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第六单元 燃烧与燃料
第三节 大自然中的二氧化碳
设计说明 通过图像介绍与数据分析使学生认识到科学研究是一项艰苦而又富有意义的工作，过程可能是枯燥无味的，然而研究结果却为人类敲响了保护自然环境的警钟。培养学生图像和数据的分析能力。 本节课以学生的活动为主，让学生在“自主探究、合作交流”的教学流程中不知不觉获取新知识。为了充分调动学生的积极性，变“要我学”为“我要学”，在整个教学过程中，以学生的主动探索为主，教师的引导、点拨为辅，充分利用多媒体辅助教学，从而激发学生的求知欲望，提高课堂效率。总起来说就是“实验探究”为主，情境教学、启发讨论、多媒体动态展示为辅。 教学目标 【知识与技能】 1.了解自然界中二氧化碳的循环及含量变化可能造成的影响。 2.初步学会在实验室中制取二氧化碳的方法。 3.知道二氧化碳的物理性质和化学性质。 4.了解二氧化碳在自然界中的作用及对人类生产、生活的意义。 【过程与方法】 1.培养学生分析、加工处理图片信息的能力。 2.学会实验室制取气体的思路和方法。 3.培养学生的动手能力，培养学生通过实验现象，分析、认识物质性质的思维方法。 【情感、态度和价值观】 1.通过目前大气中CO2含量的变化趋势和自然界中CO2的循环，使学生认识到保护生态平衡、人与自然和谐相处的重要性。 2.培养关注社会、关注环境，保护家园和人身健康的情感以及全面客观认识世界的科学态度。 3.通过学习二氧化碳的性质，初步树立性质决定用途的思想。 4.通过分组实验、讨论探究，培养与他人合作的精神。 重点难点 教学重点 1.大自然中二氧化碳的循环及其对自然环境的影响。 2.实验室制取二氧化碳的化学反应原理、装置原理、操作原理。 3.二氧化碳的物理性质和化学性质。 教学难点 1.从实验室制取气体的设计思路出发，研讨实验室制取二氧化碳气体的方法。 2.二氧化碳的化学性质。 教学方法 通过实验探究法讲解二氧化碳的性质和制法，通过自主学习和小组合作，讨论、讲解二氧化碳的循环及用途。 教具、学具 多媒体教学、CAI课件 仪器：小试管、锥形瓶（配套带导管和长颈漏斗的橡胶塞）、试管架、集气瓶、玻璃片、药匙、火柴、盛满二氧化碳的集气瓶、装有高低蜡烛的烧杯、小烧杯、镊子、用石蕊试液染成紫色的小花数朵、酒精灯等。 药品：稀醋酸、澄清石灰水、紫色石蕊试液、蒸馏水、石灰石、碳酸钠、稀盐酸等。 授课时数 3课时 第一课时 二氧化碳的循环 教学过程 导入新课 地球北极冰层的面积随着时间的推移在逐渐的减小，这是因为全球气候变暖，冰层在慢慢地融化。那么什么物质使全球气候升高？二氧化碳与全球气候变暖有关吗？这节课让我们来了解大自然中的二氧化碳。 学生在前面已经学过了氧气的实验室制法。在其基础上来学习二氧化碳的制法，应当从已有知识出发，同时注意引导学生对比两者的不同之处，进而形成一套实验室制取气体的方法和思路。 讲授新课 科学家在一个固定的位置设置了高精度的气体分析仪器，对空气中二氧化碳的含量进行了连续测量。下图描述的是1958—2011年间的测量结果。 [探究活动]寻找图像中的信息 认真观察图中曲线的形状和走势，想一想： （1）图中红色曲线反映出的同一年度内空气中二氧化碳含量是如何变化的？是不是每一年都在重复同样的变化规律？原因是什么？ （2）在不同年度，空气中二氧化碳含量的变化呈现了怎样的趋势？ 引导学生读图：横轴和纵轴的意义；曲线的总体走势；曲线是否有一定的周期规律；锯齿状的“峰”或“谷”的形成原因等。鼓励学生尽量多的说出自己解读出的信息。对学生的整体理解进度进行把握。 长时间的连续观测表明： （1）同一年度内，大气中二氧化碳的含量是冬季高于夏季，而且这种变化规律每年都在发生，这主要是因为冬季植物的光合作用减弱，生活取暖燃烧化石燃料，产生大量二氧化碳的缘故。 （2）在不同的年度，大气中二氧化碳的含量是逐年上升的。 根据上图，我们知道了大气中二氧化碳的含量正在不断地增大，那么，二氧化碳在自然界中的循环还能够保持平衡吗？ 