第一节 二氧化碳对环境的影响（教学设计） 化学北京版2024九年级上册

该初中化学教学设计聚焦二氧化碳的组成、性质及对环境的影响，通过视频《是谁杀死了狗狗？》创设情境，引导学生结合已有氧气性质、分子原子知识，从“狗狗死亡、火把熄灭”现象猜想性质，搭建“生活现象-性质推理”的学习支架。 资料亮点在于融合化学观念、科学探究与实践、科学态度与责任。通过阶梯蜡烛实验推导“密度比空气大、不支持燃烧”性质，干冰升华模拟温室效应实验验证CO₂与温度关系，结合碳达峰碳中和热点。培养学生实验推理与模型建构能力，强化环保责任意识，助力教师落实素养目标，提升课堂互动性。

第六章 开展低碳行动 第一节 二氧化碳对环境的影响 一、知识目标 1.了解二氧化碳的组成、构成和分子结构; 2.掌握二氧化碳常见的物理性质和化学性质及其应用; 3.了解二氧化碳和温室效应以及大气中二氧化碳的含量对环境的影响。 二、核心素养目标 1.化学观念：能从宏观上描述二氧化碳的组成，从微观上解释其构成，并结合模型理解其直线形分子结构，建立“宏观组成 - 微观构成 - 结构决定性质”的认知逻辑。 2.科学思维：通过实验观察二氧化碳的物理性质和化学性质，能解释其在灭火等场景中的应用；初步认识二氧化碳参与自然界碳循环的过程，理解物质转化的普遍性与规律性。 3.科学探究与实践：基于实验现象和数据，推理出二氧化碳的性质及对环境的影响；能运用“温室效应”模型，分析二氧化碳含量升高与全球气候变暖、极端天气增多等现象的关联，形成“证据 - 结论 - 应用”的科学思维方法。 4.科学态度与责任：通过了解二氧化碳含量对环境的双重影响，树立辩证看待物质的科学态度；结合“碳中和”等社会热点，认识控制二氧化碳的重要性，主动思考个人在低碳生活中的责任，培养保护环境的社会责任感。 一、教学重点 1. 二氧化碳的性质。 二、教学难点 1.二氧化碳和温室效应。 本节教学内容源于北京版初中化学九年级上册第六章《开展低碳行动》第一节《二氧化碳对环境的影响》。内容对接课标“物质构成的奥秘”“化学与社会发展”主题，既需落实“认识氧化物组成”“理解物质性质与用途关系”的要求，也需达成“了解大气污染物危害”的环保目标。对于学生理解化学与生活的紧密联系具有重要意义。 教材先介绍二氧化碳的结构，以阶梯蜡烛、塑料瓶变瘪等实验驱动性质探究，解释二氧化碳在灭火、制碳酸饮料等场景中的应用，形成“结构→性质→用途与影响”认知逻辑，结合二氧化碳含量变化图表与碳中和热点，将化学知识与环境问题、生活实践结合，兼顾知识传授与素养培养。教材内容编排由浅入深，注重理论与实践结合，有助于培养学生的科学探究能力和化学学科核心素养。 教学对象为初三的学生。从认知能力看，学生此前已掌握氧气的性质与制备，能区分单质与化合物，为理解二氧化碳的元素组成（碳、氧元素）奠定基础；通过“分子、原子”章节，具备微观粒子的初步认知，可衔接二氧化碳分子构成（1个CO₂分子含1个C原子和2个O原子）的学习。但对“结构决定性质”的逻辑关联尚不清晰，且缺乏从物质性质推导环境影响的系统思维。 学生对生活中的二氧化碳（如碳酸饮料、灭火器）兴趣浓厚，易被实验和社会热点（如碳中和、极端天气新闻）吸引。其认知以具象思维为主，通过阶梯蜡烛、塑料瓶变瘪等直观实验，能快速理解物理、化学性质；但对温室效应的抽象原理（如热量反射机制），以及二氧化碳“既是光合作用原料又是温室气体”的辩证关系，理解难度较大，需借助模型和实例化解认知难点。 因此，教学中应结合学生已有知识和生活经验，通过实验探究、案例分析等方式，引导学生主动思考、积极探究，逐步提升学生的化学学科素养和解决实际问题的能力。 教学环节一 新课导入 【提问】二氧化碳是一种我们既熟悉又陌生的物质。在生物学课上，二氧化碳是植物光合作用的反应物，也是动植物呼吸作用的生成物；在地理课上，二氧化碳是大气圈中的关键物质，产生的温室效应是全球变暖的主要原因......在化学课上，对二氧化碳有哪些新认识呢？现在让我们一起观看《是谁杀死了狗狗？》这个视频，猜想二氧化碳具有怎样的性质？