新疆克拉玛依市第三中学2026-2027学年九年级上学期作业设计（人教版九年级化学第六单元课题3）

课题名称：二氧化碳的性质和用途作业设计 参评教师姓名：宋婕 学校：克拉玛依市第三中学 作业所属章节：人教版九年级化学第六单元课题3 学生基础情况简介：学生进入第6单元学习之前，已经在小学科学、七年级生物以及九年级化学第1、第2单元接触过CO2的相关知识，对CO2的性质与用途有一定基础。 （一）课前作业 【题目1】（创编）请仔细阅读下列手提式二氧化碳灭火器说明，思考并回答以下问题 （1）阅读二氧化碳灭火器的“适用范围”，预测CO2能灭火是与其_____________的化学性质有关。 （2）阅读二氧化碳灭火器的“使用方法”并回答：与干粉灭火器需要“对准火焰根部”喷射不同的是，二氧化碳灭火器使用时需要“对准火焰上部”进行喷射，预测这与CO2的__________________性质有关。 （3）阅读二氧化碳灭火器“说明”第6条并回答：在密闭或狭小场所使用后人应迅速撤离，预测这与CO2的_____________性质有关。 【题目2】（创编）请仔细阅读下列有关“雪碧”饮料的说明，回答以下问题 （1）配料表中有“二氧化碳”，说明CO2具有_________的性质；你能设计一个小实验方案并画出实验简图，检验雪碧中确实含有CO2吗？ 实验设计方案 实验简图 （2）“雪碧”通常又被称为“碳酸”饮料，但是查阅配料表我们并未发现“碳酸”这一物质，请通过查阅资料，尝试解释为什么“雪碧”又被称为“碳酸”饮料的原因。________________________________设计意图： 作业设计聚焦课程标准中“认识二氧化碳的主要性质，认识物质的性质与用途的关系”，使用了2022版新课程标准中提供的“通过典型实例，帮助学生认识物质性质与用途的关系，展现丰富、鲜活的物质应用事实，引导学生基于物质性质对物质应用进行分析、解释”的教学策略建议，旨在培养学生“物质性质决定用途”的化学观念，以及“分析、综合、归纳”的科学方法，达到学业质量标准“能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系”、“能设计简单实验，检验二氧化碳”的要求。 实施建议： 1.学法指导：根据“最近发展区”理论，在学生已有的关于二氧化碳性质的基础之上，回顾第1单元中的学生常见的物理性质如“溶解性”、“密度”，化学性质如：“不支持燃烧”、“不可燃”、“与××反应”等，同时结合第二单元有关氧气的性质与用途的学习思路，对二氧化碳的性质与用途之间的学习方式进行迁移。以身边常见的物质（灭火器、汽水）为脚手架，从化学视角进行归纳与分类。 2.完成时间：10分钟 （二）课堂作业 【题目1】（创编）固态二氧化碳缓释片的探究与讨论 图1 二氧化碳缓释片 图2 CO2浓度检测器和检测液 第三中学化学小组成员小明、小丽、小华对“网红”产品固体二氧化碳缓释片（图1），以及CO2浓度检测器和检测液（图2）产生了浓厚兴趣。该缓释片号称能快速便捷的补给草缸中的二氧化碳，促进水草生长，小组成员对此展开了系列的研究与讨论活动。 【资料】该品牌二氧化碳缓释片主要成分为柠檬酸（化学式为C6H8O7）、碳酸钙、粘合剂 【反应原理】柠檬酸和碳酸钙遇水后发生化学反应，生成CO2,化学方程式为：2C6H8O7+3CaCO3=(C6H5O7)2Ca3+3CO2↑+3H2O，其中(C6H5O7)2Ca3为可溶物 （1） 增加二氧化碳能够改善水草长势的原因是其促进了________作用，“注意事项”中提到CO2太多会造成鱼类死亡，原因是CO2具有_________________的化学性质。 （2） 鱼缸中的二氧化碳检测液可以检测水中二氧化碳含量多少，是因为二氧化碳具有_______________的物理性质；小明结合所学化学知识，认为可以用紫色石蕊溶液来代替检测液，小丽认为不可行，原因是________________________；小华认为可以用澄清石灰水来代替检测液，小丽也提出了反对意见，原因是____________________________ （3） 小组成员通过一系列的实验发现使用缓释片补充草缸中的二氧化碳含量还是存在一些缺陷，如水体中二氧化碳含量分布不均且不持久、长期使用会导致水质硬度增加从而导致鱼虾死亡几率增大等。