資源簡介

第六單元 燃燒與燃料
第三節 大自然中的二氧化碳
設計說明 通過圖像介紹與數據分析使學生認識到科學研究是一項艱苦而又富有意義的工作，過程可能是枯燥無味的，然而研究結果卻為人類敲響了保護自然環境的警鐘。培養學生圖像和數據的分析能力。 本節課以學生的活動為主，讓學生在“自主探究、合作交流”的教學流程中不知不覺獲取新知識。為了充分調動學生的積極性，變“要我學”為“我要學”，在整個教學過程中，以學生的主動探索為主，教師的引導、點撥為輔，充分利用多媒體輔助教學，從而激發學生的求知欲望，提高課堂效率。總起來說就是“實驗探究”為主，情境教學、啟發討論、多媒體動態展示為輔。 教學目標 【知識與技能】 1.了解自然界中二氧化碳的循環及含量變化可能造成的影響。 2.初步學會在實驗室中制取二氧化碳的方法。 3.知道二氧化碳的物理性質和化學性質。 4.了解二氧化碳在自然界中的作用及對人類生產、生活的意義。 【過程與方法】 1.培養學生分析、加工處理圖片信息的能力。 2.學會實驗室制取氣體的思路和方法。 3.培養學生的動手能力，培養學生通過實驗現象，分析、認識物質性質的思維方法。 【情感、態度和價值觀】 1.通過目前大氣中CO2含量的變化趨勢和自然界中CO2的循環，使學生認識到保護生態平衡、人與自然和諧相處的重要性。 2.培養關注社會、關注環境，保護家園和人身健康的情感以及全面客觀認識世界的科學態度。 3.通過學習二氧化碳的性質，初步樹立性質決定用途的思想。 4.通過分組實驗、討論探究，培養與他人合作的精神。 重點難點 教學重點 1.大自然中二氧化碳的循環及其對自然環境的影響。 2.實驗室制取二氧化碳的化學反應原理、裝置原理、操作原理。 3.二氧化碳的物理性質和化學性質。 教學難點 1.從實驗室制取氣體的設計思路出發，研討實驗室制取二氧化碳氣體的方法。 2.二氧化碳的化學性質。 教學方法 通過實驗探究法講解二氧化碳的性質和制法，通過自主學習和小組合作，討論、講解二氧化碳的循環及用途。 教具、學具 多媒體教學、CAI課件 儀器：小試管、錐形瓶（配套帶導管和長頸漏斗的橡膠塞）、試管架、集氣瓶、玻璃片、藥匙、火柴、盛滿二氧化碳的集氣瓶、裝有高低蠟燭的燒杯、小燒杯、鑷子、用石蕊試液染成紫色的小花數朵、酒精燈等。 藥品：稀醋酸、澄清石灰水、紫色石蕊試液、蒸餾水、石灰石、碳酸鈉、稀鹽酸等。 授課時數 3課時 第一課時 二氧化碳的循環 教學過程 導入新課 地球北極冰層的面積隨著時間的推移在逐漸的減小，這是因為全球氣候變暖，冰層在慢慢地融化。那么什么物質使全球氣候升高？二氧化碳與全球氣候變暖有關嗎？這節課讓我們來了解大自然中的二氧化碳。 學生在前面已經學過了氧氣的實驗室制法。在其基礎上來學習二氧化碳的制法，應當從已有知識出發，同時注意引導學生對比兩者的不同之處，進而形成一套實驗室制取氣體的方法和思路。 講授新課 科學家在一個固定的位置設置了高精度的氣體分析儀器，對空氣中二氧化碳的含量進行了連續測量。下圖描述的是1958—2011年間的測量結果。 [探究活動]尋找圖像中的信息 認真觀察圖中曲線的形狀和走勢，想一想： （1）圖中紅色曲線反映出的同一年度內空氣中二氧化碳含量是如何變化的？是不是每一年都在重復同樣的變化規律？原因是什么？ （2）在不同年度，空氣中二氧化碳含量的變化呈現了怎樣的趨勢？ 引導學生讀圖：橫軸和縱軸的意義；曲線的總體走勢；曲線是否有一定的周期規律；鋸齒狀的“峰”或“谷”的形成原因等。鼓勵學生盡量多的說出自己解讀出的信息。對學生的整體理解進度進行把握。 長時間的連續觀測表明： （1）同一年度內，大氣中二氧化碳的含量是冬季高于夏季，而且這種變化規律每年都在發生，這主要是因為冬季植物的光合作用減弱，生活取暖燃燒化石燃料，產生大量二氧化碳的緣故。 （2）在不同的年度，大氣中二氧化碳的含量是逐年上升的。 根據上圖，我們知道了大氣中二氧化碳的含量正在不斷地增大，那么，二氧化碳在自然界中的循環還能夠保持平衡嗎？ 