3.2 氧气和二氧化碳的性质 第3课时（教学设计）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦自然界碳氧循环核心知识，梳理氧气与二氧化碳的产生消耗途径及维持大气稳定的意义。通过密闭空间发闷的生活体验和百年氧含量稳定的科学数据制造认知冲突，衔接空气组成、氧气二氧化碳性质的旧知，搭建从物质性质到循环系统的学习支架。 此资料特色在于跨学科整合生物与化学知识，通过对比表格分析光合作用与呼吸作用构建物质转化观念，结合双碳目标和CO₂转化技术培养科学态度与责任，如播放《温室效应》视频、学生讨论“食住行绿”低碳行为。帮助学生形成元素守恒思维和环保意识，为教师提供生活化情境导入和跨学科实践活动设计范例。

专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题2 氧气和二氧化碳的性质 第3课时 自然界中的碳氧循环 年级 八年级 学科 化学 课型 新授课 教材 化学新教材沪科版八年级全一册 专题3 课题2 第3课时 教学目标 1.通过分析氧循环和碳循环的示意图，归纳氧气和二氧化碳在自然界中产生与消耗的主要途径，知道氧循环和碳循环对维持大气成分相对稳定的重要意义，建立物质转化与守恒的化学观念。 2.通过了解化石燃料燃烧导致CO₂上升、温室效应加剧的事实，理解人类活动对自然界循环的影响，提升用化学视角分析和解释环境问题的能力。 3.通过了解“碳中和”等理念以及CO₂转化利用的前沿技术，认识化学在应对气候变化中的重要作用，增强低碳环保意识和社会责任感。 教学重点 自然界中氧循环和碳循环的具体途径。 教学难点 理解氧循环和碳循环对维持大气相对稳定的本质意义。 教材分析 本节教学内容源于沪科版五四学制八年级全一册主题二《常见的物质（上）》专题3 课题2 氧气和二氧化碳的性质 第3课时，是在学生已经学习了空气组成、氧气与二氧化碳核心性质后，对两种气体在自然界转化规律的拓展延伸，兼具知识整合性与素养育人价值，是落实“物质转化与守恒”化学观念、渗透科学态度与社会责任素养的重要载体。 按照课标要求与八年级学生认知规律，教材编排逻辑清晰：首先以“氧气为何没有被耗尽”的真实问题引入氧循环，梳理氧气的产生与消耗途径，对比光合作用与呼吸作用的转化关系；再迁移到碳循环，明确二氧化碳的碳源与碳汇路径，辩证认识二氧化碳的作用；最后结合温室效应、双碳目标等现实议题，引导学生理解人类活动对自然循环的影响，建立低碳环保意识。 学情分析 教学对象为八年级五四学制学生，已具备一定的知识基础：此前已经掌握空气的组成、氧气与二氧化碳的主要性质，在生物学科中也学习过光合作用、呼吸作用的基本过程，日常生活中对温室效应、碳中和等热点名词有零散的认知，但尚未建立起“物质转化、元素守恒”的化学思维，难以将零散的生活经验、跨学科知识与自然界的元素循环建立关联，对“碳氧循环维持大气成分稳定”的本质理解存在难度，也容易出现“二氧化碳是有害气体”的认知误区。 从思维特点来看，八年级学生仍以具象思维为主，对贴近生活的环境议题有较强的探究兴趣，教学中可以结合生活中的低碳行为、碳氧循环示意图等载体，帮助学生搭建认知阶梯，引导学生从宏观的物质转化视角理解循环本质，同时渗透社会责任教育。 教学过程 教学内容 设计意图 环节一 情境导入 问题一——地球上人和动物都在呼吸消耗氧气，燃料燃烧也在消耗氧气，为什么我们没有感觉到氧气被耗尽呢？ 【互动提问】同学们，老师先问问大家有没有过这样的经历：冬天门窗紧闭的教室上了一整节课，或者晚上在家关紧门窗睡了一整晚，起来会觉得脑袋发昏、有点喘不上气？大家可以举手分享下自己的感受。 【学生回答预设1】有过！教室里人多的时候会觉得闷，头有点晕。 【学生回答预设2】冬天家里门窗关久了，早上起来感觉空气不新鲜。 【教师回应】大家说得都很对！封闭空间里人多了，呼吸消耗氧气、排出二氧化碳，就会觉得闷、不舒服。 【教师引导】那老师再给大家算一笔账：我们成年人平静时每分钟呼吸约16次，每天要消耗近0.75 kg的氧气。全球现在有80亿人，再加上无数的动物、工厂烧化石燃料、汽车跑起来烧油——每时每刻都在消耗巨量的氧气、排放二氧化碳。大家想一想：照这么消耗下去，大气中的氧气会不会越来越少？ 【学生思考后回答】可能会变少吧？消耗这么多，又没有补充…… 【教师追问】但事实真的如此吗？科学家从1910年就开始测定大气中的氧含量，到现在一百多年过去了，大气里的氧含量一直稳定在21%左右，几乎没有明显变化！这是为什么呢？ 【学生思考】自由发言。 【学生回答预设】可能有植物在制造氧气。 【教师肯定】对！自然界中存在一套维持氧气含量稳定的机制——这就是我们本节课要学习的第一个核心内容：氧循环。 【教师追问】还有，大家经常在新闻里听到“碳达峰”“碳中和”这些词——咱们国家承诺2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。