6.2二氧化碳的性质与应用第1课时教学设计-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

课题2 二氧化碳的性质与应用（第一课时） 仁爱科普版 初中化学 九年级上册 一、教材分析 本课题选自仁爱科普版九年级上册，是在学生学习了氧气的性质与制法之后，继续学习的又一种重要气体。教材以“身边的化学物质”为主线，从学生熟悉的汽水、灭火、温室效应等生活现象切入，引导学生通过实验探究二氧化碳的物理性质与化学性质。本课时为第一课时，重点认识二氧化碳的色态味、密度、溶解性及与水、与澄清石灰水的反应，并初步联系其在灭火、制汽水、温室气体等方面的应用，为后续学习二氧化碳的实验室制法及碳循环奠定基础。 二、四维核心素养目标 化学观念：通过实验认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质，建立“结构决定性质、性质决定用途”的基本观念。科学思维：通过观察、对比、推理，分析二氧化碳性质与用途之间的内在联系，发展归纳与演绎思维。科学探究与实践：完成倾倒二氧化碳、二氧化碳溶解性、与水反应、与澄清石灰水反应等实验，提升动手操作与证据推理能力。科学态度与责任：了解二氧化碳与温室效应、低碳生活的关系，形成环保意识和社会责任感。 三、教学重难点 教学重点：二氧化碳的物理性质（密度比空气大、能溶于水）和化学性质（不燃烧也不支持燃烧、与水反应生成碳酸、与澄清石灰水反应）。教学难点：通过实验现象推理二氧化碳与水、与澄清石灰水反应的本质，理解二氧化碳性质与用途之间的对应关系，并能用规范的化学语言描述实验现象和结论。 四、新课导入 教师拿出一瓶冰镇可乐，轻轻拧开瓶盖，让学生观察瓶口冒出的气泡；再取一支点燃的蜡烛放入烧杯，向其中缓缓倒入可乐中逸出的气体，蜡烛熄灭。教师提问：“这些气泡是什么气体？为什么这种气体能让蜡烛熄灭？”由此引出本节课的主角——二氧化碳，激发学生探究其性质与应用的兴趣。 五、上课过程设计意图 本节课以“情境激趣—实验探究—归纳提升—联系生活”为主线，采用任务驱动式教学。从学生熟悉的可乐气泡、灭火现象切入，引导学生提出问题、作出猜想；再通过分组实验让学生亲自动手，在观察、记录、讨论中获取二氧化碳的性质证据；随后通过对比实验和辨析活动，帮助学生突破“二氧化碳与水反应”这一难点；最后将性质与用途对应起来，并延伸到温室效应与低碳生活，落实核心素养。设计意图在于：让学生在“做中学、思中悟”，经历完整的科学探究过程，既掌握知识结论，又发展实验能力、证据推理能力和社会责任感。 六、教学过程 任务一：观察与感知——认识二氧化碳的“庐山真面目” 教师向各小组发放一瓶事先收集好的二氧化碳气体（集气瓶正放在桌面上，瓶身贴有标签），请学生按照“一看二闻三比较”的顺序进行观察，并把观察到的现象记录在学习单上。教师特别强调闻气体气味的正确方法：用手在瓶口轻轻扇动，让极少量气体飘进鼻孔，切不可把鼻孔凑到瓶口去闻。 教师引导学生从颜色、状态、气味三个角度描述：集气瓶中的气体是什么颜色？是什么状态？请一位同学用正确的闻气味方法，小心地闻一闻气体的气味。学生观察后发现，二氧化碳是一种没有颜色、没有气味的气体。教师进一步提问：“我们平时呼出的气体中含有二氧化碳，大家为什么感觉不到它的存在？”学生回答：“因为它无色无味。”教师顺势追问：“既然它无色无味看不见摸不着，科学家是怎么知道它有多重呢？它和空气比，谁更重？”由此引出下一个实验任务。 教师演示“天平称气”实验：在一根细木棍的两端各挂一个相同的小纸袋，调节木棍使其水平平衡。然后将一瓶二氧化碳像倒水一样缓缓倒入其中一个纸袋中。学生观察到，倒入二氧化碳的一端纸袋向下倾斜，木棍失去平衡。教师请学生思考：“这个现象说明了什么？”学生经过讨论得出结论：二氧化碳的密度比空气大，所以倒入纸袋后纸袋变重下沉。教师补充说明：在相同条件下，二氧化碳的密度约是空气的一点五倍，因此可以像倾倒液体一样把它从一个容器“倒”到另一个容器中。教师追问：“那么收集满二氧化碳的集气瓶应该正放还是倒放？为什么？”学生齐声回答：“正放，因为它密度比空气大，倒放会从瓶口逸散。” 教师进一步联系生活：“正是因为二氧化碳密度比空气大，所以我们进入久未开启的菜窖或深井之前，为什么要做灯火试验？”学生思考后回答：“因为二氧化碳密度大，会沉积在底部，浓度过高会使人窒息。”教师及时肯定学生的回答，并强调安全意识。教师再问：“北方冬天在密闭的菜窖里储存蔬菜，蔬菜呼吸会放出二氧化碳，为什么人进去前要点燃一支蜡烛？如果蜡烛熄灭说明什么？”学生补充回答：“说明二氧化碳浓度高，氧气少，人不能进去。”教师点头赞许，指出化学知识能够保护我们的生命安全。 任务二：实验与探究——二氧化碳能“藏”进水里面吗 教师出示一塑料瓶装满二氧化碳的软塑料瓶，提问：“二氧化碳能不能溶解在水中？如果能溶解，瓶子会发生什么变化？”请学生先作出猜想，再动手实验。学生提出不同猜想：有的认为瓶子会变瘪，有的认为瓶子不会有明显变化，还有的认为瓶子会胀大。教师鼓励学生用实验来验证自己的猜想。 学生分组实验：向装满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶盖，用力振荡。学生观察到，塑料瓶很快变瘪，瓶身向内凹陷，发出轻微的“咔咔”声。教师请各组代表描述现象，并解释原因。学生讨论后归纳：二氧化碳能溶于水，瓶中的部分二氧化碳溶解到水里，瓶内气体减少，压强变小，外界大气压把瓶子压瘪了。教师追问：“瓶子变瘪的程度和什么因素有关？”学生回答：“和溶解的二氧化碳多少有关，溶解越多，瓶子越瘪。” 教师追问：“我们平时喝的可乐、雪碧等汽水，打开瓶盖为什么会冒出大量气泡？”学生结合实验回答：“因为汽水在加压条件下溶解了较多二氧化碳，打开瓶盖后压强减小，二氧化碳从水中逸出。”教师补充：工业上正是利用二氧化碳能溶于水且加压溶解更多的性质，来生产碳酸饮料。教师再问：“为什么夏天喝汽水时，瓶子不能剧烈摇晃？”学生结合生活经验回答：“摇晃会加速二氧化碳逸出，瓶内压强增大，打开时容易喷出来。” 教师进一步引导：“二氧化碳溶解在水中，仅仅是简单的物理溶解吗？它有没有和水发生化学反应呢？”有的学生说“只是溶解，没有反应”，有的学生说“可能发生了反应，不然为什么叫碳酸饮料”。教师不急于给出答案，而是引导学生设计实验来证明。由此引出下一个探究任务。 任务三：对比与思辨——二氧化碳与水“牵手”之后 教师向学生介绍一种紫色的植物色素——石蕊，它有一个有趣的特点：遇到酸性物质会变成红色。教师取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花，进行如下对比实验： 第一朵小花直接放入盛满干燥二氧化碳的集气瓶中，观察现象；第二朵小花喷上水，观察现象；第三朵小花喷水后放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察现象；第四朵小花直接喷上稀醋酸，观察现象。 学生分组观察并记录：第一朵小花不变色；第二朵小花不变色；第三朵小花由紫色变成红色；第四朵小花由紫色变成红色。教师引导学生思考：“四朵小花的现象各不相同，分别说明了什么？为什么要做四组实验？只做第三组行不行？”学生小组讨论后得出结论：第一朵说明干燥的二氧化碳不能使石蕊变色；第二朵说明水不能使石蕊变色；第四朵说明酸性物质能使石蕊变红；第三朵变红说明二氧化碳和水共同作用生成了一种酸性物质。只做第三组无法排除是二氧化碳还是水使石蕊变红，必须做对比实验。教师总结：二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸呈酸性，能使紫色石蕊变红。 教师接着把第三朵已经变红的小花用酒精灯小心烘烤，学生观察到小花又从红色变回紫色。教师提问：“为什么烘烤后颜色又变回来了？”学生讨论后回答：“因为碳酸不稳定，受热容易分解，酸性消失，石蕊又恢复紫色。”教师肯定学生的推理，并强调：使石蕊变红的不是二氧化碳本身，而是二氧化碳与水反应生成的碳酸。教师追问：“如果把变红的小花放在教室里不烘烤，过一段时间颜色会变吗？为什么？”学生思考后回答：“也会慢慢变，因为碳酸不稳定，在常温下也会缓慢分解。” 教师联系生活：“夏天喝汽水时为什么会打嗝？为什么冰镇的汽水喝起来更‘冲’？”学生结合本实验回答：“因为体内温度较高，碳酸受热分解，放出二氧化碳气体，所以会打嗝；冰镇后温度低，碳酸不容易分解，二氧化碳溶解得多，所以喝起来更冲。”教师进一步强调，这既是化学性质，也解释了生活中的常见现象。教师再问：“为什么长期喝碳酸饮料对牙齿不好？”学生结合酸性物质的性质回答：“因为碳酸呈酸性，会腐蚀牙釉质。”教师引导学生养成健康的饮食习惯。 任务四：观察与推理——二氧化碳的“身份验证” 教师出示一支盛有澄清石灰水的试管，用吸管向其中吹气。学生观察到，澄清石灰水逐渐变浑浊，像牛奶一样。教师提问：“我们呼出的气体中含有较多二氧化碳，澄清石灰水变浑浊说明了什么？”学生回答：“二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。”教师请一位同学上台，用吸管向另一支澄清石灰水中吹气，其他同学观察现象。这位同学吹了几口后，澄清石灰水也变浑浊了。 教师引导：“这是二氧化碳的一个重要特征反应，实验室里常用澄清石灰水来检验二氧化碳。为什么会变浑浊呢？原来二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应，生成了一种不溶于水的白色固体——碳酸钙，悬浮在水中就使液体变浑浊了。”教师请学生思考：“如果继续向浑浊的液体中通入二氧化碳，会发生什么？”教师演示实验，学生观察到浑浊又逐渐变澄清。教师解释：这是因为继续通入的二氧化碳会与生成的碳酸钙和水反应，生成可溶于水的碳酸氢钙。生活中钟乳石、石笋的形成，就与这一反应有关：含有碳酸氢钙的水从洞顶渗出，温度、压力变化，二氧化碳逸出，碳酸钙沉积下来，日积月累就形成了千姿百态的钟乳石和石笋。 教师进一步联系生活：“盛放石灰水的试剂瓶久置后，内壁常常出现一层白膜，这层白膜是什么？为什么用稀盐酸可以清洗掉？”学生讨论后回答：“白膜是空气中的二氧化碳与石灰水反应生成的碳酸钙；碳酸钙能与稀盐酸反应，生成可溶的物质，所以可以用稀盐酸清洗。”教师及时点评，肯定学生能够把所学知识用于解释实际问题。教师再问：“建筑工地上为什么用石灰浆粉刷墙壁？刚开始粉刷的墙壁为什么会‘冒汗’？”