一、自然界中二氧化碳的循环 二氧化碳在自然界是怎么循环的？ 引导学生观看教材132页图。 提出问题： 二氧化碳产生和消耗的途径有哪些？ 自然界中二氧化碳是如何循环的？ 二氧化碳循环的过程中，大气对二氧化碳的收支平衡吗？ 指出：图像数据表示通过不同途径产生或消耗二氧化碳的相对值，没有具体单位。 引导学生对图像中给出的数据、文字信息进行分析，找出二氧化碳在自然界中的循环途径和大气中二氧化碳逐年增加的主要原因。 教师总结： 二氧化碳在自然界中的产生： 动植物的呼吸作用；化石燃料的燃烧等。 二氧化碳在自然界中的消耗： 植物的光合作用；海洋吸收。 大气中二氧化碳含量逐年升高的原因是人类对化石燃料的开采利用不断增加造成的。 大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质作用以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回到大气中。 大气中不断增加的二氧化碳会对环境造成什么样的影响呢？ 二氧化碳对环境的影响，科学家持有三种不同观点，其中大部分的科学家认为：大气中过多的二氧化碳会造成温室效应。 观点1：科学家普遍认为，大气中二氧化碳含量的增加导致全球变暖，引起“温室效应”，从而使两极冰川融化，海平面升高，海水上涨，许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临被海水淹没的危险。 观点2：一些科学家认为目前没有任何确切证据说明CO2含量的增加与天气的变化有直接的关系。 观点3：也有科学家认为地球演化过程中的另一个“冰期”即将到来，二氧化碳含量增加导致的全球变暖对延缓“冰期”的到来具有积极作用。 温室效应就是全球气温升高，冰川融化，海平面上升，严重时会导致水淹没大片的陆地，生物圈受到影响，到那时，北极熊的家没了，人类的家也没了，地球将会变成一个蔚蓝色的水球。你们愿不愿意看到这一天的到来？ 你们不愿意看到这一天的到来，那么就要从现在行动起来，保护我们的地球，并与大自然和谐相处。 提出问题：如何降低大气中二氧化碳的含量？ 归纳总结：①减少煤、石油、天然气等化石燃料的使用； ②开发利用太阳能、地热能、风能、氢能等清洁能源； ③大力植树造林，严禁乱砍滥伐。 多识一点 节能减排：节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。 低碳生活：把生活作息时耗用的能量尽量减少，从而减低二氧低碳的排放量。 当堂达标 1.下列有关碳循环的说法错误的是（　　） A．绿色植物光合作用吸收CO2释放O2 B．动、植物呼吸作用吸收O2释放CO2 C．用石灰水吸收空气中过量的CO2，以解决温室效应 D．提倡“低碳生活”，大力推广风能、太阳能等新能源 答案：C 2.低碳减排，绿色生活。下列说法或做法不符合低碳理念的是（　　） A．纸张“双面低碳打印” B．提倡骑自行车或步行的方式出行 C．在生产生活中提倡使用节能技术和节能用具 D．国家应大力发展火力发电 答案：D 板书设计 第三节　大自然中的二氧化碳 第一课时　二氧化碳的循环 一、自然界中二氧化碳的循环 1.CO2产生与消耗的主要途径 产生：动植物的呼吸作用；化石燃料的燃烧等。 消耗：植物的光合作用；海洋吸收。 2.大气中CO2含量增加对自然环境的影响 3.减少大气中二氧化碳含量的措施 第二课时 实验室制取二氧化碳 教学过程 导入新课 回顾实验室制气体的一般思路？ 1、找到生成该气体的反应，从中筛选出合理的做为反应原理； 2、根据反应物的状态和反应条件确定发生装置； 根据气体的物理性质（如密度、溶解性等）确定收集装置； 3、根据气体的化学性质确定检验和验满方法。 按照这个思路，我们来学习二氧化碳的实验室制法。 讲授新课 二、实验室制取二氧化碳 1.制取药品的选择 实验：对比实验室制二氧化碳的几种原料 （Ⅰ）石灰石、稀盐酸（Ⅱ）碳酸钠、稀盐酸（Ⅲ）大理石、稀硫酸 通过实验我们知道碳酸钠与稀盐酸反应能够产生二氧化碳，但反应速度太快，不利于收集。