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极分享自己的想法） 【学生回答】二氧化碳不能供给呼吸。因为狗在可能二氧化碳多的环境里死了，人没事，说明二氧化碳不能供呼吸，而且人身高比狗高，可能所处位置二氧化碳少。说明二氧化碳密度比空气大。 【讲解】同学们说的非常好，那再看“高举的火把正常燃烧，接近地面火把熄灭了”，这又能推测出二氧化碳的哪些性质呢？ 【学生回答】接近地面火把熄灭，说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧；而且二氧化碳在下方聚集，所以密度比空气大。 【讲解】对的，大家通过事实和猜想，很好地推理出了二氧化碳的部分性质。那同学们的猜想对吗？ 设计意图 通过视频情境激发兴趣，引导从“狗狗死亡”猜想CO₂性质，将抽象化学知识与具体场景结合，培养观察、推理能力，落实“从生活走向化学”的理念。 教学环节二 二氧化碳的结构和性质 活动一：二氧化碳的结构 【提问】同学们，结合之前学习的内容，请大家思考一个问题：如何从微观和宏观的角度描述二氧化碳？ 【学生回答】从宏观上看，二氧化碳是由氧元素和碳元素组成的。从微观上看，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，每个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成，化学式为CO2。 【讲解】说的非常好，结合二氧化碳的填充模型和球棍模型，我们可以知道二氧化碳是由两个氧原子夹着一个碳原子而形成的一种直线形状的分子。 设计意图 通过微观与宏观双角度描述二氧化碳，帮助学生建立“物质组成-构成-性质”的关联认知，突破抽象概念难点，同时培养从不同维度分析物质的化学思维。 活动二：倾倒二氧化碳实验 【讲解】同学们，现在一起观看探究二氧化碳的性质的视频。 【提问】哪位同学能说一说向高低蜡烛中倾倒二氧化碳实验现象？ 【学生回答】燃烧的蜡烛由下而上依次熄灭。 【讲解】非常好。在“倾倒二氧化碳”的实验中，观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，这一现象能说明二氧化碳具有哪些性质？ 【学生回答】说明二氧化碳密度比空气大，且二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。 【讲解】做该实验时，要将二氧化碳沿着烧杯壁缓慢倾倒，如果倾倒速度过快，二氧化碳容易被冲散，不能很好地在烧杯底部聚集，就难以观察到实验现象，性质决定用途，灭火就是利用了二氧化碳的这一性质。 设计意图 通过直观的倾倒实验现象（如下层蜡烛先熄灭），引导学生从“现象→原因→性质”逆向推理，将抽象的密度、不燃烧也不支持燃烧等性质与具象操作结合，培养实验分析和逻辑推理能力。 活动三：二氧化碳溶解性实验 【提问】现在请同学们观察一瓶二氧化碳气体，说出二氧化碳的颜色、气味和状态，然后向其中加入水，观察塑料瓶发生什么变化？ 【学生回答】二氧化碳在常温、常压下为无色无味的气体，塑料瓶变瘪。 【讲解】软塑料瓶变瘪是因为瓶内压强减小，我们能得出“二氧化碳能溶于水”的性质，在通常状况下，1体积水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强，还会溶解得更多。生产汽水等碳酸型饮料就是利用了二氧化碳的这一性质。 设计意图 先通过直观观察建立二氧化碳颜色、气味、状态的宏观认知，再借塑料瓶变瘪的实验现象，引导学生分析“变瘪”与“溶解”的关联，让抽象的溶解性通过具象现象呈现，培养从观察到推理的科学探究能力。 活动四：二氧化碳的性质 【展示表格】现在请同学们分组交流，总结二氧化碳的性质，并完成表格。 物质 颜色 气味 密度（与空气的比较） 溶解性 是否支持燃烧 二氧化碳 【讲解】二氧化碳在常温、常压下为无色无味的气体，空气的平均相对分子质量为29，如果某气体的相对分子质量大于29，则这种气体的密度比相同状况下空气的大，如果小于29，则其密度比相同状况下空气的小。