5.1二氧化碳的性质与用途第一课时教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

二氧化碳的性质与用途（第一课时） 沪教版九年级化学上册 教学设计 一、教材分析 本节选自沪教版九年级化学上册本章第1节第一课时。本章在氧气之后研究身边物质，二氧化碳既是前面知识的延伸，又为后续学习碳及其化合物奠定基础。教材从生活情境出发，通过实验探究引导学生认识二氧化碳的性质，建立“性质决定用途”的化学思维。 二、四维核心素养 化学观念：通过实验探究，形成“性质决定用途”的化学观念。 科学思维：基于实验现象分析推理，发展归纳总结的思维能力。 科学探究：完成对比实验，亲历提出问题到得出结论的探究过程。 科学态度与责任：联系生活实际，培养严谨求实态度与环保意识。 三、教学重难点 教学重点：二氧化碳的物理性质和化学性质，以及性质与用途之间的对应关系。 教学难点：通过实验现象分析推理二氧化碳的化学性质，特别是二氧化碳与水、与澄清石灰水作用的实验设计与现象解释，帮助学生建立从现象到本质的科学思维路径。 四、设计意图 本节课以“生活中的二氧化碳”为大情境，采用任务驱动式教学，将知识拆解为五个递进式学习任务。从学生熟悉的生活场景切入，激发探究欲望；通过系列实验活动，让学生在动手操作、观察记录、分析推理中自主建构二氧化碳的性质知识体系；再通过“性质—用途”对应讨论，落实“性质决定用途”的核心观念。设计遵循“从生活走进化学，从化学走向社会”的课程理念，强调学生主体地位和探究过程，注重培养实验操作能力和科学思维品质，同时渗透安全意识和环保教育。 五、教学过程 任务一：情境导入——寻找身边的二氧化碳 【任务情境】教师播放一段短视频，内容依次呈现：舞台上的云雾效果、打开碳酸饮料时冒出的气泡、消防员使用灭火器灭火、大棚蔬菜种植中使用的气肥装置、温室大棚内的景象。视频结束后，教师提问：“这些场景中都出现了同一种物质，你们知道它是什么吗？” 【学生活动】学生观看视频后，根据已有生活经验进行回答，多数学生能够说出“二氧化碳”。教师进一步追问：“关于二氧化碳，你们已经知道哪些信息？请在小组内交流，将你们知道的关于二氧化碳的信息写在学习单上。”学生以四人小组为单位进行讨论，每组推选代表进行全班分享。 【教师引导】教师将学生的回答简要板书在黑板一侧，如“无色气体”“灭火”“碳酸饮料”“光合作用”“温室效应”等。教师总结：“看来同学们对二氧化碳已经有了不少了解，但这些认识大多来自生活经验，今天我们将通过系统的实验探究，从化学的角度来全面认识二氧化碳的性质，并理解它的这些用途背后的科学道理。” 【设计意图】从学生熟悉的生活场景入手，快速激活已有认知，同时制造认知冲突——“你们知道的这些是否准确？是否全面？”从而自然引入本节课的探究主题。通过小组交流，教师可以了解学生的前概念水平，为后续教学提供学情依据。 任务二：观察与实验——认识二氧化碳的物理性质 【任务情境】教师出示一瓶预先收集好的二氧化碳气体（集气瓶正放），提问：“请同学们仔细观察这瓶二氧化碳，结合你们已有的知识，从颜色、状态、气味、密度、溶解性等方面，推测二氧化碳可能具有哪些物理性质？” 【活动1：观察与描述】学生分组观察集气瓶中的二氧化碳气体，描述其颜色和状态。教师提示学生用正确的闻气味方法（扇闻法）来判断二氧化碳是否有气味。学生操作后得出结论：二氧化碳是一种无色、无味的气体。教师追问：“集气瓶为什么正放在桌面上？这说明二氧化碳的密度与空气相比有什么关系？”学生思考后推测：二氧化碳的密度比空气大。 【活动2：验证密度——倾倒二氧化碳实验】教师演示实验：在烧杯中放入一高一低两支点燃的蜡烛，将集气瓶中的二氧化碳像倒水一样缓缓倒入烧杯中。学生仔细观察实验现象，发现低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭。教师引导学生分析：“这个现象说明了什么？”学生讨论后得出结论：二氧化碳的密度比空气大（像水一样可以倾倒），且二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。教师强调：“蜡烛熄灭这一现象，不仅说明了二氧化碳的密度比空气大，还揭示了它的一个重要化学性质——不燃烧也不支持燃烧。” 【活动3：验证溶解性——塑料瓶变瘪实验】教师演示实验：向一个充满二氧化碳气体的软塑料瓶中加入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。学生观察到塑料瓶变瘪了。教师提问：“塑料瓶为什么会变瘪？这说明了什么？”学生小组讨论后分析：二氧化碳溶于水后，瓶内气体减少，压强减小，外界大气压将瓶子压瘪。由此得出结论：二氧化碳能溶于水。教师补充说明：在通常状况下，一体积水约能溶解一体积的二氧化碳，增大压强还会溶解得更多，碳酸饮料就是利用这一原理制成的。 【学生归纳】学生在学习单上整理二氧化碳的物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。教师引导学生对比氧气的物理性质，找出异同点，帮助学生建立知识间的联系。 【设计意图】通过“观察—推测—实验验证—归纳”的探究路径，让学生亲历科学探究的基本过程。每个实验都设置了明确的问题引导，促使学生不仅关注“看到了什么”，更要思考“为什么会这样”，培养基于证据进行推理的科学思维。 任务三：实验探究——认识二氧化碳的化学性质 【任务情境】教师承接上一任务提出新问题：“我们已经知道二氧化碳能溶于水，那么二氧化碳溶于水的过程中，有没有发生化学变化呢？如果发生了化学变化，生成了什么新物质？” 【活动1：二氧化碳与水的作用——石蕊变色实验】教师介绍紫色石蕊试液：这是一种酸碱指示剂，遇到酸性物质会变红。教师进行演示实验：取四朵用紫色石蕊试液染成紫色的干燥小花。第一朵小花直接喷稀醋酸，观察到小花变红（说明酸性物质能使石蕊变红）；第二朵小花喷水，观察到小花不变色（说明水不能使石蕊变红）；第三朵小花直接放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察到小花不变色（说明二氧化碳本身不能使石蕊变红）；第四朵小花先喷水，再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察到小花变成红色。 【学生分析】教师引导学生对比四朵小花的实验现象，进行小组讨论：“第四朵小花变红了，而前三朵都没有变红，这说明了什么？”学生分析后得出结论：二氧化碳与水发生了化学反应，生成了一种酸性物质，正是这种酸性物质使紫色石蕊变成了红色。教师告诉学生，这种酸性物质叫做碳酸。 【活动2：碳酸的不稳定性】教师继续演示：将第四朵变红的小花用吹风机小心加热，学生观察到红色小花又恢复为紫色。教师提问：“加热后红色消失了，这说明什么？”学生讨论后得出结论：碳酸不稳定，受热容易分解，酸性消失，石蕊又恢复原来的紫色。教师引导学生思考：“为什么打开碳酸饮料瓶盖时会有大量气泡冒出？”学生联系刚学的知识解释：瓶盖打开后压强减小，溶解在饮料中的二氧化碳逸出，同时碳酸分解产生二氧化碳气体。 【活动3：二氧化碳与澄清石灰水的作用】教师演示实验：向澄清石灰水中通入二氧化碳气体，学生观察到澄清石灰水逐渐变浑浊。教师提问：“这个现象大家在小学科学课上可能已经见过，你们知道这是为什么吗？”教师讲解：二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙发生化学反应，生成了不溶于水的白色固体物质（碳酸钙），所以石灰水变浑浊了。教师强调：“这个反应有一个非常重要的应用——实验室中常用澄清石灰水来检验二氧化碳气体。只要某种气体能使澄清石灰水变浑浊，就说明这种气体是二氧化碳。” 【学生活动】学生在学习单上记录每个实验的操作步骤、观察到的现象和得出的结论，并尝试用自己的语言归纳二氧化碳的化学性质。教师巡视指导，关注学生记录的完整性和准确性。 【设计意图】采用控制变量的对比实验方法，让学生理解科学探究中“排除干扰因素”的重要性。四朵小花的实验设计巧妙地排除了水和二氧化碳本身使石蕊变色的可能性，有力地证明了二氧化碳与水发生了化学反应。这一设计既培养了学生的实验设计能力，又深化了对化学变化本质的理解。 任务四：性质决定用途——联系生活实际 【任务情境】教师提出任务：“现在我们已经系统学习了二氧化碳的性质，请同学们根据这些性质，推测二氧化碳可能有哪些用途，并解释每一种用途分别利用了二氧化碳的什么性质。”教师将学生分成四个小组，每个小组负责讨论二氧化碳的一类用途。 【小组讨论与分享】第一小组讨论灭火器：学生根据“二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大”的性质，解释二氧化碳灭火器的工作原理——二氧化碳覆盖在燃烧物表面，隔绝氧气，从而达到灭火目的。教师补充介绍液态二氧化碳灭火器的优点：灭火后不留痕迹，适合用于图书档案、精密仪器等贵重物品的灭火。 第二小组讨论碳酸饮料：学生根据“二氧化碳能溶于水，且与水反应生成碳酸”的性质，解释碳酸饮料的制作原理——在加压条件下将二氧化碳溶解在水中，饮用时打开瓶盖，压强减小，二氧化碳逸出，产生气泡。教师引导学生体会：正是“能溶于水”这一物理性质和“与水反应生成碳酸”这一化学性质，共同决定了二氧化碳在饮料工业中的应用。 第三小组讨论光合作用与气体肥料：教师简要介绍绿色植物的光合作用——植物利用二氧化碳和水在光照条件下合成有机物并释放氧气。因此，二氧化碳是植物光合作用的原料。在大棚蔬菜种植中，适当增加大棚内二氧化碳的浓度，可以促进植物的光合作用，提高产量，这就是二氧化碳作为“气体肥料”的原理。 第四小组讨论干冰的用途：教师介绍固态二氧化碳俗称“干冰”，干冰升华时吸收大量的热，使周围环境温度降低，且不留下液体。学生据此推断干冰的用途：人工降雨、制造舞台云雾效果、食品冷藏运输等。教师播放干冰升华的视频，加深学生的感性认识。 【全班总结】教师引导学生共同完成“性质—用途”对应表格的填写，将本节课所学的性质与对应的用途一一对应。教师强调：“化学学习中有一个非常重要的思维方式——物质的性质决定它的用途，而用途又反映了物质的性质。今后学习任何一种物质，都要自觉地运用这一思维方式。” 【设计意图】通过小组合作探究的方式，让学生将所学的性质知识与生活中的实际用途建立联系，落实“性质决定用途”这一化学核心观念。每个小组负责一类用途的分析，既保证了讨论的深度，又通过全班分享实现了信息的共享与互补，培养了学生的合作学习能力和知识迁移能力。 任务五：总结梳理与课堂评价 【学生自主总结】教师引导学生对照学习单上的内容，自主梳理本节课所学知识，从物理性质和化学性质两个维度进行归纳整理。请两位学生在全班面前用自己的话总结本节课的主要收获，其他学生进行补充和完善。 【课堂练习】教师出示课堂练习题： （1）下列关于二氧化碳性质的叙述中，属于化学性质的是哪一项？请说明理由。A. 二氧化碳是无色无味的气体 B. 二氧化碳能溶于水 C. 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊 D. 二氧化碳的密度比空气大 （2）请用“性质决定用途”的思路解释：为什么二氧化碳可以用来灭火？ （3）有四瓶无色气体，分别是空气、氧气、氮气和二氧化碳，请设计实验方案将它们一一鉴别出来。 【学生作答与互评】学生独立完成练习后，同桌之间互相交换批改，教师选取典型答案进行全班点评。第三题是一道开放性较强的综合题，教师重点引导学生梳理鉴别思路：先用燃着的木条区分出氧气和二氧化碳，再用澄清石灰水确认二氧化碳，最后剩余的就是空气和氮气，再用澄清石灰水区分。教师在点评中强调实验方案设计的逻辑性和严密性。 【课后拓展任务】教师布置课后任务：请查阅资料，了解“温室效应”产生的原因、对环境可能造成的影响，以及人类可以采取哪些措施减缓温室效应的加剧。下节课进行交流分享。教师强调：“温室效应是一把双刃剑，适度的温室效应使地球保持适宜生命生存的温度，但过度的温室效应会带来一系列环境问题。作为未来的公民，我们有责任了解它、关注它。” 【设计意图】通过自主总结帮助学生建构知识网络；课堂练习及时检测学习效果，第一题考查物理性质与化学性质的区分，第二题考查“性质决定用途”的理解与运用，第三题综合考查多种气体的鉴别方法，具有一定的开放性和挑战性。课后拓展任务将课堂学习延伸到社会生活，培养学生的信息检索能力和环保意识，体现化学学科的社会价值。 六、板书设计 第1节 二氧化碳的性质与用途（第一课时） 一、物理性质 无色无味的气体 | 密度比空气大 | 能溶于水 二、化学性质 1. 不燃烧，也不支持燃烧 2. 与水作用生成碳酸（碳酸不稳定，受热易分解） 3. 与澄清石灰水作用，石灰水变浑浊（检验二氧化碳） 三、性质决定用途 不燃烧不支持燃烧、密度大——灭火 能溶于水、与水反应——碳酸饮料 参与光合作用——气体肥料 干冰升华吸热——人工降雨、冷藏保鲜 学科网（北京）股份有限公司 $