反应原理：Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑ 大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，包裹在固体的表面，阻止反应继续进行。反应原理：CaCO3+H2SO4CaSO4+ H2O＋CO2↑ 为什么我们没有选用浓盐酸？ （因为浓盐酸具有挥发性，挥发出的HCl气体使制取的CO2不纯） 所以实验室中制取二氧化碳气体，应该选择那种药品呢？ （实验室中选用大理石与盐酸反应制取二氧化碳） 它的优点是什么？ （条件简单，速率快，产生的气体比较纯净） 【小结】由此我们总结出制取气体时，药品的选择有以下几个原则：原料易得、产物纯净、操作简便、速率适中。所以我们确定在实验室中选用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳。 2.反应原理：CaCO3+2HClCaCl2+ H2O＋CO2↑ 3.实验装置 在氧气的实验室制法中，我们学习了两套气体的发生装置和三种气体收集装置，那么实验室制取二氧化碳的装置该如何选择呢？ 　　　　　　　　 分析两套装置的不同之处以及实验室制取二氧化碳的药品和条件，确定二氧化碳的发生装置。 那么收集装置又该怎样选择呢 分析三种气体收集装置适用的条件，确定二氧化碳的收集装置。 　　　　　　　　　　　　　 [设问]制取二氧化碳的实验装置是不是只有这一种呢？ [实验探究]请同学们以小组为单位，尽情的发挥你的创造力、想象力，充分利用提供的仪器图片，拼装几套不同的实验装置。 [学生]分组拼装，展示自己设计的实验装置，相互比较、质疑，评价装置的优缺点，得出最终的发生装置。 　　　　　　　　 装置一　　　　　　　　　装置二 [结论]装置一的特点是仪器简单，适合制取较少的气体；装置二的特点是仪器的容量大，可以从长颈漏斗补加药品，适合制取较多量的气体，在使用时应注意长颈漏斗的管口应伸入液面以下，防止气体从长颈漏斗溢出。如果学生使用了注射器，他的原理与长颈漏斗一致可以避免气体逸出但是使用不便，每次加酸的量少。 [讨论]同学们自己通过实验选择了药品，又设计了实验装置。下面我们可以准备进行实验了。实验操作应该以什么顺序进行呢？ 1.首先要检验装置的气密性。 2.先在锥形瓶中放入数颗大理石，再从长颈漏斗中注入稀盐酸（如果学生在这一步的顺序上有问题，进行讨论） 3.怎样证明集气瓶中已集满二氧化碳气体？ 将燃着的火柴伸到集气瓶口，火柴熄灭，说明二氧化碳气体已充满集气瓶。 4.集满二氧化碳的集气瓶应当怎样放置？ 应当正放在桌面上，因为二氧化碳的密度比空气大。（如果3、4两步学生没有说出，在后面讨论问题的时候一并讨论） [演示实验]老师操作，学生观察 [讨论]同学们在实验过程中出现了哪些问题？出现问题的原因是什么？你打算怎样解决？ [小结]实验的注意事项（通过讨论，强调操作和装置中应注意的问题：长颈漏斗的管口在液面以下，验满、放置等） 今天同学们从药品、原理和收集方法等方面研究了二氧化碳的实验室制法，结合氧气的实验室制法，接下来我们一起比较一下实验室制取这两种气体有什么异同。 1.氧气与二氧化碳实验室制法的异同 制取原理反应物状态反应条件二氧化碳稀盐酸与大理石（或石灰石）大理石固体 稀盐酸液体常温氧气加热高锰酸钾固体加热加热氯酸钾固体加热、二氧化锰催化分解过氧化氢溶液液体常温、二氧化锰催化
2.二氧化碳和氧气的实验室制取及相关性质比较 气体的密度是否溶于水，是否与水反应二氧化碳二氧化碳密度比空气的密度大能溶于水，能与水反应生成碳酸氧气氧气密度比空气的密度大不易溶于水，不与水反应