为什么要花这么大的力气控制二氧化碳的排放量？碳和氧在自然界里是怎么转化、循环来维持大气平衡的？ 【教师过渡】今天我们就一起来学习《自然界中的碳氧循环》，解开这些问题的答案。 【教师板书】专题3 第3课时 自然界中的碳氧循环 通过密闭空间发闷的生活体验切入，认知门槛低、代入感强；用真实的耗氧数据和百年氧含量稳定的科学观测制造认知冲突，打破“消耗多就会变少”的固有认知；结合“双碳”热点，自然引出本节课氧循环、碳循环、环境保护三个学习主题。 环节二 认识氧循环 问题二——空气中含有哪些成分？氧气的含量是多少？ 【过渡】刚才我们说到，大气中的氧气含量一直稳定在21%左右。那空气中到底含有哪些成分？氧气的含量具体是多少呢？ 【教师提问】请同学们回忆一下之前学过的空气组成知识——空气中含有哪些成分？各自的体积分数是多少？ 【学生回答】氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他气体和杂质约占0.03%。 【教师肯定】非常好！氧气在空气中的体积分数约为21%。这个比例虽然看起来不算高，但对于支持生命活动和燃烧来说至关重要。 （呈现课件图片：科学家自1910年开始测定大气中氧的含量，至今几乎没有明显变化） 【教师讲解】大家注意看课件上的信息——科学家自1910年开始测定大气中氧的含量，至今一百多年过去了，几乎没有明显变化。这说明什么？ 【学生思考后回答】说明自然界存在一种维持氧气含量稳定的机制。 【教师肯定】对！这就是我们接下来要研究的核心问题——自然界中的氧循环。 问题三——自然界中，哪些过程在不断地消耗氧气？ 【过渡】刚才我们知道了氧气含量能够保持稳定。但稳定不等于没有消耗——实际上，自然界中消耗氧气的过程非常多。接下来我们就来梳理一下，哪些过程在不断地消耗氧气？ 【教师提问】请同学们从生物活动、生产生活、自然反应三个维度来思考：哪些过程会消耗氧气？小组讨论2分钟，然后派代表分享。 【学生小组讨论】2分钟。 【学生代表发言预设1】生物的呼吸作用会消耗氧气——动物吸入氧气，呼出二氧化碳。 【学生代表发言预设2】化石燃料的燃烧也会消耗氧气——煤、石油、天然气燃烧都需要氧气。 【学生代表发言预设3】微生物的分解作用——动植物遗体被微生物分解时会消耗氧气。 【学生代表发言预设4】还有一些缓慢氧化反应——比如钢铁锈蚀、食物腐烂等，也会消耗氧气。 【教师讲解】大家梳理得非常全面！我们来完整总结消耗氧气的四大途径： 1. 生物的呼吸作用 动物吸入O₂，呼出CO₂ 本质：O₂参与氧化反应，释放能量 2. 化石燃料的燃烧 煤、石油、天然气的燃烧消耗大量O₂ 本质：燃烧是剧烈的氧化反应 3. 微生物的分解作用 动植物遗体被微生物分解，消耗O₂ 本质：O₂参与氧化分解 4. 其他氧化反应（缓慢氧化） 钢铁锈蚀、食物腐烂等 本质：O₂参与缓慢氧化反应 【教师强调】同学们注意，这四类过程的本质都是——O₂参与氧化反应，转化为含氧化合物（主要是CO₂）。氧气被消耗了，但并没有消失，而是转化成了其他物质中的氧元素。 问题四——既然有这么多过程在消耗氧气，那么氧气又是从哪里来的呢？ 【过渡】刚才我们梳理了那么多消耗氧气的过程——呼吸、燃烧、分解……消耗量这么大！那氧气又是从哪里来的呢？谁是自然界中氧气最给力的“生产者”？ 【教师提问】请大家结合生物课上学过的知识，想一想：自然界中什么过程可以产生氧气？ 【学生思考后回答】植物的光合作用！ 【教师追问】对！光合作用是最主要的产氧途径。那光合作用的具体过程是怎样的？文字表达式怎么写？ 【学生回答】二氧化碳 + 水 → 有机物（淀粉）+ 氧气（条件是光照和叶绿体） 【教师板书】CO₂ + H₂O ——光照/叶绿体→ 有机物 + O₂ 【教师讲解】非常准确！光合作用的文字表达式： 二氧化碳 + 水 ——光照/叶绿体→ 有机物（淀粉）+ 氧气 【教师强调】光合作用有三大重要意义： 将无机物转化为有机物 储存能量 释放氧气 这就是为什么我们说光合作用是地球生命的“能量站”和“氧气源”。 【教师追问】除了绿色植物，还有哪些生物可以进行光合作用？ 【学生阅读课件后回答】蓝细菌（蓝藻）等少数细菌也可以进行光合作用，释放氧气。 【教师肯定】对！虽然绿色植物是氧气最主要的“生产者”，但蓝细菌等光合细菌也为地球的氧气做出了贡献。 【教师强调】根据质量守恒定律——反应前后元素种类、原子数目不变。光合作用并没有“创造”氧原子，而是将CO₂和H₂O中的氧原子重新组合，转化为O₂中的氧原子。氧元素只是在不同物质之间转化，不会凭空消失或增加。 问题五——光合作用和呼吸作用是什么关系？它们的作用是相反的吗？ 【过渡】光合作用消耗CO₂、产生O₂；呼吸作用消耗O₂、产生CO₂。这两个过程听起来好像是完全相反的。它们到底是不是相反的呢？