高中化学九年级下册《探秘碳的氧化物：二氧化碳与一氧化碳性质差异》教案

高中化学九年级下册《探秘碳的氧化物：二氧化碳与一氧化碳性质差异》教案

一、教学背景与设计理念

（一）教学内容分析

本节课内容位于人教版九年级化学第六单元“碳和碳的氧化物”课题3。在学习了碳的单质、实验室制取二氧化碳之后，学生将系统学习碳的两种重要氧化物——二氧化碳和一氧化碳。这部分内容是元素化合物知识的重要组成部分，是学生从单一物质学习向物质家族学习过渡的关键节点。通过对CO2和CO性质的对比，不仅能够深化学生对“结构决定性质，性质决定用途”这一化学核心观念的理解，更能培养学生的辩证思维能力，认识物质的两面性。本课题的重点是CO2和CO的性质差异，难点在于从分子构成的微观角度理解其宏观性质的差异，以及基于性质差异的鉴别与应用。

（二）学情分析

授课对象为九年级学生。他们已经具备了一定的物质性质学习经验（如氧气、水），初步掌握了观察、实验、归纳等科学方法。对二氧化碳有生活经验（如汽水、温室效应），但对一氧化碳的了解相对陌生且带有恐惧感（煤气中毒）。学生的抽象思维正在发展，但将宏观现象与微观结构联系起来的能力仍有待加强。因此，教学中需借助直观的实验和生动的微观模型，搭建宏观与微观的桥梁，引导学生从本质上理解性质差异。

（三）设计理念

本教学设计深度融入课程改革理念，以发展学生核心素养为导向，倡导“做中学”“用中学”“创中学”。摒弃传统的灌输式教学，构建“情境激发—问题驱动—实验探究—模型建构—应用迁移”的探究式课堂。突出学生主体地位，通过小组合作、实验设计、辩论分析等多种活动，让学生在解决真实问题的过程中，主动建构知识，发展科学探究能力、证据推理能力和创新精神，培养科学态度与社会责任。

