课题2 碳的氧化物
| 课时
| 2
| 授课年级
| 初三
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课标要求
| 内容要求：
跨学科实践活动：基于碳中和理念设计低碳行动方案
学业要求：
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，对空气保护、低碳行动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。
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教材
分析
| 本课题主要介绍了二氧化碳、一氧化碳的性质和用途，以及温室效应、低碳行动与可持续发展等内容。
关于二氧化碳，教科书首先通过【实验6-3】【实验6-4】和【实验6-5】，分别介绍了二氧化碳的性质：密度比空气的大，不能燃烧，不支持燃烧；能溶于水；与水发生化学反应等。然后联系学生已有知识，介绍了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的原因。最后介绍二氧化碳对生活和环境的影响。其中，二氧化碳与水的反应是本课题教学难点。
本课题的实验较多，目的是引导学生通过实验、观察，初步掌握对事实进行归纳概括、分析综合等科学方法，发展基于实验事实进行证据推理的思维能力，在此基础上建构认识物质性质的一般思路与方法。
本课题在介绍二氧化碳的性质时，注意密切联系其用途。例如：二氧化碳不燃烧、不支持燃烧的性质可用于灭火；二氧化碳能溶于水的性质可用于生产汽水等碳酸饮料；干冰升华吸热，因此干冰可作制冷剂和用于人工增雨等。这样编写的目的是，引导学生认识物质性质在生活、生产、科技发展等方面的广泛应用，进一步强化学生对物质的性质和用途之间关系的认识。
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学情分析
| 二氧化碳是初中化学中继氧气之后的又一种重要气体。该气体与日常生活联系非常紧密，学生在前期的学习中就有所接触，但对二氧化碳的性质和用途未必有科学的认识。例如怎样认识二氧化碳的“功”与“过”？另外，学生科学探究意识较为缺乏，看问题多停留于表面，缺乏深思的习惯。例如，当看到二氧化碳通入石蕊溶液中，石蕊溶液变红，他们就会得出二氧化碳能使石蕊溶液变红的错误结论。还有，CO2与CO都会致人死亡，但其原因是不同的，学生对CO2不能供给呼吸的性质和CO的毒性易混淆。
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教学目标
| 1.通过实验探究认识二氧化碳的性质，加深对控制变量、对比实验、分析推理、归纳总结等科学方法的认识。
2.结合实例了解二氧化碳的用途，强化对物质的性质与用途之间关系的认识。
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教学重、难点
| 重点：二氧化碳的性质和用途。
难点：二氧化碳与水的反应。
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核心素养
| 化学观念：通过对二氧化碳性质和用途的学习，加深理解物质的性质决定用途。通过对二氧化碳和一氧化碳分子构成的比较，认识物质的多样性。
科学思维：通过运用比较、分析等科学方法，基于实验事实进行证据推理，推测二氧化碳的性质和用途，并能运用二氧化碳的性质解释和解决真实问题。
科学探究与实践：通过实验认识二氧化碳的物理性质和化学性质，发展学生的科学探究能力及与他人分工协作、沟通交流的能力。
科学态度与责任：通过对二氧化碳的性质和用途的学习和认识，发展学生对物质世界的好奇心、想象力和探究欲，保持对化学学习的浓厚兴趣。
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教学过程
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教学环节
| 教学活动
| 设计意图
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环节一、
新课导入
| 【知识回顾】今天我们学习的课题是《碳的氧化物》，那么请同学们回顾一下，什么是氧化物呢？
【总结】氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。
【提问】那么碳的氧化物有哪些呢？请从宏观和微观角度分析这些氧化物。
【总结】碳的氧化物有两种，分别为一氧化碳和二氧化碳，从宏观角度分析：两种氧化物的元素组成相同，都是由碳元素和氧元素组成的；从微观角度分析：两种氧化物的分子构成不同，1个一氧化碳分子是由1个碳原子和1个氧原子构成，而1个二氧化碳分子是由1个碳原子和量个氧原子构成，两者的分子构成不同，所以两者的性质也不同。
