資源簡介

2.2奇妙的二氧化碳
教學目標
【知識與能力】
1.了解二氧化碳在自然界碳循環中的地位、作用，知道二氧化碳對人類生活、生產的作用。2.了解化合反應與分解反應，并能進行判別。
【過程與方法】
1.通過實驗探究，了解二氧化碳的狀態變化以及與水的反應。
2.通過二氧化碳性質的探究實驗，培養學生的思維能力、觀察能力以及科學的學習方法和科學的學習態度。
【情感態度價值觀】
通過學習大氣中CO2含量的多少對環境和人體健康的影響，使學生關注環境，逐步樹立愛護環境、合理使用化學物質的觀念，倡導“低碳”生活方式。
教學重難點
【教學重點】
二氧化碳的物理性質和化學性質。
【教學難點】
二氧化碳的化學性質。
課前準備
儀器：軟質礦泉水瓶、各種橡皮塞、導管、試管、酒精燈、錐形瓶、試管夾等。
藥品：二氧化碳、紫色石蕊試液、澄清石灰水等。
教學過程
【情景引入】 有一種物質，農民伯伯說它是“植物糧食”；消防官兵贊美它是“滅火先鋒”；建筑師們稱它為“粉刷匠”；環境學家卻指責它是造成全球變暖的“罪魁禍首”。你們猜一猜這種物質是什么呢？
答案要點：二氧化碳。
【教師引導】展示一幅幅綠水青山的圖片。
二氧化碳是人類生存不可缺少的物質，離開了二氧化碳，綠色植物就無法進行光合作用，也就無法為人類及其他生物提供食物和充足的氧氣。那么，大自然中的二氧化碳是如何循環的呢？
一、自然界中的二氧化碳
1.二氧化碳在自然界中的循環
大氣中二氧化碳的產生途徑 大氣中二氧化碳的消耗途徑
人和動植物的呼吸 化石燃料的燃燒 微生物的分解作用 綠色植物的光合作用
【過渡】二氧化碳氣體在自然界中不斷循環，那它的含量會不會大幅度的變化？如果二氧化碳增多，會有什么危害？
2.空氣中CO2增多的原因及危害
人口增多、大量使用化石燃料、大量森林遭到破壞，導致大氣中CO2含量不斷上升，引起溫室效應。
3.控制溫室效應的措施
減少化石燃料的使用；開發新能源或清潔能源；大力植樹造林，嚴禁亂砍濫伐等。
二、二氧化碳的奇妙變化
實驗探究：觀察一瓶二氧化碳氣體，描述二氧化碳的物理性質。
1.二氧化碳的物理性質
在通常情況下，二氧化碳以氣態存在，是一種無色、無氣味的氣體。CO2的密度比空氣大。
【提問】人工降雨、制造舞臺云霧時所使用的干冰就是固態二氧化碳，那你知道二氧化碳氣體是怎樣變為固態二氧化碳的呢？
（1）二氧化碳的狀態變化
在加壓、降溫條件下將二氧化碳液化，可得到液態二氧化碳。進一步加壓、降溫即可得到固態二氧化碳。
二氧化碳滅火器中裝的是液態二氧化碳，用于人工降雨和制造舞臺云霧的是固態二氧化碳。
（2）干冰
在常壓下，當溫度高于－78℃時，雪花狀的固態二氧化碳就會升華，不經過液態而直接變成氣態二氧化碳。因此，固態二氧化碳常被稱為“干冰”?！案杀鄙A時需從周圍環境中吸收大量的熱量，使得周圍的溫度明顯降低，空氣中的水蒸氣就會凝結成小水滴。當小水滴繼續聚集，就可以形成降水。
2.二氧化碳的化學性質
（1）二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒
（2）二氧化碳與澄清石灰水的反應
【提問】各種“可樂”“雪碧”等里面含有二氧化碳氣體嗎？我們如何進行驗證呢？
【活動與探究】二氧化碳氣體的檢驗
將課本P42的【觀察與思考】改成學生實驗：用帶導管的橡皮塞塞緊汽水瓶口，把導管通入澄清的石灰水中，振蕩汽水瓶。
現象：澄清石灰水變渾濁。
結論：汽水中的氣體是二氧化碳。反應的文字表達式：
二氧化碳+氫氧化鈣 → 碳酸鈣 + 水
CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H2O
（3）二氧化碳與水的反應
【活動與探究】二氧化碳與水反應
實驗步驟 現象 結論、解釋或反應表達式
將二氧化碳通入滴有紫色石蕊試液的水中，觀察溶液顏色的變化 紫色石蕊試液 變紅 二氧化碳+ 水→ 碳酸
將所得溶液分成兩份，對其中一份進行加熱并進行顏色的比較 紅色溶液又變為紫色 碳酸 → 二氧化碳 +水
【總結】二氧化碳能溶于水，增大壓強，會溶解得更多。生產汽水時就利用了二氧化碳的這一性質。
3.化合反應和分解反應
【提問】觀察二氧化碳與水、碳酸分解的反應表達式，看看它們的反應表達式各有什么特點？