当堂达标 1.以下反应均能产生CO2气体，其中适用于实验室制CO2的是（ ） A.石灰石和稀盐酸 B.木炭燃烧 C.大理石和稀硫酸反应 D.碳酸钠和稀盐酸 答案：A 2.用如图装置制取并收集二氧化碳。 （1）当气体发生装置连接好后，接着进行的实验步骤是 。 （2）实验时应怎样加试剂 。 （3）收集气体时，导管为什么要伸入集气瓶底部 。 （4）长颈漏斗的下端要伸到液面以下，原因是 。 答案：（1）检查装置的气密性 （2）先固后液 （3）便于排净空气 （4）防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出 板书设计 第三节　大自然中的二氧化碳 第二课时　实验室制取二氧化碳 二、实验室制取二氧化碳 1.常用药品：大理石、石灰石或稀盐酸 2.反应原理：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ 3.发生装置：固-液不加热型 4.收集装置：向上排气法 7.验满：将燃着的木条伸到集气瓶口。 6.检验：将气体通入澄清石灰水中。 第三课时 二氧化碳的性质和用途 教学过程 导入新课 1.这是一瓶正放在桌面上的CO2，请推测二氧化碳有什么性质？ 2.将燃着的木条伸入盛有CO2的集气瓶中，会看到什么现象？推测性质？ 　　　　　　 讲授新课 三、二氧化碳的性质和用途 1.二氧化碳的物理性质 物理性质颜色气味状态溶解性密度二氧化碳无色无味气体能溶于水比空气略大
让我们设计实验证明二氧化碳的密度比空气大，向放有燃着阶梯蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。 展示实验器材，指导学生思考猜测： （1）水可以从一个杯子倒入另一个杯子，你有没有见过气体能倒来倒去的？二氧化碳气体能否从集气瓶中倒入烧杯中？ （2）如果我真的能把二氧化碳倒下去，你猜想会观察到什么现象？ （3）两支蜡烛同时熄灭，还是哪支蜡烛先熄灭？（下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭。） 通过以上现象你能得到什么结论？ （1）二氧化碳密度比空气大； （2）二氧化碳不燃烧也不能支持燃烧，这个是二氧化碳的化学性质。 同学们还有其他方法验证二氧化碳的密度比空气大吗？ 在铁架台上系一根细木棍，在木棍的两端各挂一个小纸袋，使其保持平衡，向其中一个小纸袋中倒入二氧化碳。 实验验证CO2能否溶于水 在装满二氧化碳的饮料瓶中加入1/3的水，立即旋紧瓶塞，用力振荡。 要求：观察饮料瓶的变化情况，思考产生这种现象的原因是什么？ 塑料瓶变瘪，说明二氧化碳能溶于水 一定条件下，二氧化碳的三态变化 通常状况下，二氧化碳是一种无色无味的气体，经加压降温能转变为液体，甚至固体，固态的二氧化碳又称为干冰，室温下干冰不融化成液体，直接升华为二氧化碳气体，升华时会吸收大量的热。所以干冰是一种环保型制冷剂，可用于人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果等。 2.二氧化碳的化学性质 前面我们验证二氧化碳密度比空气大的时候，得出二氧化碳不燃烧不支持燃烧的化学性质，现在我们再来看一下其他的化学性质。 二氧化碳能溶于水，二氧化碳溶于水的过程中，有没有和水发生化学反应呢？ 探究二氧化碳与水的反应 现在大家和我一起玩一个魔术，把桌子上的一种叫做石蕊的紫色溶液滴入刚才变形了的饮料瓶中，观察。趁势发挥引导学生猜测：是瓶中什么物质使石蕊变红了？（小组讨论活动） 解释石蕊是一种色素，演示它遇到酸会变红实验。 学生实验：（1）水+紫色石蕊试液；（2）稀醋酸+紫色石蕊试液； （3）干燥的石蕊试纸+干燥的二氧化碳。配合学生活动讲解。 结论： 二氧化碳可与水反应生成碳酸：CO2+H2OH2CO3 注意：二氧化碳不能使紫色石蕊试液变色，实验中是二氧化碳与水化合生成的碳酸使紫色石蕊试液变为了红色。 把试管中变红的液体放在酒精灯火焰上加热。 学生自主寻找答案。 探究　二氧化碳与澄清石灰水的反应 碳酸不稳定，会分解：H2CO3CO2+H2O 二氧化碳是无色无味气体，我们如何鉴别它呢？ 根据学生提出的方案进行实验并解释澄清石灰水变浑浊的原因 二氧化碳能与氢氧化钙反应，生成白色沉淀碳酸钙和水： Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O 原理应用 1.敞口放置的澄清石灰水，表面有一层白膜，或盛装成清石灰水的试剂瓶壁，有一层白色固体物质。 2.用石灰浆粉墙，墙壁变得十分坚硬（装修房屋时，常用石灰浆[ Ca(OH)2 ]抹墙壁，为了使墙壁快点干燥，为什么常常在室内生个炭火盆？为什么开始放炭火盆时，墙壁反而更潮湿？）。 3.把鸡蛋在澄清的石灰水中浸泡后，晾干，可以使鸡蛋保鲜。 二氧化碳不能供给呼吸，但无毒 久未开启的菜窖、干枯的深井，由于地势低，空气不流通，可能二氧化碳含量较高，若贸然进去有窒息的危险。 为防不测，人们在进入菜窖、深井前，如何检测CO2含量是否较高？ 做灯火试验。 总结:二氧化碳的化学性质 （1）不燃烧，不支持燃烧。 （2）二氧化碳能与水反应：CO2+H2OH2CO3，碳酸能使紫色的石蕊试液变成红色。 （3）二氧化碳能与石灰水反应：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O，检验二氧化碳的反应。 （4）CO2不能供呼吸，无毒。 3.二氧化碳的用途 性质用途二氧化碳溶于水形成碳酸制碳酸饮料二氧化碳参与光合作用用于温室肥料二氧化碳能与氢氧化钙、氢氧化钠等反应用作工业原料化学性质稳定且没有毒性保护气一般情况下，不燃烧，不支持燃烧，密度比空气大用于灭火干冰升华吸热制冷剂、人工降雨、保存食物、舞台烟雾等
当堂达标 1.下列有关CO2的实验中，只能证明CO2物理性质的实验是（ ） 　　　 A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D 答案：D 2.长期盛放石灰水的试剂瓶，瓶子的内壁常有一层白色固体，该固体的主要成分是碳酸钙。若要清洗这层白色物质，最好选择（ ）来清洗。 A.水　　　　　B.肥皂水　　　　　C.稀盐酸　　　　　D.稀硫酸 答案：C 3.下列说法中，正确的是（ ） A.CO2能溶于水，可用于制汽水 B.能使燃着的木条熄灭的气体一定是CO2 C.CO2可与水反应生成碳酸，碳酸很稳定，不易分解 D.干冰用于人工降雨和作致冷剂是利用了它的化学性质 答案：A 4.下图是某同学设计的实验室制取二氧化碳并验证其性质的实验装置图。请回答下列问题： 　　　　　　　　 　 A　　　　　　　 B　　　　 C　　　　 D　　　　　　　E （1）将A、E装置连接时，应将A装置的导管a与E装置的导管_____（填“b”或“c”）相连接。检验E装置中二氧化碳已收集满的方法是_______________。 （2）将A、B装置连接，观察到的现象是 ，可验证二氧化碳的性质是_______________。 （3）将A、C装置连接，可验证二氧化碳与氢氧化钙反应，该反应的化学方程式为： 。 （4）用E装置收集满一瓶二氧化碳气体，取下双孔橡皮塞，将瓶中的气体沿D装置左侧内壁缓慢倒入，现象是 ，该现象说明二氧化碳具有的物理性质是 　　　　 ，化学性质是 。 答案：（1）c 用燃着的木条靠近E瓶b导管口，木条火焰熄灭 （2）溶液由紫色变为红色　二氧化碳能与水反应 （3）Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O （4）燃着的蜡烛由下至上依次熄灭　密度比空气大　不能燃烧，不支持燃烧 板书设计 第三节　大自然中的二氧化碳 第三课时　二氧化碳的性质和用途 三、二氧化碳的性质和用途 1、物理性质：无色、无味气体，密度大于空气，能溶于水，有三态变化，固态CO2为干冰 2、化学性质： ①不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸 ②二氧化碳可与水反应生成碳酸：CO2+H2OH2CO3 碳酸不稳定，会分解：H2CO3CO2+H2O ③CO2能与澄清石灰水反应：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O 3、二氧化碳的用途 教学反思

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