一、自然界中二氧化碳的循環 二氧化碳在自然界是怎么循環的？ 引導學生觀看教材132頁圖。 提出問題： 二氧化碳產生和消耗的途徑有哪些？ 自然界中二氧化碳是如何循環的？ 二氧化碳循環的過程中，大氣對二氧化碳的收支平衡嗎？ 指出：圖像數據表示通過不同途徑產生或消耗二氧化碳的相對值，沒有具體單位。 引導學生對圖像中給出的數據、文字信息進行分析，找出二氧化碳在自然界中的循環途徑和大氣中二氧化碳逐年增加的主要原因。 教師總結： 二氧化碳在自然界中的產生： 動植物的呼吸作用；化石燃料的燃燒等。 二氧化碳在自然界中的消耗： 植物的光合作用；海洋吸收。 大氣中二氧化碳含量逐年升高的原因是人類對化石燃料的開采利用不斷增加造成的。 大氣中的二氧化碳被陸地和海洋中的植物吸收，然后通過生物或地質作用以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回到大氣中。 大氣中不斷增加的二氧化碳會對環境造成什么樣的影響呢？ 二氧化碳對環境的影響，科學家持有三種不同觀點，其中大部分的科學家認為：大氣中過多的二氧化碳會造成溫室效應。 觀點1：科學家普遍認為，大氣中二氧化碳含量的增加導致全球變暖，引起“溫室效應”，從而使兩極冰川融化，海平面升高，海水上漲，許多沿海城市、島嶼或低洼地區將面臨被海水淹沒的危險。 觀點2：一些科學家認為目前沒有任何確切證據說明CO2含量的增加與天氣的變化有直接的關系。 觀點3：也有科學家認為地球演化過程中的另一個“冰期”即將到來，二氧化碳含量增加導致的全球變暖對延緩“冰期”的到來具有積極作用。 溫室效應就是全球氣溫升高，冰川融化，海平面上升，嚴重時會導致水淹沒大片的陸地，生物圈受到影響，到那時，北極熊的家沒了，人類的家也沒了，地球將會變成一個蔚藍色的水球。你們愿不愿意看到這一天的到來？ 你們不愿意看到這一天的到來，那么就要從現在行動起來，保護我們的地球，并與大自然和諧相處。 提出問題：如何降低大氣中二氧化碳的含量？ 歸納總結：①減少煤、石油、天然氣等化石燃料的使用； ②開發利用太陽能、地熱能、風能、氫能等清潔能源； ③大力植樹造林，嚴禁亂砍濫伐。 多識一點 節能減排：節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。 低碳生活：把生活作息時耗用的能量盡量減少，從而減低二氧低碳的排放量。 當堂達標 1.下列有關碳循環的說法錯誤的是（　　） A．綠色植物光合作用吸收CO2釋放O2 B．動、植物呼吸作用吸收O2釋放CO2 C．用石灰水吸收空氣中過量的CO2，以解決溫室效應 D．提倡“低碳生活”，大力推廣風能、太陽能等新能源 答案：C 2.低碳減排，綠色生活。下列說法或做法不符合低碳理念的是（　　） A．紙張“雙面低碳打印” B．提倡騎自行車或步行的方式出行 C．在生產生活中提倡使用節能技術和節能用具 D．國家應大力發展火力發電 答案：D 板書設計 第三節　大自然中的二氧化碳 第一課時　二氧化碳的循環 一、自然界中二氧化碳的循環 1.CO2產生與消耗的主要途徑 產生：動植物的呼吸作用；化石燃料的燃燒等。 消耗：植物的光合作用；海洋吸收。 2.大氣中CO2含量增加對自然環境的影響 3.減少大氣中二氧化碳含量的措施 第二課時 實驗室制取二氧化碳 教學過程 導入新課 回顧實驗室制氣體的一般思路？ 1、找到生成該氣體的反應，從中篩選出合理的做為反應原理； 2、根據反應物的狀態和反應條件確定發生裝置； 根據氣體的物理性質（如密度、溶解性等）確定收集裝置； 3、根據氣體的化學性質確定檢驗和驗滿方法。 按照這個思路，我們來學習二氧化碳的實驗室制法。 講授新課 二、實驗室制取二氧化碳 1.制取藥品的選擇 實驗：對比實驗室制二氧化碳的幾種原料 （Ⅰ）石灰石、稀鹽酸（Ⅱ）碳酸鈉、稀鹽酸（Ⅲ）大理石、稀硫酸 通過實驗我們知道碳酸鈉與稀鹽酸反應能夠產生二氧化碳，但反應速度太快，不利于收集。