2020-2021学年第2节 奇妙的二氧化碳教学设计

2.2奇妙的二氧化碳

第一课时

教学目标

【知识与能力】

1.了解二氧化碳在自然界碳循环中的地位、作用，知道二氧化碳对人类生活、生产的作用。2.了解化合反应与分解反应，并能进行判别。

【过程与方法】

1.通过实验探究，了解二氧化碳的状态变化以及与水的反应。

2.通过二氧化碳性质的探究实验，培养学生的思维能力、观察能力以及科学的学习方法和科学的学习态度。

【情感态度价值观】 

通过学习大气中CO2含量的多少对环境和人体健康的影响，使学生关注环境，逐步树立爱护环境、合理使用化学物质的观念，倡导“低碳”生活方式。

教学重难点

【教学重点】

二氧化碳的物理性质和化学性质。

【教学难点】

二氧化碳的化学性质。

课前准备

仪器：软质矿泉水瓶、各种橡皮塞、导管、试管、酒精灯、锥形瓶、试管夹等。

药品：二氧化碳、紫色石蕊试液、澄清石灰水等。

教学过程

【情景引入】有一种物质，农民伯伯说它是“植物粮食”；消防官兵赞美它是“灭火先锋”；建筑师们称它为“粉刷匠”；环境学家却指责它是造成全球变暖的“罪魁祸首”。你们猜一猜这种物质是什么呢？

答案要点：二氧化碳。

【教师引导】展示一幅幅绿水青山的图片。

二氧化碳是人类生存不可缺少的物质，离开了二氧化碳，绿色植物就无法进行光合作用，也就无法为人类及其他生物提供食物和充足的氧气。那么，大自然中的二氧化碳是如何循环的呢？

一、自然界中的二氧化碳

1.二氧化碳在自然界中的循环

【过渡】二氧化碳气体在自然界中不断循环，那它的含量会不会大幅度的变化？如果二氧化碳增多，会有什么危害？

2.空气中CO2增多的原因及危害

人口增多、大量使用化石燃料、大量森林遭到破坏，导致大气中CO2含量不断上升，引起温室效应。

3.控制温室效应的措施

减少化石燃料的使用；开发新能源或清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐等。

二、二氧化碳的奇妙变化

实验探究：观察一瓶二氧化碳气体，描述二氧化碳的物理性质。

1.二氧化碳的物理性质

在通常情况下，二氧化碳以气态存在，是一种无色、无气味的气体。CO2的密度比空气大。

【提问】人工降雨、制造舞台云雾时所使用的干冰就是固态二氧化碳，那你知道二氧化碳气体是怎样变为固态二氧化碳的呢？

（1）二氧化碳的状态变化

在加压、降温条件下将二氧化碳液化，可得到液态二氧化碳。进一步加压、降温即可得到固态二氧化碳。

二氧化碳灭火器中装的是液态二氧化碳，用于人工降雨和制造舞台云雾的是固态二氧化碳。

（2）干冰

在常压下，当温度高于－78℃时，雪花状的固态二氧化碳就会升华，不经过液态而直接变成气态二氧化碳。因此，固态二氧化碳常被称为“干冰”。“干冰”升华时需从周围环境中吸收大量的热量，使得周围的温度明显降低，空气中的水蒸气就会凝结成小水滴。当小水滴继续聚集，就可以形成降水。

2.二氧化碳的化学性质

（1）二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧

（2）二氧化碳与澄清石灰水的反应

【提问】各种“可乐”“雪碧”等里面含有二氧化碳气体吗？我们如何进行验证呢？

【活动与探究】二氧化碳气体的检验

将课本P42的【观察与思考】改成学生实验：用带导管的橡皮塞塞紧汽水瓶口，把导管通入澄清的石灰水中，振荡汽水瓶。

现象：澄清石灰水变浑浊。

结论：汽水中的气体是二氧化碳。反应的文字表达式：

二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙 + 水

CO2    Ca(OH)2        CaCO3     H2O

（3）二氧化碳与水的反应

【活动与探究】二氧化碳与水反应

【总结】二氧化碳能溶于水，增大压强，会溶解得更多。生产汽水时就利用了二氧化碳的这一性质。

3.化合反应和分解反应

【提问】观察二氧化碳与水、碳酸分解的反应表达式，看看它们的反应表达式各有什么特点？

（1）化合反应

由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应叫做化合反应。例如：木炭在氧气中燃烧、二氧化碳与水的反应等。

（2）分解反应

由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应叫做分解反应。例如：加热高锰酸钾生成氧气的反应等。

化合反应、分解反应是初中化学常见的两类基本反应。

【交流与讨论】回顾学过的一些反应，举例说明哪些反应属于化合反应；哪些反应属于分解反应；哪些反应既不属于化合反应，也不属于分解反应。

答案要点：化合反应：加热碳酸氢铵、红磷的燃烧、镁条燃烧、铁与氧气反应等；

分解反应：“铜绿”的热分解、加热高锰酸钾或氯酸钾制氧气、双氧水分解制氧气等；

“铜绿”与稀盐酸反应、葡萄糖燃烧等反应既不属于化合反应，也不属于分解反应。

三、板书

（一）自然界中的二氧化碳

（二）二氧化碳的奇妙变化

1.二氧化碳的物理性质

二氧化碳的状态变化

2.二氧化碳的化学性质

二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧

二氧化碳与澄清石灰水的反应

二氧化碳与水的反应

3.化合反应和分解反应

四、课堂练习

1.CO2约占空气总体积的0.03%，正常情况下能维持这个含量基本不变是因为自然界存在如图所示的循环过程，图中A处不包含下列哪项(　　)

A.人和动物的呼吸　　　　　　      B.植物的呼吸作用

C.用氢气作燃料驱动火箭    D.含碳燃料的燃烧

2.“低碳生活”倡导我们在生活中所耗用的能量、材料要尽量减少，从而减少二氧化碳排放量。下列做法符合“低碳生活”理念的是(　　)

A.教科书循环使用                             B.使用一次性筷子，减少疾病传染

C.大量使用私家汽车出行，节约时间             D.大量建设钢铁冶炼厂，促进经济发展

3.将干冰放在空气中，其周围就会产生大量的白雾，因而舞台上常用其制造云雾缭绕的幻境。干冰能产生白雾是因为（）

A.干冰升华产生大量的水蒸气

B.干冰升华产生大量的白色CO2气体

C.干冰升华时吸收大量的热，使周围温度降低，大量的水蒸气凝结成了小液滴

D.干冰被空气中的氧气氧化成大量的白色气体

4.利用四氧化三钴纳米棒作催化剂，可将汽车尾气中的CO在低温下转化为CO2。下列关于该反应的说法中，正确的是(　　)

A.反应物和生成物都是化合物，该反应属于化合反应

B.反应前后四氧化三钴纳米棒的化学性质发生了变化

C.可有效降低汽车尾气对大气的污染

D.该反应的文字表达式为：一氧化碳+氧气→二氧化碳

2.2奇妙的二氧化碳

第二课时

教学目标

【知识与能力】

1.了解实验室中制取二氧化碳的反应原理、装置及操作方法。

2.了解实验室制取气体的思路和方法。

【过程与方法】

1.能合理使用课堂资料，并会利用这些资料设计实验方案。

2.通过二氧化碳的实验室制法，形成实验室制取气体的思路和方法。

【情感态度价值观】 

培养学生求实、合作、创新的品质，体会实验探究是学习化学的一种重要方法。

教学重难点

【教学重点】

实验室制取二氧化碳的原理、装置、制取方法。

【教学难点】

实验室制取二氧化碳的设计思路。

课前准备

仪器：试管、药匙、锥形瓶、集气瓶、导管、烧杯、玻璃片等。

药品：碳酸钙、澄清石灰水、稀盐酸、二氧化碳、蜡烛、木条等。

教学过程

【情景引入】我们已经学过氧气的实验室制法，请回忆一下实验室制取氧气有哪几种？除氧气外，二氧化碳也是一种与生活密切相关的气体。（展示“冰川融化”“地球变暖”“温室效应”的图片及资料。）那么，在实验室里是如何制备二氧化碳的呢？

【提问】二氧化碳是一种有广泛用途的气体。想一想到目前为止，你知道多少种能制得二氧化碳的方法？

答案要点：①蜡烛燃烧，②碳充分燃烧，③碳酸受热分解，④人或动物的呼吸，⑤大理石和盐酸……

【教师引导】还有许多反应可以得到CO2，但并不是所有的反应都适合用于实验室制取CO2。那么，我们首先学习实验室制取气体的思路和方法。

一、二氧化碳的实验室制法

1.实验室制取气体的思路和方法

（1）了解在实验室的条件下，用什么药品，通过什么化学反应制取这种气体。

（2）根据反应物的状态、反应条件和生成气体的物理性质，来设计实验装置，决定采用什么方法收集。

（3）需要通过什么实验来验证制得的气体就是所要制的气体。

【过渡】根据以上思路，我们来学习二氧化碳的实验室制法。

2.探究实验室制备二氧化碳的药品和反应原理

（1）药品：稀盐酸和大理石（或石灰石）

（2）实验室制取二氧化碳的反应原理

碳酸钙 + 盐酸→氯化钙 + 水 + 二氧化碳

CaCO3HClCaCl2H2O    CO2

【交流讨论】讨论实验室制取CO2时，能否将稀盐酸换成稀硫酸或浓盐酸？能否将碳酸钙换成碳酸钠？

答案要点：①不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石或石灰石表面，阻止了碳酸钙与酸接触，使反应不能持续进行；