【讲解】地球上生命的持续需要进行光合作用和呼吸作用，光合作用的原料是二氧化碳，而呼吸作用又产生二氧化碳，所以说二氧化碳是地球生命活动的基石。本节课我们来认识下二氧化碳的性质和用途。
| 通过物质的分类引入一氧化碳和二氧化碳，并从宏微两个角度分析碳的氧化物，使同学们认识物质的多样性以及物质的结构与性质的关系
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环节二、
二氧化碳的性质和用途
| 【课件展示】水草缸、灭火器、汽水。
【讲解】二氧化碳也是生活中一种很常见的物质，它在人类的生产、生活中有非常广泛的用途，如图片所示，水草缸中持续通入二氧化碳以供给水草的光合作用，二氧化碳可用于灭火，冰爽美味的汽水的制造也与二氧化碳有关。
【过渡】根据前面的学习我们知道，物质的性质决定了物质的用途，物质的用途体现物质的性质，那么你能根据二氧化碳的这些用途推测出它有哪些性质吗？
【用途1】CO2作气体肥料
【提问】请说一说CO2作气体肥料的原因。
【讲解】CO2作气体肥料的原因是二氧化碳是植物光合作用的原料，在植物生长过程中补充二氧化碳，能促进植物的生长。
所以蔬菜大棚、水草缸中都会设置二氧化碳发生器，这都是在施肥。
【用途2】灭火
【提问】CO2能用于灭火，那么二氧化碳能燃烧吗？能支持燃烧吗？二氧化碳的密度应比空气大还是小呢？如何验证你的推测？
【实验验证1】将二氧化碳慢慢倒入放有高低不同位置的两支燃着的蜡烛的烧杯中，观察现象并分析。
【学生活动】观看实验视频或教师演示实验，观察并分析实验现象。
【总结】
现象
| 烧杯中燃着的蜡烛自下而上依次先后熄灭
| 分析
| 二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，而且密度比空气大，倾倒时先聚集到烧杯底部，使下方的蜡烛首先接触到较多的二氧化碳而熄灭，上面的蜡烛后接触到二氧化碳后熄灭
| 结论
| 1.CO2密度比空气大；
2. CO2不能燃烧，也不支持燃烧
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由于以上性质，二氧化碳常用于灭火，常见的有手提式二氧化碳灭火器等。
【学生活动】交流讨论：你还能想到其他方法来验证二氧化碳的密度比空气大吗？
【方法展示】
【拓展设问】氮气也不能燃烧，也不支持燃烧，为什么不用氮气灭火呢？
【总结】因为空气中氮气含量为78%，所以氮气的密度与空气相近，不能下沉到燃烧物的表面，不易灭火。
【用途3】制汽水
【图片展示】雪碧配料表。
【提问】在汽水的配料表中可以看到二氧化碳，二氧化碳常温常压下是无色无味的气体，而汽水呈液态，那么二氧化碳能溶于水吗？二氧化碳与水能反应吗？二氧化碳与水混合后液体性质变了吗？
【实验验证2】向一个收集满二氧化碳气体的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。观察现象并分析。
【学生活动】观看实验视频或教师演示实验，观察并分析实验现象。
【总结】
现象
| 塑料瓶变瘪了
| 结论
| CO2能溶于水
| 解释
| 部分CO2溶于水使瓶内气体减少，气压变小，大气压强使瓶子变瘪
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二氧化碳能溶于水，通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强会溶解更多。生产汽水等碳酸饮料就是利用了这一性质。
【交流讨论】汽水的生产原理我们已经知道，那为什么可乐、雪碧等饮料统称为“碳酸饮料”？“碳酸”是什么呢？CO2溶于水会发生化学反应吗？
【实验验证3】取三朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的小纸花。第一朵纸花喷上水，第二朵纸花直接放入盛有二氧化碳的集气瓶中，第三朵纸花喷上水后，再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察三朵纸花的颜色变化。【资料】石蕊是一种从地衣中提取的色素。石蕊溶于水配制成的紫色石蕊溶液，遇酸变成红色。
【学生活动】观看实验视频或教师演示实验，观察并分析实验现象。
【总结】
| (Ⅰ)喷水
| (Ⅱ)直接放入CO2
| (Ⅲ)喷水后放入CO2
| 现象
| 纸花不变色
| 纸花不变色
| 纸花由紫变红
| 分析
| 水不能使石蕊溶液变红
| CO2不能使石蕊溶液变红
| CO2与水反应生成酸性物质使石蕊溶液变红
| 结论
| CO2与水发生了化学反应
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实验说明：CO2与水反应生成了酸性物质，即碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变成红色。
H2O+CO2=H2CO3
【演示实验】将上述实验的第四步得到的变红的小纸花，小心的用吹风机烘干，看到红色的纸花又变成了紫色。
【讲解】这说明了碳酸不稳定，受热易分解，即H2CO3＝H2O＋CO2↑。
【交流讨论】在炎热的夏季喝下冰凉的碳酸饮料后，除了凉爽之外，还会怎么样？
【总结】打嗝，原因就是碳酸受热分解造成的。
【提问】如何检验汽水中是否含有二氧化碳？
【总结】将气体通入到澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊了，则证明该无色无味的气体为二氧化碳。CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3 ↓ + H2O，石灰水的主要成分是氢氧化钙，能与二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸钙难溶于水，则石灰水中会出现浑浊的现象，根据这个特殊的现象，该反应用于检验二氧化碳。
【交流讨论】工人师傅用石灰浆粉刷墙壁后，刚开始的一段时间内墙壁会“出汗”，你知道是什么原因吗？
【总结】原因是：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
【总结】二氧化碳的性质。
| 颜色
| 气味
| 密度
| 溶解性
| CO2
| 无色
| 无臭
| 比空气大
| 能溶于水
|
（1）不能燃烧，也不支持燃烧；
（2）能与水反应：H2O+CO2=H2CO3；
（3）能与氢氧化钙反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
【过渡】在加压和降温条件下，二氧化碳还可转变为液态、进而凝固为固态——“干冰”。
【讲解】干冰是固态的二氧化碳，除了用于低温保存食品外，还可用于营造舞台环境。另外还用于人工降雨，你知道这里面的原理是什么吗？
【学生活动】阅读教材，找出“干冰”用于人工降雨的原理。
【总结】干冰易升华吸热，使环境温度降低，将空气中的水蒸气凝结为小液滴，进而聚集成雨滴落下。
【讲解】通过学习我们知道，二氧化碳在生产、生活中有着广泛的用途，除了制作饮料，干冰用于人工降雨、人工云雾外，还有如下用途：光合作用、灭火、化工生产的原料、气体肥料等。
| 本节课先从物质“用途”的角度认识二氧化碳，再结合“物质的性质和用途的关系”通过设问引入二氧化碳的性质，然后通过实验验证，加深学生理解物质的性质和用途的关系，并使学生认识到实验对认识物质性质的重要作用
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课堂练习
| 1.下列关于二氧化碳物理性质的叙述不正确的是（ ）
A．二氧化碳不能溶于水
B．通常情况下二氧化碳是无色无味的气体
C．固体二氧化碳俗称干冰，易升华
D．相同条件下，二氧化碳的密度比空气大
2.下列实验现象既能体现二氧化碳的物理性质，又能体现其化学性质的是（ ）
A．蜡烛自下而上熄灭 B．软塑料瓶变瘪
C．石蕊溶液变红 D．气球上浮
3.为探究二氧化碳能否和水反应，用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下图三个实验。实验Ⅰ、Ⅱ中小花不变色，实验Ⅲ中小花变红。下列说法不正确的是（ ）
A．实验Ⅰ说明水不能使石蕊变红
B．实验Ⅱ说明二氧化碳不能使石蕊变红
C．仅凭实验Ⅰ和Ⅱ不能说明二氧化碳能与水发生化学反应
D．仅凭实验Ⅱ和Ⅲ就能说明二氧化碳能与水发生化学反应
【答案】1.A 2.A 3.D
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课堂总结
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板书
设计
| 课题2 碳的氧化物
第1课时 二氧化碳的性质和用途
1.无色、无臭、气体
2.灭火 → 二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大
3.汽水 → 二氧化碳能溶于水且与水反应：CO2＋H2O＝H2CO3
4.CO2与澄清石灰水反应：CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2O → 检验二氧化碳气体
5.干冰 → ①制冷剂；②人工降雨。
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教学
反思
| 本节课采用反向推导的设计思路，从用途的角度通过设问认识物质的性质，所以课堂中的设问非常重要，要留有学生思考的时间。
实验是认识物质的重要手段，本节课的实验设计进一步验证了这个说法。课堂中的实验设计要从学生的角度出发，多让学生观察、思考、提出问题等，发挥实验的真正作用。
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