二、教学目标

（一）知识与技能

1.能说出CO2和CO的主要物理性质（如颜色、状态、气味、密度、溶解性）和化学性质（如可燃性、还原性、与水、与石灰水的反应），并准确比较二者的显著差异。

2.理解CO2能与水反应生成碳酸，能使澄清石灰水变浑浊；理解CO具有可燃性和还原性。

3.能从分子构成（一个CO2分子比一个CO分子多一个氧原子）的角度，初步解释CO2和CO性质差异的原因。

4.掌握CO2和CO的鉴别方法，并能根据性质差异推测其用途。

（二）过程与方法

1.【基础】通过观察和描述实验现象，学习运用观察、比较、分类、归纳等科学方法获取信息。

2.【重要】通过设计实验方案验证CO2和CO的性质，初步学习控制变量和对比实验的思想。

3.【非常重要】通过分析CO2和CO性质的异同，学习运用辩证的观点看待物质，建立“结构-性质-用途”三者关系的认知模型。

（三）情感、态度与价值观

1.【基础】通过学习CO2的温室效应和CO的毒性，认识化学与环境、健康的密切关系，增强环保意识和安全意识。

2.【重要】通过对CO毒性和可燃性“两面性”的讨论，树立“辩证看待事物”的科学世界观。

3.【非常重要】在探究与合作中，体验科学探究的乐趣，培养严谨求实的科学态度和合作精神。

三、教学重难点

（一）教学重点

1.CO2和CO在物理性质和化学性质上的主要差异。【高频考点】【非常重要】

2.CO2的检验方法及化学性质（与水、石灰水反应）。【高频考点】【基础】

3.CO的可燃性和还原性。【高频考点】【基础】

（二）教学难点

1.从分子构成（氧原子个数不同）的角度理解CO2与CO性质差异的根本原因。【难点】【非常重要】

2.CO还原CuO实验的装置特点、操作步骤及尾气处理方法的理解。【难点】【高频考点】

3.设计实验鉴别CO2和CO。【难点】【重要】

四、教学方法与准备

（一）教学方法

1.启发式教学法：通过创设情境、提出问题，激发学生思维。

2.实验探究法：学生分组实验与教师演示实验相结合，引导学生在“做”中“学”。

3.比较分类法：引导学生对CO2和CO的性质进行系统比较，构建知识网络。

4.模型建构法：利用球棍模型或动画，帮助学生理解微观结构对宏观性质的决定作用。

5.合作学习法：小组讨论、设计实验方案，培养团队协作能力。

（二）教学准备

1.教师准备：多媒体课件（含微观动画、实验视频）、CO2和CO的球棍模型、实验仪器及药品（集气瓶、试管、烧杯、酒精灯、铁架台、导管、澄清石灰水、石蕊试液、蜡烛、火柴、小木条、CuO粉末等）。预先制备好的CO和CO2气体。

2.学生准备：预习教材，完成导学案中的预习部分，思考生活中与CO2、CO相关的现象。

五、教学实施过程（核心环节）

（一）创设情境，激趣导入（约3分钟）

【教师活动】播放一段视频剪辑，前半段展示蓬勃生长的植物利用CO2进行光合作用、舞台上干冰制造出的梦幻烟雾效果，后半段切换至新闻报道中关于“煤气中毒”的警示画面和汽车尾气排放的场景。视频戛然而止。

【教师提问】视频中的两种物质，都与我们今天的主角——“碳的氧化物”密切相关。它们是谁？为何一个被称为“植物的粮食”“舞台魔术师”，另一个却被称为“沉默的杀手”？它们的本质区别在哪里？

【学生活动】观看视频，思考并回答出视频展示的是二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）。

【设计意图】通过强烈的视觉对比和生活化的情境，制造认知冲突，迅速抓住学生的注意力，激发探究两种物质差异的强烈好奇心和学习动机。自然引出课题。

（二）初识“两兄弟”：物理性质的对比探究（约8分钟）

【教师引导】既然要比较它们的差异，我们就先从最直观的方面入手。请各小组观察面前集气瓶中预先收集好的CO2和CO气体（瓶口已密封，且CO瓶有特殊标识和教师全程监控安全）。

【学生活动】分组观察CO2和CO的颜色、状态，并小心地闻气味（教师演示正确闻气味的方法）。记录观察结果：两者都是无色、无味的气体。

【教师追问】它们都是无色无味的，那其他物理性质呢？比如密度和溶解性？大家能否根据已有的知识或设计简单的实验来探究一下？

【学生活动】小组讨论，设计方案。

1.密度比较：有的小组提出可以将一瓶CO2和一瓶CO分别放在天平两端比较；有的提出可以将它们分别倒入放置有高低不同蜡烛的烧杯中，看蜡烛熄灭的先后顺序。教师引导分析方案的可行性，并演示将CO2（或通过倾倒CO2熄灭蜡烛实验）和CO分别通过导管通入底部有燃着蜡烛的烧杯，观察现象。结论：CO2密度比空气大，能像倒液体一样倾倒；CO密度与空气非常接近，略小于空气，但不能简单倾倒，注意安全。

2.溶解性比较：各小组设计向盛有等体积CO2和CO的塑料瓶（或集气瓶）中注入等量水，振荡，观察塑料瓶变瘪程度或集气瓶内压强变化。结论：CO2能溶于水，瓶体变瘪明显；CO难溶于水，瓶体无明显变化。

【教师总结】通过刚才的探究，我们得出了CO2和CO在物理性质上的差异：CO2密度比空气大，能溶于水；而CO密度与空气接近，难溶于水。其他物理性质如颜色、气味、状态则相同。请将关键信息记录在学案上。【非常重要】

（三）深入“性格”：化学性质的比较与探究（约22分钟）

【过渡】物理性质只是表象，它们“化学性格”的差异才是决定其“命运”的关键。是什么导致了它们如此不同的化学“性格”呢？让我们先从微观世界一探究竟。

1.【难点突破】微观探秘，究其根源（约4分钟）

【教师展示】展示CO2和CO的球棍模型。引导学生观察分子构成。

【学生活动】观察模型，说出CO2分子由1个C原子和2个O原子构成，CO分子由1个C原子和1个O原子构成。

【教师引导】没错，正是这“一个氧原子”的差别，导致了它们化学性质的巨大差异。就像一个团队，多一个人和少一个人，能力往往大不相同。带着这个微观认识，我们来看看它们在化学性质上到底有何不同。