②不能用浓盐酸。这是因为浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢气体使制得的二氧化碳气体中混入氯化氢杂质；

③不能用碳酸钠代替大理石或石灰石。因为碳酸钠是粉末状固体，与盐酸反应速率太快，不便于控制。

【过渡】根据实验室制取二氧化碳的反应原理，确定制取二氧化碳可采用什么装置？

2.实验室制取二氧化碳的装置

（1）实验室制取CO2的装置（固—液不加热型）

（2）CO2的收集

CO2的密度比空气大，能溶于水且与水反应生成碳酸，一般只用向上排空气法收集CO2气体。收集气体时，导气管应伸入集气瓶底部以排尽集气瓶中的空气，使收集到的气体纯度较高。

【提问】①如何检验生成的气体是二氧化碳？

②如何证明集气瓶中充满了二氧化碳？

（3）CO2气体的验证

①检验方法：将生成的无色、无味的气体通入到澄清的石灰水中，若澄清的石灰水变浑浊，则该气体为CO2。反应的化学方程式为：氢氧化钙+二氧化碳→碳酸钙+水。

②验满的方法：将一根燃着的木条放在集气瓶口(不要伸入瓶内)，如果木条立即熄灭，则CO2气体已满。

（4）实验室制取二氧化碳的操作步骤

①按要求连接好仪器；②检查装置的气密性；③装入药品；④收集气体；⑤验满。

二、二氧化碳的用途

【过渡】上节课我们学习了二氧化碳的性质，我们又知道物质的性质决定物质的用途。那么，二氧化碳的用途有哪些？它们所依据的性质是什么？

1.灭火（利用二氧化碳具有密度比空气大以及不支持燃烧的性质）

【活动与探究】演示阶梯蜡烛实验

现象：下层的蜡烛火焰先熄灭，上层的蜡烛火焰后熄灭。

分析：二氧化碳不支持燃烧，可使燃烧的蜡烛熄灭，又由于二氧化碳的密度比空气大，在空气中易下沉，因而低处燃烧的蜡烛先熄灭，高处燃烧的蜡烛后熄灭。

提醒：二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧，但不是所有物质，有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧。

2.制碳酸饮料（利用二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸又易分解）

3.干冰用于人工降雨，制冷剂（利用干冰升华吸收大量热）

4.温室肥料（植物的光合作用需要二氧化碳）

三、二氧化碳与人体健康 

二氧化碳本身没有毒，但是当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生有害影响，所以在人群密集的地方应该注意通风换气。在进入可能含有较多二氧化碳气体的地方之前，应检验那里的二氧化碳含量。

四、板书

（一）二氧化碳的实验室制法

实验室制取二氧化碳的反应原理

碳酸钙 + 盐酸→氯化钙 + 水 + 二氧化碳

CaCO3HClCaCl2H2O    CO2

（二）二氧化碳的用途

1.灭火

2.制碳酸饮料

3.干冰用于人工降雨，制冷剂

4.温室肥料

（三）二氧化碳与人体健康

五、课堂练习

1.实验室制取二氧化碳气体是用（）

A.石灰石与稀硫酸反应         B.木炭在氧气中点燃

C.大理石与稀盐酸反应         D.高温分解石灰石

2.某同学在确定一种气体的实验室制法时，不需要考虑的是（）

A.反应所需条件和样品和状态          B.实验装置原理

C.气体的验证D.气体的用途

3.区别盛满氧气和二氧化碳（）

A.在托盘天平上称量

B.观察两种气体的颜色

C.分别闻两种气体的气味

D.加入少量澄清的石灰水，振荡后观察

4.下面是某同学设计的制取并收集二氧化碳的装置。

（1）写出仪器名称：a.b.c.

（2）指出装置中出现的错误：

①；

②；

③。

（3）将装置中的错误改正后，如要用它制取二氧化碳，应如何检查装置的气密性？

。