5.1 二氧化碳的性质与用途（教学设计）化学新教材沪教版九年级上册

5.1二氧化碳的性质与用途 第1课时 二氧化碳的性质与用途 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 新教材沪教版九年级上册 教学目标 1.掌握二氧化碳的物理性质和核心化学性质，熟记相关实验现象与化学反应文字表达式、化学方程式。 2.掌握二氧化碳的检验方法，明确二氧化碳性质与用途的对应关系。 3.通过分组实验探究、现象观察、数据分析，掌握“观察现象—分析本质—归纳性质—推导用途”的物质研究思路。 教学重点 二氧化碳的物理性质、化学性质；二氧化碳性质与用途的对应关系；二氧化碳的检验方法 教学难点 理解二氧化碳与水反应的实验原理，厘清石蕊变色的本质原因。 建立“性质决定用途，用途体现性质”的化学核心思维。 教材分析 本节课选自沪教版九年级化学上册第五章第一节《二氧化碳的性质与用途》，是初中化学核心物质性质探究的重点内容，承接氧气的性质探究学习，是学生系统掌握气体物质研究方法的关键课程。二氧化碳是生活中最常见的化学物质，贯穿生活、生产、环境等多个领域，本节课的学习既巩固了物质性质决定用途的化学核心观念，也为后续二氧化碳制取、酸碱盐知识学习奠定基础。教材以实验探究为核心，由浅入深排布物理性质、化学性质及对应用途，贴合初中生认知规律，同时融入低碳环保、绿色化学理念，兼具知识性与德育性，是培养学生科学探究能力和社会责任素养的重要载体。 学情分析 知识层面：九年级学生已经掌握氧气的性质探究方法，熟悉基本化学实验操作，对二氧化碳有生活化认知，知道汽水含二氧化碳、植物光合作用需要二氧化碳、二氧化碳可灭火，但对其系统的物理、化学性质及性质与用途的内在关联缺乏专业认知，易混淆“二氧化碳不支持燃烧”“二氧化碳使石蕊变红”等核心知识点。 能力层面：学生具备基础的实验观察、现象记录和简单推理能力，但自主设计实验、分析实验本质、归纳总结知识的能力较弱，容易停留在表面现象，无法深挖实验原理。 心理层面：学生对化学实验探究兴趣浓厚，好奇心强，生活化的教学场景和动手实验能充分调动其学习积极性，适合采用问题驱动、实验探究、合作学习的教学模式。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【实物展示】瓶装可口可乐，请同学们打开瓶盖观察现象，结合配料表思考： 1.打开碳酸饮料瓶盖你观察到了哪些现象？ 2.打开瓶盖后产生的气体是什么？生活中该气体有哪些用途？ 【学生思考】学生自由发言，结合生活经验回答：气泡是二氧化碳；二氧化碳可灭火、植物光合作用需要二氧化碳等。教师展示摇晃汽水冒泡，学生直观观察现象，初步感知二氧化碳的存在与特性。 【导入新课】二氧化碳是空气的重要组成成分，与人类生产生活密不可分。我们日常感知的只是它的表面特点，今天我们将通过实验探究，系统学习二氧化碳的性质，并根据性质推导其用途，解锁二氧化碳的化学奥秘。 1.结合生活化场景导入，贴合学生认知，快速激发学生学习兴趣，消除化学知识的陌生感。 2.结合生活化场景导入，贴合学生认知，快速激发学生学习兴趣，消除化学知识的陌生感。 环节一 探究二氧化碳的性质 问题一 二氧化碳有哪些物理性质？ 【教师提问】 1.结合氧气的物理性质研究思路，我们可以从哪些方面探究二氧化碳的物理性质？ 2.如何通过简单实验证明二氧化碳的密度、溶解性特点？ 【学生思考】 回顾气体物理性质研究维度（颜色、状态、气味、密度、溶解性），分组完成实验： 实验1：观察集气瓶中二氧化碳的颜色、状态，扇闻气味，记录现象。 实验2：将盛有空气的小气球置于烧杯中，向烧杯中慢慢通入二氧化碳气体，观察发生的现象。 实验3：向充满二氧化碳的塑料矿泉水瓶中迅速倒入约占容积 1/3 的水，立即旋紧瓶盖并充分振荡，观察发生的现象。 【讲解】 结合实验现象梳理二氧化碳物理性质： 1.实验现象：实验2中观察到气球浮起；实验3中观察到塑料瓶变瘪。 2.通常状况下，二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。常温、常压下，1 体积水中大约能溶解 1 体积二氧化碳。在加压或降温时，水中可溶解较多的二氧化碳。生产碳酸饮料通常是在高压、低温条件下使二氧化碳较多地溶解在饮料中。打开汽水瓶盖，溶解在饮料中的二氧化碳会迅速逸出。 3.补充知识点：加压降温下，二氧化碳可变为无色液体，继续降温凝固成白色固体，即干冰，干冰易升华，升华吸热。 问题二 二氧化碳有哪些化学性质？ 【教师提问】 1.汽水为什么又称为碳酸饮料？二氧化碳气体能溶于水，是否能与水发生化学反应？如何验证？ 2.如何证明打开汽水瓶盖后逸出的气体是二氧化碳？ 3.二氧化碳还具有哪些其他的化学性质？ 【学生思考】 思考二氧化碳的检验方法，猜测二氧化碳溶于水的同时能与水反应并完成实验探究： 实验4：【步骤1 】将白色滤纸条用紫色石蕊溶液浸泡，取出后烘干，放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察实验现象。 【步骤2 】打开一个汽水瓶的盖子，塞上带导管的橡皮塞（注意导管口不能插入汽水中），将导管伸入滴加了紫色石蕊溶液的蒸馏水中，轻轻振荡汽水瓶，观察并记录实验现象。 【步骤3 】将实验 2 中的试管加热，观察并记录实验现象。 实验5：将汽水瓶中逸出的气体通入澄清的石灰水； 实验6：倾倒二氧化碳熄灭阶梯蜡烛实验，观察上下层蜡烛熄灭顺序。 【讲解】 1.实验4中观察到的现象：【步骤1】滤纸片仍为紫色；【步骤2】观察到石蕊溶液变为红色；【步骤3】红色溶液加热后又变回紫色。 综合上述实验可以知道：溶解于水的二氧化碳能与水反应，有能使紫色石蕊溶液变成红色的新物质生成。反应生成的物质是碳酸（ H2CO3 ）。碳酸不稳定，稍加热又分解生成二氧化碳气体和水， 二氧化碳逸散到空气中，石蕊溶液重新变成紫色。反应的化学方程式是：； 2.实验5观察到澄清的石灰水变浑浊，证明汽水瓶中逸出的气体是二氧化碳。 澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液。实验中，通入汽水中逸出的二氧化碳气体后，澄清石灰水变浑浊，说明有难溶于水的物质生成。这是由于氢氧化钙能与二氧化碳反应生成白色的碳酸钙沉淀。 实验室中常利用澄清石灰水检验二氧化碳气体。 澄清石灰水吸收空气中的二氧化碳，发生反应而变质，生成的碳酸钙附着在试剂瓶内壁，因此澄清石灰水需密封保存。 3.实验6观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭。证明二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧，同时还能证明二氧化碳的密度比空气大（物理性质）。 【交流讨论】《石灰吟》是我国明代政治家、文学家于谦创作的一首七言绝句。于谦在诗中描写了从深山中千锤万凿开采的石灰石（主要成分是碳酸钙）经过熊熊烈火焚烧，变成了生石灰（主要成分是氧化钙CaO）。他用石灰石“烈火焚烧若等闲，粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间”的品格，表达了自己的崇高理想与人生追求。 你能从化学变化的角度解读《石灰吟》吗？ 【演示实验】 我们可以通过下列实验证实上述反应。 1. 取一小块片状石灰石，仔细观察，看看是否容易捏碎、敲碎。 2. 用坩埚钳夹持石灰石，放在酒精喷灯外焰上灼烧几分钟后，放在陶土网上冷却，看看石灰石灼烧后是否容易捏碎、敲碎。 3. 将石灰石灼烧后的产物投入盛有冷水的烧杯中，可以观察到什么现象？ 4. 将烧杯静置片刻，取少量上层澄清的液体置于试管中，向液体中吹气，观察现象。 【讲解】 1.实验现象：石灰石呈块状，坚硬不易敲碎；灼烧后变得松散，容易捏碎；将灼烧后的产物投入冷水中，烧杯外壁发热；向上层清液中吹气，观察到澄清的液体变浑浊。 2.反应原理：煅烧石灰石可以得到生石灰，生石灰与水反应可以转化为熟石灰［主要成分是氢氧化钙 Ca(OH)2 ］，相关的化学方程式如下： CaO + H2O = Ca(OH)2 氢氧化钙吸收二氧化碳又可以转化为碳酸钙。 知识总结 1.二氧化碳的物理性质：二氧化碳是无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水 2.二氧化碳的化学性质： （1）能与氢氧化钙反应： （2）能与水反应生成碳酸：； （3）既不燃烧，也不支持燃烧 【例】探究二氧化碳性质的实验装置如图所示，下列说法正确的是 A．a变红说明二氧化碳有酸性 B．b处澄清石灰水变浑浊是因为生成了碳酸钙 C．变红的紫色石蕊试纸加热后会变无色 D．c处导气管伸入烧杯底部更利于证明二氧化碳的密度比空气大 【答案】B 【解析】A、a处变红由于二氧化碳与水反应生成的碳酸具有酸性，不能说明二氧化碳有酸性，A错误。 B、b处澄清的石灰水变浑浊是由于二氧化碳与氢氧化钙反应生成了难溶于水的碳酸钙，B正确。 C、变红的石蕊试纸加热后会变回紫色，不会变为无色，C错误。 D、c处导气管伸入烧杯底部会导致二氧化碳直接通到下层蜡烛处，无法通过下层蜡烛先熄灭判断二氧化碳的密度，D错误。 故选B。 