二氧化碳大单元教学设计

《二氧化碳》大单元教学设计（淮南十中刘娟；指导教师：市教研室承长琴、淮南十中张科）单元学习基本信息学科化学实施年级九年级课程标准模块2022年新版化学课程标准学习主题2物质的性质与应用使用的教材人教版九年级化学上册单元名称第六单元二氧化碳单元课时3【单元学习主题的生成】随着核心素养的提出和新课程标准的颁布，学生核心素养的培育已成为教师不断为之而努力的长期目标。课堂教学作为重要的实践领域，在实现这一目标过程中发挥着重要的作用。在当下的教学实践中，教师往往困于知识的系统性重构和学生学习的有效性发生。为了在一定程度上改善学生学习碎片化、功利化的现状，因此有必要从整体角度来优化课堂教学。由于大概念能够将学科知识和内容按照某种逻辑进行组织和整合，避免知识和内容的碎片化，它逐渐被广泛接受并成为当下指向核心素养课程改革的重要理念。基于大概念的整体单元教学设计方能适应课标新变化，是学科核心素养落实的关键路径，是课程改革的必然要求。《义务教育化学课程标准（2022版）》（以下简称“课程标准”），要求化学教学摆脱知识和技能本位，在原有三维目标理论的基础上，更加重视学科观念、学科思维、科学探究、责任意识的培养。新课标立足大概念的整体单元教学设计，从更高、更整体、更系统的角度思考教学内容，促使教师从关注知识到关注素养。新课标指出建议构建大概念统领的化学课程内容体系，精心选择促进学生核心素养发展的化学课程内容，注重结合学生已有生活经验，反映化学科学发展的新成就，体现化学课程内容的基础性、时代性和实践性，注重学科内的融合及学科间的联系，明确学习主题，凝练大概念。重视开展核心素养导向的化学教学，聚焦学科育人方式的转变，深化化学教学改革。基于大概念的建构，整体设计和合理实施单元教学，注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生自主学习，开展以化学实验为主的多样化探究活动；创设真实问题情境，倡导“做中学”“用中学”“创中学”，开展项目式学习，重视跨学科实践活动。基于此，本单元设计了二氧化碳是什么，二氧化碳从哪里来，二氧化碳到哪里去的问题线，设计跨学科实践活动，注重将问题解决线、知识逻辑线、素养发展线紧密结合，拆解复杂任务和设计系列活动，实现问题解决过程与核心知识的获得、能力和素养的发展自然融合，让学生经历自主思考，合作探究，深度互动、交流，总结、反思等完整的问题解决过程，实现深度学习，提升解决真实问题的能力，促进学生核心素养的融合发展。本单元的主题是“二氧化碳的性质、实验室制取、封存”，课标中明确要求二氧化碳的实验室制取与性质为必做实验，通过实验探究认识二氧化碳的主要性质，认识物质的性质与用途的关系；初步学习二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法；以自然界中的“碳循环”为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义。二氧化碳的捕集与封存、转化与利用，我国实现“碳中和”目标的措施。这些内容依次分布在人教版九年级化学第六单元。在单元教学过程中，通过对二氧化碳性质的探究实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生实验探究的水平；通过已学过的氧气性质的学习方法来学习二氧化碳的性质，逐渐深入对气体性质的学习方法的掌握，评价学生证据推理能力；通过对二氧化碳在实际生活中应用的讨论和点评，体会化学学科在促进人类发展和社会中的价值，诊断并发展学生对化学价值的认识水平；通过实验探究以及化学方程式的书写，诊断并发展学生的实验探究水平、证据推理能力和符号表征水平；通过合作拼接，仪器组装，发展学生的模型认知能力；通过激发学生设计潜能，讨论并自主设计定量收集装置，发展学生的科学探究与创新能力；通过利用生活中的废弃物品（如注射器、废弃饮料瓶、小药瓶……）自制二氧化碳发生和收集装置，学以致用，培养学生变废为宝的环保意识，落实“科学精神与社会责任”核心素养；通过对二氧化碳与水、碳酸钙等实验的观察，诊断并发展学生的化学观念，观察实验现象并根据现象得出结论的科学探究与实践的态度；通过观看视频、查阅资料，评价学生证据推理能力，获取并提炼整合信息的能力，培养科学思维；通过对碳封存具体方法的讨论和点评，体会化学学科在促进人类发展和社会中的价值，诊断并发展学生对化学价值的认识水平。在整个大单元中坚持创新导向，强化课程综合性和实践性，推动育人方式变革，着力发展学生核心素养。凸显学生主体地位，增强课程适宜性。坚持与时俱进，反映经济社会发展新变化，科学技术进步新成果，更新课程内容，体现课程时代性。让学生“从生活走进化学、用实验探究化学、从化学走向社会”，体会化学的真正价值。【单元学习内容分析】本单元内容主要包括：二氧化碳的性质、二氧化碳的实验室制取，二氧化碳的封存。以二氧化碳是什么？二氧化碳从哪里来？二氧化碳到哪里去？为一条线将二氧化碳的相关知识串联起来。首先由干冰升华引起的云雾缭绕的舞台效果引发学生对二氧化碳的极大兴趣，由学生完成三个探究实验，观察现象，经过小组讨论，归纳出二氧化碳的物理性质。然后由碳酸饮料中的气泡推测二氧化碳的溶解性，然后引导学生提出问题二氧化碳溶于水只是简单的溶解吗？然后设计探究实验，学生动手实验后讨论、对比得出二氧化碳能溶于水且与水反应的结论。接着联系生活，推测二氧化碳的用途，学以致用，体会化学学习的意义和学习化学的社会责任；总结出一些常见的生成二氧化碳的方法，从反应速率，条件难易和是否易于收集几个方面选择出实验室制取二氧化碳的反应原理，然后对比氧气得出实验室制取二氧化碳的反应装置。提供几套创新装置，讨论优缺点，培养学生的创新意识。讨论实验室制取二氧化碳如何检验和验满，分享讨论，学以致用；组织学生查阅资料，总结温室效应对环境的影响，引入“碳达峰”和“碳中和”的概念，接着联系实际讨论如何从源头上减少碳排放，增加对二氧化碳的吸收，组织观看几种碳封存的视频，从视频中提炼信息，教师演示传感器测量二氧化碳的水溶液PH值后，组织学生分组实验模拟珊瑚礁和甲壳的溶解、二氧化碳驱油，锻炼学生的科学探究和实践能力。最后由二氧化碳的用途升华到化学学习的意义，培养学生的科学精神和社会责任感。【单元核心知识结构化】二氧化碳是继学生学习氧气之后接触的又一重要气体，它的性质以及制取是本单元的重点内容，而二氧化碳的封存则是本单元的升华和精神所在。为了将零散片面的知识整合起来，构建系统化的认知模型，可以设计二氧化碳是什么，二氧化碳从哪里来，二氧化碳到哪里去的问题线，通过情景创设→科学探究→概括整合→拓展运用等环节，让学生在科学探究的一般过程中促成知识、技能和价值观的形成。【学情分析】学生学习中可能存在的学习障碍有：1.知识层面：经过前面几单元的化学知识和方法的学习，学生已经初步具备了系统知识学习的能力，具备了一定的提出问题、分析问题、解决问题的能力。但对于较为复杂的探究实验的设计仍缺乏严谨性和全局性的观念。初中学生有较强的求知欲，具备初步的独立思考和钻研能力，但自学能力较差，往往缺乏科学的学习方法。2.能力层面：化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是获取化学知识和学习科学探究方法的重要手段，义务教育阶段的化学课程中的科学探究，是学生积极主动地获取化学知识，认识和解决化学问题的重要实践活动，义务教育阶段的化学课程教学中渗透的素质教育应着重培养学生的三种能力，即观察问题能力，分析问题能力和解决问题的能力。初三学生初步具备分析处理简单问题的能力，合作和设计能力，具备基本实验操作能力，但分析问题碎片化，被动按照实验步骤完成实验。3.心理层面：无法估量的想象力和求知欲。渴望动手实践，充满学习自信，探究欲望强烈，具备一定的设计潜能，但整合信息，多角度分析问题的能力存在不足，创新意识的匮乏，上台交流的表现力不足。学生刚开始对于化学的学习还是充满好奇心，但是时间久了新鲜感就不存在了，又面对许多学科造成的学习困难以及升学的压力，还有化学学科的分数不是很高，继而对于化学的学习缺乏了兴趣，没有了学习的动力相反的是，他们只会被动地、形式化地去学习所学的知识，一遇到困难就停滞不进，丧失信心，因而学习得不到坚持。兴趣是最好的老师，有兴趣才会好好学习。【情境创设】本单元的3个课时都注重情境的创设，在具体情境中，激发学生对核心知识的探究。1.第1课时，创设了干冰升华、碳酸饮料中气泡、自制汽水等的情境。2.第2课时，创设了自然界中的碳循环等情境。3.第3课时，创设了温室效应、“碳达峰”和“碳中和”、海洋酸化、碳封存方法的情境。【素养导向的学习目标】本单元整体设计以“物质的性质和运用”这一学科大概念为统领，独立贯穿于三个课时，着重引导学生用实验的方法探究二氧化碳的物理性质和化学性质，经历科学探究的一般过程，提升科学探究能力。学生在已有知识和能力的基础上分析实验室制取二氧化碳的药品、制取装置、检验和验满的方法、实验室制取气体的一般思路。对二氧化碳的用途和碳封存原理的探究，学生认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义，学生逐步形成性质决定用途，用途体现性质的思想。在教学中融合物理、生物、地理等学科知识，加强学科间相互关联，凸显育人价值。学科核心素养二氧化碳单元教学目标对应的素养A、化学观念B、科学思维C、科学探究与实践D、科学态度与责任（1）通过实验探究二氧化碳的物理性质和化学性质，提升科学探究的能力。能根据二氧化碳的性质，分析二氧化碳的用途和对环境的影响，体会“从生活走进化学、用实验探究化学、从化学走向社会”。A、B、C（2）结合实验室制取二氧化碳药品的选择、制取装置的选择及各种装置的特点、检验和验满方法，了解实验室制取气体的一般思路。将实验室中的药品和仪器与生活中的物质、物品建立联系，提升迁移应用能力。A、B、C（3）结合资料获取二氧化碳封存的方式，准确建立应用（影响）、性质之间的关联，认识碳封存的本质，了解物质的变化与转化条件，充分体会到事物的两面性。A、B、D单元教学目标课时教学目标对应关系a通过实验探究二氧化碳的物理性质和化学性质，提升科学探究的能力。能根据二氧化碳的性质，分析二氧化碳的用途和对环境的影响，体会“从生活走进化学、用实验探究化学、从化学走向社会”。第1课时1.1了解二氧化碳的物理性质。1.2通过实验探究二氧化碳的化学性质，尤其是与水、澄清石灰水的反应。1.3了解二氧化碳在生产、生活中的实际应用。第2课时1.掌握实验室制取二氧化碳原理2.通过妙手拼接和动手实验，分析各种制取装置的优缺点，实验过程中掌握检验和验满操作3.归纳实验室制气体的一般思路和方法，自主设计实验装置4.在生活中寻觅药品和装置，自制二氧化碳第3课时1、探究二氧化碳水溶液的酸碱度。2、探究二氧化碳与碳酸钙的反应。3、掌握碳封存的几种常见方式。对应教学目标a、b、c对应教学目标a、b对应教学目标a、cb结合实验室制取二氧化碳药品的选择、制取装置的选择及各种装置的特点、检验和验满方法，了解实验室制取气体的一般思路。将实验室中的药品和仪器与生活中的物质、物品建立联系，提升迁移应用能力。c结合资料获取二氧化碳封存的方式，准确建立应用（影响）、性质直接的关联，认识碳封存的本质，了解物质的变化与转化条件，充分体会到事物的两面性。解读：依据创设的教学情境，将单元教学目标拆解到每个课时中去，有利于目标的具体落实。通过拆解，可将核心知识分散，从而降低教学难度，如单元教学目标a探究二氧化碳的物理和化学性质，分散到三个课时。单元教学目标c结合碳中和目标，了解碳中和的原理，再次巩固二氧化碳的性质，深刻理解性质与用途（影响）之间的关系，发展学生对化学价值的认识水平。第一课时侧重于二氧化碳的化学性质，第二课时侧重于二氧化碳的制取装置，第三课时侧重于碳封存的原理。

【单元教学整体规划】3课时单元教学整体规划二氧化碳二氧化碳是什么？单元教学整体规划二氧化碳二氧化碳是什么？──二氧化碳的性质二氧化碳从哪里来？──二氧化碳的实验室制取二氧化碳到哪里去？──二氧化碳的封存1.1通过干冰升华现象，分析二氧化碳的物理性质。1.2设计实验探究二氧化碳能溶于水并且能和水反应。1.3结合二氧化碳的性质，了解其用途，设计出探究二氧化碳性质的一体化实验。2.1从反应速率、制取气体是否纯净等角度，找到实验室制取二氧化碳的药品，分析反应原理。2.2拼接仪器，分析各种发生装置的特点。2.3设计实验方案，定量收集二氧化碳。2.4结合氧气和二氧化碳的制取，归纳实验室制取气体的一般思路2.4学以致用，从生活中找到制取二氧化碳的药品和装置。3.1阅读资料，了解二氧化碳对环境的影响。3.2围绕7个问题，通过查阅资料、动手实验，分析各种碳封存方法的优缺点。3.3设计实验，模拟海洋酸化对甲壳类生物的影响。3.4动手实验，模拟驱油封碳。现实环境：（1）干冰升华实验（2）高低蜡烛实验（3）探究二氧化碳密度的肥皂泡实验、杠杆实验（4）二氧化碳溶于水实验、和水反应实验（5）二氧化碳性质的一体化实验（6）实验室制取二氧化碳的药品选择实验（7）简易启普发生器的展示实验（8）数字化实验检验二氧化碳的纯度（9）定量收集二氧化碳实验（10）数字化实验测定二氧化碳溶液酸碱度（11）模拟驱油实验(12）二氧化碳和碳酸钙反应实验虚拟环境：（1）四种碳封存方法的视频（2）大气中二氧化碳来源的视频（3）海洋酸化及其危害的视频【教学设计】1【教材分析】（一）相关内容在教科书体系中的意义、地位和作用二氧化碳是初中化学课程中另一个需要重点学习的物质，其重要性和学习价值并不逊于氧气。二氧化碳是酸性氧化物的代表物，与氧气相比化学性质更为复杂，可以与水反应生成碳酸，可以与氢氧化钠、氢氧化钙发生反应，二氧化碳的学习丰富了学生了解的物质类别和物质间的反应关系。酸和碱是初中阶段要求的基于物质类别认识的物质，因此，在义务教育化学课程后期，学生对二氧化碳性质的认识不会局限在二氧化碳与氢氧化钠或氢氧化钙的一两个反应中，可能发展到二氧化碳能与碱这一类物质发生反应。二氧化碳对于动植物的生存、生长具有重要意义，二氧化碳也是温室效应、碳排放等环境问题中的焦点物质。另外，作为含有碳元素的物质，二氧化碳又是自然界中碳循环的重要结点，因此合理使用二氧化碳，有效控制二氧化碳的生成和转化，是化学科学界重要的研究课题，也是学生们应该有意识的主动关注的问题。（二）教科书对相关内容的处理1．内容选取各版本教材的二氧化碳性质这部分教学都包括：二氧化碳的颜色、状态、气味，密度比空气大、能溶于水、不能燃烧不支持燃烧、溶液能使紫色石蕊溶液变色、能使澄清石灰水变浑浊等内容。以人教版教科书为例，二氧化碳的性质在第六单元碳和碳的氧化物课题3中，其标题和教学内容见下图。图2-2-SEQ图2-2-\*ARABIC1教科书中二氧化碳性质的教学内容2．组织特点不同版本教材安排二氧化碳的位置不同，选取二氧化碳教学的突破点和侧重点也就不同，发挥的教学价值功能也就不同。上教版教材将二氧化碳与空气、氧气安排在同一章中，二氧化碳的学习过程是对学习氧气时从物理性质到化学性质的思路的应用，也是对从氧气学习中形成的气体制备的思路方法的迁移应用。另外，将二氧化碳与氧气一起安排在初中化学课程的第二章，在分子、原子、元素、质量守恒定律等概念原理学习前学生接触了更多的物质、更多的反应，使概念原理学习的例证更丰富。鲁教版教材和人教版教材中，二氧化碳性质的学习都放在分子、原子、元素、质量守恒定律等概念原理的学习之后，这些概念原理对二氧化碳的学习都可以起到指导作用。同时，在前面的学习过程中学生发展了一定的实验能力和探究能力，在二氧化碳的学习中，鼓励学生应用实验探究能力，特别是尝试设计实验探究方案，映证自己对二氧化碳的认识，是二氧化碳教学的一个重要内容。3．栏目分析以人教版教材为例，本部分教学内容涉及的栏目主要是“实验”，栏目内容和具体的功能价值见表2-2-4。表2-2-SEQ表2-2-\*ARABIC1二氧化碳的性质教科书栏目分析栏目名称栏目内容栏目功能实验6-3实验：制取收集二氧化碳，验满通过对实验现象的观察和分析，获得二氧化碳不支持燃烧、比空气重、能溶于水等性质。巩固训练学生实验现象描述、观察能力，以及通过实验现象获得实验结论的能力。实验6-4实验：向有不同高度的燃烧蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳实验6-5实验：向装满二氧化碳的塑料瓶中加入水实验6-6实验：二氧化碳溶于水有没有发生化学变化这是一个探究活动，将二氧化碳的水溶液可以使指示剂变色作为一个情景，引导学生通过控制变量和对比实验的设计明确是什么使指示剂变色。这个活动的目的不仅仅是为了获得二氧化碳与水反应生成碳酸的知识，更重要的是让学生学习体会如何运用控制变量、对比等科学方法，合理进行实验设计，获得完备准确的证据资料，最终形成科学结论。《二氧化碳》是人教版九年级化学上册第六单元课题3的内容，其中第一课时《二氧化碳是什么？》是学生继学习氧气之后接触的又一重要气体，该气体与日常生活联系非常紧密，它既承接氧气和水的知识，又联系了后面酸碱盐的知识，起到承上启下的作用，同时也为本单元后面两个课时二氧化碳从哪里来、到哪里去起到铺垫作用。【学情分析】在此之前,学生已经学习了氧气的性质及用途，形成了一定的学习方法，同时，经过前面几单元的的化学知识和方法的学习，学生已经初步具备了系统知识学习的能力，具备了一定的提出问题、分析问题、解决问题的能力。具体分析如下：（一）已有知识基础学生对二氧化碳是十分熟悉的，碳酸饮料中有二氧化碳、二氧化碳可以灭火、二氧化碳可以使澄清石灰水变浑、二氧化碳参与光合作用、人呼出的气体中含有高浓度二氧化碳、二氧化碳过度排放对环境的影响等。但是学生对自己已有的这些知识掌握的并不深入确切，比如如何证明碳酸饮料中确实有二氧化碳，碳酸饮料中有多少二氧化碳，二氧化碳使澄清石灰水便混得过程中发生了什么，二氧化碳为什么可以灭火……由于学生对二氧化碳的熟悉，以及基于这种熟悉可以自然而然产生问题，所以二氧化碳的教学可以考虑开放一些，以激发和满足学生的好奇心为主线索，进行问题解决是的探究教学，最后再通过对问题解决结果的梳理形成对二氧化碳从物理性质到化学性质的全面认识。同时，由于在前面内容的学习中学生已有了较为丰富的实验探究经验，在二氧化碳的教学中可以进一步增加学生实验操作的数量，并尝试留给学生一定的实验设计空间。（二）学习障碍点分析由于学生对二氧化碳十分熟悉，所以对于二氧化碳性质的具体内容学生较容易理解，不构成学习障碍。对学生而言，这部分学习较为困难的是如何从实验现象获得结论，如，为什么向烧杯中倾倒二氧化碳，烧杯中的蜡烛灭了，就说明二氧化碳不支持燃烧且密度比空气大基于实验现象做出严谨逻辑的推理，从而形成实验结论，而不是想当然的给出结论，是这部分学习对学生的挑战。同时，在二氧化碳性质的学习中，对学生探究能力的要求也提高了，对“二氧化碳溶于水有没有发生化学变化”的探究需要学生理解探究活动方案与探究问题及预期假设间的关系，并能依据实验结果形成探究活动结论。如果在这部分教学中能引导学生根据探究问题自主进行实验方案的设计就更好了。【教学目标】1.了解二氧化碳的物理性质。2.通过实验探究二氧化碳的化学性质，尤其是与水、澄清石灰水的反应。3.了解二氧化碳在生产、生活中的实际应用。【评价目标】1.通过对二氧化碳性质的探究实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生实验探究的水平。2.通过与已学习过的氧气的知识类比学习二氧化碳的相关性质，逐渐深入对气体性质的学习方法的掌握，评价学生证据推理能力。3.通过对二氧化碳在实际生活中应用的讨论和点评，体会化学学科在促进人类发展和社会中的价值，发展学生对化学价值的认识水平。【教学重点】二氧化碳的性质和检验。【教学难点】二氧化碳与水、石灰水的反应。【教学流程】【教学过程】环节一：创设情境，导入新课教师：例如《西游记》中就有不少孙悟空“驾云远去”的镜头，这是先拍摄出孙悟空在“云朵”上的镜头，再拍出天空上的白云、地上的山河湖泊的镜头，然后将两组画面放到“特技机”里迭合，迭合时迅速地移动作为背景的白云和山河湖泊，看电视时，观众是以白云和山河湖泊做参照物的，认为这些景物是静止的，于是产生了孙悟空腾云驾雾远去的感觉。这种特技镜头在电影、电视中的运用相当广泛。如拍摄飞行的飞机里或奔驰的火车车箱里的镜头，拍摄时只要演员在飞机或火车的模型里表演，迅速地拉动背景上的蓝天、白云、田野，就可以了。放映这样拍下来的影片时，人们就会产生飞机或火车向前运动的感觉。那么今天呢在课堂上也能实现。师生合作演绎仙人腾云出现：每当看到影视剧中仙人们腾云驾雾的场景，我就很向往自己也能腾云驾雾一回，同学们有没有跟老师一样的心愿，老师来帮助大家圆梦一回。提出问题：白色冰块状物质是什么？（设计意图：通过呈现云雾缭绕的神奇景象，激发学生学习兴趣，引发学生思考，为大单元教学提供情境线。利用师生共同合作，加深师生之间的感情，为师生圆梦，体会对美好生活的热爱，同时体会化学实验之美，引导学生热爱科学、热爱生活）环节二：实验验证，确定成分问题1：白色固体升华成的气体是什么？如何设计实验检验？投屏：展示白色固体减少过程。活动1：学生观察，联系旧知回答评价1：教师根据学生的回答评价学生知识掌握情况及应用能力（设计意图：在《义务教育化学课程标准（2022年版）》明确指出“义务教育化学课程对核心素养的要求，既要重视与小学科学课程和高中化学课程的衔接，又关注与义务教育阶段其他有关课程的关联”。学生在生物课上已经知道二氧化碳的检验方法，通过学科间联系，建构知识体系网络，使知识掌握更加牢固，既强调化学学科核心素养，又关注公民必备的共同性素养，有助于知识的建构和迁移。）问题2：根据瓶中干冰升华后的现象，归纳CO2有哪些物理性质？学生预测回答：二氧化碳通常情况下是一种无色无味的气体，密度比空气大，可以溶解在水中。（课外资料：临界点是31.10℃，密度是1.816kg/m3，临界温度是31.06℃，临界压力是7.383MPa。临界体积是10.6Kmol/m3，特别是当CO2温度高于临界温度条件下（31.1℃），不管有多高的压力CO2都不会转化成液体，只会在黏度上无限趋向于气体，但是密度又和液体相近。萃取石油利用的就是二氧化碳这一性质。）活动2：学生观察，归纳总结评价2：教师根据学生的回答评价学生归纳概括能力（设计意图：注重创设真实情境，归纳总结物理性质。真实情境创设可从社会生活、科学和学生已有知识经验等方面入手,围绕教学任务,选择贴近学生生活经验、符合学生年龄特点和认知加工特点的素材。重视设计合理问题。在真实情境中提出能引发学生思考的问题，也可以引导学生提出合理问题。）问题3：CO2的密度与空气相比如何？活动3-1：演示实验——高低蜡烛实验，并回答下列问题二氧化碳慢慢倒入烧杯中现象是什么？由现象得出哪些结论？现象预测：烧杯中放置两只高低不同的蜡烛。点燃后，倾倒二氧化碳气体，会观察到两支蜡烛由下至上依次熄灭。这个实验证明，二氧化碳密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧。类比演示实验，开拓思维设计实验证明CO2密度比空气大。活动3-2：根据设计方案，学生分组实验（肥皂泡实验、杠杆实验）。【肥皂泡实验】实验原理：二氧化碳密度比空气密度大。实验步骤：配置一定量的肥皂水，将二氧化碳通入肥皂水中。实验现象：二氧化碳吹出的肥皂泡不断下沉。实验结论：二氧化碳的密度比空气大。【杠杆实验】实验原理：二氧化碳密度比空气密度大。实验步骤：如图所示，搭建杠杆装置，并向其中一边倾倒二氧化碳气体。实验现象：倾倒二氧化碳的那一边向下倾斜。实验结论：二氧化碳的密度比空气大。评价3：根据学生设计方案，鼓励学生分享与表达观点。从学生思维发散能力角度评价学生，鼓励学生开动脑筋、发散思维。学生描述观点预测：在这次试验当中，我学到了很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。以前做实验的时候，我都是大部分丢给同伴做的，现在自己也跟着一起做，感觉真的很不错，在实验过程中看着那些自己做的实验感觉很满足，也很有成就感，里面有一些实验现象也很有趣。还有就是我觉得不管什么事还是多动动手好，你只会说不会做那不就等同于纸上谈兵吗。所以，我觉得这次实验非常有作用，及培养了学生的动手能力有锻炼了学生之间的合作精神。（设计意图：证据逐步推进，培养学生的类比学习能力，激活学生的发展思维区，引导学生发散思考，强化学生证据推理素养的理念。同时在合作讨论中，提升学生的沟通、合作与探究能力）环节三：科学探究，获取新知问题4：能否根据雪碧中气泡是二氧化碳推测二氧化碳的溶解性？设计方案验证活动4：学生结合生活情境，预测CO2能否溶于水。学生分组实验—CO2溶于水的实验。学生利用物理学知识对实验现象进行解释与分析，得出CO2能溶于水的结论。用废弃的软塑料瓶收集一瓶二氧化碳气体，向其中倒入大约三分之一的水，盖紧瓶盖，不断振荡，可发现软塑料瓶变瘪。教师引导学生根据观察到的现象分析塑料瓶变瘪的原因，得出结论：二氧化碳溶于水导致塑料瓶内压强变小，从而外界大气压使塑料瓶变瘪。再通过介绍汽水等碳酸饮料的生产过程，让学生明白通常情况下，一体积的水可溶解大约一体积的二氧化碳，增大压强二氧化碳会溶解的更多。评价4：根据学生回答问题的情况评价学生观察能力、证据推理能力及定性到定量认识事物的的素养。根据学生实验合作情况，评价学生合作探究的能力。（设计意图：通过观察特征现象，结合学科间知识的联系，培养学生分析问题、解决问题的能力。在实验教学中，引导学生学会由定性到定量研究问题的能力，使学生形成严谨求实的科学态度。）问题5：二氧化碳溶解过程有没有发生化学反应？活动5：演示实验——向溶有CO2的水中滴加紫色石蕊溶液。观察现象并猜想原因。通过资料卡片介绍石蕊，引导学生分析石蕊分别与哪些物质接触，进而提出猜想，并根据猜想理清思路。评价5：根据学生回答问题的情况评价学生观察能力、逻辑推理能力及分类归纳总结的能力素养。帮助学生学会简单的科学探究的能力。（设计意图：自然科学类学科的特点是基于证据的推理，结合资料卡片给出的新信息培养学生的分析能力和证据推理素养，激发学生勇于探究的热情。）问题6：如何设计实验验证石蕊变红的原因？活动6：小组讨论，汇报设计方案，最终确定最佳方案评价6：根据学生设计方案，鼓励学生分享与表达观点。从学生思维发散能力角度评价学生，鼓励学生勇于提出自己不同的观点。（设计意图：通过交流讨论，确定实验方案，培养学生科学探究精神。通过对比、分析，培养学生提出创造性见解的能力。）问题7：如何利用二氧化碳自制碳酸饮料？活动7：小组实验，自制汽水评价7：让学生自己动手自制汽水，获取知识的同时锻炼学生的动手能力，体会到学习和劳动的乐趣。（设计意图：通过自制汽水，将所学化学知识与实际生活相联系，学以致用，建立“化学来源于生活、服务于生活的理念。）问题8：如何确定自制汽水中的气体究竟是不是二氧化碳？活动8：将自制汽水中产生的气体通入澄清石灰水中，观察到澄清石灰水变浑浊，从而说明该气体是二氧化碳。评价8：通过澄清石灰水来检验二氧化碳，对前面所学知识进行巩固。（设计意图：在第一单元“对蜡烛及其燃烧”的实验中，学生就已经接触了澄清石灰水检验二氧化碳的知识，在此进行复习和巩固。）环节四：结合性质，走进生活问题9：结合生活，由CO2的性质，归纳其常见用途有哪些？活动9：学生分组讨论，汇报交流。学生预测回答：二氧化碳在通常情况下是一种无色无味的气体，是空气的组份之一，也是一种最常见的温室气体，能够溶于水，能够转化为固态的干冰。二氧化碳的用途非常广，它可以做为防腐剂、制冷剂、灭火剂，同时也是化学工业中的一种重要的原料。评价9：根据学生的互动情况评价学生科学精神与社会责任，引导学生将化学知识与生活相结合。（设计意图：深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会发展的重大贡献，能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权衡利弊，勇于承担责任，积极参与有关化学问题的社会决策。）环节五：归纳总结，知识升华问题10：一体化实验体现了CO2的哪些性质？活动10：学生回顾今天所学知识，回答问题。引出对制取装置的思考。学生预测：1、操作连贯，效率提升：利用一体化实验装置可以将教材中4个实验连成一体，操作连贯，一气呵成，既减少了分开实验重复繁琐的操作步骤，又大大节约了教学演示的时间，提高了课堂学习的效2、高度整合，发展思维：既将学科知识进行了高度整合，又将制备和性质的装置进行了适当变型，促进学生将教材中有关二氧化碳的知识体系和实验装置在充分认知的基础上进行迁移应用，拓展和提升了学生的思维品质。评价9：根据学生的互动情况评价学生归纳整合能力，落实本节课的知识线和素养线。（设计意图：引导学生学会整合知识，体会结构决定性质的观念。）【板书设计】【教学反思】《义务教育化学课程标准（2022年版）》明确规定“义务教育化学课程对核心素养的要求，既重视与小学科学课程和高中化学课程的衔接，又关注与义务教育阶段其他有关课程的关联。”新课标提出，“科学探究能力体现在：理解科学探究的一般过程和方法；提出科学问题，并针对科学问题进行合理猜想与假设；制订计划并搜集证据，分析证据并得出结论；对结果进行解释与评估；准确表达观点，反思探究过程与结果。”科学探究主要包括问题、证据、解释、结论四个基本要素，一般具有提出问题、猜想假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价的八步基本流程。在探究教学过程中，要关注学生亲历探究解决问题，也要关注学生获得对科学探究本身的理解。本节内容在设置上注重实践活动，强化知识网络体系的建构，注重创设真实问题情境，引导学生设计实验方案，获取知识。整堂课设计了若干小组讨论、分享和展示，主要是为了帮助那些思维能力和动手能力相对薄弱的同学也能在课堂时间内尽可能多的获取知识。各方面能力强的同学也在互助中提升了自己的表达能力、团队合作能力和领导力。本节内容，联系生活实际较多，内容趣味性强，学生获取知识积极主动，充分体现了新课程“从生活走进化学，从化学走向社会”的理念。一、课标呈现【内容标准】2.2.1空气、氧气和二氧化碳初步学习氧气和二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法。以自然界中碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义。2.5学生必做实验及实践活动（3）二氧化碳的实验室制取与性质。【学业要求】4.2能设计简单实验，制备并检验二氧化碳；4.5能基于物质的性质和用途，从辩证的角度，初步分析和评价物质的实际应用，低碳行动、资源回收、化学品合理使用等社会性科学议题展开讨论，积极参与相关的综合实践活动。二、教学内容分析1.内容分析二氧化碳的实验室制取是初中化学人教版上册第六单元课题2的内容，是第二单元课题3制取氧气的基础上的延伸，也是二氧化碳大单元主题的第二课时。学习本节课，既对制取氧气的知识起到巩固和提高的作用，也为今后学习酸碱盐等知识打下基础，做好铺垫，是整个初中化学教学的核心内容，起着承前启后的作用。本节课按照实验室制取气体的一般思路和方法，从“反应原理、实验探究”“妙手组装、发生装置”“拓展认知、收集装置”“动手实验、检验验满”四个环节逐步展开。用自然界中的碳循环视频引入，引发学生对大气中产生二氧化碳的方法是否适合实验室制取进行思考。通过查阅资料，对碳酸钠、石灰石、稀盐酸和稀硫酸四种药品进行设计，并展开小组点滴板微量实验，探究出实验室制二氧化碳的反应原理；小组合作，用给出的实验仪器组装出不同的固液常温型的发生装置，动手体验带有多孔隔板的“随关随停”的装置并分析其优点；思考二氧化碳用哪一种方法收集，分析二氧化碳可以用排水法收集的原因，通过查阅资料，发现排饱和碳酸氢钠溶液也可以收集二氧化碳，不仅能除去氯化氢气体，还能产生新的二氧化碳；接着对用非挥发性酸如硫酸来制取二氧化碳时，排饱和碳酸氢钠和排水哪个溶解损耗更大进行数字化探究，需要学生对压强曲线变化进行分析；学生用教师设计的三通阀实验装置制取并收集20ml的气体，学以致用，实践后对教师的三通阀实验装置进行点评，对制取的气体进行检验和验满；结合氧气的制取过程，归纳实验室制取气体的一般思路和方法；留下课后作业，在生活中寻找易拉罐，吸管等废旧物品，变废为宝，将其组装成生活中制取二氧化碳的装置。2.素养呈现通过小组实验探究，分析现象，诊断并发展学生的实验探究水平、证据推理能力和符号表征水平，落实学生的“宏观辨识、证据推理”的核心素养。通过合作拼接，仪器组装，发展学生的合作、交流、表达能力。通过查阅资料、分析数据，对二氧化碳可以用排水法收集引导学生进行解释,培养学生的“证据推理”素养。给出资料，拓展视野，引导学生对排水和排饱和碳酸氢钠收集进行对比，落实学生的“科学探究”素养。通过布置生活中自制二氧化碳的课后作业，延伸课外,学以致用，培养学生变废为宝的环保意识，落实“科学精神与社会责任”的核心素养。三、学情分析1.知识层面：学生已经初步掌握了实验室制氧气的反应原理、装置选择以及二氧化碳的性质与应用，但对装置的选择仍停留在初步阶段，没接触过随关随停的装置类型；对收集方法的认识较窄，认为二氧化碳不能用排水法收集，缺乏实践体验和深度思考。学生具有排水集气法的知识经验和储备，能通过资料文献和数字化实验认识新的排饱和碳酸氢钠集气法。能通过氧气的验满方法延伸到二氧化碳的验满，但对制取气体的步骤碎片化，未形成实验室制气体的一般思路。2.能力层面：学生具备初步分析和处理简单问题的能力、合作交流能力和推理能力，也具备基本实验操作能力，但分析问题碎片化，缺乏条理性，往往被动的完成实验。3.心理层面：学生具有无法估量的想象力和求知欲，渴望动手实践，充满学习自信，探究欲望强烈，但整合信息，多角度分析问题的能力存在不足，交流的表现力不足等。四、教学目标1.会探究实验室制取二氧化碳的反应原理，能正确描述观察到的反应现象，根据现象分析出反应原理，进行符号表征。2.能合作组装出不同的发生装置，并动手体验带孔隔板的装置，会分析各种发生装置的优缺点。3.知道二氧化碳可以用排水法来收集，对排水收集二氧化碳进行分析和解释；通过查阅资料和数字化实验探究，会对排水和排饱和碳酸氢钠溶液集气做出对比，会比较不同收集方法的优缺点。4.会用三通阀装置制取并收集二氧化碳，运用所学知识对三通阀进行评价，知道二氧化碳的检验和验满的方法，能归纳出实验室制气体的一般思路和方法。5.善于发现，在生活中能找到吸管、塑料瓶等物品代替玻璃仪器，组装出生活中制取二氧化碳的装置，自制二氧化碳。五、教学方法实验法、讨论法、问答法六、实验用品药品：碳酸钠、石灰石、蒸馏水、稀盐酸、稀硫酸、饱和碳酸氢钠溶液、压强传感器七、教学重点、难点教学重点：实验室制取二氧化碳的反应原理的探究；不同发生装置的特点；二氧化碳的不同收集方法；检验和验满方法。教学难点：对制取装置的理解与应用；排水和排饱和碳酸氢钠溶液收集二氧化碳的对比。八、教学流程九、教学过程环节（一）原理之谜，实验探究【情境导入】第一课时我们一起学习了二氧化碳的性质“二氧化碳是什么？”，在最后的一体化实验中给大家留下了盲盒，盲盒里产生二氧化碳的物质是什么呢？带着这个问题开始今天的寻碳之旅吧！【视频】自然界中的碳循环（学生观看视频，从中找出大气中二氧化碳的主要来源）【问题1】这些来源都能产生CO2，适合在实验室制取吗？【任务1】小组讨论：大气中产生二氧化碳的方法是否适合实验室制取，并完成下表。(学生逐一分析...)【查阅资料】含碳酸根离子的化合物和酸在常温下可以生成二氧化碳【展示】碳酸钠；石灰石；稀盐酸；稀硫酸。【问题2-1】这四种药品能设计出几种实验方案？【介绍】教师介绍点滴板上装有相同质量的碳酸钠和石灰石，向学生强调酸的滴加位置，桌面上有两瓶完全相同的稀盐酸和两瓶完全相同的稀硫酸，小组两位同学吸取两滴管稀盐酸，另两位同学吸取两滴管稀硫酸，按白板展示的位置滴加，小组配合，数1、2到3时小组成员同时滴加。【任务2-1】学生分组实验：实验1、碳酸钠和稀盐酸反应；实验2、碳酸钠和稀硫酸反应；实验3、石灰石和稀盐酸反应；实验4、石灰石和稀硫酸反应【问题2-2】根据反应现象，你认为哪一组最便于收集？【任务2-2】学生观察现象并分享：第一组碳酸钠和稀盐酸和第二组碳酸钠和稀硫酸反应速率很快，产生气泡持续性不强；第四组石灰石和稀硫酸反应刚开始有气泡，一会儿就停止了，产生气泡不持续；只有第三组石灰石和稀盐酸反应速率最适中，产生气泡持续性最强，最便于收集，因此用石灰石和稀盐酸来制取最适合。【小结】实验室制取二氧化碳的药品及原理：药品：大理石和稀盐酸；原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O（设计意图：通过小组讨论分析大气中二氧化碳来源是否适合实验室制取二氧化碳，培养学生多方面思考问题的能力；通过实验探究，分析现象，发展学生的宏观辨识能力；通过化学方程式的书写，诊断并发展学生的实验探究水平、证据推理能力和符号表征水平。）环节（二）妙手组装、发生装置【回顾】实验室制氧气的两套装置：加热高锰酸钾制氧气的实验装置分解过氧化氢制氧气的实验装置【引导】今天制取二氧化碳，选择哪种类型的发生装置？（学生：反应条件并不需要加热，石灰石是固体、稀盐酸是液体，根据反应条件和反应物状态选择了固液常温型的发生装置）【问题3】固液常温型发生装置的仪器搭配有很多种，每组发生装置分别有什么特点？【任务3-1】用桌面上准备的锥形瓶、试管、长颈漏斗、分液漏斗、带固体隔板的长颈漏斗，单孔塞、双孔塞等仪器小组合作组装。【任务3-2】各小组派一位代表上台展示组装的发生装置成果，逐一介绍选择的仪器和该装置的优点。各小组分别组装了：1，长颈漏斗，双孔胶塞和锥形瓶（可以随时添加液体药品）2，分液漏斗，双孔胶塞和锥形瓶（可以控制反应速率）3，试管和单孔胶塞（适用于少量化学反应）4，带多孔隔板的长颈漏斗，双孔胶塞和试管...【问题3-3】带孔隔板的装置有何作用？【图片】教师介绍实验步骤：首先取4-5粒石灰石于多孔隔板上，旋紧胶塞保证装置的气密性良好后，添加稀盐酸至刚好淹没石灰石，用弹簧夹夹紧胶皮管，等待一会儿，仔细观察实验现象，最后再打开弹簧夹，再观察。【任务3-3】学生动手体验带孔隔板的发生装置。（学生分享实验现象：打开弹簧夹后，产生了气泡，反应开始了；关闭弹簧夹，看到长颈漏斗内形成一段液柱，不再产生气泡，反应结束了）（学生依据现象分析：带孔隔板装置可以控制反应的发生和停止，开始与结束）【教师解释】带孔隔板装置利用了物理上的气压知识，打开弹簧夹，内外气压一致，固液接触反应发生；关闭弹簧夹，由于试管内不断产生着二氧化碳气体，试管内气压增大将液体压回长颈漏斗中，固液分离，反应停止。想何时反应就何时反应，充分利用药品不造成浪费。（设计意图：通过合作交流，仪器组装，上台展示，发展学生的团队协作能力，提高发散思维；通过交流点评，促进生生之间相互评价。通过动手体验，直观感受装置特点，理论和实际相结合，分析气压式随关随停的原理，与物理学科的气压知识相联系，促进学科间的渗透和融合，根据学生的表现判断课时目标2的达成水平）【小结】不同发生装置的特点【过渡】这些装置只是冰山一角，还有很多的发生装置等你探索。不同优点的发生装置可以根据我们的需要进行选择，那收集装置呢？环节（三）拓宽认知、收集装置【问题4-1】我们学过哪些收集方法？（学生：向上排空气法；向下排空气法；排水法）【问题4-2】收集密度比空气大，能溶于水且与水反应的CO2，选择哪一种方法？（学生：根据二氧化碳的密度和水溶性选择用向上排空气法收集）【问题4-3】CO2可以用排水法收集吗？【进行实验】现场用排水法成功收集一瓶二氧化碳【过渡】可见，二氧化碳不能用排水法收集是不准确的，敢于质疑的科学精神是人类进步的源泉，是发现缺陷，纠正错误，澄清真相的必经之路。【问题4-4】二氧化碳能溶于水为什么还可以用排水法收集？【引导】这是用排水法收集的100ml二氧化碳倒扣在水槽中，一段时间以后量筒内剩余二氧化碳的体积如下表所示：【任务4-4】学生根据所给数据分析可以用排水法收集二氧化碳的原因：1体积水大约溶解1体积二氧化碳。1.5小时内二氧化碳只溶解了1.5ml，而48小时后二氧化碳溶解了41ml，短时间内溶解少，长时间后溶解多，说明二氧化碳的溶解速率十分缓慢，因此短时间内二氧化碳溶解的体积忽略不计，可以用排水法收集。【得出结论】排水法可以收集二氧化碳（设计意图：通过现场演示排水法收集二氧化碳，成功收集到了一瓶二氧化碳，与学生以往的二氧化碳溶于水且与水反应，不能用排水法收集的认知形成冲突，打破学生思维定势，培养学生批判性思维和敢于质疑的科学精神。通过数据分析，引导学生解释可以用排水法收集二氧化碳的原因）【过渡】我们都知道用排水法收集的气体很纯净，但刚才排水收集的二氧化碳仍然会掺杂着氯化氢气体。【查阅资料】1、盐酸具有挥发性，能挥发出具有刺激性气味的氯化氢气体掺杂在气体中，导致二氧化碳不纯。2、碳酸氢钠溶液可以和氯化氢反应生成二氧化碳【引导】我们可以用排饱和碳酸氢钠溶液的方法来收集二氧化碳，不仅较好的除去了氯化氢气体杂质，而且还能生成二氧化碳。【得出结论】用盐酸制取二氧化碳时，用排饱和碳酸氢钠溶液收集二氧化碳更好。【过渡】用盐酸制取二氧化碳时，会有氯化氢气体的干扰，那换成不具有挥发性的酸如硫酸来制取二氧化碳时，还是排饱和碳酸氢钠溶液收集更好吗？继续探究的步伐。【思考】用稀硫酸和碳酸钠来制取二氧化碳，反应速率很快，不便于收集，想想用哪种装置可以控制反应速率呢？（学生：分液漏斗）【展示】展示用分液漏斗控制速率后成功收集的两瓶二氧化碳气体【过渡】反应原理和装置并不唯一，只要根据反应物状态和反应条件，选择合适的装置，就能达到想要的效果。无论排水法还是排饱和碳酸氢钠溶液来收集二氧化碳，都无疑会有二氧化碳的溶解损耗。（设计意图：制取二氧化碳的药品绝不局限于石灰石和稀盐酸，强化发生装置的选择依据，选择控制反应速率的分液漏斗应用于粉末状的药品，达到想要的效果，培养学生学以致用的能力）【问题5-1】二氧化碳在水中损耗多？还是在饱和碳酸氢钠溶液中损耗多？【过渡】二氧化碳的溶解损耗用肉眼是看不出来的，需要借助气压传感器，教师介绍气压传感器连接电脑可以将其测出的气压变化以图像的形式展示出来。【说明】用碳酸钠和稀硫酸反应制取的两瓶等体积二氧化碳气体，一份注入20ml水，一份注入20ml饱和碳酸氢钠溶液。通过加入液体后，瓶内气压变化来反应二氧化碳在两种液体中的损耗情况。【任务5-1】学生预测加入水和饱和碳酸氢钠后瓶内气压如何变化（学生第一反应是溶解损耗，因此预测：加入液体后，气压会变小。）【引导】减小的程度大，二氧化碳损耗多还是减小的程度小二氧化碳损耗多呢？（学生：减小的程度大，二氧化碳损耗多）（意图：为了接下来学生分析对比数据做铺垫）【数字化实验】连接压强传感器，请一位小助手上台向一瓶二氧化碳气体中添加20ml饱和碳酸氢钠，和老师共同完成实验，采集瓶内气压变化：【问题5-2】分析上图，结合刚才的预测思考下列问题：1、从一个标准大气压开始，AB段气压为什么会迅速上升？2、与同学们预测的完全一致，最终BC段气压曲线下降了，是什么原因？3、曲线下降程度越？也就意味着二氧化碳损耗越？【任务5-2】学生分析，AB段气压迅速增大是由于向瓶内注入了20ml的饱和碳酸氢钠，压强变大，BC段气压减少是由于瓶内的二氧化碳溶解损耗在了注入的饱和碳酸氢钠溶液中，曲线下降的程度越大，意味着二氧化碳溶解损耗越大。【过渡】在向另一瓶等体积二氧化碳气体中注入20ml水，测气压变化做对比，由于时间关系，看课前所做的对比数据。【数据展示】【问题5-3】对比压强变化的数据，说明了什么问题？【任务5-3】学生分析对比数据：二氧化碳在水中损耗小，在饱和碳酸氢钠溶液中损耗大。【得出结论】：用硫酸制取二氧化碳时，二氧化碳在水中比在饱和碳酸氢钠溶液中损耗少，排水法更好。【文献显示】（设计意图：结合学生最近发展区的实际情况，查阅资料，发现用排饱和碳酸氢钠溶液来收集二氧化碳，不仅除去氯化氢气体，还生成二氧化碳气体，对排水法和排饱和碳酸氢钠溶液法做对比，拓展学生思维。创设“用硫酸制取二氧化碳时，还是排饱和碳酸氢钠收集更好吗”的问题情境，进行数字化实验探究，设置学习任务，诊断学生是否会分析数字化曲线变化，激发学生深度思考，落实学生的科学探究核心素养。根据学生的表现判断课时目标3的达成水平）环节（四）动手实验、检验验满【学以致用】教师展示自己设计的创新装置------三通阀装置教师介绍：三通阀连接两支注射器，下方注射器A装有石灰石，右侧注射器B装有稀盐酸，三通阀上的蓝色旋钮控制ABC三个通口开关。如上面这幅图，蓝色旋钮只指向AC不指向B，意味着只有AC相通，B端不通。【任务6-1】用教师设计的三通阀装置制取并收集20ml气体。具体实验步骤如下：1、调节旋钮至指向AB不指向C的位置2、将稀盐酸推入A中与石灰石反应3、将产生的气体再推回B中4、待收集到20m的气体，迅速调节旋钮至指向AC不指向B的位置5、从C口推出废液到烧杯中【问题6】体验了这套装置，你认为有什么特点？【任务6-2】实践制取后，学生评价三通阀装置的优缺点：1、定量收集，可以收集到20ml的气体2、微量实验，节约药品3、组装拆分方便，操作简单，将产生的气体推入B中收集时很可能将液体推过去4、调节活塞，通过注入液体药品和推出液体药品实现固液接触和分离，控制反应的发生和停止5、控制注射器推拉速度控制反应速率（设计意图：通过创设动手实践教师设计的三通阀实验装置的情境，体验成功制取的快乐，培养学生的动手能力，学以致用。通过设置学习任务，分析创新装置的特点，诊断学生是否运用本节课所学知识去评价教师设计的新装置，感受创新的魅力，升华装置选择的主题。根据学生的表现判断课时目标4的达成水平。）【问题7-1】收集到的气体怎么检验是二氧化碳呢？想想上节课学的二氧化碳的性质，二氧化碳有何特征现象？（学生：将产生的气体通入澄清的石灰水中）【问题7-2】用向上排空气法收集的二氧化碳如何验满？（想想氧气是如何验满的）（学生：用燃着的小木条放瓶口，木条熄灭证明集满）【任务7】联系氧气的制取过程，总结出实验室制取某种气体，首先要确定制取该气体的反应原理，然后选择发生装置，最后再进行检验和验满。【总结】实验室制取气体的一般思路和方法。（设计意图：通过联系氧气的制取，总结归纳出实验室制取气体的一般思路和方法。形成归纳、总结的思维体系。）【过渡】制取的脚步不只停留在课堂之中，课下在生活中也能制取二氧化碳。【图片】药品生活化：生活中热水瓶内胆水垢、鸡蛋壳、食用纯碱等（均含有碳酸根）都能和食醋(含有醋酸）反应产生二氧化碳气体【引导】装置也可以生活化，想想实验室的玻璃仪器如导管可以用什么代替？锥形瓶、集气瓶等可以用什么代替？【作业】利用废旧易拉罐、塑料瓶、吸管等生活用品，变废为宝，在家里自制一套制取二氧化碳的装置（设计意图：通过引导学生回家自制二氧化碳，激发趣味性，走近生活中的化学，学以致用，将废旧易拉罐、吸管等生活物品组装出制取二氧化碳的装置，培养学生变废为宝的环保意识，激发学生“我是环保小卫士”的责任与担当，落实“科学精神与社会责任”核心素养。）【畅谈收获】学生分享本节课的学习收获。（设计意图：通过分享收获，让学生概括本节课的核心知识，再次点题。）【板书设计】十、教学反思本节课从实验室制取二氧化碳的原理、发生装置、收集装置、检验和验满等方面进行研究，一层层拨开实验室制取二氧化碳的面纱。考虑到了每位学生的最近发展区有不同，设计了若干小组实验、合作组装，介绍装置，分享展示，促进了学生们的表达能力、团队合作能力。在装置的选择教学过程中，学生参与度较高，通过妙手组装，动手体验了固体隔板的发生装置的特点，围绕着排水法能不能收集二氧化碳进行研究，打破了学生传统思维，形成认知冲突，培养学生敢于质疑的精神。在探究排水法和排饱和碳酸氢钠法收集二氧化碳哪个更好的过程中，拓宽了学生的视野，锻炼了学生整合信息和分析数据的能力，落实了学生证据推理和科学探究的核心素养。教学过程富有启发性，培养了学生科学探究精神和实践能力，突出了实践性、自主性和逻辑性。在动手实践创新装置三通阀的实验过程中，强化了学生对装置的理解，转化为自己的内在知识，并应用于对装置的评价中。最后引导学生在课后挖掘生活中制取二氧化碳的药品和装置，学以致用，进行课堂的有效延伸，将易拉罐，吸管，塑料瓶等变废为宝，肩负起“我是环保小卫士”的责任担当，培养社会责任感，落实“科学精神与社会责任”核心素养。鉴于课时内容所限，本节课没有对反应原理做进一步的探讨。十一、教学评价1、设置问题情境，引发学生深度学习。本节课遵循深度学习基本教学模式：情境—问题/任务—活动—知识—素养。以若干问题为驱动，层层拨开实验室制取二氧化碳的面纱，深度学习源于问题情境，教学中创设了大气中二氧化碳的来源是否适合实验室制取、最适合实验室制取二氧化碳的药品是什么、组装的发生装置有何优点、二氧化碳可以用排水法收集吗、用硫酸制取二氧化碳时还是排饱和碳酸氢钠收集更好吗、实验室制二氧化碳，如何检验和验满等大问题，也创设了若干小问题，立足于这些问题情境，设置进阶性问题启迪学生全身心的投入学习，如二氧化碳能否用排水法收集，比较二氧化碳在水中损耗大还是在饱和碳酸氢钠溶液中损耗大的实验数据对比分析，引发学生的认识冲突，引导学生深入思考、进行解释，体现了深度学习的活动与体验、联想与结构、本质与变式、迁移与应用、价值与评价的特征。任务驱动，要我学转变为我要学深度学习基本教学模式中活动是最主要的，知识和素养都是在活动中完成和体现的，是本节课的中心。活动为学生主动建构知识、发展核心素养提供“场所”，促进了学生学习方式的改变。本节课注重引导学生开展分析与讨论、符号与表征、实验与探究、证据与推理、解释与评价等形式多样的活动，在这些具体的活动中建构知识——认识了实验室制气体的一般思路和方法，在问题不断被解决的过程中发展了学生的化学学科核心素养——“宏观辨识”“证据推理”“科学探究”“科学精神与社会责任”。关注评价，共同进步本节课的教学是将素养导向的学习任务嵌入到课堂教学过程中，通过师生活动来外显学生的思维过程，利于教师判断学习目标的达成情况。在活动过程中，有教师对学生的评价，也有学生相互的评价，还有学生对老师的评价，如教师设计的三通阀实验装置，学生在动手体验后对其评价。在师生互相评价的过程中，实现共同进步。第3课时【教材分析】《二氧化碳》是人教版九年级化学上册第六单元课题3的内容，其中第三课时《二氧化碳到哪里去?》是前面两个课时的延伸，它根据二氧化碳的性质，将二氧化碳的封存与生物、物理、地理等学科相融合，为学生利用化学知识解决实际问题提供了良好的范例。从教育目的看，二氧化碳对自然界的生命活动，对整个地球的生态平衡起着重要作用。目前，由于二氧化碳含量的增加造成的温室效应已引起了全人类的共同关注,全面系统的研究二氧化碳的性质具有现实意义。二氧化碳作为气态化合物对于学生并不陌生，无论吸入的新鲜气体还是呼出的浊气中都含有二氧化碳。虽然学生在现实生活中有了一些二氧化碳的知识，但都是零散的、不成系统的。通过这节课的教学，将学生头脑中已有的知识系统化，网络化，与前面的物质学习联系起来，织成知识网，完善并提高学生对二氧化碳在自然界、在生命活动中作用的认识。【学情分析】在本课题教学之前，学生已掌握了二氧化碳相关的一些知识，如：二氧化碳可用于灭火，会造成温室效应，可以促进光合作用，可以与水反应，可用澄清石灰水检验等。通过前面的学习，学生初步具备了基于实验来探究物质性质的能力，能够有条件的设计出简单的探究实验，并根据实验现象分析结论，但对于较为复杂的探究实验的设计仍缺乏严谨性和全局性的观念。【教学目标】1、探究二氧化碳水溶液的酸碱度。2、探究二氧化碳与碳酸钙的反应。3、掌握碳封存的几种常见方式。4、了解温室效应的危害、减缓措施，增强环保意识及社会责任感。【评价目标】1、通过对二氧化碳与水、碳酸钙等实验的观察，诊断并发展学生的化学观念，观察实验现象并根据现象得出结论的科学探究与实践的态度。2、通过观看视频、查阅资料，评价学生证据推理能力，获取并提炼整合信息的能力，培养科学思维。3、通过对碳封存具体方法的讨论和点评，体会化学学科在促进人类发展和社会中的价值，诊断并发展学生对化学价值的认识水平【教学重点】二氧化碳对环境的影响、碳封存的具体方法。【教学难点】将化学知识应用于实际，解决实际问题的能力。【教学流程】【教学过程】环节一：创设情境，导入新课图片展示：炎热的夏天让人记忆犹新，是什么原因导致温度逐年攀升？造成温室效应的主要物质是什么？温室效应对环境有哪些影响？介绍“碳达峰”和“碳中和”，（碳达峰是指我国在2030年前，实现二氧化碳排放总量达到一个历史峰值后不再增长，在总体趋于平缓之后逐步降低。碳中和是指我国企业、团体或个人在一个时间段内直接或者间接产生的二氧化碳气体排放总量，通过能源替代、节能减排、产业调整和植树造林等方法抵消掉，实现二氧化碳“零排放”。）（设计意图：通过图片展示让学生直观感受到温室效应带来的影响，感受到减碳的迫在眉睫，再通过“碳达峰”和“碳中和”的介绍让学生了解最新的环保理念，激发学生保护环境的社会责任感。）环节二：结合实例，获取新知问题1：什么是碳封存，碳封存的方式有哪些？（学生回答预测：地质封存，把CO2送入海底盐沼池、油气层、煤井等不一样的地质体中。海洋封存，主要有溶解性和湖泊型两种封存方式。化学封存，通过一系列繁杂的化学反应将CO2转变成部分稳定的碳酸盐，实现长久封存CO2的目标。）活动1：学生观看视频，提炼信息，回答问题。（设计意图：在一定的情境中学习有利于学生学习兴趣的激发，有助于知识的构建和迁移，这种构建与迁移就是广义上学生思维能力提升的具体表现之一。通过观看视频，拓展学生知识面，提升学生信息获取与加工能力。）问题2：什么是自然封存，自然封存的原理是什么，有什么优缺点？（学生回答预测：利用自然界现有的事物来吸收二氧化碳。）活动2：学生观看视频，了解自然封存就是利用绿色植物进行光合作用，再根据质量守恒定律完成光合作用方程式的书写，小组讨论后回答自然封存的优缺点。（设计意图：通过视频的观看，培养学生获取整合信息的能力，再将葡萄糖的化学式给出，学生根据葡萄糖的化学式，结合生物所学知识来推断光合作用的反应方程式，体现了学科间的融合，培养了学生证据推理的能力。）问题3：什么是海洋封存，海洋封存的原理是什么？（引导学生查阅资料：海洋封存的基本原理是利用海洋庞大的水体体积及CO2在水体中不低的溶解度，使海洋成为封存CO2的容器。海水中所含碳的总量约为大气层的50倍，植物及土壤中总和的20倍。CO2海洋封存的潜在容量远大于化石燃料的含量，海水能自大气层吸收CO2的潜在能力，取决于大气层的CO2浓度和海水的化学性质。而吸收速率的高低，则取决于表层及深层海水的混合速率。海洋每年要吸收大量的CO2，受限于表层及深层海水间的缓慢对流，仅在大约1000m深的海洋水体中发现了因人类活动所排放CO2的证据。就阻隔CO2返回大气层而言，灌注深度越深隔离效果越好。CO2的海洋封存都是把CO2灌注于海洋的斜温层以下，以期获得更好的封存效果。被灌注到深海中的CO2，可以是气态、液态、固态或水合物形态，不同灌注形态CO2的溶解速率会有差别。增加海水中CO2的浓度，会对海洋生物造成不利的影响，例如降低生物钙化、繁殖及成长速率、迁移能力等。虽然CO2海洋封存已历经近30年的理论发展、试验室试验和小规模现场测试以及模式模拟研究，尚缺乏大规模CO2海洋封存的操作实例。）活动3：学生回忆二氧化碳的相关性质，根据性质推导用途。（设计意图：学以致用，将所学理论与实际应用相联系，让学生感受化学与生活密切相连，体会性质决定用途的化学观念）环节三：动手实验，拓展所学问题4：根据海洋封存的原理回答下面问题：1、海洋中溶解大量二氧化碳会对海洋造成什么影响？引导学生查阅资料：海洋酸化是由于大气中二氧化碳的吸收导致海洋酸度的持续降低。当二氧化碳溶解在海洋中时，就会形成碳酸。诸如二氧化碳之类的酸会增加氢离子的浓度。当氢离子浓度较高时，PH下降。随着时间的流逝，地表水中PH值的迅速下降逐渐混入深水中，从而影响了海水的化学成分。海水的范围从碱性到碱性，海洋酸化涉及向酸性条件的转变。由于海洋化学的快速变化，海洋生物没有时间适应PH值海水的变化。这会对海洋生物产生有害影响，影响化学通讯，繁殖和生长。当空气中的二氧化碳气体溶解到海水中时，它会变得酸性增强。海洋生物的骨骼构造对酸度特别敏感。这种较高的酸度对海洋生物造成了可怕的影响，例如，软体动物发现很难建造贝壳，微小的动物和珊瑚礁死亡。2、二氧化碳能使海水酸到什么程度，是强酸性还是弱酸性？学生对酸碱性的判断还停留在用紫色石蕊溶液的阶段，而要想测出溶液的酸碱度仅仅依靠石蕊溶液是无法做出准确判断的。于是，老师给出资料卡片，再结合同学们自己查阅的资料，得出具体的方法：要测量二氧化碳水溶液的酸碱度，必须测量溶液的PH值。为了准确的测出二氧化碳水溶液的PH值，老师引入数字化仪器——PH传感器来测量二氧化碳水溶液的PH值。并利用生活中的废弃物品（废弃的饮料瓶，吸管，废弃的口罩等）组装了二氧化碳的发生、除杂装置，与第二课时的内容相呼应。定量实验的结果一目了然：二氧化碳可以使海水呈弱酸性，从而导致海洋酸化。3、海洋酸化有哪些危害？学生查阅资料：首先是生态危害，浮游植物：由于浮游植物构成了海洋食物网的基础和初级生产力，它们的“重新洗牌”很可能导致从小鱼小虾到鲨鱼、巨鲸的众多海洋动物都面临冲击。此外，在PH值较低的海水中，营养盐的饵料价值会有所下降，浮游植物吸收各种营养盐的能力也会发生变化。而且，越来越酸的海水，还在腐蚀着海洋生物的身体，研究表明，钙化藻类、珊瑚虫类、贝类、甲壳类和棘皮动物在酸化环境下形成碳酸钙外壳、骨架效率明显下降。由于全球变暖，从大气中吸收CO2的海洋上表层也由于温度上升而密度变小，从而减弱了表层与中深层海水的物质交换，并使海洋上部混合层变薄，不利于浮游植物的生长。《美国国家科学院院刊》的最新报道：模拟了未来50～100年海水酸度后发现，在酸度最高的海水里，鱼仔起初会本能地避开捕食者，但它们很快就会被捕食者的气味所吸引──这是它们的嗅觉系统遭到了破坏。其次是气候影响，暴雨侵害：海洋吸收温室气体造成的海水酸化，导致海中大陆架的珊瑚礁大量死亡，而这会造成低地岛国，如基里巴斯和马尔代夫更容易为暴雨所侵害。气候变暖：通过减少生物源含硫化合物的产生的方式，海洋酸化具有潜在可能导致气候变暖加剧。当贝类生物消失时，以这类生物为食的其他生物将不得不寻找别的食物，事实上人类将会遭殃。联合国粮农组织估计，全球有5亿多人依靠捕鱼和水产养殖作为蛋白质摄入和经济收入的来源，对其中最贫穷的4亿人来说，鱼类提供了他们每日所需的大约一半动物蛋白和微量元素。海水的酸化对海洋生物的影响必然危及这些人口的生计。最后是珊瑚或将消失，2013年3月，日本一个研究小组在新一期英国《自然·气候变化》杂志上发表报告说，海水酸化越严重，拥有坚硬骨骼并且能够制造珊瑚礁的珊瑚就越少，而柔软的海鸡冠则会增加。如果酸化过于严重，珊瑚在21世纪末就有可能消失。研究小组发现，当海水PH值平均为8.1的时候，珊瑚生长状态最好。当PH值为7.8时，就变为以海鸡冠为主。如果PH值降至7.6以下，两者都无法生存。天然海水的PH值稳定在7.9至8.4之间，而未受污染的海水PH值在8.0至8.3之间。海水的弱碱性有利于海洋生物利用碳酸钙形成介壳。研究小组指出，海水PH值预计本世纪末将达7.8左右，酸度比正常状态下大幅升高，所以届时珊瑚有可能消失。4、海洋封存的优缺点活动4：学生通过观察教师演示实验得知二氧化碳可以使海水呈弱酸性，再通过视频的观看得知海洋酸化的危害，分组实验模拟珊瑚礁和甲壳的溶解，让学生亲自感受到海洋酸化的危害，更进一步体会海洋酸化的优缺点。海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。地球上三个主要的天然碳储层中(海洋、陆地、大气)，海洋碳储层的储量到目前为止是最大的。海洋碳储层的储量比陆地碳储层要高出数倍，而陆地碳储层的储量要大于大气碳储层的储量。因此，海洋的开发空间潜力巨大。（设计意图：通过问题串的设置，引导学生对实验现象进行分析,根据学生回答情况评价学生观察能力、证据推理能力。）问题5：什么是地质封存，地质封存需要什么样的地质条件，有什么优缺点？（地质封存的基本原理就是模仿自然界储存化石燃料的机制，把CO2封存在地层中，CO2可经由输送管线或车船运输至适当地点后，注入特定地质条件及特定深度的地层中。所提出适合作CO2地质封存的地质条件，包含旧油气田、难开采煤层、深层地下水层等地质环境。）活动5：分组实验模拟利用二氧化碳驱油的原理体会地质封存的实际意义。（设计意图：通过胜利油田的CCUS项目实现二氧化碳驱油的事例，让学生感受到学以致用实际意义，培养学生的自豪感，激发学生好好学习，报效祖国的社会责任感）问题6：什么是矿物封存，只有玄武岩可以用于矿物封存吗？活动6：通过资料和视频了解玄武岩封存二氧化碳的原理并寻找玄武岩的替代。环节四：结合时事，走进科学问题7：科技飞速发展的今天，二氧化碳还有哪些新的应用？活动7：分组交流，查阅资料了解与二氧化碳转化有关的科技前沿。4月28日，《自然·催化》以封面文章的形式发表了一项最新研究成果。经过一年半的努力，我国科研人员通过电催化结合生物合成的方式，将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，并进一步利用微生物合成葡萄糖和脂肪酸（油脂）。接下来，研究团队将进一步研究电催化与生物发酵这两个平台的同配性和兼容性。未来，如果要合成淀粉、制造色素、生产药物等，只需保持电催化设施不改变，更换发酵使用的微生物就能实现。（设计意图：21世纪人类已步入信息社会，爆满的信息通过各种媒体源源不断传播向世界各地，面对纷繁的信息，如何进行搜集和处理，是人们在现代工作生活中所必须具备的一项重要能力。《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:“倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”这是综合性学习的价值所在。可见，培养学生搜集和处理信息的能力在综合性学习中占有举足轻重的作用，这种能力正越来越成为信息化社会每个人必须具备的素质之一。我们教师应努力培养学生搜集和处理信息的能力。）环节五：归纳总结，知识升华问题8：通过本节课的学习，你有哪些收获和感悟？活动8：小组讨论，畅谈收获预测学生回答：通过对这节课的学习我学到了很多实际生活中有意义有价值的知识。感受到了化学与人类、化学与生活之间的联系……（设计意图：通过学生之间的交流讨论，概括本节课的内容，升华环保主题，同时培养学生迁移能力，树立严谨求实、勤于思考的精神和创新意识。）【板书设计】【教学反思】基于课程标准，整合阅读资料，选取“碳的封存”为项目进行初三化学二氧化碳的拓展学习。在探究碳的封存的原理的过程中，学生兴趣浓厚，参与度极高。通过资料收集、视频观看、实验探究，最终分析实验现象认识碳封存的本质，并能用化学用语（化学方程式）进行精准表达。学生结合资料获取二氧化碳封存的方式，准确建立应用（影响）、性质直接的关联，充分体会到事物的两面性。整个任务完成过程中，学生获取信息、解决实际问题的能力得到提高，系统研究问题的思路和方法得以形成。课后以“我为二氧化碳代言”进行教学效果的检测，85%的学生能够从二氧化碳的来源、应用（影响）等方面进行介绍，并关注到二氧化碳的性质和应用（影响）之间的关系，并从正反两方面认识二氧化碳，教学目标基本完成。【单元作业设计】1、设计思路：个性化作业的设计灵敏度高、形式多样。本单元作业的设计通过将三节课的知识相融合，避免了重复性作业。题型选择更具有针对性、多样性和生活化，渗透化学核心素养。同时，教师在合计符合学生心理特征、切合作业实际、具有探究价值的生活问题的过程，也促进了自身的专业成长。2、作业内容：习题1、如图，集气瓶中充满二氧化碳，大烧杯中燃着2支高低不等的蜡烛，实验时打开止水夹，移开玻璃片。下列说法正确的是（）A、将观察到高的蜡烛先熄灭B、不移开玻璃片，实验现象更明显C、蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳降低了蜡烛的着火点D、去掉烧杯中的1支蜡烛，也能得出同样的实验结论【教学目标】1、掌握二氧化碳密度比空气大的物理性质；2、知道着火点的含义。3、能够灵活运用所学知识解决实际问题。【答案】D【解析】A.由于二氧化碳密度大且不支持燃烧，所以集气瓶中放出的二氧化碳会在重力作用下沉积在烧杯底部，逐渐上升，因此低处的蜡烛先熄灭，故A错误；

B.如果不移开玻璃片，那么放出一部分二氧化碳后，瓶内气压小于瓶外气压，二氧化碳就不会继续排出，实验无法进行，故B错误；

C.蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳阻断了与氧气的接触，故C错误；

D.实验中，如果去掉高处的蜡烛，照样能够得到二氧化碳密