你能否从化学的角度解释为什么长期使用二氧化碳缓释片会导致水质硬度增加吗？_________________________________________________ 【题目2】（创编）自然界中的碳循环及相互转化对维持人类生活和生态平衡有重要意义。请结合所学知识以及右图所示，描述二氧化碳在“大气圈⇋水圈”、“岩石圈⇋水圈”、“生物圈⇋岩石圈”、“水圈⇋大气圈”四个圈层之间的循环过程。 （1） CO2在“大气圈⇋水圈”的循环_________________________ （2） CO2在“岩石圈⇋水圈”的循环_____________________________ （3） CO2在“生物圈⇋岩石圈”的循环____________________________ （4） CO2在“水圈⇋大气圈”的循环_____________________________ 【题目3】（创编）科普阅读题：世界最大的从空气中捕集二氧化碳的装置在冰岛启动 （素材来源：节选自《世界最大的从空气中捕集二氧化碳的装置在冰岛启动》[J].中外能源,2021,26(12):88.） 世界上最大的用于从空气中吸收二氧化碳并将其转变为岩石的装置于2021年9月8日开始运行。该装置命名为Orca(冰岛语意为能源)，由4个单元组成，每个单元由两个金属箱组成，外观类似于海上运输用的集装箱。该装置在满负荷运行时，每年将从空气中吸收4000t二氧化碳。根据美国环保署(EPA)的数据，这相当于约870辆汽车的排放量。为收集二氧化碳，该装置用风扇将空气吸入一个收集器，该收集器内装有过滤材料。一旦过滤材料充满二氧化碳，收集器就关闭，并提高温度从过滤材料中释放出二氧化碳，这样可收集到高浓度气体。然后，二氧化碳与水混合后再注入附近1000m深的玄武岩中，在那里转变成石头。 所谓的碳捕集与封存(CCS)的支持者认为， 这些技术可以成为应对气候变化的一个主要工具；但批评者认为，该技术仍然费用过高，而且规模化运行可能需几十年。 （1）“碳捕捉与封存”技术有利于控制　 　的加剧。 （2）将分离聚集的CO2压入地下的过程中，分子间隔会　 　。 （3）将CO2封入蓄水层中发生反应的化学方程式为　 　。 设计意图： 作业设计聚焦课程标准中“能利用常见物质的性质，分析、解释一些简单的化学现象和事实”“以自然界中的碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义”，使用了2022版新课程标准中提供的“通过实物、图片、模型等直观手段，联系学生常见的具体物质，引导学生感受物质的多样性”以及“充分发挥学生必做实验的功能，给学生提供充分的动手实践和动脑思考的机会，经历完整的探究过程；引导学生在反思和交流的基础上，提炼研究物质性质的一般思路与方法”的教学策略建议，旨在培养学生从物质的“存在、组成、变化和用途”多视角认识物质的思路，以及“观察、实验、调查”的科学方法，达到学业质量标准“能基于真实问题情境，依据常见物质的性质，初步分析和解决相关的综合问题”和“能基于物质的性质和用途，从辩证的角度，初步分析和评价物质的实际应用，对低碳行动等社会性科学议题展开讨论”的要求。 实施建议： 1. 学法指导：培养学生对单一物质的认识观：通过指导学生从多个视角认识物质性质的方法，以及采用实验、观察、比较的的策略，让学生对于物质性质的“性质⇋用途”有完整和发展性的认识；培养学生对物质在体系中的认识观：通过让学生查阅资料，观察身边现象等方法，让其了解某一物质在体系中的变化过程，从而加深“变化观”。 2. 完成时间：15分钟 （三）课后作业 基础达标作业 【题目1】（改编）某化学兴趣小组探究二氧化碳在水中的溶解性。 【提出问题】在实验室条件下，1体积的水能溶解多少体积的CO2？ 【进行实验】该小组使用大理石和稀盐酸制取CO2，其化学方程式为___________________。取4支注射器，其中2支注射器分别抽取10mL空气和10mL蒸馏水，另外2支分别抽取10mL的CO2和10mL蒸馏水，并胶管连接(如图1所示)。