2.【基础】对比实验一：燃烧大不同（约6分钟）

【教师设问】生活中，CO可以燃烧作为燃料，而CO2常用于灭火。这是为什么？让我们用实验来验证。

【教师演示】（在通风橱或教室通风良好处进行）分别点燃两支燃着的小木条，一根伸入CO2集气瓶中，另一根伸入CO集气瓶中（CO气体已验纯，且教师操作规范，强调安全）。注意观察现象。

【学生活动】观察并描述现象：燃着的木条伸入CO2中立即熄灭；伸入CO中，CO本身燃烧起来，发出蓝色火焰，而木条火焰可能被淹没。

【教师引导】这个现象说明了什么？

【学生回答】说明CO2不支持燃烧，也不燃烧；而CO具有可燃性。

【板书】2CO+O2→点燃→2CO2

【追问】从产物看，CO燃烧变成了什么？这恰好解释了为什么煤气中毒往往发生在通风不良的室内？（引导学生思考氧气不充分时，碳燃烧可能产生CO，CO燃烧又生成CO2）

【设计意图】通过对比实验，鲜明地展示两者在可燃性上的根本对立，强化记忆。【非常重要】【高频考点】

3.【难点】对比实验二：与水反应的秘密（约5分钟）

【教师引导】我们常说CO2溶于水，它仅仅是物理溶解吗？有没有发生化学反应？

【学生分组实验】取两支试管，分别加入等量的CO2和CO的水溶液（预先制备好），然后向其中滴加紫色石蕊试液，振荡，观察颜色变化。

【学生活动】观察并记录现象：滴有CO2水溶液的试管中石蕊试液变红；滴有CO水溶液的试管中石蕊试液不变色。

【教师提问】为什么变红？是什么物质使石蕊变红？

【学生讨论】猜测可能是CO2与水反应生成了新物质——碳酸（H2CO3）。

【教师总结】CO2能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红。而CO不与水反应。这个性质差异可以用来鉴别它们。

【板书】CO2+H2O==H2CO3

【设计意图】培养学生的控制变量思想和根据现象推断物质的能力。【基础】

4.【基础】对比实验三：与石灰水的“爱恨情仇”（约3分钟）

【教师引导】如何检验一种气体是不是CO2？

【学生回答】用澄清石灰水。

【学生分组实验】向盛有CO2和CO的两支试管中，分别注入等量澄清石灰水，振荡，观察现象。

【学生活动】观察并记录现象：盛有CO2的试管中澄清石灰水变浑浊；盛有CO的试管中无明显现象。

【教师总结】CO2能使澄清石灰水变浑浊（生成CaCO3沉淀），这是检验CO2的特征反应。CO则不能。这又是一个重要的鉴别方法。

【板书】CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O

【设计意图】巩固CO2的检验方法，并与CO形成对比。【高频考点】【非常重要】

5.【难点】【非常重要】对比实验四：还原性的探索（约4分钟）

【教师引导】CO的“性格”还有更刚烈的一面。它能夺取某些氧化物中的氧，表现出还原性。请看老师的演示实验（或播放高清实验视频）。

【教师演示】（或播放视频）一氧化碳还原氧化铜实验。展示实验装置（特点：硬质玻璃管、酒精灯、导管、澄清石灰水、尾气处理装置—点燃的酒精灯或气球收集）。强调操作顺序：先通入CO排尽装置内空气，再点燃酒精灯加热；反应结束后先停止加热，继续通CO直至玻璃管冷却。

【学生活动】认真观察实验现象：黑色粉末逐渐变为亮红色固体，澄清石灰水变浑浊。

【教师引导】黑色CuO变成了红色的Cu，说明CuO失去了氧，变成了Cu。那么是谁夺取了CuO中的氧？

【学生回答】CO。

【教师讲解】CO在反应中得到了氧，被氧化成CO2，体现了它的还原性。这个性质是CO的独特本领，是CO2所没有的。请写出化学方程式。

【板书】CO+CuO→△→Cu+CO2

【教师提问】为什么实验结束后要先停止加热，继续通CO至冷却？为什么要点燃尾气或收集尾气？（引导学生思考：防止生成的铜在高温下被空气中的氧气重新氧化；防止有毒的CO逸散到空气中污染环境。）