（1）化合反應
由兩種或兩種以上物質生成一種新物質的反應叫做化合反應。例如：木炭在氧氣中燃燒、二氧化碳與水的反應等。
（2）分解反應
由一種物質生成兩種或兩種以上新物質的反應叫做分解反應。例如：加熱高錳酸鉀生成氧氣的反應等。
化合反應、分解反應是初中化學常見的兩類基本反應。
【交流與討論】回顧學過的一些反應，舉例說明哪些反應屬于化合反應；哪些反應屬于分解反應；哪些反應既不屬于化合反應，也不屬于分解反應。
答案要點：化合反應：加熱碳酸氫銨、紅磷的燃燒、鎂條燃燒、鐵與氧氣反應等；
分解反應：“銅綠”的熱分解、加熱高錳酸鉀或氯酸鉀制氧氣、雙氧水分解制氧氣等；
“銅綠”與稀鹽酸反應、葡萄糖燃燒等反應既不屬于化合反應，也不屬于分解反應。
三、板書
（一）自然界中的二氧化碳
（二）二氧化碳的奇妙變化
1.二氧化碳的物理性質
二氧化碳的狀態變化
2.二氧化碳的化學性質
二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒
二氧化碳與澄清石灰水的反應
二氧化碳與水的反應
3.化合反應和分解反應
四、課堂練習
1.CO2約占空氣總體積的0.03%，正常情況下能維持這個含量基本不變是因為自然界存在如圖所示的循環過程，圖中A處不包含下列哪項(　　)
A.人和動物的呼吸　　　　　　 B.植物的呼吸作用
C.用氫氣作燃料驅動火箭 D.含碳燃料的燃燒
2.“低碳生活”倡導我們在生活中所耗用的能量、材料要盡量減少，從而減少二氧化碳排放量。下列做法符合“低碳生活”理念的是(　　)
A.教科書循環使用 B.使用一次性筷子，減少疾病傳染
C.大量使用私家汽車出行，節約時間 D.大量建設鋼鐵冶煉廠，促進經濟發展
3.將干冰放在空氣中，其周圍就會產生大量的白霧，因而舞臺上常用其制造云霧繚繞的幻境。干冰能產生白霧是因為（ ）
A.干冰升華產生大量的水蒸氣
B.干冰升華產生大量的白色CO2氣體
C.干冰升華時吸收大量的熱，使周圍溫度降低，大量的水蒸氣凝結成了小液滴
D.干冰被空氣中的氧氣氧化成大量的白色氣體
4.利用四氧化三鈷納米棒作催化劑，可將汽車尾氣中的CO在低溫下轉化為CO2。下列關于該反應的說法中，正確的是 (　　)
A.反應物和生成物都是化合物，該反應屬于化合反應
B.反應前后四氧化三鈷納米棒的化學性質發生了變化
C.可有效降低汽車尾氣對大氣的污染
D.該反應的文字表達式為：一氧化碳+氧氣→二氧化碳
2.2奇妙的二氧化碳
第二課時
教學目標
【知識與能力】
1.了解實驗室中制取二氧化碳的反應原理、裝置及操作方法。
2.了解實驗室制取氣體的思路和方法。
【過程與方法】
1.能合理使用課堂資料，并會利用這些資料設計實驗方案。
2.通過二氧化碳的實驗室制法，形成實驗室制取氣體的思路和方法。
【情感態度價值觀】
培養學生求實、合作、創新的品質，體會實驗探究是學習化學的一種重要方法。
教學重難點
【教學重點】
實驗室制取二氧化碳的原理、裝置、制取方法。
【教學難點】
實驗室制取二氧化碳的設計思路。
課前準備
儀器：試管、藥匙、錐形瓶、集氣瓶、導管、燒杯、玻璃片等。
藥品：碳酸鈣、澄清石灰水、稀鹽酸、二氧化碳、蠟燭、木條等。
教學過程
【情景引入】我們已經學過氧氣的實驗室制法，請回憶一下實驗室制取氧氣有哪幾種？除氧氣外，二氧化碳也是一種與生活密切相關的氣體。（展示“冰川融化”“地球變暖”“溫室效應”的圖片及資料。）那么，在實驗室里是如何制備二氧化碳的呢？
【提問】二氧化碳是一種有廣泛用途的氣體。想一想到目前為止，你知道多少種能制得二氧化碳的方法？
答案要點：①蠟燭燃燒，②碳充分燃燒，③碳酸受熱分解，④人或動物的呼吸，⑤大理石和鹽酸……
【教師引導】還有許多反應可以得到CO2，但并不是所有的反應都適合用于實驗室制取CO2。那么，我們首先學習實驗室制取氣體的思路和方法。
一、二氧化碳的實驗室制法
1.實驗室制取氣體的思路和方法
（1）了解在實驗室的條件下，用什么藥品，通過什么化學反應制取這種氣體。
（2）根據反應物的狀態、反應條件和生成氣體的物理性質，來設計實驗裝置，決定采用什么方法收集。
（3）需要通過什么實驗來驗證制得的氣體就是所要制的氣體。
【過渡】根據以上思路，我們來學習二氧化碳的實驗室制法。
2.探究實驗室制備二氧化碳的藥品和反應原理
（1）藥品：稀鹽酸和大理石（或石灰石）
（2）實驗室制取二氧化碳的反應原理
碳酸鈣 + 鹽酸 → 氯化鈣 + 水 + 二氧化碳
CaCO3 HCl CaCl2 H2O CO2
【交流討論】討論實驗室制取CO2時，能否將稀鹽酸換成稀硫酸或濃鹽酸？能否將碳酸鈣換成碳酸鈉？
答案要點：①不能用稀硫酸代替稀鹽酸，因為硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石或石灰石表面，阻止了碳酸鈣與酸接觸，使反應不能持續進行；
②不能用濃鹽酸。這是因為濃鹽酸易揮發，揮發出的氯化氫氣體使制得的二氧化碳氣體中混入氯化氫雜質；
③不能用碳酸鈉代替大理石或石灰石。因為碳酸鈉是粉末狀固體，與鹽酸反應速率太快，不便于控制。
【過渡】根據實驗室制取二氧化碳的反應原理，確定制取二氧化碳可采用什么裝置？
2.實驗室制取二氧化碳的裝置
（1）實驗室制取CO2的裝置（固—液不加熱型）
（2）CO2的收集
CO2的密度比空氣大，能溶于水且與水反應生成碳酸，一般只用向上排空氣法收集CO2氣體。收集氣體時，導氣管應伸入集氣瓶底部以排盡集氣瓶中的空氣，使收集到的氣體純度較高。
【提問】①如何檢驗生成的氣體是二氧化碳？
②如何證明集氣瓶中充滿了二氧化碳？
（3）CO2氣體的驗證
①檢驗方法：將生成的無色、無味的氣體通入到澄清的石灰水中，若澄清的石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。反應的化學方程式為：氫氧化鈣+二氧化碳→碳酸鈣+水。
②驗滿的方法：將一根燃著的木條放在集氣瓶口(不要伸入瓶內)，如果木條立即熄滅，則CO2氣體已滿。
（4）實驗室制取二氧化碳的操作步驟
①按要求連接好儀器；②檢查裝置的氣密性；③裝入藥品；④收集氣體；⑤驗滿。
二、二氧化碳的用途
【過渡】上節課我們學習了二氧化碳的性質，我們又知道物質的性質決定物質的用途。那么，二氧化碳的用途有哪些？它們所依據的性質是什么？
1.滅火（利用二氧化碳具有密度比空氣大以及不支持燃燒的性質）
【活動與探究】演示階梯蠟燭實驗
現象：下層的蠟燭火焰先熄滅，上層的蠟燭火焰后熄滅。
分析：二氧化碳不支持燃燒，可使燃燒的蠟燭熄滅，又由于二氧化碳的密度比空氣大，在空氣中易下沉，因而低處燃燒的蠟燭先熄滅，高處燃燒的蠟燭后熄滅。
提醒：二氧化碳不能支持一般可燃物的燃燒，但不是所有物質，有些物質如金屬鎂能在二氧化碳中燃燒。
2.制碳酸飲料（利用二氧化碳能與水反應生成碳酸，碳酸又易分解）
3.干冰用于人工降雨，制冷劑（利用干冰升華吸收大量熱）
4.溫室肥料（植物的光合作用需要二氧化碳）
三、二氧化碳與人體健康
二氧化碳本身沒有毒，但是當空氣中的二氧化碳超過正常含量時，會對人體產生有害影響，所以在人群密集的地方應該注意通風換氣。在進入可能含有較多二氧化碳氣體的地方之前，應檢驗那里的二氧化碳含量。
四、板書
（一）二氧化碳的實驗室制法
實驗室制取二氧化碳的反應原理
碳酸鈣 + 鹽酸 → 氯化鈣 + 水 + 二氧化碳
CaCO3 HCl CaCl2 H2O CO2
（二）二氧化碳的用途
1.滅火
2.制碳酸飲料
3.干冰用于人工降雨，制冷劑
4.溫室肥料
（三）二氧化碳與人體健康
五、課堂練習
1.實驗室制取二氧化碳氣體是用（ ）
A.石灰石與稀硫酸反應 B.木炭在氧氣中點燃
C.大理石與稀鹽酸反應 D.高溫分解石灰石
2.某同學在確定一種氣體的實驗室制法時，不需要考慮的是（ ）
A.反應所需條件和樣品和狀態 B.實驗裝置原理
C.氣體的驗證 D.氣體的用途
3.區別盛滿氧氣和二氧化碳（ ）
A.在托盤天平上稱量
B.觀察兩種氣體的顏色
C.分別聞兩種氣體的氣味
D.加入少量澄清的石灰水，振蕩后觀察
4.下面是某同學設計的制取并收集二氧化碳的裝置。
（1）寫出儀器名稱：a. b. c.
（2）指出裝置中出現的錯誤：
① ；
② ；
③ 。
（3）將裝置中的錯誤改正后，如要用它制取二氧化碳，應如何檢查裝置的氣密性？
。

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