交替推动2支注射器的活塞，反复多次至体积不再减少为止。 【记录数据】 实验编号 抽取气体的体积 抽取蒸馏水的体积 充分混合后，气、液的总体积 ① 10 mL空气 10 mL 20 mL ② 10 mL的CO2 10 mL 13 mL 【得出结论】在实验室条件下，空气难溶于水；CO2的溶解性为1体积水最多能溶解_______体积的二氧化碳。 【反思质疑】许老师用数字实验测量了反应前后容器内压强的变化。如图2实验装置所示，收集一瓶CO2，连接压强传感器和一只装有20mL蒸馏水的注射器。开始时，测量到容器内压强为106.07kPa，然后迅速将注射器里的蒸馏水全部压入烧瓶中，并充分振荡烧瓶。压强变化曲线如图3所示。 ①BC段压强迅速上升的原因是_______。 ②CD段的压强减小原因是________________________(用化学方程式表示)，若向烧瓶中滴加紫色石蕊溶液，现象为____________________。 【题目2】（改编）神奇的溶洞 溶洞中形态各异的石笋和钟乳石是通过两个化学反应形成的：①石灰岩中难溶的CaCO3遇到溶有CO2的水生成可溶的Ca（HCO3）2   ②溶有Ca（HCO3）2的水遇热或压强变小时会分解生成碳酸钙沉积下来，有的沉积在洞顶，有的沉积在洞底。日久天长洞顶的形成钟乳石，洞底的形成石笋。 (1)请写出①发生反应的化学方程式____________________________。 (2)要去溶洞探险，从安全的角度考虑，照明方式最好选用______填(“手电筒”或“火把”），原因是__________________________________。 【题目3】（改编）碳中和，中国在行动 为减缓温室效应，我国政府向世界庄严承诺，中国将在2060年前实现碳中和，请回答以下问题： （1）“碳循环”与“碳中和”中的“碳”，含义是否相同？______。为什么？_____________________________________。 （2）有人认为碳循环过程中碳元素的化合价始终保持不变，你认为是否正确？______，你的证据是（用化学方程式表示）________________。 （3）碳循环中的关键物质一一二氧化碳 ①沼气的主要成分也是甲烷，是利用植物秸秆等废物发酵而成。为解决能源需求跟气候变暖之间的矛盾，有学者建议：用沼气替代天然气，这样就不会额外增加二氧化碳的排放量。请你解释其中的道理_______。 ②某研究机构发明了转化大气中二氧化碳的技术。方法一：在一定条件下，二氧化碳和氢气反应生成甲醇（CH3OH）和水，用甲醇生产人造纤维：方法二：将二氧化碳转化为甲醇后用作燃料。这两种转化方法对大气中二氧化碳含量的影响是（填“增加”“减少”“不影响”）：方法一________________；方法二______________________。 能力提升作业 【题目1】（创编）跨学科作业·跨生物学科 在学习了“二氧化碳对环境的影响”后，同学们对自然界的碳循环进行了如下的探究活动。 活动一：探究自然界中产生CO2的途径 【查阅资料】古丽同学展示了收集到的有关自然界中碳循环的照片（如图1）。写出一条产生CO2的途径__________________________________ 【实验探究】小强同学进行了如图2所示的实验，向萌发的豆子中加入清水，观察到________________________________。证明豆子在萌发过程中产生了CO2气体。 【总结提升】同学们对自然界的碳循环有了更进一步的认识。大气中二氧化碳的含量是相对稳定的，如果大气中二氧化碳含量不断上升，会导致________________现象增强。 【题目2】（创编） 综合实践性作业 正常大气中CO2浓度约为300PPM.政府间气候变化专门委员会（IPCC）第4次评估报告(AR4)指出：自1750年以来，排放到大气中的CO2大约有2/3来自化石燃料燃烧，1/3来自土地利用变化。这些CO2大约有45%留存在大气中，30%被海洋吸收，其余的被陆地生物圈吸收，到20世纪90年代，人类所增排的碳中有1650亿吨仍然停留在大气中。