我们通过一个对比表格来分析一下。 【教师提问】请同学们从场所、条件、反应物、生成物、对气体的影响、能量变化六个方面，对比光合作用和呼吸作用的异同。大家先独立完成表格的填写，然后小组交流。 【学生活动】独立填写对比表格（2分钟），然后小组交流。 比较项目 光合作用 呼吸作用 场所 叶绿体 所有活细胞 条件 光照 始终进行 反应物 CO₂ + H₂O O₂ + 有机物 生成物 有机物 + O₂ CO₂ + H₂O 对气体影响 消耗CO₂，产生O₂ 消耗O₂，产生CO₂ 能量变化 储存能量 释放能量 【教师提问】通过这个表格，你能得出什么结论？ 【学生思考后回答】光合作用和呼吸作用在物质转化上是相反的——一个消耗CO₂产生O₂，一个消耗O₂产生CO₂。但它们的能量变化也是相反的——一个储存能量，一个释放能量。 【教师肯定】总结得非常到位！光合作用和呼吸作用在物质转化上互为补充，二者构成了氧循环和碳循环的核心纽带。 【教师强调】二者的动态平衡，维持了大气中O₂和CO₂含量的相对稳定。如果这个平衡被打破——光合作用减弱或呼吸作用/燃烧增强——大气成分就会发生变化。 问题六——氧循环对自然界和人类有什么重要意义？ 【过渡】我们了解了氧循环的过程——氧气被消耗，又通过光合作用被补充。那氧循环对自然界和人类到底有什么重要意义呢？ 【教师提问】请同学们想一想：如果氧循环被打破，氧气含量大幅升高或大幅降低，会带来什么后果？ 【学生思考后回答预设1】氧气含量降低——生物会缺氧窒息，无法生存。 【学生思考后回答预设2】氧气含量升高——燃烧会更剧烈，金属锈蚀更快，可能对生命活动也有害。 【教师讲解】非常好！氧循环的重要意义体现在三个方面： 1. 维持O₂含量相对稳定 使大气中氧气含量几乎保持恒定（约21%） 这个比例是支持生命活动和燃烧的最优比例 2. 保障生物呼吸持续进行 为动物和人类提供源源不断的O₂ 没有氧循环，氧气会被耗尽，生命无法延续 3. 维持生态平衡 · 维持健康的生命活动和和谐的生态环境 保障生态系统正常运转 【教师强调】21%的氧含量不是偶然的——这是大自然几十亿年“调控”的结果！氧循环就是这套“调控系统”的核心机制。 【例1】关于自然界中的“氧循环”，下列说法错误的是 A. 动植物呼吸和燃料燃烧过程都发生了氧化反应 B. 绿色植物通过光合作用增加了自然界中的氧原子数量 C. 自然界中通过“氧循环”维持了相对稳定的大气含氧量 D. 森林里空气中的含氧量高于荒漠中空气中的含氧量 【答案】B。 【解析】A正确——呼吸和燃烧都有O₂参与，属于氧化反应；B错误——根据质量守恒定律，光合作用只是将CO₂和H₂O中的氧原子转化为O₂，氧原子总数不变；C正确——这是氧循环的核心意义；D正确——森林中光合作用更强，局部含氧量可能略高。故选B。 【变式】如图为大自然中的氧循环示意图，下列说法错误的是 A. 氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 B. 图中只有物质燃烧是化学变化 C. 生物呼吸可以消耗氧气释放出二氧化碳 D. 植物光合作用的生成物之一是氧气 【答案】B。 【解析】A正确——氧循环维持O₂和CO₂的相对稳定；B错误——光合作用、呼吸作用、燃烧、微生物分解都有新物质生成，均属于化学变化；C正确——呼吸作用消耗O₂产生CO₂；D正确——光合作用生成物之一是O₂。故选B。 通过回顾空气组成的旧知，唤醒学生的已有知识储备；通过“百年氧含量稳定”的科学事实，强化学生对“氧循环维持含量稳定”的初步认知，为后续学习循环路径做铺垫。 通过分组讨论和四大途径的归纳，帮助学生系统梳理耗氧过程；通过“本质都是氧化反应”的总结，强化“物质转化”的化学思维，为后续理解氧循环的整体过程做铺垫。 通过“氧气从哪里来”的问题引导，衔接生物学科的光合作用知识；通过质量守恒定律的强调，渗透“元素守恒”的化学观念，为后续理解元素循环的本质做铺垫。 通过对比表格的填写和分析，帮助学生系统理解光合作用和呼吸作用的区别与联系；明确二者在碳氧循环中的核心纽带作用，为后续理解碳循环和人类活动对循环的影响做铺垫。 通过反向假设“氧循环被打破会怎样”，引导学生从正反两面理解氧循环的重要性；通过两道对应训练，巩固氧循环的核心知识点，强化质量守恒观念的应用。 环节三 认识碳循环 问题七——大气中的二氧化碳除了被植物吸收，还去了哪里？ 【过渡】刚才我们学习氧循环时，反复提到了二氧化碳——光合作用吸收CO₂、呼吸作用产生CO₂。那大气中的二氧化碳除了被植物吸收，还去了哪里？它又有哪些来源？ 【教师提问】请同学们迁移氧循环的学习思路，从“产生途径”和“消耗途径”两个角度，梳理二氧化碳在自然界中的循环。小组讨论2分钟，完成表格。 