资源简介

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6.3碳达峰与碳中和
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一、基础信息
（一）核心基础信息
项目 内容
课题 鲁教版（2024）初中化学九年级上册 6.3 碳达峰与碳中和
课时 1 课时（45 分钟）
授课年级 九年级
课型 新授课
授课教师
授课时间
（二）课标要求
了解自然界中的碳循环过程，认识二氧化碳的主要物理性质与化学性质，能规范书写相关反应的化学方程式；理解温室效应的成因与 “双碳” 目标的科学内涵，树立低碳环保意识，体会化学在生态环境保护中的应用价值。
二、教学设计依据
（一）教材分析
本节是初中化学元素化合物知识的重要组成部分，以 “碳循环失衡 — 二氧化碳性质 — 双碳目标” 为逻辑主线，从生态问题切入，落脚于化学物质性质与社会应用。教材先通过碳循环示意图帮助学生建立碳元素守恒的观念，再通过实验探究梳理二氧化碳的核心性质，最后关联 “碳达峰、碳中和” 国家战略，将化学知识与现实议题结合，既落实物质性质的知识目标，也渗透科学态度与社会责任的素养要求，为后续碳和碳的化合物相关学习奠定基础。
（二）学情分析
九年级学生已在空气相关内容中初步了解二氧化碳的存在，对温室效应、低碳生活有生活层面的认知，但对碳循环的完整路径、二氧化碳的化学本质缺乏系统认识。学生对化学实验有较强兴趣，具备基础的实验观察能力，但通过实验现象推导物质性质的证据推理能力有待提升，容易混淆 “二氧化碳溶于水” 与 “二氧化碳与水反应” 的本质区别。教学中以实验为核心载体，结合社会热点素材，引导学生从现象到本质构建知识体系。
三、教学目标与重难点
（一）教学目标
了解自然界碳循环的产生与消耗途径，理解大气中二氧化碳含量升高的主要原因。
掌握二氧化碳的物理性质与核心化学性质，能正确书写二氧化碳与水、氢氧化钙反应的化学方程式。
能完成二氧化碳溶解性、与水反应的基础实验，通过实验现象分析推导物质性质。
理解碳达峰、碳中和的内涵与实现路径，树立低碳环保意识。
（二）教学重难点
教学重点
二氧化碳与水、澄清石灰水的化学反应原理
从碳循环失衡的角度理解温室效应与 “双碳” 目标的科学本质
教学难点
自然界碳循环的产生与消耗途径
二氧化碳的物理性质与核心化学性质
碳达峰、碳中和的内涵与实现路径
四、教学准备
多媒体资源：本节同步 PPT 课件、碳循环与 “双碳” 主题科普短视频
实验器材：集满二氧化碳的矿泉水瓶、蒸馏水、紫色石蕊试液、试管、酒精灯、试管夹、澄清石灰水、石灰石、稀盐酸、锥形瓶、分液漏斗、集气瓶、导管、燃着的木条
学习资料：实验现象记录单、课堂练习题单
前置任务：课前查阅 1-2 个生活中的低碳行为案例
五、教学过程设计
（一）新课导入（5 分钟）
教师展示两组素材：一组是南极冰川消融、北极熊栖息地缩减的生态图片；另一组是冰镇汽水冒泡、舞台云雾效果、二氧化碳灭火器的生活场景。
提出问题：这两组看似无关的场景，核心都指向同一种物质 —— 二氧化碳。为什么它既能支撑生产生活，又会引发全球气候问题？
结合 “碳达峰”“碳中和” 的社会热点，介绍我国 2030 碳达峰、2060 碳中和的承诺，引出本节课课题：从碳循环出发，全面认识二氧化碳，解码 “双碳” 背后的化学原理。
（二）自然界中的碳循环（10 分钟）
碳循环路径梳理
教师展示自然界碳循环示意图，组织学生分组讨论三个问题：
① 二氧化碳的产生途径有哪些？消耗途径有哪些？
② 碳循环对自然界和人类社会有什么意义？
③ 大气中二氧化碳含量持续升高的主要原因是什么？
学生结合图示与已有知识交流讨论，教师总结梳理：
产生途径：生物呼吸作用、微生物分解生物体、化石燃料燃烧、海水释放等
消耗途径：绿色植物光合作用、水体溶解吸收并转化为碳酸盐等
碳循环的意义与失衡
教师讲解碳循环的生态价值：二氧化碳是光合作用的原料，是粮食生产与生态系统的基础；同时也是重要的化工原料。
进一步分析碳循环失衡的原因：化石燃料的大量燃烧，排放总量远超自然吸收能力；森林植被破坏，光合作用的固碳能力下降，最终导致大气中二氧化碳持续积累，温室效应加剧。
（三）认识二氧化碳（20 分钟）
1. 二氧化碳的物理性质
教师结合素材讲解：通常状况下，二氧化碳是无色、无味的气体，密度约为空气的 1.5 倍；加压降温条件下可变为白色固体，俗称 “干冰”。
介绍干冰的用途：干冰升华时吸收大量热，可用于人工降雨、食品储运、制造舞台烟雾效果，属于环保型制冷剂。
2. 实验探究：二氧化碳与水的作用
教师演示两组实验，引导学生观察并记录现象：
实验 1：向集满二氧化碳的矿泉水瓶中加入约 1/3 体积的水，拧紧瓶盖振荡，观察塑料瓶的变化。