【设计意图】通过对实验装置、操作和现象的深度剖析，突破CO还原性这一难点，同时渗透环保和安全意识。【高频考点】【非常重要】

（四）梳理归纳，建构网络（约5分钟）

【教师活动】引导学生以小组为单位，从物理性质、化学性质（可燃性、还原性、与水反应、与石灰水反应）、毒性等方面，将CO2和CO的性质差异以图表或思维导图的形式进行归纳总结。

【学生活动】小组合作，绘制对比图。各小组代表上台展示并讲解自己的总结。

【教师点评与完善】对各小组的成果进行点评，并展示教师预先准备的、更完善的对比表格（以文字段落形式描述），强化重点。

【设计意图】通过学生自主梳理和展示，将零散的知识系统化、结构化，加深理解和记忆，培养学生的归纳总结能力和信息处理能力。

（五）学以致用，迁移提升（约5分钟）

【情境任务一：火眼金睛来鉴别】现有两瓶无色无味的气体，已知分别是CO2和CO，请你用尽可能多的方法将它们鉴别出来。（小组竞赛）

【学生活动】积极思考，踊跃发言。可能的方案：

1.用燃着的木条伸入，使木条熄灭的是CO2，气体能燃烧的是CO。【重要】

2.通入澄清石灰水，变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO。【非常重要】

3.通入紫色石蕊试液中，变红的是CO2，不变色的是CO。【基础】

4.通过灼热的CuO，能使黑色粉末变红，并产生使石灰水变浑浊的气体的是CO，不能使CuO还原的是CO2。【难点】

5.用称重法比较等体积气体的质量，质量大的是CO2，小的是CO。（理论可行，操作复杂）

【教师评价】肯定学生的多种思路，并分析各种方法的优缺点和适用场景。

【情境任务二：双重身份话利弊】请结合本节课所学知识，以“CO2的功与过”或“CO的双面人生”为题，进行一分钟即兴演讲。

【学生活动】选择角度，准备并发表简短演讲。例如，CO2：功在于参与光合作用、用于灭火、制饮料；过在于导致温室效应。CO：功在于可作为燃料和还原剂冶炼金属；过在于剧毒，易致人死亡和污染空气。

【教师总结】任何事物都有两面性。我们要学会运用化学知识，趋利避害，让物质更好地为人类服务，同时保护好我们共同的地球家园。

【设计意图】通过鉴别方案的设计，检验学生对性质差异的理解和应用水平，培养发散思维和解决实际问题的能力。通过辩论式演讲，深化对物质两面性的认识，培养辩证唯物主义观点和科学态度与社会责任。【非常重要】【热点】

（六）课堂小结与作业布置（约2分钟）

【课堂小结】师生共同回顾本节课的核心内容：我们从微观构成入手，通过对比实验，系统探究了CO2和CO在物理性质和化学性质上的诸多差异，理解了“结构决定性质”的内涵，并学会了如何利用这些差异去鉴别和应用它们。

【作业布置】

1.【基础巩固】完成课后练习题，整理课堂笔记。

2.【能力提升】查阅资料，了解自然界中CO2的循环过程，以及CO中毒的急救原理和预防措施，写一篇300字左右的科普小短文。

3.【拓展探究】设计一个家庭小实验，用生活中的物品（如食醋、小苏打、蜡烛、矿泉水瓶等）尝试制取CO2，并验证其部分性质。

六、教学板书设计（以文字描述）

主标题：探秘碳的氧化物：二氧化碳与一氧化碳性质差异

一、物理性质差异

1.密度：CO2>空气；CO≈空气

2.溶解性：CO2能溶于水；CO难溶于水

3.共性：无色、无味、气态

二、化学性质差异

（一）根本原因：分子构成不同（CO2：一个分子比CO多一个氧原子）

（二）具体表现：

1.可燃性：CO2不支持燃烧，也不燃烧；CO具有可燃性（2CO+O2→点燃→2CO2）

2.