科粤版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳教案

这是一份科粤版（2024）九年级上册（2024）二氧化碳教案，共6页。教案主要包含了素养目标，教学重点，教学难点，教学用具，教学过程，实验5-5，实验5-6，实验5-7等内容，欢迎下载使用。
1.通过探究活动了解二氧化碳的性质。
2.了解实验室制取二氧化碳的方法。
3.认识实验室制取气体的方法。
4.了解二氧化碳对人类生活的影响。
5.了解自然界的碳循环和氧循环。
【教学重点】
1.二氧化碳的性质。
2.实验室制取气体的方法。
【教学难点】
二氧化碳性质的探究过程和方法。
【教学用具】
仪器：集气瓶、玻璃片、烧杯、试管、导管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、火柴、橡胶塞、蜡烛、塑料瓶、滴管、试管夹、注射器。
试剂：石灰石、稀盐酸、石蕊溶液、澄清石灰水、水、碳酸钠、浓盐酸、稀硫酸。
【教学过程】
[新课引入]大多数燃料都含有碳元素，含碳燃料在燃烧时都会产生二氧化碳。二氧化碳对生态环境具有重要影响。
[教师讲解]通常情况下，二氧化碳是无色、无气味的气体。在加压和降温条件下，二氧化碳可以转变为液体，还可以进一步凝固为俗称干冰的白色固体，二氧化碳的三态变化过程可表示如下：
[学生实验]组织学生分组进行课本【实验5-5】“倾倒二氧化碳”实验,教师注意巡查指导。
现象：蜡烛自下向上依次熄灭。
[推断]（1）二氧化碳密度比空气大。
（2）二氧化碳不燃烧，不支持燃烧。
[学生实验]组织学生进行课本P153-154【实验5-6】,指导学生进行观察并根据现象推测二氧化碳具有的性质。
[实现记录]
[交流讨论]组织学生分组讨论，推测该实验现象与二氧化碳的哪些性质有关。
[分析解释]根据步骤（1）中塑料瓶变瘪，可推测CO2能溶于水或能与水反应。
根据步骤（2）中溶液由紫色变为红色，可推测CO2能与水反应。
根据步骤（3）中溶液由红色变为紫色，可推测二氧化碳与水反应生成的物质不稳定。
[教师讲解]紫色石蕊溶液在酸性条件下显红色，在反应中，紫色石蕊溶液变红，是因为有酸性物质生成，二氧化碳与水反应生成的物质叫作碳酸，碳酸在水溶液中显酸性，因此可用紫色石蕊溶液检验碳酸。
[学生实验]组织学生进行课本P154【实验5-7】,指导学生进行观察并根据现象推测二氧化碳具有的性质。
现象：澄清石灰水变浑浊。
推测：二氧化碳能与澄清石灰水反应，生成不溶于水的物质。
[教师讲解]二氧化碳能与氢氧化钙[Ca(OH)2]反应生成白色的碳酸钙(CaCO3)沉淀,此反应的现象明显，因此常用来检验二氧化碳气体。
[交流讨论]组织学生分析上述实验与证据，讨论那些与CO2的物理性质有关。那些与CO2的化学性质有关。
[总结]1.CO2的物理性质
(１)通常情况下是无色、无气味的气体。
(２)密度大于空气。
(３)能溶于水。
2.CO2的化学性质
(１) 一般情况下，二氧化碳不可燃，且不支持燃烧。
(２)二氧化碳无毒，但不能供给呼吸。
(３)二氧化碳能与水反应生成碳酸（H2CO3）,碳酸能使紫色石蕊溶液变红（CO2+H2O==H2CO3）。
碳酸不稳定，容易分解成水和二氧化碳（H2CO3==CO2+H2O）。
二氧化碳能与氢氧化钙[Ca(OH)2]反应生成白色的碳酸钙(CaCO3)沉淀。
[学生练习]人吸入空气，排出CO2等气体。为了证明人呼出的气体中含有CO2且能有效排除空气中CO2的干扰，某学生设计了下图所示的实验装置，为了除去空气中的CO2和检验人呼出的气体中含有CO2，则锥形瓶Ⅰ、Ⅱ中加入的试剂为（ B ）
[过渡]碳燃烧可以得到二氧化碳，但是这种方法难以收集到纯净的二氧化碳，所以实验室常用稀盐酸和大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）在常温下反应来制取二氧化碳。反应原理可以用化学方程式表示：CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + H2O + CO2↑。
[教师讲解]这个反应实际包含了连续发生的两个反应。首先，碳酸钙与盐酸发生
反应生成氯化钙和碳酸，然后，碳酸不稳定分解产生二氧化碳。
[思考]实验室还有其他可以发生反应产生二氧化碳的试剂吗？如果用这些试剂来制取二氧化碳会有什么效果呢？
[学生阅读]阅读课本P155-156“观察活动”内容，思考以上内容。
[学生活动]按照课本P155-156“观察活动”内容进行【实验5-8】,教师注意巡查指导实验操作。