实验 2：从瓶中取少量溶液于试管中，滴加紫色石蕊试液，振荡观察颜色；再加热试管，观察现象变化。
师生共同总结实验结论：
塑料瓶变瘪，说明二氧化碳能溶于水（通常状况下，1 体积水约溶解 1 体积二氧化碳，增大压强会溶解更多）。
溶液变红，加热后红色褪去并产生气泡，说明部分二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红；碳酸不稳定，受热易分解。
板书化学方程式：
3. 二氧化碳与澄清石灰水的反应
教师演示实验：将二氧化碳通入澄清石灰水中，观察溶液变浑浊的现象。
讲解反应原理：二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，这是实验室检验二氧化碳的核心方法。
板书化学方程式：
4. 二氧化碳的实验室制取
简要介绍实验室制取方法：常用石灰石（主要成分为碳酸钙）与稀盐酸反应，采用固液不加热型发生装置，用向上排空气法收集。
板书反应方程式：
补充实验注意事项：不能用硫酸（生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在固体表面阻止反应继续进行）；不能用碳酸钠（反应速率过快，不易控制）；长颈漏斗下端需伸入液面以下，收集时导管伸到集气瓶底部，用燃着的木条放在集气瓶口验满。
5. 二氧化碳的用途与安全提示
梳理二氧化碳的用途：灭火、工业保护气、气体肥料、生产碳酸饮料与化工产品等。
强调安全注意事项：二氧化碳本身无毒，但局部浓度过高会导致缺氧窒息；进入久未开启的地窖、深井前，需先用烛火试验，若烛火熄灭则不可贸然进入。
（四）“双碳” 目标与实现路径（7 分钟）
概念解读
教师明确两个核心概念：
碳达峰：二氧化碳排放量达到历史最高值，之后逐步回落。
碳中和：人为排放的二氧化碳，通过植树造林、碳捕集封存等方式全部抵消，实现 “净零排放”。
我国的 “双碳” 承诺
介绍我国 2020 年在联合国大会的承诺：二氧化碳排放力争 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。
实现 “双碳” 的思路
引导学生结合碳循环知识，从 “减排” 和 “增汇” 两个角度梳理路径：
源头减排：减少化石燃料使用，开发风能、太阳能等绿色能源，从源头控制二氧化碳排放。
末端增汇：植树造林提升光合作用固碳能力；通过碳捕集、利用与封存技术（地质封存、化工利用、生物利用等）转化处理排放的二氧化碳，重塑健康的碳循环模式。
最后组织学生分享课前收集的低碳生活案例，将知识落实到日常行动中。
（五）课堂小结与作业布置（3 分钟）
课堂小结
师生共同梳理本节课核心内容：自然界碳循环的路径与意义；二氧化碳的物理、化学性质及对应化学方程式；“双碳” 目标的内涵与实现路径。
作业布置
整理本节课二氧化碳的性质与化学方程式，完成配套课堂练习；
设计一份家庭低碳生活小方案，列举 3 条可落地的低碳措施。
六、板书设计
6.3 碳达峰与碳中和
一、自然界的碳循环
产生：呼吸作用、化石燃料燃烧等
消耗：光合作用、水体吸收等
失衡原因：化石燃料过度使用、植被破坏
二、二氧化碳的性质
物理性质：无色无味气体，密度大于空气，能溶于水，干冰易升华
化学性质
与水反应：；
与石灰水反应：（检验）
实验室制取：
三、碳达峰与碳中和
碳达峰：碳排放达到峰值后逐步下降
碳中和：人为排放与吸收抵消，实现净零排放
实现路径：源头减排 + 末端增汇
七、教学评价与反思
（一）教学评价
过程性评价
课堂表现：通过提问、小组讨论、案例分享，评价学生对碳循环、双碳概念的理解程度与课堂参与度；
实验记录：根据学生填写的实验现象记录单，评价学生的实验观察与现象分析能力；
知识应用：通过低碳方案设计，评价学生的知识迁移与实际应用能力。
终结性评价
通过随堂练习题检测学生对二氧化碳性质、碳循环、双碳概念的掌握情况，重点排查 “溶解性与化学反应混淆”“化学方程式书写错误” 等易错点，及时反馈巩固。
（二）教学反思
成功之处：以 “双碳” 社会热点贯穿课堂，将物质性质学习与生态议题结合，既能激发学生兴趣，也能落实社会责任素养；实验演示直观，配合现象推导性质的逻辑清晰，符合初中生认知规律。
不足之处：碳循环的定量数据学生理解较浅，实验以教师演示为主，学生动手操作机会有限；对碳捕集等前沿技术拓展不足。
改进措施：条件允许时将核心实验改为学生分组操作，强化动手体验；补充碳循环数据案例与碳捕集技术科普素材，拓展学生视野；布置低碳实践任务，让学生在生活中践行所学。

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