反應原理：Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑ 大理石和稀硫酸反應生成的硫酸鈣微溶于水，包裹在固體的表面，阻止反應繼續進行。反應原理：CaCO3+H2SO4CaSO4+ H2O＋CO2↑ 為什么我們沒有選用濃鹽酸？ （因為濃鹽酸具有揮發性，揮發出的HCl氣體使制取的CO2不純） 所以實驗室中制取二氧化碳氣體，應該選擇那種藥品呢？ （實驗室中選用大理石與鹽酸反應制取二氧化碳） 它的優點是什么？ （條件簡單，速率快，產生的氣體比較純凈） 【小結】由此我們總結出制取氣體時，藥品的選擇有以下幾個原則：原料易得、產物純凈、操作簡便、速率適中。所以我們確定在實驗室中選用大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳。 2.反應原理：CaCO3+2HClCaCl2+ H2O＋CO2↑ 3.實驗裝置 在氧氣的實驗室制法中，我們學習了兩套氣體的發生裝置和三種氣體收集裝置，那么實驗室制取二氧化碳的裝置該如何選擇呢？ 　　　　　　　　 分析兩套裝置的不同之處以及實驗室制取二氧化碳的藥品和條件，確定二氧化碳的發生裝置。 那么收集裝置又該怎樣選擇呢 分析三種氣體收集裝置適用的條件，確定二氧化碳的收集裝置。 　　　　　　　　　　　　　 [設問]制取二氧化碳的實驗裝置是不是只有這一種呢？ [實驗探究]請同學們以小組為單位，盡情的發揮你的創造力、想象力，充分利用提供的儀器圖片，拼裝幾套不同的實驗裝置。 [學生]分組拼裝，展示自己設計的實驗裝置，相互比較、質疑，評價裝置的優缺點，得出最終的發生裝置。 　　　　　　　　 裝置一　　　　　　　　　裝置二 [結論]裝置一的特點是儀器簡單，適合制取較少的氣體；裝置二的特點是儀器的容量大，可以從長頸漏斗補加藥品，適合制取較多量的氣體，在使用時應注意長頸漏斗的管口應伸入液面以下，防止氣體從長頸漏斗溢出。如果學生使用了注射器，他的原理與長頸漏斗一致可以避免氣體逸出但是使用不便，每次加酸的量少。 [討論]同學們自己通過實驗選擇了藥品，又設計了實驗裝置。下面我們可以準備進行實驗了。實驗操作應該以什么順序進行呢？ 1.首先要檢驗裝置的氣密性。 2.先在錐形瓶中放入數顆大理石，再從長頸漏斗中注入稀鹽酸（如果學生在這一步的順序上有問題，進行討論） 3.怎樣證明集氣瓶中已集滿二氧化碳氣體？ 將燃著的火柴伸到集氣瓶口，火柴熄滅，說明二氧化碳氣體已充滿集氣瓶。 4.集滿二氧化碳的集氣瓶應當怎樣放置？ 應當正放在桌面上，因為二氧化碳的密度比空氣大。（如果3、4兩步學生沒有說出，在后面討論問題的時候一并討論） [演示實驗]老師操作，學生觀察 [討論]同學們在實驗過程中出現了哪些問題？出現問題的原因是什么？你打算怎樣解決？ [小結]實驗的注意事項（通過討論，強調操作和裝置中應注意的問題：長頸漏斗的管口在液面以下，驗滿、放置等） 今天同學們從藥品、原理和收集方法等方面研究了二氧化碳的實驗室制法，結合氧氣的實驗室制法，接下來我們一起比較一下實驗室制取這兩種氣體有什么異同。 1.氧氣與二氧化碳實驗室制法的異同 制取原理反應物狀態反應條件二氧化碳稀鹽酸與大理石（或石灰石）大理石固體 稀鹽酸液體常溫氧氣加熱高錳酸鉀固體加熱加熱氯酸鉀固體加熱、二氧化錳催化分解過氧化氫溶液液體常溫、二氧化錳催化
2.二氧化碳和氧氣的實驗室制取及相關性質比較 氣體的密度是否溶于水，是否與水反應二氧化碳二氧化碳密度比空氣的密度大能溶于水，能與水反應生成碳酸氧氣氧氣密度比空氣的密度大不易溶于水，不與水反應
當堂達標 1.以下反應均能產生CO2氣體，其中適用于實驗室制CO2的是（ ） A.石灰石和稀鹽酸 B.木炭燃燒 C.大理石和稀硫酸反應 D.碳酸鈉和稀鹽酸 答案：A 2.用如圖裝置制取并收集二氧化碳。 （1）當氣體發生裝置連接好后，接著進行的實驗步驟是 。 （2）實驗時應怎樣加試劑 。 （3）收集氣體時，導管為什么要伸入集氣瓶底部 。 （4）長頸漏斗的下端要伸到液面以下，原因是 。 答案：（1）檢查裝置的氣密性 （2）先固后液 （3）便于排凈空氣 （4）防止生成的二氧化碳氣體從長頸漏斗口逸出 板書設計 第三節　大自然中的二氧化碳 第二課時　實驗室制取二氧化碳 二、實驗室制取二氧化碳 1.常用藥品：大理石、石灰石或稀鹽酸 2.反應原理：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ 3.發生裝置：固-液不加熱型 4.收集裝置：向上排氣法 7.驗滿：將燃著的木條伸到集氣瓶口。 6.檢驗：將氣體通入澄清石灰水中。 第三課時 二氧化碳的性質和用途 教學過程 導入新課 1.這是一瓶正放在桌面上的CO2，請推測二氧化碳有什么性質？ 2.將燃著的木條伸入盛有CO2的集氣瓶中，會看到什么現象？推測性質？ 　　　　　　 講授新課 三、二氧化碳的性質和用途 1.二氧化碳的物理性質 物理性質顏色氣味狀態溶解性密度二氧化碳無色無味氣體能溶于水比空氣略大
讓我們設計實驗證明二氧化碳的密度比空氣大，向放有燃著階梯蠟燭的燒杯中傾倒二氧化碳。 展示實驗器材，指導學生思考猜測： （1）水可以從一個杯子倒入另一個杯子，你有沒有見過氣體能倒來倒去的？二氧化碳氣體能否從集氣瓶中倒入燒杯中？ （2）如果我真的能把二氧化碳倒下去，你猜想會觀察到什么現象？ （3）兩支蠟燭同時熄滅，還是哪支蠟燭先熄滅？（下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅。） 通過以上現象你能得到什么結論？ （1）二氧化碳密度比空氣大； （2）二氧化碳不燃燒也不能支持燃燒，這個是二氧化碳的化學性質。 同學們還有其他方法驗證二氧化碳的密度比空氣大嗎？ 在鐵架臺上系一根細木棍，在木棍的兩端各掛一個小紙袋，使其保持平衡，向其中一個小紙袋中倒入二氧化碳。 實驗驗證CO2能否溶于水 在裝滿二氧化碳的飲料瓶中加入1/3的水，立即旋緊瓶塞，用力振蕩。 要求：觀察飲料瓶的變化情況，思考產生這種現象的原因是什么？ 塑料瓶變癟，說明二氧化碳能溶于水 一定條件下，二氧化碳的三態變化 通常狀況下，二氧化碳是一種無色無味的氣體，經加壓降溫能轉變為液體，甚至固體，固態的二氧化碳又稱為干冰，室溫下干冰不融化成液體，直接升華為二氧化碳氣體，升華時會吸收大量的熱。所以干冰是一種環保型制冷劑，可用于人工降雨、食物儲運、制造舞臺煙霧效果等。 2.二氧化碳的化學性質 前面我們驗證二氧化碳密度比空氣大的時候，得出二氧化碳不燃燒不支持燃燒的化學性質，現在我們再來看一下其他的化學性質。 二氧化碳能溶于水，二氧化碳溶于水的過程中，有沒有和水發生化學反應呢？ 探究二氧化碳與水的反應 現在大家和我一起玩一個魔術，把桌子上的一種叫做石蕊的紫色溶液滴入剛才變形了的飲料瓶中，觀察。趁勢發揮引導學生猜測：是瓶中什么物質使石蕊變紅了？（小組討論活動） 解釋石蕊是一種色素，演示它遇到酸會變紅實驗。 學生實驗：（1）水+紫色石蕊試液；（2）稀醋酸+紫色石蕊試液； （3）干燥的石蕊試紙+干燥的二氧化碳。配合學生活動講解。 結論： 二氧化碳可與水反應生成碳酸：CO2+H2OH2CO3 注意：二氧化碳不能使紫色石蕊試液變色，實驗中是二氧化碳與水化合生成的碳酸使紫色石蕊試液變為了紅色。 把試管中變紅的液體放在酒精燈火焰上加熱。 學生自主尋找答案。 探究　二氧化碳與澄清石灰水的反應 碳酸不穩定，會分解：H2CO3CO2+H2O 二氧化碳是無色無味氣體，我們如何鑒別它呢？ 根據學生提出的方案進行實驗并解釋澄清石灰水變渾濁的原因 二氧化碳能與氫氧化鈣反應，生成白色沉淀碳酸鈣和水： Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O 原理應用 1.敞口放置的澄清石灰水，表面有一層白膜，或盛裝成清石灰水的試劑瓶壁，有一層白色固體物質。 2.用石灰漿粉墻，墻壁變得十分堅硬（裝修房屋時，常用石灰漿[ Ca(OH)2 ]抹墻壁，為了使墻壁快點干燥，為什么常常在室內生個炭火盆？為什么開始放炭火盆時，墻壁反而更潮濕？）。 3.把雞蛋在澄清的石灰水中浸泡后，晾干，可以使雞蛋保鮮。 二氧化碳不能供給呼吸，但無毒 久未開啟的菜窖、干枯的深井，由于地勢低，空氣不流通，可能二氧化碳含量較高，若貿然進去有窒息的危險。 為防不測，人們在進入菜窖、深井前，如何檢測CO2含量是否較高？ 做燈火試驗。 總結:二氧化碳的化學性質 （1）不燃燒，不支持燃燒。 （2）二氧化碳能與水反應：CO2+H2OH2CO3，碳酸能使紫色的石蕊試液變成紅色。 （3）二氧化碳能與石灰水反應：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O，檢驗二氧化碳的反應。 （4）CO2不能供呼吸，無毒。 3.二氧化碳的用途 性質用途二氧化碳溶于水形成碳酸制碳酸飲料二氧化碳參與光合作用用于溫室肥料二氧化碳能與氫氧化鈣、氫氧化鈉等反應用作工業原料化學性質穩定且沒有毒性保護氣一般情況下，不燃燒，不支持燃燒，密度比空氣大用于滅火干冰升華吸熱制冷劑、人工降雨、保存食物、舞臺煙霧等
當堂達標 1.下列有關CO2的實驗中，只能證明CO2物理性質的實驗是（ ） 　　　 A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D 答案：D 2.長期盛放石灰水的試劑瓶，瓶子的內壁常有一層白色固體，該固體的主要成分是碳酸鈣。若要清洗這層白色物質，最好選擇（ ）來清洗。 A.水　　　　　B.肥皂水　　　　　C.稀鹽酸　　　　　D.稀硫酸 答案：C 3.下列說法中，正確的是（ ） A.CO2能溶于水，可用于制汽水 B.能使燃著的木條熄滅的氣體一定是CO2 C.CO2可與水反應生成碳酸，碳酸很穩定，不易分解 D.干冰用于人工降雨和作致冷劑是利用了它的化學性質 答案：A 4.下圖是某同學設計的實驗室制取二氧化碳并驗證其性質的實驗裝置圖。請回答下列問題： 　　　　　　　　 　 A　　　　　　　 B　　　　 C　　　　 D　　　　　　　E （1）將A、E裝置連接時，應將A裝置的導管a與E裝置的導管_____（填“b”或“c”）相連接。檢驗E裝置中二氧化碳已收集滿的方法是_______________。 （2）將A、B裝置連接，觀察到的現象是 ，可驗證二氧化碳的性質是_______________。 （3）將A、C裝置連接，可驗證二氧化碳與氫氧化鈣反應，該反應的化學方程式為： 。 （4）用E裝置收集滿一瓶二氧化碳氣體，取下雙孔橡皮塞，將瓶中的氣體沿D裝置左側內壁緩慢倒入，現象是 ，該現象說明二氧化碳具有的物理性質是 　　　　 ，化學性質是 。 答案：（1）c 用燃著的木條靠近E瓶b導管口，木條火焰熄滅 （2）溶液由紫色變為紅色　二氧化碳能與水反應 （3）Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O （4）燃著的蠟燭由下至上依次熄滅　密度比空氣大　不能燃燒，不支持燃燒 板書設計 第三節　大自然中的二氧化碳 第三課時　二氧化碳的性質和用途 三、二氧化碳的性質和用途 1、物理性質：無色、無味氣體，密度大于空氣，能溶于水，有三態變化，固態CO2為干冰 2、化學性質： ①不燃燒也不支持燃燒，不供給呼吸 ②二氧化碳可與水反應生成碳酸：CO2+H2OH2CO3 碳酸不穩定，會分解：H2CO3CO2+H2O ③CO2能與澄清石灰水反應：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O 3、二氧化碳的用途 教學反思

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