因此可以知道二氧化碳的密度比空气大。 【提问】二氧化碳的密度比空气大，可以用什么方法收集二氧化碳。 【学生回答】密度比空气大，可以利用向上排空气法收集气体。 设计意图 通过分组交流整合实验中观察到的零散现象，再以表格形式系统化梳理二氧化碳性质，既能培养团队协作与归纳总结能力，又能让知识结构化呈现，强化对二氧化碳性质的整体认知。 活动五：二氧化碳的用途 【提问】利用二氧化碳不支持燃烧，也不能燃烧，我们可以利用这一性质做什么？ 【学生回答】二氧化碳灭火器灭火。 【讲解】是的呢。通常状况下，二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大。二氧化碳像水一样呈现液体、固体和气体三种状态，处于哪一种状态则由温度和气压所决定。在一个标准大气压下，二氧化碳在-79 ℃以下变成固体， 这就是干冰。干冰受热可直接升华为二氧化碳气体。 设计意图 从二氧化碳“不燃烧也不支持燃烧”的性质出发，引导学生逆向推导用途（如灭火），建立“性质决定用途”的化学核心逻辑，将理论知识与实际应用关联，提升知识迁移和解决实际问题的能力。 【讲解】同学们，现在老师给大家展示一下二氧化碳的发现过程，我们知道从原始时期的原始人类对二氧化碳有了一些了解，认为二氧化碳是一种杀生而不留痕迹的凶神妖怪，到1840年让-巴蒂斯特·安德烈·杜马通过实验计算氧和碳的质量比，结合原子量得出氧和碳的原子个数整数比为2：1，推出化学式CO2 设计意图 通过梳理二氧化碳从被发现到明确成分的历史过程，让学生了解科学结论的得出是循序渐进的，感受科学家的探究精神，同时从历史视角深化对二氧化碳性质的认知，培养科学探究的思维方式。 教学环节三 二氧化碳与温室效应 活动六：二氧化碳与温室效应 【提问】观看视频《二氧化碳与温室效应》，19 世纪末，科学家通过计算指出，大气中二氧化碳浓度增加一倍，可使地表温度上升5℃～6 ℃。二氧化碳为什么会产生温室效应呢？ 【学生回答】二氧化碳能吸收地球表面散发的长波红外线，就像给地球盖了一层“保温被”，阻止热量完全散发到宇宙中，从而导致地球表面温度升高，这就是温室效应。 【讲解】说的没错，由于地球被一层大气（即空气）包裹着，地表发出的红外线会被大气“截获”，二氧化碳起到重要作用。这种情况同温室保温的原理类似，因此被称为温室效应。由于存在着温室效应，地球的平均气温能够保持在大约15 ℃。 【提问】除了二氧化碳，还有甲烷、氮氧化物等，也都属于温室气体，阅读表格，为什么二氧化碳对全球变暖的影响最大？ 【讲解】因为二氧化碳在空气中的含量比其他温室气体高。 设计意图 通过视频直观解析温室效应的原理，搭配表格对比不同气体数据，引导学生从“原理认知”到“数据论证”，理解二氧化碳影响最大的原因，将化学知识与环境问题结合，培养环保意识与数据分析能力。 教学环节四 大气中二氧化碳的含量及对环境的影响 活动七：大气中二氧化碳的含量对全球平均气温的影响 【讲解】近200年来，人类活动造成大气中二氧化碳含量急剧增加。2009年，大气 中二氧化碳的体积分数约为0.0387%。然而在工业革命以前，这个数值仅约为 0.028%。 观看视频，了解什么是温室效应。 【提问】对比上面两张图，“1960-2000年全球平均气温变化”、“1960-2000年大气CO₂体积分数”的数据，分析其与二氧化碳排放量增加的关联？ 【学生回答】我们会发现随着大气中二氧化碳体积分数的上升，全球平均气温也在不断上升。 【讲解】是的，对比上面两张图，我们会发现随着大气中二氧化碳体积分数的上升，全球平均气温也在不断上升。二氧化碳含量的增加，导致温室效应加剧，使得地球的平均气温上身，全球气候发生急剧变化，对自然界和人类生活都产生了影响，比如干旱、海平面上升、虫害。 设计意图 通过视频建立温室效应的基础认知，再借两张图表的数据对比，引导学生直观发现气温变化与CO₂体积分数的同步趋势，将抽象的“关联”转化为可视化数据，培养数据解读、逻辑分析及联系化学与环境问题的能力。 活动八：设计实验验证大气中二氧化碳体积分数与温度的关系 【提问】那我们如何设计实验验证大气中二氧化碳体积分数的上升，温度也上升？ 【分组实验】实验器材：两个纸杯、土壤（花盆里的土）、能罩住纸杯的大玻璃瓶、温度计。 实验操作： 小组内成员在两个纸杯中放入等量土壤。 向其中一个纸杯上方的大玻璃瓶内放入一小块干冰，然后将大玻璃瓶罩在该纸杯上；另一个纸杯直接露置在空气中。同时将温度计分别放入两个纸杯周围（有干冰的在玻璃瓶内，露置的在纸杯旁），静置一段时间。 观察记录：每隔一段时间，观察并记录两个温度计的示数变化。 【提问】放入干冰的玻璃瓶内，二氧化碳含量会有什么变化？ 【学生回答】二氧化碳含量会增加。因为干冰升华会变成二氧化碳气体，使玻璃瓶内二氧化碳浓度升高。 【提问】经过一段时间后，两个温度计的示数可能会有什么不同？这能说明什么？ 【学生回答】罩有放干冰玻璃瓶的纸杯周围温度计示数上升得可能更快、更高。这说明大气中二氧化碳体积分数上升时，温度也会上升，模拟了温室效应的效果。 【提问】生活中还有哪些现象和温室效应类似？可以举例说明。 【学生回答】比如汽车在太阳下停放一段时间后，车内温度会很高，这是因为汽车玻璃相当于“温室”的覆盖物，车内空气不流通，热量不易散发，和温室效应原理有相似之处；还有冬天盖着被子会觉得暖和，被子就像“温室气体”一样，阻止身体热量散发出去。 设计意图 通过分组设计实验，让学生将“CO₂体积分数与温度”的关联从理论转化为实践探究，培养实验设计与动手能力；再结合生活举例，将抽象的温室效应与具象场景联系，深化对原理的理解，同时提升知识迁移与团队协作能力。 活动九：制订低碳行动方案 【提问】同学们，我们知道大气中二氧化碳含量过高会带来诸多环境问题，那从降低大气中二氧化碳含量的角度，低碳行动都有哪些途径呢？ 【学生回答】老师，有减少二氧化碳排放和增加二氧化碳吸收这两大途径。 【提问】那减少二氧化碳排放具体可以怎么做呢？ 【学生回答】可以乘坐公共交通，减少使用化石燃料，还能发展太阳能、风能这类可再生能源。 【提问】那增加二氧化碳吸收又有哪些方法呢？ 【学生回答】一方面可以植树造林，树木能吸收二氧化碳；另一方面，二氧化碳也能作为工业原料被利用。 【讲解】大家说得都很对。就像我们看到的人工合成淀粉相关研究，也是在探索二氧化碳的高效利用，为增加二氧化碳吸收、推动低碳发展提供新的可能。 设计意图 通过视频建立低碳行动基础认知，以问答形式引导学生主动思考“低碳”与生活的关联，将抽象的环保理念转化为具体行动；通过逐步设问梳理方案，既强化对温室效应成因的认知，又培养解决实际问题的规划能力，实现知识向实践的转化。 活动十：碳达峰和碳中和 【提问】同学们，观看视频《碳达峰和碳中和》，视频里提到了“碳达峰”和“碳中和”，那大家结合生活实际，说说如何实现“碳达峰、碳中和”呀？ 【学生回答】老师，我们可以以汽车为例，汽车燃烧汽油会排放二氧化碳，少开车多骑车，能减少二氧化碳的排放，这样有助于实现碳达峰，也就是让二氧化碳的排放量不再增长，达到峰值，之后逐步下降，也能为碳中和（通过各种方式抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”）助力。 【讲解】同学们回答得很全面，日常生活中践行低碳理念、助力“碳达峰、碳中和”。 设计意图 以“汽车”这一贴近生活的载体为切入点，结合视频中“碳达峰、碳中和”的概念，引导学生从使用、产业、配套等维度思考具体措施。既让抽象的双碳目标落地，又培养将宏观政策与生活实际结合的分析能力，强化环保责任意识。 活动十一：碳捕集与封存技术 【提问】同学们，观看视频《碳捕集与封存技术》，视频提到了我国首个海上二氧化碳封存项目。大家想想，碳捕集与封存技术（CCUS）对实现“双碳”目标有什么重要意义呢？ 【学生回答】碳捕集与封存技术能把工业等过程中产生的二氧化碳收集起来，然后封存到合适的地方，这样就可以减少大气中的二氧化碳含量，有助于实现碳达峰和碳中和。 【提问】说得很好！那从我们日常生活角度，除了依靠这类技术，我们还能做些什么来助力“双碳”目标呢？ 【学生回答】我们可以节约用电用水，减少使用一次性用品，多乘坐公共交通工具或者骑自行车出行。 【讲解】大家的想法都很棒！这些日常的低碳行为和像碳捕集与封存这样的技术手段结合起来，能更好地推动“双碳”目标的实现，希望大家都能从自身做起，为低碳环保贡献力量。 设计意图 先通过海上封存项目的视频案例，让学生理解CCUS技术对“双碳”的宏观支撑意义，再引导回归日常生活，从技术与个人行动两个维度思考。既兼顾对前沿科技的认知，又让学生意识到自身参与的价值，培养“宏观+微观”的立体思维，强化社会责任与行动意识。。 温室气体：CO2、CH4、O3、氯里昂等。 1.产生原因 一是人类消耗的化石燃料急剧增加，排放的二氧化碳越来越多； 二是消耗二氧化碳的森林因砍伐等原因不断减少。 2.危害 温室效应造成全球气候变暖，导致：一是冰山冰川融化，海平面上升，淹没沿海城市；二是使土地荒漠化，造成农业减产；三是暴雨、洪灾等频发；四是影响自然生态系统，改变生物多样性等。 3.防治 一是制定各种规定，限制二氧化碳的排放； 二是开发新能源，减少化石燃料燃烧，减少二氧化碳的排放；大力植树造林，严禁乱砍乱伐；采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳； 三是传播“低碳”理念，倡导“低碳”生活（“低碳”是指较低的二氧化碳排放）。 第1节 二氧化碳对环境的影响 一、二氧化碳的结构和性质 1、结构：化学式：CO2 二氧化碳由碳元素和氧元素组成的 二氧化碳由二氧化碳构成的 每个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成的 2、 性质： ①现象：燃烧的蜡烛由下而上依次熄灭 分析：CO2一般不燃烧、不支持燃烧，CO2的密度比空气大 ②现象：塑料瓶变瘪（变扁） 分析：无色无味的气体，二氧化碳能溶于水 二、温室气体：CO2、CH4、O3、氯里昂等 1.下列实验现象既能体现二氧化碳的物理性质，又能体现其化学性质的是（　　） A.蜡烛自下而上熄灭 B.软塑料瓶变瘪 C.石蕊溶液变红 D.气球上浮 2、关于二氧化碳的用途，下列说法错误的是（　　） A.灭火 B.生产汽水 C.气体肥料 D.供给呼吸 3、2021年我国政府工作报告中提出“做好碳中和工作”。碳中和是指通过植树造林，节能减排等措施，抵消因人类活动产生的二氧化碳等温室气体排放量，达到相对“零排放”。下列行为不利于实现碳中和的是（　　） A．大量使用一次性餐具    B．使用新技术提高传统能源的利用效率 C．利用风能实现清洁发电    D．研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品 4、“碳达峰”是指我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长；“碳中和”是指到2060年，采取各种方式抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。下列措施不利于“碳达峰”和“碳中和”的是（　　） A、鼓励民众植树造林           B、加大煤和石油的使用 C、培育氢燃料电池汽车产业     D、循环利用CO2制造合成燃料、尿素等物质 在本次教学中，通过视频播放、实验探究和问题引导，学生对二氧化碳组成、性质、用途及影响有了较好理解，形成“结构→性质→用途与影响”认知逻辑。但部分学生对区分温室效应和空气污染的不同概念理解仍有困难。在今后教学中，将化学知识与环境问题、生活实践结合，兼顾知识传授与素养培养，建立“性质决定用途”的化学核心逻辑，提升知识迁移和解决实际问题的能力。实验环节可进一步优化，增加学生动手操作机会，提高学生参与度和探究能力。同时，要加强对学生课堂反馈的关注，及时调整教学节奏和方法，以更好地达成教学目标。 / 学科网（北京）股份有限公司 $