【学生小组讨论】2分钟，填写下表： 产生途径（碳源） 消耗途径（碳汇） ① 动植物的呼吸作用 ① 绿色植物的光合作用 ② 化石燃料的燃烧 ② 江河湖海水体的溶解 ③ 微生物对动植物遗体的分解 ③ 最终转化为碳酸盐（如CaCO₃）沉积 ④ 火山喷发等地质活动 【学生代表分享】各组派代表展示填写的表格。 【教师讲解】同学们梳理得非常完整！我们来看课件上的标准答案： 产生途径（碳源）： 动植物的呼吸作用——产生CO₂ 化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧——产生大量CO₂ 微生物对动植物遗体的分解——产生CO₂ 火山喷发等地质活动——产生CO₂ 消耗途径（碳汇）： 绿色植物的光合作用——吸收CO₂ 江河湖海水体的溶解——吸收CO₂ 最终转化为碳酸盐（如CaCO₃）沉积到岩石圈——固定CO₂ 【教师强调】二氧化碳的产生和消耗涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈四大圈层的相互作用。碳循环是全球性的元素循环，比氧循环涉及的范围更广。 【教师总结】碳循环的本质是：碳元素在四大圈层之间不断转化、迁移，维持大气中CO₂含量约0.03%的相对稳定。 问题八——碳循环对自然界和人类有什么重要意义？ 【过渡】我们了解了碳循环的过程。那碳循环对自然界和人类有什么重要意义呢？ 【教师提问】碳循环的意义和氧循环有什么相似之处？又有什么不同？ 【学生思考后回答】相似之处：都是维持某种气体含量的稳定。不同之处：碳循环还涉及有机物的生成，为生态系统提供物质基础。 【教师讲解】非常好！碳循环的三大意义： 1. 维持CO₂含量相对稳定 使大气中二氧化碳的含量几乎保持恒定（约0.03%） 2. 维持碳—氧平衡 保障生物圈中O₂和CO₂的动态平衡 3. 保障生态系统的物质循环 为生物提供有机物质基础，维持食物链 光合作用将无机物转化为有机物，是生态系统的“物质基础” 【教师强调】碳循环和氧循环是紧密联系、相互依存的——光合作用同时参与了碳循环和氧循环，呼吸作用也同时参与了碳循环和氧循环。二者共同维持了地球生态系统的稳定。 问题九——CO₂没有毒性，但浓度高了对人体会有怎样的影响？ 【过渡】提到二氧化碳，很多同学可能会觉得它“有毒”。但实际上，CO₂本身并没有毒性。那浓度高了为什么会让人不舒服呢？ 【教师提问】大家看课件上的表格——不同浓度的CO₂对人体的影响： 空气中CO₂的体积分数 对人体的影响 1% 气闷、头昏、心悸 4%~5% 气喘、头痛、眩晕 8%以上 神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡 【教师提问】从表格中你能得出什么结论？CO₂的危害本质是什么？ 【学生思考后回答】CO₂浓度越高，对人体危害越大。但CO₂本身没有毒性——它只是挤占了氧气的空间，导致人体缺氧。 【教师肯定】非常准确！CO₂本身无毒，但含量过高会挤占氧气空间，导致人体缺氧。这就是为什么进入久未开启的菜窖、枯井之前要做灯火实验——用点燃的蜡烛检测CO₂浓度是否过高。 【教师强调】所以，CO₂的危害本质是“缺氧”，而非“中毒”。这是一个非常重要的认知区别！ 问题十——CO₂浓度高了，对自然环境有怎样的影响？ 【过渡】CO₂浓度高了不仅对人体有影响，对自然环境的影响更深远、更严重。 【教师讲解】随着社会的发展，煤、石油、天然气的消耗量急剧增加，人类排放的二氧化碳越来越多。而能吸收二氧化碳的森林，因为天灾和人类的乱砍滥伐而不断减少。空气中二氧化碳的含量呈上升趋势，二氧化碳的自然平衡被打破了。 （呈现课件图片：全球二氧化碳排放量变化曲线、全球平均温度变化曲线） 【教师提问】从这两条曲线中，你能发现什么规律？ 【学生观察后回答】CO₂排放量和全球平均温度都在上升，而且趋势很一致！ 【教师肯定】对！大量科学研究已经证实，CO₂浓度升高是导致温室效应加剧的主要原因。 【教师活动】播放《温室效应》科普视频（约2分钟）。 【视频播放后提问】视频看完了。谁能说说温室效应加剧会带来哪些环境问题？ 【学生思考后回答预设1】冰川融化，海平面上升，沿海城市可能被淹没。 【学生思考后回答预设2】极端天气增多，干旱、暴雨、热浪更频繁。 【学生思考后回答预设3】土地沙漠化加剧，生物多样性减少。 【教师讲解】大家总结得非常全面！温室效应加剧的三大危害： 1. 冰川融化，海平面上升 威胁沿海城市和岛国的生存 一些岛国可能被海水淹没 2. 极端天气增多 暴雨、干旱、热浪等极端天气事件频发 影响农业生产和人类生活 3. 生态系统破坏 气候带迁移，影响生物分布 生物多样性减少，生态平衡被破坏 【教师强调】人类活动——大量燃烧化石燃料和砍伐森林——打破了碳循环的平衡，这是CO₂浓度上升的主要原因。保护环境，就是保护我们自己！ 问题十一——如何辩证地认识二氧化碳呢？ 【过渡】通过前面的学习，我们看到CO₂浓度过高的危害。但CO₂是不是只有坏处没有好处呢？ 