滬教版《奇妙的二氧化碳（第1課時）》教學設計

李 偉 李德前

（徐州市西苑中學 江蘇 徐州 221002）

現行上海教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書·化學》第2章第三節（奇妙的二氧化碳）的教學任務，筆者計劃安排2課時；第1課時主要學習CO2的性質，以及它對生活和環境的影響；第2課時主要學習CO2的實驗室制法。

【設計理念】

為了培養學生的實驗操作技能和科學素養，筆者注重引導學生自主探究二氧化碳的一些性質，注意緊扣學生已有的生活經驗創設探究情景；在探究的過程中，筆者較多的使用了實驗手段，既尊重了課本實驗，也增加了“CO2密度比空氣大”、“燈火試驗法不可靠”等實驗，還改進了“CO2溶于水”、“CO2熄滅燭火”等實驗，這樣安排也激發了學生的創新思維。

為了培養學生的安全意識，提高自我保護能力，筆者注意呈現生產生活中一些涉及CO2的健康、安全事例，同時引導學生學會使用石灰水檢驗二氧化碳的有害濃度。為了增強學生的環境意識，并樹立低碳生活理念，筆者重視引導學生關注溫室效應。

【教學目標】

知識與技能：了解CO2的狀態變化、溶解性和密度；知道CO2不燃燒、不支持燃燒，不能供給呼吸；認識CO2能與水、Ca（OH）2等物質反應；了解CO2在自然界中的循環，知道減緩溫室效應的方法。

過程與方法：知道檢驗CO2有害濃度的簡易方法；培養實驗操作技能和科學探究能力。

情感態度與價值觀：認識CO2與人體健康的關系；增強環境意識，樹立低碳生活理念。

【教學過程】

［引言］同學們在生物課上就已經知道，CO2既是動物呼出的廢氣又是光合作用的重要原料。今天，我們就從化學的視角來研究這種奇妙的氣體。

［板書課題］奇妙的二氧化碳

［過渡］本節課我們首先研究CO2的性質，然后研究CO2對生活和環境的影響。

［板書］一、CO2的性質

［投影］有關CO2三態變化的視頻。

［板書］1．通常是無色氣體，固態CO2叫干冰（易升華）。

［分組實驗］（1）用電子天平稱量一瓶CO2的質量，倒去CO2后再稱這瓶空氣的質量 （裝置見圖1），發現CO2的質量比同體積的空氣質量大，說明CO2密度比空氣大。

（2）在集滿CO2的集氣瓶里倒入約1/6容積的水，蓋上玻璃片后振蕩，再把集氣瓶輕輕地倒過來，玻璃片不會掉下來（裝置見圖2），說明CO2能溶于水。

（3）用一次性注射器先吸入10mL水，再吸入10mL CO2，封閉針管后振蕩，活塞會自行前推到12 mL刻度處停止（裝置見圖3），說明1體積水里大約能溶解0.8體積的CO2。

［板書］2．密度比空氣大，能溶于水（1∶0.8）。

圖1

圖2

圖3

［講述］通常狀況下，1體積水里約能溶解0.8體積的CO2，如增大壓強，會溶解得更多。汽水、啤酒等飲料里大量的CO2就是通過加壓溶解進去的，所以含CO2氣體的飲料瓶內的壓強較大。若飲料瓶是玻璃的（如啤酒），我們在搬運、開啟時一定要規范操作，以防爆炸（適時投影工人頭戴“玻璃啤酒瓶安全防護罩”在生產流水線上的圖片）。

［過渡］紫色的石蕊是一種色素，遇酸變紅，在化學上我們常用它去檢驗酸的存在。

［學生實驗］向上一步實驗得到的CO2水溶液里滴加紫色的石蕊試液，溶液變紅，說明它溶于水時有酸生成。

［板書］3．二氧化碳 +水 → 碳酸

（CO2） （H2O） （H2CO3）

［講述］CO2溶于水時只有1%的能跟水化合成H2CO3，另外99%的CO2仍以分子形式存在于水中。

［提問］汽水為什么又叫碳酸飲料？

［講述］在喝汽水時，如果喝猛了鼻子就會酸溜溜的，這是為什么呢？原來，猛喝汽水時會有一部分CO2跑進鼻腔，跟鼻粘膜上的水化合成H2CO3，正是H2CO3的刺激使得鼻子酸痛。

［學生實驗］用力振蕩上一步實驗得到的紅色CO2水溶液（或取樣微熱），溶液又變紫色，說明碳酸極不穩定。

［板書］ 碳酸 → 水+二氧化碳

（H2CO3） （H2O） （CO2）

［講述］在天氣炎熱時，喝碳酸飲料為什么會有涼爽的感覺呢？原來，碳酸在人體內極易分解，而分解會吸熱；同時，汽水在人體內極易揮發出大量的CO2（逸出體外），而揮發也會吸熱。

［學生實驗］把CO2緩慢倒入插有2支燃著蠟燭的燒杯里（裝置見圖4），發現下面的燭火先滅、上面的燭火后滅，說明CO2不燃燒、不支持燃燒，同時說明它的密度比空氣大。

圖4

［板書］4．不燃燒、不支持燃燒。

［過渡］讀小學時我們就知道了CO2能使澄清的石灰水變渾濁。原來，CO2與石灰水中的Ca（OH）2反應生成了不溶于水的白色沉淀CaCO3。

［板書］5．二氧化碳 +氫氧化鈣 → 碳酸鈣 + 水

（CO2） ［Ca（OH）2］ （CaCO3） （H2O）

［展示并提問］盛石灰水的試劑瓶內壁上常附著一層白色固體，它是哪種物質呢？

［過渡］初中階段學習的幾種氣體中，只有CO2能使石灰水變渾，故常用澄清的石灰水檢驗CO2。

［學生實驗］向澄清的石灰水中吹氣，石灰水變渾濁，說明人呼出的氣體中有CO2，進而可知CO2不能供給呼吸。

［板書］6．不能供給呼吸。

［介紹］空氣中CO2的體積分數達到1%時對人就有害處，達到5%時會使人氣悶、頭暈，達到10%時就會使人死亡。而人呼出的氣體中CO2的含量高達4%，所以教室里要經常打開門窗換氣，以降低CO2濃度，保證室內空氣新鮮。

［講述］由于CO2的密度比空氣大，使得枯井、地窖里含有較多的CO2。因此在進入這些地方之前，為確保人生安全，必須先檢驗CO2的濃度是否有害。

［過渡］教科書上（第110頁）推薦了“燈火試驗法”檢驗CO2的有害濃度，這種方法真的可靠嗎？

［模擬實驗］將燃著的蠟燭分別放入CO2體積分數為5%、10%、15%的空氣中，發現燭火在CO2體積分數為5%、10%的空氣中均無明顯變化，在CO2體積分數為15%的空氣里才慢慢熄滅，所以不能用“燈火試驗法”檢驗CO2的有害濃度。

［介紹］實驗證明，使用石灰水檢驗CO2的有害濃度不僅準確，而且方便。

［展示］“地窖空氣取樣儀”（見圖5）。它用無色透明的礦泉水瓶做成，系在瓶口的細繩用來升降瓶子，系在瓶底的細繩提起后可把瓶中的水倒出，這樣窖內氣體就會進入瓶內；再向瓶內加入適量的石灰水振蕩（見圖6），若變渾則CO2濃度有害。

圖5

圖6

［討論］假如地窖內的CO2濃度有害，那么如何降低CO2濃度呢？教師巡視、參與、指導。

［小結］用鼓風機把窖內空氣抽出，使窖內外氣體發生交換；或者向窖內潑水，使CO2溶解；也可向窖內噴灑石灰水，以吸收CO2。

［過渡］CO2的性質決定了它的用途。

［板書］二、CO2的用途

［討論］根據CO2性質推斷其用途；教師引導、參與、總結。

［板書］用于滅火、人工降雨；配制碳酸飲料，作溫室肥料等。

［投影］有關光合作用、滅火器滅火、人工降雨的圖片或視頻。

［介紹］在撲滅1987年、2004年的大興安嶺特大森林火災時，均使用了干冰進行人工降雨，每次作業的增雨效果都非常顯著。1993年5月，第一屆東亞運動會開幕式將于9日在虹口露天體育場開幕，豈料上海市區9日會下大雨。為使開幕式不受陰雨天氣影響，氣象部門利用干冰影響天氣，使9日本來要下到上海市區的雨水，提前降落到上海西部的太湖地區。

［過渡］同學們已經知道，空氣中CO2含量增加會引起溫室效應，危害人類生存環境（已提前一周布置學生收集有關溫室效應的資料）。

［板書］三、減緩溫室效應

［交流與展示］學生把收集到的有關溫室效應的資料在班級交流、展示；教師參與、點評。

［投影］課本 40 頁圖 2-15（CO2在自然界中的循環）。

［講述］要想減緩溫室效應，保持自然界中碳-氧循環的平衡，我們在生產生活中就要：大量植樹造林、嚴禁亂砍濫伐，少用化石燃料、多用無碳能源，促進節能減排、倡導低碳生活。

［板書］節能減排、植樹造林、倡導低碳。

［交流與評價］新課結束，學生用最精煉的話語說出CO2的奇妙之處（如：碳酸飲料我主配、石灰水清我攪渾、墻上石灰見我硬、呼風喚雨我操縱、降服火魔我不懼、光合作用顯神通、隨意排放我發火……）；教師對學生的課堂表現和探究成果，給予高度評價。

［布置作業］1、完成課本45-46頁的習題；2、預習本節課剩下的內容。

［1］ 李德前.二氧化碳性質實驗的改進二則［J］.實驗教學與儀器，2004，（12）：14-15

［2］ 李德前.二氧化碳性質實驗綜合設計［J］.化學教育，2008，（10）：49

［3］ 李德前.CO2溶于水的實驗設計［J］.化學教學，2003，（6）：12

［4］ 李德前.探尋“二氧化碳有害濃度檢驗方法”的實驗設計［J］.化學教育，2009，（2）：60-61