[实验记录]
[教师讲解]（1）浓盐酸有强挥发性（挥发到空气中会形成白雾），会使制得的CO2中混有HCl气体。
（2）稀硫酸与大理石中的碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，会阻止反应继续进行，因此反应一段时间后就会停止。
（3）稀盐酸与碳酸钠(或碳酸钙粉末)反应速率过快，产生的气体不便于收集。
[总结]实验室制取气体，确定反应原理时需要考虑反应的快慢、制得的气体是否纯净、是否易于收集等因素。
[过渡]通过制取氧气我们已经知道实验室制取气体的装置包括两部分：发生装置和收集装置，选择什么装置与多种因素有关，下面我们来对比氧气的制取和二氧化碳的制取原理。
[学生活动]比较实验室制取氧气和二氧化碳的原料状态和反应条件。
[交流总结]
[小结]实验室制取CO2的发生装置与过氧化氢分解制取O2的相似。
[教师讲解]实验室制取气体的装置选择可从实验室制取气体的原理出发，根据反应物的状态(如固体与固体反应、固体与液体反应、液体与液体反应等)、反应条件(如是否需要加热、使用催化剂等)来确定气体发生装置。实验室制取分解过氧化氢制取O2的发生装置是固液常温型装置，常见装置有以下几种：
[学生活动]比较氧气和二氧化碳的相关性质。
[交流总结]
［教师讲解］确定气体收集装置可根据气体的性质选择（排空气法或排水法）确定气体收装置。二氧化碳密度比能溶于水、能与水反应，不能选用排水法收集，二氧化碳密度比空气的大，因此可用向上排空气法收集。
［小结］实验室制取二氧化碳可选用向上排空气法收集。
[学生活动]在课本P157图5.3-4中，选择适当的仪器，设计制取二氧化碳的发生装置和收集装置，并绘制装置设计方案图。
[成果展示]实验室制取二氧化碳装置设计图。
[评价交流]组织学生对各组的设计图进行评价，并尝试总结各装置的特点。
[总结]方案一：装置简单，适用于少量气体制取，不便于添加试剂。
方案二：便于添加试剂，适用于制取较多量气体。
[学生阅读]组织学生阅读课本P158图5.3-5，了解并交流实验室制取并检验二氧化碳操作步骤，并思考个步骤的具体操作。
[教师讲解]实验室制取并检验二氧化碳，需要经历以下步骤：①检查装置气密性→②加入试剂→③收集
气体→④进行验满→ ⑤检验气体。
[学生实验]各小组按照自己的设计，组装仪器，按照正确的实验步骤进行实验，并收集一瓶二氧化碳。
实验用品：铁架台（带铁夹）、试管、带导管的橡胶塞、玻璃导管、集气瓶、大理石、稀盐酸、澄清石灰水。
实验记录:
[提出问题]为什么可以用步骤4的方法检验二氧化碳是否集满？
[学生回答]二氧化碳的密度比空气的大，进入集气瓶后会沉在下方，且二氧化碳不可燃，也不支持燃烧，若放在集气瓶口的木条熄灭，则说明二氧化碳已集满。
[教师讲解]实验室制取气体的方法：
（1）选择合适的试剂（要求保证安全、操作方便、反应速率适中，并兼顾环保、经济性）。
（2）确定制取气体的装置（包含气体发生装置和收集装置，有时还需要气体净化装置和尾气处理装置），其中气体发生装置根据反应物的聚集状态和反应条件选择，气体收集装置根据气体产物的性质选择。
（3）组装仪器进行实验：要按照先下后上、先左后右的顺序组装仪器，并检查装置气密性。加入试剂时，先加固体试剂，后加液体试剂，最后点燃酒精灯(如果需要加热的话)，使用排水集气法收集气体时，为防止水倒吸，实验结束时要先将气体导管从水中移出，再停止加热。
[过渡]学习了二氧化碳的物理性质和化学性质之后，我们可以认识到二氧化碳与人类生活和环境的密切关系。
[学生阅读]指导学生阅读课本P160-161“二氧化碳对人类生活和环境有何影响”内容，总结二氧化碳的用途。
[交流总结]1.二氧化碳的用途：
（1）作为化工原料，用于制造纯碱、化肥等。
（2）灭火。
（3）作制冷剂、用于人工增雨。
（4）作气体肥料。
[教师讲解]二氧化碳没有毒性，但它不能供给呼吸，所以人在二氧化碳浓度偏高的环境中，会感到气闷、头痛乃至窒息死亡，因此进入久未开启的菜窖或干涸的深井之前应先做灯火试验，如果灯火燃烧不旺盛或熄灭，说明该环境中二氧化碳浓度较大，人不宜进入。
[学生阅读]指导学生阅读课本P161-162知识视窗内容，了解温室效应。
[交流总结]温室效应
（1）定义：地球近地层大气中的水蒸气或CO2就像温室的玻璃或塑料膜一样，让阳光可以透过，又能吸收地表的红外线辐射，阻止地表热量向外散发，起保温的作用，这种现象就是温室效应。
（2）作用：使地表温度适合人类生存。
（3）常见温室气体：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O )、氟氯代烷(氟利昂)等
（4）温室效应加剧的原因：含碳燃料消耗激增，使CO2的排放量迅猛增加森林遭受破坏，使CO2的吸收量减少。
（5）危害：使全球性气候变暖，冰川融化、海平面升高，危及沿海城市引起气候反常，土地变成沙漠，生态环境恶化，生物物种减少，人类健康受到损害。
（6）防治措施：绿色低碳发展,“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。
[教师讲解]地球上的生物都含有碳元素，而碳元素在自然界的生物圈、大气圈、水圈、岩石圈不断交换，形成碳循环，维持地球上的碳含量守恒。二氧化碳含有碳元素和氧元素，在自然界的碳循环和氧循环中都起到了非常重要的作用。
[学生阅读]指导学生阅读课本P162“自然界的碳循环和氧循环”内容，总结大气中二氧化碳产生和消耗的途径。
[总结]大气中CO2产生途径：含碳燃料的燃烧，人和动植物的呼吸作用，微生物的分解作用等。
CO2消耗途径：绿色植物的光合作用，水体的溶解吸收等。
[学生练习]氨气极易溶于水，常温常压下，1体积水可溶解700体积的氨气，溶解后可与水反应生成一水合氨，溶液显碱性。氨气的密度比空气的小。已知：2NH4Cl(固体)+Ca(OH)2(固体) △ 2NH3↑+CaCl2+2H2O。
（1）如果制取并收集保存氨气，请从图中选取装置和仪器（填序号）。
（2）氨气不能用排水法收集，原因是_______________。
【解析】（1）由于氨气是用固体和固体加热来制取的，且有水生成，所以发生装置选用A；又因为氨气极易溶于水，密度比空气的小，所以应用向下排空气法收集，收集装置选用E。（2）氨气不能用排水法收集的原因是氨气极易溶于水。
【答案】（1）A、E（2）氨气极易溶于水
【板书设计】
5.3 二氧化碳
1.二氧化碳的性质
（1）CO2的物理性质。
（2）CO2的化学性质。
2.二氧化碳的实验室制取
（1）反应原理及试剂的选用。
（2）实验室制取气体的装置设计（发生装置与收集装置的类型及选用）。
（3）实验室仪器组装的基本原则。
（4）实验室制取二氧化碳的操作步骤。
3.实验室制取气体的方法。
4.二氧化碳对人类生活和环境的影响。
（1）二氧化碳的用途。
（2）温室效应、碳中和与碳达峰。
5.自然界的碳循环与氧循环。
【课后作业】
完成练习册本课时课后练习。
步骤
现象（证据）
（1）往集满二氧化碳的软质塑料瓶中注入约1/3的蒸馏水，立即旋紧瓶盖，手拿塑料瓶上方（瓶盖处），充分振荡
塑料瓶变瘪
（2）取瓶内液体数毫升于试管中，滴加紫色石蕊溶液，振荡
溶液由紫色变为红色
（3）加热上述试管
溶液由红色变为紫色
瓶Ⅰ
瓶Ⅱ
A
Ca(OH)2
NaOH
B
NaOH
Ca(OH)2
C
石蕊
酚酞
D
Na2SO4
CaCl2
试剂
现象
（1）浓盐酸与块状大理石
剧烈反应，迅速产生大量气泡，并伴有白雾
（2）稀硫酸与块状大理石
刚开始时产生气泡，后面反应速率逐渐减慢直至停止
（3）稀盐酸与碳酸钠(或碳酸钙粉末)
剧烈反应，迅速产生大量气泡
制取气体
试剂
试剂状态
反应条件
CO2
稀盐酸、大理石(或石灰石)
固体、液体
常温
O2
高锰酸钾
固体
加热
氯酸钾、二氧化锰
固体
加热、催化剂
过氧化氢溶液、二氧化锰
固体、液体
常温、催化剂
装置
装置特点
简易装置，可用于制取少量气体
便于添加液体
便于添加液体，能控制反应速率
可通过开关弹簧夹控制反应的发生与停止
气体
密度
溶解性
是否能与水反应
CO2
比空气的大
能溶于水
能与水反应
O2
比空气的略大
不易溶于水
不与水反应
方案一：
方案二：
实验内容与步骤
现象及分析
①检查装置气密性：将导管伸入水中，手握试管，观察水中导管口的现象
导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好
②加入试剂：打开胶塞，在试管中加入适量块状大理石，倒入6mL稀盐酸,迅速盖好胶塞
③收集气体：将试管固定在铁架台上，用向上排空气法收集气体
试管内产生大量气泡
④进行验满：用燃着的木条靠近集气瓶口，检验气体是否集满
若木条熄灭，则说明气体已集满
⑤检验气体：往集气瓶中滴加适量澄清石灰水
石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳
发生装置
固液常温型
固体加热型
收集装置
向上排空气法
向下排空气法
排水法