【教师提问】请同学们想一想：如果没有二氧化碳，地球会变成什么样？ 【学生思考后回答预设1】没有CO₂，植物就无法进行光合作用，地球上就没有食物来源了。 【学生思考后回答预设2】没有温室效应，地球会变得很冷，不适合生物生存。 【教师讲解】大家思考得很深入！我们来辩证地认识CO₂： CO₂的“利”——不可替代的作用： 维持地球适宜温度：由于地球大气中二氧化碳的温室效应，地球的温度能维持在目前适合人类生存的温度。没有温室气体，地球的温度可能会比现在低30℃左右。 光合作用的原料：CO₂为地球增添绿色，没有二氧化碳，植物无法进行光合作用，地球上的生物就失去了生存的基础。 CO₂的“弊”——浓度过高带来的问题： 温室效应加剧，冰川融化、海平面上升 极端天气增多，生态环境恶化 高浓度CO₂导致人体缺氧 【教师强调】我们的核心目标是维持CO₂含量的稳定，而非完全消除CO₂。CO₂本身不是“坏东西”，而是“好东西用过量了”——浓度太高才会产生问题。 【例2】自然界中的碳、氧循环对生态环境具有重要的意义，下列过程中能够消耗二氧化碳的是 A. 燃料燃烧 B. 光合作用 C. 食物腐败 D. 工业炼铁 【答案】B。 【解析】燃料燃烧、食物腐败、工业炼铁都会产生CO₂；只有光合作用吸收CO₂。故选B。 【变式】图1、图2是自然界中碳、氧循环简图。下列说法正确的是 A. 即使反应物相同，但反应条件不同，生成物也会不同 B. 转化1、2实现了太阳能与化学能的相互转化 C. 转化3可以将大气中的二氧化碳全部吸收 D. 转化4会大幅度降低大气中氧气含量 【答案】A。 【解析】A正确——CO₂和H₂O在光合作用和呼吸作用中反应物相同但条件不同，生成物不同；B错误——只有光合作用将太阳能转化为化学能，呼吸作用不是；C错误——自然吸收只能消耗部分CO₂；D错误——呼吸作用消耗的O₂会通过光合作用补充。故选A。 迁移氧循环的学习思路，引导学生自主梳理二氧化碳的产生和消耗途径；强调四大圈层的相互作用，拓展学生对碳循环全球性特征的认识；培养知识迁移和归纳能力。 通过对比氧循环的意义，帮助学生建立知识之间的联系；明确碳循环与氧循环相互依存的关系，强化“碳-氧平衡”的整体观念。 通过数据表格的分析，让学生直观认识高浓度CO₂对人体的危害；纠正“CO₂有毒”的错误认知，明确其危害本质是“挤占氧气导致缺氧”；联系灯火实验的安全常识，提升安全意识。 通过排放量和温度变化曲线的对比分析，让学生直观认识CO₂浓度升高与温室效应的关联；通过视频和危害总结，系统呈现温室效应加剧的三大危害；强调人类活动对自然循环的影响，激发环保责任感。 过辩证分析CO₂的“利”与“弊”，帮助学生建立全面、客观看待化学物质的思维方式；通过“维持稳定而非完全消除”的强调，明确环境保护的核心目标；配合两道对应训练，巩固碳循环的核心知识点。 环节四 人类活动与环境保护 问题十二——面对全球性的气候危机，国际社会做出了哪些共同努力？ 【过渡】碳循环失衡导致的全球变暖是全人类共同面临的危机。面对这一全球性挑战，国际社会做出了哪些共同努力？ 【教师讲解】国际社会应对气候变化的历程： 1992年《联合国气候变化框架公约》 确定自1995年起，每年召开联合国气候变化大会以评估进展 1997年《京都议定书》 将温室气体控制或减排设定为发达国家具有法律约束力的义务 2007年《巴厘路线图》 确定了世界各国今后加强落实《联合国气候变化框架公约》的具体领域 2015年《巴黎协定》 有史以来首个普遍性和法律约束力的全球气候协定 核心目标：将全球平均气温升高控制在工业化前水平以上不超过2℃，努力控制在1.5℃以内 各国应制定并通报自己的气候行动目标，每五年进行一次全球评估 【教师强调】气候变化是全球性问题，需要全球各国携手合作。中国作为负责任的大国，在其中发挥了重要的引领作用。 问题十三——作为负责任的大国，中国提出了怎样的目标来履行承诺？ 【过渡】面对全球气候危机，中国提出了明确的目标来履行大国的责任和担当。 【教师提问】大家经常在新闻里听到“碳达峰”“碳中和”这两个词。你们知道它们分别是什么意思吗？我国的实现时间节点是什么？ 【学生思考后回答预设1】碳达峰就是碳排放量达到最高点，以后开始下降。 【学生思考后回答预设2】碳中和就是排放的二氧化碳和吸收的二氧化碳抵消，实现“净零排放”。 【学生思考后回答预设3】我国2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。 【教师讲解】非常准确！我们来看课件上的定义： 碳达峰 某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值 然后经历平台期进入持续下降的过程 是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点 我国目标：2030年前实现 碳中和 某个地区在一定时间内人为活动直接和间接排放的二氧化碳 与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消 实现二氧化碳“净零排放” 我国目标：2060年前实现 【教师强调】“双碳”目标是中国对世界的庄严承诺，体现了中国作为负责任大国的担当！从碳达峰到碳中和，中国只有30年的时间——而发达国家从碳达峰到碳中和普遍用了50-70年。这是“中国速度”，也是“中国担当”！ 问题十四——我国通过什么宏观战略来实现“双碳”目标？ 【过渡】“双碳”目标不是一句口号，需要科学的战略规划来落实。我国通过哪些宏观战略来实现“双碳”目标呢？ 【教师讲解】我国的三大核心战略： 1. 先立后破 先建立清洁能源体系 再逐步替代化石能源 确保能源安全和转型平稳 2. 双控 控制碳排放总量 控制碳排放强度（单位GDP的碳排放量） 双管齐下，精准减排 3. 能源转型 推动化石能源 → 清洁能源 发展太阳能、风能、氢能等可再生能源 【教师提问】大家想一想：为什么是“先立后破”，而不是“先破后立”？ 【学生思考后回答】如果先“破”掉化石能源，但没有新的能源顶上，生产生活就会受影响。 【教师肯定】对！“先立后破”体现了科学、稳妥的治理思路——既要实现减排目标，又要保障能源安全和经济发展。这才是负责任的大国治理！ 问题十五——除了减少排放，科学家还在探索什么新途径来处理CO₂？ 【过渡】除了源头减排，科学家还在探索将CO₂资源化利用的技术——把“废气”变成“宝”，实现变废为宝！ 【教师讲解】近年来，化学家在CO₂转化利用方面取得了重大突破： CO₂ → 甲醇 每生产1吨零碳甲醇可消纳约1.375吨CO₂ 实现全生命周期近零甚至负碳排放 直接助力“双碳”目标 CO₂ → 淀粉 以二氧化碳为直接原料，实现温室气体资源化利用 每生产1吨淀粉约消耗1.8吨CO₂ 为“双碳”目标提供负碳技术选项 CO₂ → 尿素 直接将空气中稀薄的二氧化碳转化为尿素肥料 首次实现开放环境下的“空气捕集-转化-收集”闭环 为碳中和开辟全新路径 【教师强调】这些技术展示了化学在应对气候变化中的核心作用！化学不仅研究物质的性质，更通过创造新物质、新路径来解决人类面临的重大挑战。这就是化学的价值！ 问题十六——作为中学生，我们能为“双碳”目标做些什么？ 【过渡】实现“双碳”目标不仅是国家和企业的责任——我们每个人都可以贡献力量。作为中学生，我们可以做哪些力所能及的事呢？ 【教师提问】请同学们从“食、住、行、绿”四个角度，讨论我们日常可以践行的低碳行为。小组讨论2分钟，然后派代表分享。 【学生小组讨论】2分钟。 【学生代表分享预设1】食——践行“光盘行动”，不浪费粮食。粮食生产、运输、加工都会产生碳排放。 【学生代表分享预设2】住——随手关灯、双面打印纸张、夏天空调调高1℃。这样能减少火力发电产生的碳排放。 【学生代表分享预设3】行——多乘坐公共交通、骑自行车上学、少坐私家车。减少汽车尾气排放。 【学生代表分享预设4】绿——积极参加植树活动、爱护校园和社区绿化。树木通过光合作用吸收CO₂、增加碳汇。 【教师总结】同学们说得非常好！我们来整理一下： 食——节约粮食 按需取餐，践行“光盘行动” 减少粮食生产、运输、加工全链条中的碳排放 住——节约用电 随手关灯、双面打印纸张 夏天空调调高1℃ 减少火力发电产生的碳排放 行——绿色出行 上学骑自行车、多乘坐公共交通 少坐私家车，减少汽车尾气排放 绿——植树护绿 积极参加植树活动 爱护校园和社区绿化 树木通过光合作用吸收CO₂、增加碳汇 【教师寄语】“双碳”目标的实现，需要每个人的参与。你的每一次光盘、每一次关灯、每一次骑自行车、每一棵种下的树——都在为“双碳”目标贡献力量！ 让我们从现在做起，从身边小事做起！ 【例3】物质的循环在自然界中发挥着重要的作用，下列关于常见物质的循环说法不正确的是 A. 水的天然循环可以实现水的自身净化 B. 碳循环过程中没有发生化学变化 C. 光合作用是氧循环中的重要环节 D. 上述三者的循环与人类有着密切的联系 【答案】B。 【解析】A正确——水的天然循环确实有净化作用；B错误——碳循环过程中光合作用、呼吸作用、燃烧等都涉及化学变化；C正确——光合作用是氧循环的核心环节；D正确——三大循环都与人类密切相关。故选B。 【变式】由于自然界中存在碳-氧循环，因此空气的成分基本保持不变。据此回答下列问题： （1）自然界中吸收CO₂的主要途径为______。 （2）有人认为自然界中CO₂越多越好，也有人认为CO₂越少越好，最好没有。你认为是否正确？理由是______。 （3）为防止大气中CO₂的含量不断上升，从节能减排的角度，提出一条合理建议：______。 【答案】（1）光合作用；（2）不正确，CO₂越多会造成温室效应，越少不利于光合作用；（3）开发使用新能源（合理即可）。 