【变式】下列关于探究二氧化碳性质实验的说法正确的是(　　) A.实验只能证明二氧化碳的物理性质 B.实验中紫色石蕊溶液变红，证明试管内溶液呈酸性与二氧化碳有关 C.实验中只观察到试管内石灰水变浑浊 D.实验既能证明二氧化碳易溶于水，又能证明二氧化碳极易与水反应 【答案】B 【解析】A、蜡烛自下而上熄灭，证明二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大，既能证明物理性质，又能证明化学性质，A错误。 B、通入二氧化碳后紫色石蕊溶液变红，说明试管内溶液呈酸性与二氧化碳有关。是二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊溶液变红，B正确。 C、实验过程中由于二氧化碳与氢氧化钙反应后试管内压强减小，可观察到澄清的石灰水变浑浊，且试管内液面上升，C错误。 D、塑料瓶变瘪只能证明二氧化碳能溶于水，不能证明二者发生了反应，D错误。 故选B。 1.沿用气体探究通用思路，帮助学生构建系统化的物质研究方法，培养科学思维。 2.通过直观动手实验，让学生自主获取知识，替代被动灌输，加深知识记忆，提升实验探究能力。 3.针对石蕊溶液变色的本质问题，通过对照实验对比分析，培养学生证据推理、透过现象看本质的化学核心素养。 环节二 二氧化碳的用途 问题三 在生产和生活中有哪些用途？ 【教师提问】 1.结合我们刚刚探究的二氧化碳物理、化学性质，思考对应的生活、生产用途有哪些？ 2.为什么二氧化碳可用于灭火、制作汽水、人工降雨？其原理分别对应什么性质？ 【学生思考】 学生小组合作，建立“性质—用途”对应关系，自主梳理归纳：二氧化碳不燃不助燃、密度大可灭火；能溶于水且与水反应可制碳酸饮料；干冰升华吸热可人工降雨、作制冷剂；能参与植物光合作用可作气体肥料。同时结合生活举例，分享二氧化碳的应用场景。 【讲解】 1.二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，密度比空气大，是优良的灭火剂。 2.干冰升华（或液态二氧化碳汽化）时能从周围环境中吸收大量的热， 是良好的制冷剂，常用于食品的保鲜。干冰升华导致的低温，能使空气中的水蒸气凝结成小水滴，可用于人工增雨。 3.二氧化碳能与水反应生成碳酸，可用于生产碳酸饮料。 4.二氧化碳能与多种物质发生化学反应，是重要的化工原料，常用于生产纯碱、小苏打、化肥、塑料等。 5.绿色植物吸收太阳光能，利用二氧化碳和水制造淀粉等有机化合物，为动物和人类提供能量。二氧化碳可以作为气体肥料。 物质的性质决定了物质的用途，用途体现出物质的性质。 知识总结 用途 性质 灭火 既不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大 制冷剂、人工降雨 干冰升华吸热 生产碳酸饮料 二氧化碳与水反应生成碳酸 检验二氧化碳 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊 作气体肥料 二氧化碳是光合作用的原料 生产纯碱、小苏打、化肥、塑料 CO2中含碳元素，能与多种物质发生反应 【例】在生活生产中碳和碳的氧化物的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是（ ） A．石墨常用作铅笔芯 B．CO可用作气体肥料 C．CO2可作燃料 D．金刚石和石墨的碳原子排列方式相同 【答案】A 【解析】A、石墨深灰黑色，质软，可作铅笔芯，A正确。 B、CO2是光合作用的原料，可作气体肥料，B错误。 C、CO2既不燃烧也不支持燃烧，可用于灭火，不能作为燃料，C错误。 D、金刚石和石墨碳原子排列方式不同，物理性质差异很大，D错误。 故选A。 【变式】下列用途中，既利用了物质的物理性质又利用了化学性质的是 A．干冰用于人工降雨 B．二氧化碳用于灭火 C．二氧化碳用作气体肥料 D．木炭吸附色素、异味 【答案】B 【解析】A、干冰用于人工降雨利用了干冰升华吸热，属于物理性质，A错误。 B、二氧化碳用于灭火，利用了二氧化碳及不燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大，既利用了物理性质又利用了化学性质，B正确。 C、二氧化碳用作气体肥料，利用了二氧化碳是光合作用的原料，属于化学性质，C错误。 D、木炭吸附色素、异味利用了木炭的吸附性，属于物理性质，D错误。 故选B。 1.反向推导、学以致用，强化“性质决定用途，用途体现性质”的核心化学思维，突破教学重点。 2.辩证分析物质的利弊，落实德育目标，培养学生的社会责任与辩证思维。 课堂小结 七、板书设计 5.1 二氧化碳的性质与用途 一、二氧化碳的性质 （一）物理性质： 1. 无色、无味、气体 2. 密度比空气大 3. 能溶于水（1：1） （二）化学性质： 1.能与氢氧化钙反应： 2.能与水反应：； 3.既不燃烧也不支持燃烧 二、二氧化碳的用途 1. 灭火——既不燃烧也不支持燃烧、密度比空气大 2. 碳酸饮料——能与水反应 3. 制冷剂、人工降雨——干冰升华吸热 4.气肥——光合作用 性质决定用途，用途反映性质 随堂练习 1．某小组用如图所示装置探究二氧化碳的性质。下列说法不正确的是 A．CO2分子之间有空隙 B．CO2分子在不断运动 C．干冰升华过程中吸热 D．CO2可与H2O反应生成酸性物质 【答案】A 【解析】A、尽管干冰升华时体积会迅速增大，但该实验无法证明分子之间有间隔，A错误。 B、干冰放置在烧杯底部，侧面的湿润石蕊试纸变红，说明分子在不断运动，B正确。 C、实验过程中烧杯温度降低，说明干冰升华过程吸热，C正确。 D、干燥的石蕊试纸不变色，湿润的变红，说明二氧化碳能与水反应，D正确。 故选A。 2.2025年12月20日，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”在贵州六盘水首钢水钢集团成功商运。温度超过，压力升高至73个大气压以上，二氧化碳就会进入超临界状态，超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳，粘度小，流动快，接近气态二氧化碳。下列对超临界二氧化碳的理解正确的是 A．超临界二氧化碳与二氧化碳的组成不同 B．超临界二氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊 C．超临界二氧化碳容易燃烧 D．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变 【答案】D 【解析】A、超临界二氧化碳与二氧化碳是同种物质，元素组成相同，A错误。 B、超临界二氧化碳与二氧化碳化学性质相同，能使澄清的石灰水变浑浊，B错误。 C、超临界二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，C错误。 D、超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变，D正确。 故选D。 3．为了解溶于水时的压强变化，室温下向集满的密闭三颈烧瓶中注入不同体积的蒸馏水，进行三组实验，每组实验振荡两次，并监测振荡前后体系的压强变化，实验装置及相关数据如图所示。下列分析错误的是 A．两次振荡的时间分别是100 s和200 s B．注入水的体积越小，最终的压强越小 C．本实验不能证明与水发生了化学反应 D．溶解使压强减小的程度大于注水压缩气体使压强增大的程度 【答案】D 【解析】A、振荡可加快二氧化碳的溶解，100s、200s时压强迅速减小，对应两次振荡，A正确。 B、根据图像，加入水的体积越小，最终压强越小，B正确。 C、本实验仅能证明二氧化碳溶于水，不能证明该过程中产生了新物质，C正确。 D、根据图像，最终压强均高于初始压强，说明溶解使压强减小的程度小于注水压缩气体使压强增大的程度，D错误。 故选D。 教学反思 （一）成功之处 本节课采用“问题驱动+实验探究”的教学模式，贴合新课标要求，充分凸显学生主体地位。通过分层实验、递进提问，引导学生自主观察、分析、归纳知识，有效突破重难点，学生课堂参与度高，探究积极性较强。严格遵循“性质推导用途”的逻辑主线，帮助学生构建清晰的知识体系，强化了化学核心思维，同时结合生活场景和环保德育，实现了知识、能力、情感三维教学目标的统一。针对本节课易错点（石蕊变色本质、二氧化碳与碳酸的区别）设计对照实验，精准破解学生认知误区，教学针对性较强。 （二）不足之处 课堂实验环节耗时略长，导致后续用途拓展和课堂练习时间紧张，部分学困生对化学方程式的书写和理解不够熟练。小组合作探究过程中，存在部分学生参与度低的情况，学生自主思考和创新探究的空间不足。 （三）改进措施 1. 优化课堂时间分配，课前提前预习实验操作要点，精简实验讲解时长，预留充足时间用于知识巩固和习题训练，重点强化化学方程式的规范书写。 2. 细化小组分工，明确每位学生的实验、记录、发言职责，倒逼全员参与探究，同时增加课堂随机提问、小组互评环节，激发学生自主思考能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $