6.3二氧化碳的吸收教案--2026-2027学年九年级化学北京版上册

第三节 二氧化碳的吸收 教案 一、基本信息 学科：化学 学段：初中九年级 课时：1 课时 教材版本：北京 2024 版 对应课标：《义务教育化学课程标准（2022 年版）》 课标要求：能从元素、原子视角认识物质的转化；认识二氧化碳的性质，能书写二氧化碳相关化学方程式；能依据实验事实推测物质的性质，初步形成基于证据推理的思维；能完成二氧化碳与水反应的探究实验，发展科学探究与实践素养；认识自然界碳循环，了解人工捕集、资源化利用二氧化碳的方式，树立绿色低碳理念，落实化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任核心素养。 二、教学目标 化学观念：知道自然界吸收二氧化碳的两条主要途径（植物光合作用、水体吸收）；掌握二氧化碳能溶于水、与水反应生成碳酸的性质，能书写对应化学方程式；认识二氧化碳与氢氧化钙的反应；了解二氧化碳的用途、人工捕集与资源化转化的基本思路，理解物质性质决定用途。 科学思维：能根据实验现象推理二氧化碳的性质；对比水、石灰水、氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的效果，分析差异原因；能从分子角度分析二氧化碳溶于水以及发生化学反应的微观过程。 科学探究与实践：完成二氧化碳与水反应的探究实验，规范操作，记录现象、分析解释；能设计实验验证二氧化碳与水反应生成酸；能根据压强传感器实验图像分析实验结论。 科学态度与责任：认识森林、海洋在碳循环中的作用，理解过量二氧化碳带来的环境问题；了解人工捕集、二氧化碳资源化技术，感受化学助力碳中和、绿色冬奥的价值，建立低碳意识。 三、教学重难点 重点：自然界吸收二氧化碳的途径；溶于水、与水反应的性质；二氧化碳和氢氧化钙的反应；二氧化碳的用途。 难点：区分二氧化碳溶于水（物理变化）和二氧化碳与水反应（化学变化）；基于压强变化图像分析吸收二氧化碳效果；辩证认识森林碳吸收的平衡与风险。 四、教学准备 仪器：塑料瓶、试管、胶头滴管、酒精灯、带导管橡胶塞、集气瓶、压强传感器装置、注射器； 药品：二氧化碳、蒸馏水、石蕊溶液、澄清石灰水、饱和石灰水、40% 氢氧化钠溶液； 其他：护目镜、手套。 五、教学过程 （一）导入新课（3min） 教师导入：上一节我们学习了二氧化碳的排放，自然界存在吸收二氧化碳的途径，来维持碳的平衡。自然界依靠什么吸收二氧化碳？人类如何人工捕获过量二氧化碳？捕获后的二氧化碳又能如何利用？引出课题：第三节 二氧化碳的吸收。 （二）新知 1：自然界中二氧化碳的吸收（10min） 植物的光合作用 大气中的二氧化碳，被植物吸收后以淀粉等糖类的形式蓄积起来。 光合作用定义：植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的淀粉等糖类，并且释放出氧气。 反应表达式： CO₂ + H₂O(CH₂O)ₙ + O₂ 阅读思考：森林对二氧化碳的吸收（光合作用）和排放（呼吸作用），正常情况下两者基本维持平衡。 但二氧化碳浓度持续升高，气温上升，树木和土壤微生物呼吸释放的二氧化碳会超过光合作用吸收的量，森林整体会由碳汇转变为释放二氧化碳。 海洋吸收二氧化碳 海洋吸收二氧化碳存在两种机制： ①海洋生物吸收：类似陆地绿色植物光合作用； ②海水吸收二氧化碳：二氧化碳溶解在海水中，冷海域更容易封存二氧化碳。 观察・思考 观察图 6-22，思考： 海洋中水吸收二氧化碳反映了二氧化碳的哪些性质？ 海洋中二氧化碳浓度增大，可导致海水酸化。依此资料，你有什么新的推测？ 参考答案： 二氧化碳能溶于水；二氧化碳能与水发生化学反应。 海水酸化会破坏海洋生物生存环境，影响海洋生物生长，破坏海洋生态平衡。 （三）探究・实践：探究二氧化碳进入水中发生的变化（16min） 探究目的：探究二氧化碳进入水中发生的变化。 安全提示：本实验须佩戴护目镜和手套完成。 猜想及依据 二氧化碳能溶解于水，依据是：汽水等饮料中溶有二氧化碳。 二氧化碳能与水发生化学反应生成酸，依据是：二氧化碳溶于水后可以使石蕊变红。 进行实验 操作步骤 实验现象 分析解释 1. 向充满二氧化碳的塑料瓶里迅速倒入半瓶蒸馏水，旋紧瓶盖（不能漏气），充分振荡塑料瓶。 塑料瓶变瘪 瓶内二氧化碳溶于水，瓶内气体减少，压强减小，大气压将塑料瓶压瘪。 2. 取两支试管，向其中一支试管中倒入塑料瓶中的液体约 10 mL，滴加几滴石蕊溶液，振荡；另一支试管中倒入 10 mL 蒸馏水，滴加等量的石蕊溶液，振荡。 塑料瓶中的液体滴入石蕊溶液，溶液变为红色；蒸馏水中石蕊溶液不变色。 二氧化碳和水共同作用生成酸性物质，酸使石蕊溶液变红；蒸馏水不能使石蕊变红。 3. 第一支试管分出一半液体倒入新试管中；对其中一支试管稍稍进行加热。 红色溶液加热后，由红色变回紫色。 生成的碳酸不稳定，受热分解，酸性消失。 反思交流 以上实验是否能直接得出二氧化碳与水发生化学反应生成酸的结论？ 回答：不能。无法证明是二氧化碳、水，还是二者共同作用使石蕊变红，缺少对照实验。 实验方案再设计 实验方案：取干燥石蕊试纸，①直接放入盛有二氧化碳的集气瓶；②将干燥石蕊试纸喷水；③将湿润后的石蕊试纸放入二氧化碳集气瓶。观察现象。 现象：干燥试纸遇二氧化碳不变红；水不能使试纸变红；湿润试纸放入二氧化碳瓶中变红。证明二氧化碳和水反应生成酸。 知识点总结 二氧化碳不仅能溶于水，而且能与水发生化学反应生成碳酸。碳酸不稳定，容易分解成二氧化碳和水。 交流・分享 标准状况下，1 L 水能溶解 1.7 L 二氧化碳，溶于水的二氧化碳大部分以分子的形式存在，只有 1%～4% 的二氧化碳转化为碳酸。 画出微观示意图，从分子角度分析和解释二氧化碳溶于水，与水发生化学反应的过程及实验现象。 （四）新知 2：人工捕集二氧化碳（10min） 人类活动排放的二氧化碳，有 50%～60% 不能被海洋和植物吸收而留在大气中，人工捕集是增加二氧化碳吸收的重要手段。 碳捕集流程 烟气预处理：进入装置前，将烟气中携带的杂质分离出去 吸收与解吸：利用化学吸收剂与二氧化碳进行反应，将其与其他气体分离 压缩与脱水：吸附剂吸附水分，通过再生气加热及冷吹对吸附组解吸，分离二氧化碳和水，达到露点要求 液化与储存：采用高压液化或低温液化，储存于相应储罐内 观察・思考 阅读碳捕集过程，思考： 我们能用物理方法分离出空气中的氧气和氮气，为什么不能直接从空气中分离出二氧化碳？ 参考答案：空气中二氧化碳含量很低，直接分离成本高、难度大。 化学吸收即利用化学试剂与二氧化碳反应，如何选择适宜的吸收剂？应考虑哪些因素？ 参考答案：吸收剂要能与二氧化碳反应，易再生，成本低，对环境友好。 二氧化碳与氢氧化钙的反应 常用新制的澄清石灰水（氢氧化钙溶液）检验二氧化碳气体。将气体通入澄清石灰水，通过观察是否有沉淀生成判断该气体是否为二氧化碳。该反应也可吸收二氧化碳，转化为难溶于水的碳酸钙。 氢氧化钠（）易溶于水形成溶液，能与二氧化碳发生化学反应，可作为二氧化碳的化学吸收剂。 观察・思考（压强传感器实验） 实验：比较等体积水（曲线 1）、饱和石灰水（曲线 2）和 40% 氢氧化钠溶液（曲线 3）吸收二氧化碳的效果。 分析图②的实验结果得出实验结论。 结论：吸收二氧化碳效果：40% 氢氧化钠溶液 > 饱和石灰水 > 水。 查找相关资料，分析解释为什么三种液体吸收二氧化碳的效果不同。 解释：水只能溶解少量二氧化碳；氢氧化钙溶解度小，溶液中溶质少，吸收量有限；氢氧化钠易溶，溶液中溶质多，可大量消耗二氧化碳。 三条曲线在 200 s 前都有压强变大的现象；在 800 s 左右时压强都 “突然” 变小，请解释原因。 解释：200s 前加入液体，液体快速注入，挤压瓶内气体，压强短暂升高；800s 后二氧化碳持续被吸收，瓶内气体减少，压强快速下降。 （五）新知 3：二氧化碳的应用及转化（7min） 捕集的二氧化碳大部分储存于地下深处，少部分直接应用于各领域。二氧化碳是重要化工原料。 二氧化碳用途：光合作用、生产碳酸饮料、冷藏食品、制造化肥、合成医药、储存粮食、灭火；北京冬奥会 “冰丝带” 利用二氧化碳制冰，替代氟利昂，绿色环保。 观察・思考 查阅资料，用二氧化碳性质解释用途，完善表格： 应用 反映的性质 涉及的化学方程式 备注 灭火 密度比空气大，不燃烧、不支持燃烧 无 隔绝氧气灭火 制碳酸饮料 二氧化碳能溶于水，可与水反应生成碳酸 加压条件下增大溶解量 光合作用 二氧化碳作为反应物，在光照、叶绿体条件下合成糖类 CO₂ + H₂O(CH₂O)ₙ + O₂ 自然界碳循环 二氧化碳制冰 固态二氧化碳升华吸热，降温制冷 无 绿色制冷剂 镁条在二氧化碳中燃烧实验 观察实验：将镁条在酒精灯上点燃后，立即伸入充满二氧化碳的集气瓶中。 现象：剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体，瓶壁有黑色固体；化学方程式： 二氧化碳灭火器不适用于金属镁等活泼金属燃烧火灾。 二氧化碳资源化利用 除直接利用外，二氧化碳可通过化学反应转化为高价值化学品、燃料，实现资源化利用。 三条转化路径： 路径 a：耦合低碳能源，干气重整，FT/FTO 技术，制 α- 烯烃、乳化剂、油品。 路径 b：耦合低碳能源，电解水制氢气，加氢，制甲醇、汽油烃馏分、甲酸。 路径 c：直接转化利用，光催化 / 电催化还原，制乙醇、一氧化碳、乙烯。 资料检索任务 用化学方程式描述主要的化学反应。 从绿色化学、投入成本、实现难度等角度评价以上技术的可行性。 （六）课堂小结（3min） 本节课学习自然界吸收二氧化碳的途径：植物光合作用、海洋吸收；通过实验探究认识二氧化碳溶于水，以及二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸不稳定易分解；学习二氧化碳与氢氧化钙的反应；了解人工捕集二氧化碳的流程，对比不同试剂吸收二氧化碳效果；认识二氧化碳的用途，了解二氧化碳资源化转化技术，体会化学助力碳中和。 （七）作业布置 整理本节课二氧化碳相关化学方程式； 完成压强传感器实验三个问题； 查阅资料，完成二氧化碳资源化利用技术的任务。 六、板书设计 第三节 二氧化碳的吸收 一、自然界吸收 植物光合作用 CO₂ + H₂O(CH₂O)ₙ + O₂森林碳汇：光合吸收、呼吸释放，高温下可转变为碳释放 海洋吸收：生物光合、海水溶解 二、与水的探究实验 能溶于水（物理变化） （化学变化，碳酸，使石蕊变红） （碳酸不稳定，受热分解） 三、人工捕集二氧化碳 碳捕集流程：预处理→吸收解吸→压缩脱水→液化储存 （检验、吸收） 吸收效果：溶液 > 饱和石灰水 > 水 四、二氧化碳的应用与资源化转化 用途：灭火、制碳酸饮料、制冰、化工原料、光合作用原料 资源化：转化为甲醇、乙醇、乙烯等 七、教学反思 本节课以自然界碳循环为线索，落实 2022 版课标要求，以学生必做探究实验为主线，通过塑料瓶实验、石蕊对照实验，区分二氧化碳的溶解与化学反应，发展证据推理能力。结合压强传感器图像，培养学生数据分析能力。联系绿色冬奥、二氧化碳捕集资源化技术，落实科学态度与责任素养。课堂可增加小组讨论，让学生自主设计对照实验，辨析二氧化碳使石蕊变红的本质原因。 word理化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $