【师生互动】学生总结两节课的思路与收获 体会学习过程，总结科学探究基本程序
板书设计---第一部分
分类 为什么二氧化碳是温室气体 查阅资料
转化关系图
画C循环图 二氧化碳参与光合作用了吗 实验探究
讨论互助
二氧化碳是如何与水作用形成碳酸盐的
板书设计---第二部分



药品
装置

附件一：阅读材料
地球上的碳都到哪儿去了？
地球的前半辈子是在二氧化碳的笼罩下度过的。
看看距离地球最近的两个小兄弟吧。金星和火星的大气层几乎全是由二氧化碳组成的，可2007年测得的数据显示，地球大气层中的二氧化碳浓度只有0.0384%，也就是384ppm（1ppm等于百万分之一），地球上的二氧化碳都到哪儿去了？
? 二氧化碳是著名的温室气体，它能让太阳光顺利通过，却会阻止地表热量的散失。金星的表面温度之所以高达500°C以上，主要原因就是温室效应。火星的大气层虽然也都是二氧化碳，但因为火星太小，大气浓度低，温室效应弱，所以火星表面温度常年维持在0°C以下。
? 地球和太阳的距离适中，但在地球形成的初期，太阳的辐射强度只有现在的四分之一，为什么那时的地球没有被冻成冰球呢？最新的理论认为，正是由于二氧化碳产生的温室效应，使得地球的温度不至于太冷，水的3种形态都存在。液态的水（比如降雨）能够溶解空气中的二氧化碳，把它变为碳酸盐，沉积到岩石层中。地球的内部很热，沉积在地壳中的碳经常会随着火山喷发而重新变为二氧化碳释放到大气中，这就形成了一个碳循环。
? 经过几亿年的时间，这个碳循环逐渐达到了某种平衡。空气中二氧化碳浓度高了，地表温度就升高，海水蒸发速度便会加快，形成更多的雨水，把更多的二氧化碳带到地面，再被火山重新喷到空气中。空气中的二氧化碳浓度降低后，情况就正好相反，大气温度降低，降雨减少，碳沉积速度也跟着降低，但火山活动不受影响，所以大气中的二氧化碳浓度就会重新上升。
? 金星距离太阳太近，温度太高，水循环进行不下去，也就没法形成碳循环。火星则因为体积太小，内部冷得太快，火山活动不够剧烈，沉积的碳不能重新被释放到大气中，所以碳循环也被中止了。
? 由此可见，水真是个好东西。一方面水能通过自身的循环，带动碳循环，稳定地表温度。另一方面，液态水的化学结构非常适合作为溶剂，让各种分子在水溶液中进行随机碰撞，生命就是在这种碰撞中诞生的。
? 生命的诞生促成了另一个碳循环。众所周知，生命的基础是光合作用，就是利用太阳提供的能量，把二氧化碳中的碳元素提取出来，连接成一条长短不一的碳链。这样的碳链被称为“有机碳”，因为它既能作为建筑材料，搭建成生命所需的各种有机分子（碳水化合物、蛋白质和氨基酸等），又能燃烧自己，产生能量供生命使用。有机碳的燃烧过程又可以称之为“氧化反应”，其产物就是二氧化碳和水。
? 生命是在大约35亿年前出现的。经过十几亿年的积累，碳循环再度达到了一种动态的平衡。通过生物圈进行循环的碳的总量是巨大的，据估计，地球大气层中每年大约有1100亿吨的碳被光合作用转化成有机碳，其中99.99%又通过氧化反应而被重新释放到大气中，只有不到0.01%因为地质变动的原因而留在了地壳里。别看这是一个很小的数字，但经过很多年之后，累积起来就很可观了。科学家估计，留在地壳中的有机碳是生物圈有机碳总量的26000倍！难怪地球大气中的二氧化碳浓度变得如此之低，大部分碳元素都以各种形式留在了地下。
? 假如这些有机碳都能被人类利用的话，根本就不会有什么能源危机了。可惜的是，绝大部分有机碳都无法被人类利用，只有在某些特殊的条件下，这些有机碳才能变成我们所熟悉的化石能源。
? 就拿石油来说吧。石油的形成需要4个条件，缺一不可。首先，有机碳必须被密封在一个完全无氧的地方，比如某些特殊情况下的海底淤泥层。其次，有机碳必须被适当的高温蒸煮，好让原本很长的碳链断裂，变成只有5-20个碳的短碳链，这就是所谓的“原油”。这样的温度条件只有地下2200-4500米的地方才有，所以这个地段被称为“油窗”。第三，石油比水轻，只要稍微有个裂缝就会漏出地面，地球上形成的原油有超过90%都是这么被浪费掉的。第四，刚刚形成的原油存在于岩石的孔隙中，必须先被某种带有微孔的岩石过滤并集中，才能变成具有开采价值的油田。
? 所以说，地下有油的国家实在是太幸运了。别小看这点化石能源，如果在短时间内被大量开采出来并燃烧掉的话，产生的二氧化碳也是很可观的。目前人类每年因燃烧化石能源而向大气中排放约75亿吨碳，相比之下，因火山爆发而排放出来的碳还不到人类排放量的1%。
? 南极冰钻的结果证明，地球大气中的二氧化碳浓度在过去的1万年里一直在260-280ppm范围内波动，但自工业化以来这个数字就开始逐年上升，目前已经接近400ppm。如果仅仅计算因燃烧化石能源而产生的二氧化碳排放，这个数字还应该再增加一倍。但是有证据显示，大气中二氧化碳浓度的提高加快了森林的生长速度，促进了土壤对二氧化碳的吸收，这说明大自然正在努力地试图平衡人类带来的影响。
? 但是，大自然的平衡能力是有限的。面对突然多出来的这些碳，大自然一时也应付不过来了，人类必须自己想办法。
附件二：学生作品
贴一些图片、照片