【解析】（1）光合作用是吸收CO₂的最主要途径；（2）CO₂的“利”与“弊”需要辩证看待——过多过少都不好，关键是维持稳定；（3）节能减排可从减少化石燃料使用、发展新能源等角度作答。 通过国际应对气候变化进程的梳理，拓展学生的全球视野；通过《巴黎协定》核心目标的介绍，让学生了解国际社会应对气候变化的共同行动，培养人类命运共同体意识。 通过“双碳”目标概念的解释和实现时间节点的强调，让学生了解国家重大战略；通过“30年vs50-70年”的对比，让学生感受中国的决心与担当，增强民族自豪感和社会责任感。 通过三大战略的梳理，让学生理解国家“双碳”战略的科学性和系统性；通过“先立后破”的追问，培养学生理性看待政策的思维能力。 通过CO₂转化利用的前沿技术介绍，让学生认识化学在应对气候变化中的核心作用；激发学生学习化学的兴趣和使命感，树立“学好化学、服务社会”的志向。 通过“食住行绿”四个角度的讨论，将环保理念落实到具体行动中；通过教师的点评和鼓励，强化学生的低碳责任意识；配合两道对应训练，巩固碳循环和环境保护的核心知识点。 知识总结 【教师讲解】同学们，今天我们围绕“自然界中的碳氧循环”这一主题，从三大模块展开了学习。 在认识氧循环模块中，我们学习了氧气的消耗途径（生物呼吸、化石燃料燃烧、微生物分解、缓慢氧化）和产生途径（绿色植物光合作用是最主要来源）；明确了光合作用与呼吸作用在物质转化上互为补充，是碳氧循环的核心纽带；理解了氧循环维持大气中O₂含量约21%稳定的重要意义。 在认识碳循环模块中，我们学习了CO₂的产生途径（碳源：呼吸、燃烧、分解、火山活动）和消耗途径（碳汇：光合作用、水体溶解、碳酸盐沉积）；辩证认识了CO₂的“利”（维持适宜温度、光合作用原料）与“弊”（温室效应加剧、高浓度危害人体健康）；理解了碳循环维持CO₂含量约0.03%稳定的重要意义。 在人类活动与环境保护模块中，我们了解了国际社会应对气候变化的努力（从《京都议定书》到《巴黎协定》）；学习了中国的“双碳”目标（2030碳达峰、2060碳中和）和三大战略（先立后破、双控、能源转型）；认识了CO₂转化利用的前沿技术；最后明确了我们每个人可以从“食、住、行、绿”四个方面践行低碳生活。 【教师寄语】碳氧循环是大自然几十亿年“调试”出来的精妙系统。人类活动打破了它的平衡，但我们也可以用科技和行动来修复它。保护碳氧平衡，就是保护我们共同的家园！ 希望大家从今天做起，从身边小事做起——为“双碳”目标贡献自己的一份力量！ 【课后任务】请同学们完成对应分层作业，并完成以下实践任务： 连续一周记录自己的低碳行为（如光盘行动、随手关灯、绿色出行等），下节课交流分享； 查阅资料，了解我国在新能源领域（如光伏、风电、氢能）的最新成就，感受中国在应对气候变化中的大国担当。 通过总结强化“氧循环→碳循环→环境保护”三大模块的完整认知；通过课后实践任务将环保理念落实到具体行动中，培养学以致用的能力和低碳环保的社会责任感。 课堂小结 七、板书设计 专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题2 氧气和二氧化碳的性质 第3课时 自然界中的碳氧循环 一、认识氧循环 1. 空气中氧气含量：约21% 2. 消耗途径：呼吸、燃烧、微生物分解、缓慢氧化（O₂→CO₂） 3. 产生途径：光合作用（最主要）、光合细菌（CO₂→O₂） CO₂ + H₂O → 有机物 + O₂（光照/叶绿体） 4. 核心纽带：光合作用 ↔ 呼吸作用（物质转化互为补充） 5. 意义：维持O₂含量稳定（约21%）+ 保障生命活动 + 维持生态平衡 二、认识碳循环 1. 空气中CO₂含量：约0.03% 2. 产生途径（碳源）：呼吸、燃烧、分解、火山活动 3. 消耗途径（碳汇）：光合作用、水体溶解、碳酸盐沉积 4. CO₂的辩证认识： 利：维持适宜温度（低30℃）+ 光合作用原料 弊：温室效应加剧 + 高浓度危害健康 5. 意义：维持CO₂含量稳定 + 保障碳-氧平衡 + 提供物质基础 三、人类活动与环境保护 1. 现状：化石燃料过度使用 + 森林砍伐 → 打破碳氧平衡 → 温室效应加剧 2. 国际应对：《京都议定书》→《巴黎协定》（升温控制在2℃以内） 3. 中国“双碳”目标： 2030年前碳达峰（排放由增转降） 2060年前碳中和（排放=吸收，净零排放） 4. 三大战略：先立后破 + 双控 + 能源转型 5. 化学贡献：CO₂→甲醇、CO₂→淀粉、CO₂→尿素 6. 个人行动：食（光盘） + 住（节电） + 行（绿色） + 绿（植树） 随堂练习 1.氧循环也是自然界中的一种重要循环。 （1）空气中氧气的体积分数约为______。 （2）下列过程中，能产生氧气的是______（填序号）。 A. 煤炭燃烧 B. 植物光合作用 C. 人的呼吸 （3）氧气有很多用途。下列属于氧气用途的是______（填序号）。 