学生结合反应原理回答：“石灰浆的主要成分是氢氧化钙，它与空气中的二氧化碳反应生成坚硬的碳酸钙，使墙壁变白变硬；反应过程中生成水，所以墙壁会‘冒汗’。” 任务五：应用与拓展——性质决定用途 教师出示一组图片：灭火的灭火器、舞台上的烟雾缭绕、大棚里的气肥、冷藏食物的干冰、人工降雨的飞机。请学生以小组为单位，结合本节课所学的二氧化碳性质，为每一幅图片找出对应的性质依据。 学生小组讨论后汇报：因为二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大，覆盖在燃烧物表面可以隔绝氧气，所以可以用来灭火；干冰是固态二氧化碳，升华时吸收大量热，使周围温度降低，水蒸气冷凝成小水滴，所以可以用于人工降雨和冷藏食物；干冰升华吸热，使空气中的水蒸气凝结成小水滴，形成白雾，所以舞台上用它制造云雾缭绕的效果；二氧化碳是植物光合作用的原料，在大棚中适当增加二氧化碳浓度，可以促进植物生长，所以用作气肥。 教师补充：二氧化碳还可以用来做碳酸饮料、做化工原料制纯碱等。教师强调：物质的性质决定了它的用途，用途又体现了性质。研究物质的性质，是为了更好地利用它、服务于人类。教师追问：“二氧化碳灭火器适合扑灭所有火灾吗？”学生思考后回答：“不适合，因为镁等活泼金属能在二氧化碳中燃烧，所以二氧化碳不能扑灭活泼金属引起的火灾。”教师肯定学生的知识迁移能力。 教师进一步引导学生思考：“二氧化碳是不是越多越好？”学生结合已有经验回答：“过多会引起温室效应。”教师介绍：大气中二氧化碳含量升高，会导致全球气候变暖、冰川融化、海平面上升等问题。请学生说一说，在日常生活中可以采取哪些“低碳”行动。学生纷纷发言：随手关灯、绿色出行、少用一次性物品、植树造林、节约用纸、垃圾分类、节约粮食等。教师总结：我们要辩证地看待二氧化碳，既要利用它为人类服务，又要控制其过量排放，守护共同的地球家园。教师播放一段关于“碳中和”的短视频，让学生了解我国在应对气候变化方面的努力，增强学生的社会责任感和国家认同感。 任务六：归纳与建构——梳理本节课的知识网络 教师请学生以小组为单位，用思维导图的形式，把本节课学到的二氧化碳的性质和用途整理出来。教师巡视指导，提醒学生从物理性质和化学性质两个方面归纳，并在每一条性质后面写上对应的用途。 小组代表上台展示本组的思维导图，其他同学进行补充和评价。师生共同完善，形成如下知识框架：二氧化碳是无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水；不燃烧也不支持燃烧；与水反应生成碳酸；与澄清石灰水反应生成白色沉淀；固态二氧化碳俗称干冰，升华吸热。对应的用途有灭火、制碳酸饮料、人工降雨、冷藏保鲜、作气体肥料等。 教师最后总结：今天我们通过一系列实验，认识了二氧化碳这位“看不见的朋友”。希望同学们今后能用化学的眼光观察生活，用科学的思维解释现象，做一个懂化学、爱科学、有责任的现代公民。 七、板书设计 课题2 二氧化碳的性质与应用（第一课时） 一、物理性质 1. 无色、无味的气体 2. 密度比空气大 3. 能溶于水（加压溶解更多） 4. 固态二氧化碳俗称“干冰”，升华吸热 二、化学性质 1. 不燃烧，也不支持燃烧 2. 与水反应生成碳酸（碳酸使紫色石蕊变红，受热易分解） 3. 与澄清石灰水反应，生成白色沉淀（用于检验二氧化碳） 三、性质决定用途 灭火｜制汽水｜人工降雨｜冷藏保鲜｜气体肥料 四、辩证看待：二氧化碳——温室效应——低碳生活 学科网（北京）股份有限公司 $