探究“二氧化碳的性質”教學設計

李德前

☆創新實驗☆

探究“二氧化碳的性質”教學設計

李德前

一、課題說明

圍繞二氧化碳的知識點在初中化學知識體系中，一直占據著重要的位置。

基礎教育課程改革以來，有關二氧化碳的教學設計，都能聯系生活實際，注重化學實驗，體現教學風格。但是，也有不少化學教師對教科書上安排的化學實驗習慣于照本宣科，而教科書上的實驗設計有的不夠簡潔(如人教版教科書中探究二氧化碳與水反應的“4朵石蕊紙花”實驗)，有的藥品用量大(如人教版、魯教版教科書中“二氧化碳溶解性”的實驗)，有的缺乏探究性(如滬教版、粵教版教科書中“二氧化碳與水反應”的實驗)，有的成功率不高(如人教版、仁愛版教科書中的“二氧化碳熄滅燭火”的實驗)。另外，在關于二氧化碳有害濃度檢驗方法的教學中，有的教科書(如仁愛版)仍在介紹存在安全隱患的“燈火試驗法”，其他幾個版本的教科書雖沒有介紹具體的檢驗方法，但很多教師受人教版老教材的影響，還是不加思考地給出“燈火試驗法”。

近年來，筆者改進了多個有關二氧化碳性質的實驗，設計了安全簡便的檢驗二氧化碳有害濃度的方法(石灰水檢驗法)，但是教研成果只有服務于教學實踐才能真正轉化為教學資源。鑒于此，筆者在二氧化碳性質的教學中，能夠自覺將實驗創新成果用于教學，并取得了顯著的教學效益。

二、設計理念

三、新課教學

[引言]讀小學時，我們就知道了二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；初二生物課上，同學們還知道了人呼出的廢氣二氧化碳又是光合作用的重要原料。今天，我們就從化學的角度來研究這種用途廣泛的常見氣體。

[板書課題]二氧化碳的性質

[展示學習目標]

(1)了解二氧化碳的狀態變化、溶解性和密度；

(2)知道二氧化碳不燃燒、不支持燃燒，不能供給呼吸；

(3)認識二氧化碳能夠與水、氫氧化鈣等物質發生化學反應；

(4)知道檢驗二氧化碳有害濃度的簡易方法；

(5)認識二氧化碳與人體健康的關系，提高自我保護能力；

(6)培養實驗操作技能和科學探究能力。

[過渡]本節課我們首先探究二氧化碳的物理性質，然后探究二氧化碳的化學性質(見表1)。

表1 “二氧化碳性質”的教學設計

探究二氧化碳的溶解性[實驗]用一次性注射器先吸入10 mL的水，再吸入10 mL的二氧化碳，封閉針管后振蕩(裝置如圖2所示，活塞會自行前移到12 mL刻度處；然后將注射器豎起后猛地下拉活塞(針管內的壓強變小)，溶液中會有大量的小氣泡冒出(二氧化碳溶解量變小了)。[提問]為什么打開汽水或啤酒瓶蓋時會有大量的氣泡冒出？玻璃瓶裝的啤酒為什么要輕拿輕放？1體積水約能溶解0.8體積的二氧化碳。二氧化碳溶解量隨壓強的增大而增加，隨壓強的減小而減少。探究二氧化碳與水的反應[講述]石蕊試液遇酸會變紅。[實驗]在T形三通管的豎直管里放入干燥、濕潤的石蕊紗布條各一根，然后向三通管里通入二氧化碳(裝置如圖3所示)。可以發現，干燥的石蕊紗布條不變色，玻璃管下部濕潤的石蕊紗布條慢慢變紅。[提問]含有二氧化碳的飲料為什么又叫碳酸飲料？二氧化碳密度比空氣大，能像液體那樣流動；與水反應后生成了酸。探究碳酸的穩定性[實驗]取出T形三通管內變紅的石蕊紗布條，使其暴露在空氣中，紗布條的紅色會慢慢褪去(無須加熱)。碳酸極不穩定。探究二氧化碳能否燃燒或支持燃燒[實驗]在大燒杯里裝入適量的細沙，然后插入高低不同的兩支燃燒著的蠟燭，再將二氧化碳通過無底礦泉水瓶緩緩注入大燒杯里(裝置如圖4所示)。可以發現，下面的燭火先熄滅，上面的燭火后熄滅。二氧化碳密度比空氣大，能像液體那樣流動；二氧化碳不燃燒、不支持燃燒。探究二氧化碳與石灰水反應[實驗]向澄清的石灰水中通入二氧化碳氣體(或直接向石灰水里吹氣)，石灰水很快變渾濁。[提問]為什么常用石灰水檢驗二氧化碳？二氧化碳與氫氧化鈣反應生成了不溶于水的碳酸鈣。探究二氧化碳能否供給呼吸[實驗]利用圖5裝置，先緩緩吸氣，再緩緩呼氣，反復若干次，發現A中石灰水無明顯變化，B中石灰水變渾濁。[提問]為什么夏天喝碳酸飲料會有涼爽的感覺？(因為二氧化碳不能供給呼吸，它在排出體外時會帶走大量的熱)人呼出的氣體中二氧化碳含量明顯高于空氣，所以二氧化碳不能供給呼吸。檢驗二氧化碳有害濃度的簡便方法[投影]空氣中的二氧化碳含量對人體健康的影響。[實驗]將燃燒著的蠟燭分別放入二氧化碳體積分數為1%,5%,10%的空氣中，燭火均無明顯變化。將澄清石灰水分別注入二氧化碳體積分數為1%,5%,10%的空氣中，石灰水均明顯變渾濁，而石灰水在常態空氣中不會變渾濁。不能用燈火檢驗二氧化碳的有害濃度，用石灰水檢驗既簡便又準確。實際生活中如何檢驗二氧化碳的有害濃度[制作]教師指導學生利用礦泉水瓶制作“深洞空氣取樣儀”，使人站在地面上就能把洞內空氣取出來(如圖6所示：瓶口的細繩用來升降瓶子，瓶底的細繩提起后可把瓶中的水倒出，這樣洞內空氣就會進入瓶中)。[討論]如何降低地窖內二氧化碳的濃度(學生討論后匯報結果，教師總結)。向氣樣中加入適量的石灰水振蕩，若變渾濁，則二氧化碳濃度有害。鼓風機抽氣，向窖內噴水或石灰水。交流與評價探究結束，學生交流學習體會、互評學習表現；教師對學生的課堂表現和探究成果給予高度評價。課后探究以小組合作的形式，檢驗社區附近的枯井或地窖中二氧化碳的濃度是否有害(提醒學生：一定要注意安全)。

四、板書設計

二氧化碳的性質

1.物理性質

(1)通常是無色氣體；

(2)干冰易升華；

(3)密度比空氣大；

(4)能溶于水(1:0.8)，壓強增大溶解度也增大。

2.化學性質

(1)能與水反應：CO2+H2O=H2CO3

(碳酸不穩定：H2CO3=ΔH2O+CO2↑)；

(2)不燃燒也不支持燃燒；

(3)能與石灰水反應：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

(4)不能供給呼吸

(用石灰水檢驗二氧化碳有害濃度的方法簡便、準確)。

五、教學反思

本節課筆者以生產生活為背景，以化學實驗為抓手，注重引導學生學習“真實的化學、有用的化學、實驗的化學、大眾的化學和有趣的化學”，尤其是通過幾個實驗探究活動，幫助學生認識二氧化碳與人體健康的關系，而且培養了學生的創新精神和實踐能力。因此，本節課的三維教學目標基本達成。

當然，教學是一門遺憾的藝術。由于受課堂教學時間的限制，筆者在“探尋檢驗二氧化碳有害濃度的簡便方法”的活動中，探究不夠深入。另外由于時間有限，也沒有及時安排隨堂練習。

[1] 課程教材研究所,化學課程教材研究開發中心.義務教育課程標準實驗教科書化學:九年級上冊[M].北京:人民教育出版社,2006.

[2] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育課程標準實驗教科書化學:九年級上冊[M].上海:上海教育出版社,2009.

[3] 北京市仁愛教育研究所.義務教育課程標準實驗教科書化學:九年級上冊[M].北京:北京教育出版社,2010.

[4] 化學教材編委會.義務教育課程標準實驗教科書化學:九年級上冊[M].廣州:廣東教育出版社,2009.

[5] 范月清.“二氧化碳和一氧化碳”教學設計和反思[J].化學教學,2011,6:35-36,80.

[6] 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.

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

[8] 李德前.二氧化碳溶于水的實驗設計[J].化學教學,2003,6:12.

[9] 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.

2011-10-11

李德前，本科，特級教師。

江蘇省徐州市西苑中學。

為了培養學生的實驗操作技能和科學探究能力，本課時主要采用實驗探究法，引導學生自主探究二氧化碳的一些性質。為突出學生的主體地位，筆者在探究的過程中僅作為組織者、引導者、參與者和合作者；為激發學生的探究欲望，筆者在教學中注重聯系生產生活實際，緊扣學生已有的知識經驗去創設探究情景。為了體現以人為本的理念，筆者引導學生較多地關注了二氧化碳與人體健康的關系；為了培養學生的安全意識，提高他們的自我保護能力，還通過實驗證明了“燈火試驗法”檢驗二氧化碳有害濃度的局限性，同時給出了科學、簡便的“石灰水檢驗法”。

為了激發學生的創新熱情，提高實驗教學的質量和效率，筆者增加了“二氧化碳密度比空氣大”“燈火試驗法不可靠”等實驗，改進了“二氧化碳溶于水”“二氧化碳熄滅燭火”等實驗。