A. 潜水 B. 灭火 C. 航天 D. 霓虹灯 E. 医疗急救 【答案】（1）21%；（2）B；（3）ACE。 【解析】（1）空气按体积分数计算，氧气约占21%；（2）煤炭燃烧、人体呼吸都消耗氧气，只有光合作用释放氧气；（3）氧气能供给呼吸、支持燃烧，可用于潜水、航天、医疗急救；灭火用二氧化碳，霓虹灯填充稀有气体，B、D错误。 2.碳—氧循环是自然界中物质和能量循环的重要组成部分。下列过程不能体现氧气和二氧化碳可以相互转化的是 A. 绿色植物的光合作用 B. 海水吸收二氧化碳 C. 动植物的呼吸作用 D. 蜡烛的燃烧 【答案】B。 【解析】A光合作用将CO₂转化为O₂，C呼吸作用将O₂转化为CO₂，D蜡烛燃烧将O₂转化为CO₂，都能体现二者相互转化；B海水吸收CO₂仅为溶解过程，没有生成O₂，不能体现相互转化。故选B。 3.“碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环，下列有关分析中，其中正确的是 A. 变化观：“碳循环”和“氧循环”主要发生物理变化 B. 守恒观：“碳循环”和“氧循环”的过程中分子种类不变 C. 微粒观：绿色植物的光合作用使自然界中的碳原子总数减少 D. 平衡观：“碳循环”和“氧循环”有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 【答案】D。 【解析】A错误——碳氧循环伴随光合作用、呼吸作用等化学变化；B错误——化学变化中分子种类一定改变；C错误——根据质量守恒，原子总数不变；D正确——这是碳氧循环的核心意义。故选D。 4.下图为自然界中“碳循环”“氧循环”简图。下列说法正确的是 A. 碳、氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定 B. 碳、氧循环过程中只发生物理变化 C. 碳、氧循环过程中元素守恒，元素化合价不变 D. 碳循环中的“碳”为碳单质，氧循环中的“氧”为氧气 【答案】选A。 【解析】A正确——碳氧循环维持大气成分稳定；B错误——碳氧循环伴随大量化学变化；C错误——O₂→CO₂时氧元素化合价从0变为-2；D错误——碳循环中的“碳”指碳元素，不是碳单质。故选A。 5.如图所示是自然界中的氧循环，下列说法正确的是 A. 氧气只有通过燃烧才能参与氧循环 B. 自然界中的氧循环主要是通过物理变化实现的 C. 绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加 D. 自然界中的氧循环维持了相对恒定的大气含氧量，促进了生态平衡 【答案】D。 【解析】A错误——呼吸作用、缓慢氧化也能让氧气参与氧循环；B错误——氧循环主要通过光合作用、呼吸作用等化学变化实现；C错误——根据质量守恒，氧原子总数不变；D正确——符合氧循环的意义。故选D。 6.自然界存在多种元素及其物质的循环。如图表示的是自然界中的 A. 碳循环 B. 氧循环 C. 氮循环 D. 水循环 【答案】C。 【解析】该循环涉及大气中的氮气被固定为含氮化合物、经生物利用后再分解释放氮气返回大气的过程，符合氮循环的特征。故选C。 教学反思 本节课以“氧气为什么没被耗尽”的生活化问题导入，通过问题链逐步引导学生梳理氧循环、碳循环的途径与意义，结合“双碳”热点拓展化学的应用价值。 本节课注重知识迁移和对比学习：在氧循环的教学中，通过光合作用与呼吸作用的对比表格，帮助学生系统理解二者的区别与联系；在碳循环的教学中，迁移氧循环的学习思路，引导学生自主梳理碳源与碳汇，培养知识迁移和归纳能力。注重辩证思维的培养：通过“CO₂的利与弊”的分析，引导学生全面、客观看待化学物质，避免绝对化的认知偏差。注重国家战略与时政热点的融合：通过“双碳”目标的解读、三大战略的梳理、CO₂转化利用前沿技术的介绍，让学生感受化学在国家战略中的核心作用，增强民族自豪感和社会责任感。 本节课注重将环保意识落实到具体行动：通过“食、住、行、绿”四个角度的讨论，让学生明确低碳行为不是“高大上”的口号，而是日常生活中的每一个小选择。每一个光盘、每一次关灯、每一次骑行、每一棵树——都在为“双碳”目标贡献力量。 本节课的不足与改进方向：第一，部分学生对质量守恒定律的微观本质理解不到位，易出现“光合作用增加氧原子总数”的认知误区，后续可增加微观过程示意图辅助理解；第二，碳循环的“水体溶解”“碳酸盐沉积”等途径相对抽象，可补充更多直观的图片或动画帮助学生理解；第三，前沿技术拓展（CO₂→甲醇、CO₂→淀粉）内容较新，可加入短视频素材进一步提升学生兴趣；第四，本节课涉及光合作用、呼吸作用等跨学科知识，可提前与生物学科教师沟通，了解学生的已有知识基础，做好跨学科衔接。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $