第1节 二氧化碳的性质与用途（教学设计）

第1节二氧化碳的性质与用途一、知识目标1.结合实验事实说明二氧化碳的主要性质，能用化学方程式表示二氧化碳参与的重要化学反应。2.通过利用石灰石制备二氧化碳的化学反应，初步接触工业生产的化学原理。3.举例说明二氧化碳的性质与用途的关系。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察二氧化碳相关实验现象，如颜色、状态变化等；从微观角度理解二氧化碳与水、石灰水等反应的实质。2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理二氧化碳的性质，建立二氧化碳性质与用途之间的关联模型。3.科学探究与创新意识：通过设计和完成二氧化碳相关实验，培养探究能力和创新思维。一、教学重点1.二氧化碳的性质和用途，以及性质与用途的关系；2.二氧化碳参与的化学反应及化学方程式的书写。二、教学难点1.通过实验探究二氧化碳的性质；2.理解石灰石在高温等条件下的系列化学变化及工业生产原理。本节教学内容源于沪教版（2024年版）九年级化学上册第五章《奇妙的二氧化碳》第一节《二氧化碳的性质与用途》。二氧化碳作为初中化学重点研究的物质之一，在整个化学知识体系中占据重要地位。它不仅是学生学习元素化合物知识的重要组成部分，也是连接化学知识与日常生活、工业生产的桥梁，对于培养学生的化学核心素养具有重要意义。教材围绕二氧化碳的性质与用途展开，依次介绍了二氧化碳的物理性质、化学性质以及这些性质在实际生活中的应用。通过多个实验探究活动，如二氧化碳密度与溶解性实验、二氧化碳与水及石灰水反应的实验等，让学生直观地感受二氧化碳的性质，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题的能力。同时，教材还引导学生从化学变化的角度解读于谦的《石灰吟》，将化学知识与文学作品相结合，增强学生的学习兴趣。此外，教材通过工业上高温煅烧石灰石制取二氧化碳的内容，让学生初步接触工业生产的化学原理，体现了化学知识的实用性。教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，对一些常见的化学物质和化学反应有了初步的认识。在思维方面，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，开始具备一定的逻辑推理能力和自主探究能力，但在分析和解决复杂化学问题时还存在一定的困难。在学习本节课之前，学生已经了解了氧气的性质和用途，对气体的研究方法有了一定的认识，这为本节课学习二氧化碳的性质和用途奠定了基础。然而，二氧化碳的性质较为复杂，涉及到多个化学反应，学生在理解和掌握这些知识时可能会遇到一定的困难。例如，在理解二氧化碳与水反应生成碳酸以及碳酸受热分解的过程中，需要学生具备较强的抽象思维能力。同时，学生在将化学知识与实际生活联系起来方面还存在不足，需要教师在教学过程中加以引导。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，采用生动有趣的实验和实例，引导学生积极参与课堂活动，帮助学生理解和掌握二氧化碳的性质和用途。同时，要注重培养学生的科学思维和探究能力，让学生在学习过程中逐渐形成化学学科核心素养。教学环节一新课导入【展示新闻图片或视频】同学们，老师先给大家看一段有趣的新闻。在一些久未开启的菜窖、干涸的深井里，曾经发生过有人进去后晕倒甚至死亡的事件。大家想一想，这可能是什么原因导致的呢？（给学生一些思考和讨论时间，鼓励他们大胆猜测，学生可能会提到里面有有害气体等）【引出二氧化碳】其实啊，这些地方往往积聚了大量的二氧化碳。二氧化碳在我们的生活中无处不在，它既和我们的生命活动息息相关，又在很多方面有着独特的作用。就像植物的光合作用需要二氧化碳，而我们呼吸又会产生二氧化碳。大家还能想到生活中哪些地方有二氧化碳吗？（再次让学生发言，如碳酸饮料里有二氧化碳等）【提出问题】那么二氧化碳到底具有哪些性质，又有哪些用途呢？今天就让我们一起走进奇妙的二氧化碳的世界，去揭开它的神秘面纱。【设计意图】1.激发学生兴趣：通过展示新闻中危险的场景，能迅速抓住学生的好奇心，让他们对二氧化碳产生探究的欲望，积极参与到课堂讨论中来。2.联系生活实际：引导学生思考生活中二氧化碳的存在，将抽象的化学知识与日常生活紧密联系起来，使学生感受到化学就在身边，提高他们对化学学习的兴趣和积极性。3.自然导入新课：从生活中的现象和问题出发，自然地引出本节课要学习的二氧化碳的性质和用途，让学生明确学习目标，带着问题去探索新知识，增强学习的主动性。教学环节二二氧化碳的性质活动一二氧化碳的物理性质【引入】同学们，我们知道在地球生命活动中有着至关重要的地位，它是地球生命活动的基石，参与着光合作用和呼吸作用等重要过程。那二氧化碳具体有哪些性质呢？我们先来探究它的物理性质。【问题】同学们想一想，在常温常压下，二氧化碳会呈现出怎样的状态、颜色和气味呢？【学生思考】学生根据生活常识和已有知识进行思考和回答，可能会回答出二氧化碳是无色、无味的气体。【教师讲解】评价、强调：非常好，在常温常压下，二氧化碳是无色、无味的气体。而且在一定条件下，它还能变成无色的液体，甚至固态二氧化碳，也就是我们常说的“干冰”。接下来我们通过实验来进一步探究二氧化碳的其他物理性质。【实验演示】1.二氧化碳密度比空气大的实验：将盛有空气的小气球置于烧杯中，向烧杯中慢慢通入二氧化碳气体，让同学们观察发生的现象。【师生交互流程】-教师：同学们，现在我开始向烧杯中通入二氧化碳气体，大家仔细观察小气球的变化。-学生：认真观察实验现象，会发现气球漂浮起来。-教师：大家看到气球漂浮起来了，那这说明了什么呢？-学生：思考并回答，说明二氧化碳的密度比空气大。-教师：非常棒，标准状况下，空气的密度为，二氧化碳的密度是，这也从数据上证实了二氧化碳密度比空气大。2.二氧化碳溶解性的实验：向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入适量的水，迅速拧紧瓶盖，充分振荡，让同学们观察现象。【师生交互流程】-教师：接下来，我在这个充满二氧化碳的软塑料瓶中加入水，然后拧紧瓶盖振荡，大家看看会有什么现象。-学生：观察到塑料瓶变瘪了。-教师：塑料瓶变瘪了，这是为什么呢？大家思考一下。-学生：思考并回答，因为二氧化碳能溶于水，使瓶内气压减小，所以瓶会变瘪。-教师：非常正确，在通常状况下，体积的水约能溶解体积的。【总结】评价、强调：通过这两个实验，我们知道了二氧化碳密度比空气大，且能溶于水。这就是二氧化碳重要的物理性质。【对应训练1】下列关于二氧化碳物理性质的描述，错误的是（）A.无色无味的气体B.密度比空气小C.能溶于水D.加压降温可变成干冰【答案】B【解析】二氧化碳的密度比空气大，不是比空气小，所以B选项错误，A、C、D选项描述均正确。【对应训练2】下列能证明二氧化碳密度比空气大的实验是（）A.将二氧化碳通入紫色石蕊试液中B.将二氧化碳通入澄清石灰水中C.向放有高低不同蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳D.用排水法收集二氧化碳【答案】C【解析】向放有高低不同蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，蜡烛由下而上依次熄灭，说明二氧化碳先聚集在下方，证明二氧化碳密度比空气大，C选项正确；A选项证明二氧化碳能与水反应；B选项证明二氧化碳能与氢氧化钙反应；D选项说明二氧化碳能溶于水。【对应训练3】在一个集气瓶中充满二氧化碳气体，将一个小木块放入集气瓶中，小木块会（）A.漂浮在二氧化碳表面B.沉入集气瓶底部C.悬浮在集气瓶中间D.以上情况都有可能【答案】A【解析】因为二氧化碳密度比空气大，集气瓶中充满二氧化碳，小木块密度比二氧化碳小，所以小木块会漂浮在二氧化碳表面，A选项正确。活动二二氧化碳的化学性质【引入】我们已经了解了二氧化碳的物理性质，那它的化学性质又是怎样的呢？接下来我们通过一系列实验来探究。【问题】二氧化碳是否能与水发生化学反应呢？我们先来了解一下紫色石蕊试液的相关知识。【教师讲解】紫色石蕊试液主要成分为石蕊和蒸馏水，石蕊试液遇到酸性物质会由紫色变成红色，它可用于酸性物质的检验。【实验探究】1.实验1：二氧化碳能否使石蕊变色【师生交互流程】-教师：我将白色滤纸条用紫色石蕊溶液浸泡取出后烘干，放入盛有二氧化碳的集气瓶中，大家观察现象。-学生：观察到滤纸条不变色。-教师：滤纸条不变色，这说明了什么呢？-学生：思考并回答，说明二氧化碳不能使石蕊变色。2.实验2：二氧化碳与水反应生成新物质【师生交互流程】-教师：现在我打开一个汽水瓶的盖子，塞上带导管的橡皮塞（注意导管口不能插入汽水中），将导管伸入滴加了紫色石蕊溶液的蒸馏水中，轻轻振荡汽水瓶，大家观察并记录实验现象。-学生：观察到紫色石蕊溶液变红。-教师：紫色石蕊溶液变红了，这是为什么呢？-学生：思考并回答，可能是二氧化碳与水反应生成了酸性物质。-教师：非常好，二氧化碳与水反应生成了碳酸，化学方程式为。3.实验3：碳酸不稳定受热易分解【师生交互流程】-教师：将实验2中的试管加热，大家观察并记录实验现象。-学生：观察到石蕊溶液由红色变为紫色。-教师：石蕊溶液由红色变为紫色，这又说明了什么呢？-学生：思考并回答，说明碳酸不稳定，受热分解了。-教师：对，碳酸受热分解的化学方程式为。4.二氧化碳用于灭火的实验【师生交互流程】-教师：我将倒入点燃的阶梯式蜡烛中，大家观察并记录实验现象。-学生：观察到蜡烛由下而上依次熄灭。-教师：蜡烛由下而上依次熄灭，这体现了二氧化碳的哪些性质呢？-学生：思考并回答，说明二氧化碳密度大于空气，一般情况下，不可燃也不助燃。5.二氧化碳与石灰水反应的实验【师生交互流程】-教师：我将二氧化碳通入澄清石灰水中，大家观察并记录实验现象。-学生：观察到澄清的石灰水变浑浊。-教师：澄清的石灰水变浑浊，这是为什么呢？-学生：思考并回答，是因为氢氧化钙能与二氧化碳反应生成白色的碳酸钙沉淀。-教师：非常正确，化学方程式为，实验室中常利用澄清石灰水检验二氧化碳气体。【交流讨论】我们来看看明代政治家、文学家于谦创作的《石灰吟》，你能从化学变化的角度解读它吗？【师生交互流程】-教师：大家思考一下，石灰石（主要成分是碳酸钙）经过高温煅烧会发生什么变化呢？-学生：思考并回答，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为。-教师：非常好，那氧化钙遇到水又会怎样呢？-学生：思考并回答，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为。-教师：对，那我们再看看加热石灰石的实验。【观察思考】1.取一小块片状石灰石，仔细观察，看看是否容易捏碎、敲碎。2.用坩埚钳夹持石灰石，放在酒精喷灯外焰上灼烧几分钟后，放在陶土网上冷却，看看石灰石灼烧后是否容易捏碎、敲碎。3.将石灰石灼烧后的产物投入盛有冷水的烧杯可以观察到什么现象？4.将烧杯静置片刻，取少量上层澄清的液体置于试管中，向液体中吹气，观察现象。【师生交互流程】-教师：大家按照步骤进行操作和观察，然后分享你们观察到的现象。-学生：依次回答，一开始石灰石不容易捏碎、敲碎，灼烧后变脆了；投入冷水后变酥了，放出大量热；向澄清液体中吹气，液体变浑浊。-教师：很好，这些现象都对应着相应的化学反应，大家要理解并记住这些反应。【总结】评价、强调：通过这些实验和讨论，我们了解了二氧化碳的化学性质，它能与水反应生成碳酸，碳酸不稳定易分解；能用于灭火，体现了不可燃不助燃且密度比空气大的性质；还能与石灰水反应生成碳酸钙沉淀，可用于检验二氧化碳。同时我们也从化学角度解读了《石灰吟》涉及的化学反应。【对应训练1】下列有关二氧化碳化学性质的说法，错误的是（）A.二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳具有酸性B.二氧化碳能与水反应生成碳酸C.二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊D.一般情况下，二氧化碳不可燃也不助燃【答案】A【解析】二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸使石蕊试液变红，而不是二氧化碳具有酸性，A选项错误，B、C、D选项说法均正确。【对应训练2】将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，然后加热，溶液颜色的变化是（）A.先变红后变紫B.先变蓝后变紫C.先变红后变无色D.先变无色后变红【答案】A【解析】二氧化碳通入紫色石蕊试液中，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊试液变红；加热后，碳酸分解，溶液又变回紫色，所以溶液颜色先变红后变紫，A选项正确。【对应训练3】检验二氧化碳是否收集满的方法是（）A.将燃着的木条伸入集气瓶内B.将带火星的木条伸入集气瓶内C.将燃着的木条放在集气瓶口D.将澄清石灰水倒入集气瓶中【答案】C【解析】检验二氧化碳是否收集满，应将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明已收集满，C选项正确；A选项伸入集气瓶内不能检验是否收集满；B选项带火星的木条用于检验氧气；D选项澄清石灰水用于检验二氧化碳，不能用于验满。教学环节三二氧化碳的用途【引入】我们已经深入了解了二氧化碳的性质，那这些性质决定了它有哪些用途呢？接下来我们就来探究二氧化碳的用途。【问题】同学们结合生活实际和所学的二氧化碳性质，想一想二氧化碳在生活和生产中有哪些用途呢？【学生思考】学生积极思考并回答，可能会提到二氧化碳可用于灭火、光合作用等。【教师讲解】评价、强调：大家说得都很好。二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，密度比空气大，这使得它成为优良的灭火剂；干冰升华导致的低温能使空气中的水蒸气凝结成水滴，可用于人工增雨；干冰升华时能从周围环境中吸收大量的热，是良好的制冷剂，常用于食品的保鲜；二氧化碳能与多种物质发生反应，是重要的化工原料，常用于生产纯碱、化肥、塑料等；绿色植物吸收太阳光能，利用二氧化碳和水制造淀粉等有机化合物，所以二氧化碳可作气体肥料。【总结】我们通过分析二氧化碳的性质，了解了它在灭火、人工降雨、食品保鲜、化工生产、光合作用等方面的用途，充分体现了性质决定用途这一化学理念。【对应训练1】下列关于二氧化碳用途的说法，错误的是（）A.二氧化碳可用于灭火 B.二氧化碳可用于人工降雨C.二氧化碳可作气体燃料 D.二氧化碳可作气体肥料【答案】C【解析】二氧化碳不可燃也不助燃，不能作气体燃料，C选项错误；A、B、D选项都是二氧化碳常见的用途。【对应训练2】下列用途中，既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质的是（）A.人工降雨 B.灭火 C.制汽水 D.光合作用【答案】B【解析】灭火利用了二氧化碳密度比空气大（物理性质），不可燃也不助燃（化学性质），B选项正确；人工降雨利用干冰升华吸热的物理性质；制汽水利用二氧化碳能溶于水和与水反应的化学性质；光合作用利用二氧化碳参与化学反应的化学性质。【对应训练3】大棚种植蔬菜时，使用二氧化碳作气体肥料，下列说法正确的是（）A.使用二氧化碳作气体肥料期间不需要通风B.二氧化碳作气体肥料越多越好C.应在太阳出来后补充气体肥料D.二氧化碳作气体肥料对蔬菜生长没有影响【答案】C【解析】太阳出来后，植物开始进行光合作用，此时补充二氧化碳作气体肥料能促进光合作用，C选项正确；使用二氧化碳作气体肥料期间需要适当通风，保证空气流通，A选项错误；二氧化碳浓度过高会影响植物呼吸作用，并非越多越好，B选项错误；二氧化碳作气体肥料能促进蔬菜生长，D选项错误。第1节二氧化碳的性质与用途一、二氧化碳的性质（1）物理性质1.常温常压：无色、无味气体2.密度：比空气大3.溶解性：能溶于水4.状态变化：加压降温→液体→固体（干冰）（2）化学性质1.与水反应oCO₂+H₂O══H₂CO₃o碳酸不稳定：H₂CO₃══CO₂↑+H₂O2.不燃烧、不支持燃烧3.与石灰水反应oCO₂+Ca(OH)₂══CaCO₃↓+H₂Oo应用：检验CO₂二、二氧化碳的用途1.灭火2.人工降雨3.制冷剂4.化工原料5.气体肥料三、《石灰吟》化学原理1.CaCO₃══CaO+CO₂↑（高温）2.CaO+H₂O══Ca(OH)₂3.CO₂+Ca(OH)₂══CaCO₃↓+H₂O1．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）下列关于二氧化碳性质的叙述中不正确的是A．二氧化碳是无色有毒的气体B．二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊C．一般情况下二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧D．二氧化碳能与水反应【答案】A【解析】A、二氧化碳是无色无味的气体，本身无毒，但二氧化碳不能供给呼吸，浓度过高会使人窒息，该选项错误；B、二氧化碳能与澄清石灰水（氢氧化钙溶液）反应生成碳酸钙沉淀，使澄清石灰水变浑浊，该选项正确；C、一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧，该选项正确；D、二氧化碳能与水反应生成碳酸，该选项正确。故选A。2．（24-25九年级下·山东烟台·期中）“碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收达到平衡，基本实现零排放。下列有关二氧化碳的说法正确的是A．能与人体血红蛋白结合，使人中毒 B．密度比空气小C．干冰可用于人工降雨 D．二氧化碳是一种空气污染物【答案】C【解析】A、一氧化碳能与人体血红蛋白结合，使人缺氧而中毒，说法错误，不符合题意；B、二氧化碳密度比空气大，说法错误，不符合题意；C、干冰是固态二氧化碳，干冰升华吸热，使周围温度降低，可用于人工降雨，说法正确，符合题意；D、二氧化碳是空气成分之一，不属于空气污染物，说法错误，不符合题意。故选：C。3．（23-24九年级上·广西河池·期末）“归纳与比较”是化学学习的主要方法。关于与CO的比较正确的是A．组成：都是由碳和氧两种元素组成，但二氧化碳比一氧化碳多一个氧元素B．用途：可用于光合作用、灭火等；CO可作气体燃料，冶炼金属等C．性质：都能溶于水，但是CO能燃烧而不能D．危害：都有毒性，还会造成温室效应【答案】B【解析】A、CO2和CO确实都由碳元素和氧元素组成。但元素是宏观概念，只讲种类不讲数量。错误。B、CO2参与光合作用，植物吸收CO2制造有机物；CO2不燃烧，不支持燃烧且密度大于空气，可用于灭火。CO具有可燃性，可作气体燃料；具有还原性，可冶炼金属。正确。C、CO2能溶于水，但CO难溶于水。CO可燃，CO2不支持燃烧。错误。D、CO有毒，与血红蛋白结合导致缺氧；CO2无毒，但高浓度时会致窒息，会造成温室效应。错误。故选B。4．（25-26九年级上·黑龙江绥化·开学考试）下图是几个常见的实验装置图。（1）实验A经过充分振荡后可以观察到的现象是，由此小鹏得出二氧化碳能与水反应，并写出了化学方程式，但小强提出异议，理由是。（2）图B实验现象为，说明二氧化碳的性质有。（3）C图中热水的作用是，该实验(填“能”或