排放到大气中的CO2 ，大约一半在30年里被清除，30%在几百年里被清除，其余的20%通常将在大气中留存数千年。 （1）估算该时期内人类增排的碳中，被海洋以及陆地生物圈所吸收的碳的质量。________________________________________________ （2）通过资料的学习，有关碳循环或大气中增排的CO2等，你可以获得哪些信息？________________________________________________ （3）如果你是化学研究工作者，你会提出哪些方案以减少大气中的CO2含量？________________________________________________ 设计意图： 作业设计聚焦课程标准中“认识物质在生活、生产、科技发展等方面的广泛应用，体会科学的利用物质性质对提高人们生活质量具有重要作用”，使用了与生物联手的跨学科实践活动以及综合实践活动，旨在培养学生“合作、实践、创新”的能力，达到学业质量标准“能从科学、技术、社会、环境的相互关系，辩证分析与化学相关的简单的社会性科学议题，尝试提出自己的见解和建议”的要求。 实施建议： 1. 学法指导：二氧化碳性质较多，在学完本课题之后，可以组织学生先建立本节课的思维导图：线性路径以二氧化碳的“存在→组成→变化→用途”为主线，环形路径以二氧化碳在“大气圈、水圈、岩石圈、生物圈”的循环和转化为主线，让学生在动态、复杂、劣构的真实情境中对二氧化碳建立立体和具象的学习思路。 2.完成时间：10分钟 本作业答案 （一）课前作业 【题目1】（1）不助燃，不可燃（2）密度大于空气（3）CO2 不供给呼吸，浓度过大会引发窒息 【题目2】（1）可以溶于水 实验设计方案 实验简图 取少量“雪碧”、连接导管并通入澄清石灰水，振荡试管看石灰水是否变浑浊 （2） CO2 能溶于水形成碳酸 （二）课堂作业 【题目1】（1）光合作用；不供给呼吸 （2）可以溶于水；不行，不管CO2 溶于水多或少，紫色石蕊试液都是变红且差距不大；如果CO2 过多，澄清石灰水会先变浑浊后变澄清。 （3）因为缓释片与水反应过程中生成了(C6H5O7)2Ca3，增加了液体中Ca2+的含量，导致水中可溶性钙离子增加，水的硬度增大。 【题目2】（1）呼吸作用消耗有机物，释放二氧化碳；光合作用吸收二氧化碳，释放氧气 （2）含碳酸钙的岩石会被溶有二氧化碳的水侵蚀，生成的碳酸氢钙又被分解为碳酸钙沉淀。 （3）生物分泌物形成贝壳、珊瑚礁等碳酸钙沉积物 （4）二氧化碳溶于水，形成碳酸；碳酸分解，又形成水和二氧化碳 【题目3】（1）温室效应（2）减小（3）CO2+H2O=H2CO3 （三）课后作业 基础达标作业 【题目1】：  CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO 2↑  ；0.7  ； 水本身占有一定空间，导致气体被压缩，压强增大 ； CO2+H2O=H2CO3     溶液由紫色变为红色 【题目2】（1）CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2 （2）火把，若CO2含量过高火把会熄灭，起到预警作用 【题目3】：（1）“碳循环”与“碳中和”中的“碳”，含义不相同，前者指碳元素，后者指二氧化碳； （2）不正确，如碳燃烧生成二氧化碳，碳由游离态转化为化合态。化合价发生了改变，该反应的化学方程式为：； （3）①沼气是利用植物秸秆等废物发酵而成，沼气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳。植物又可通过光合作用吸收二氧化碳，形成碳循环，不会额外增加碳排放量； ②方法一：在一定条件下，二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水，用甲醇生产人造纤维，反应消耗了二氧化碳，且没有二氧化碳生成，能减小二氧化碳含量； 方法二：将二氧化碳转化为甲醇后用作燃料。甲醇燃烧又生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，甲醇中碳元素完全来自于二氧化碳，故生成二氧化碳的质量与消耗二氧化碳的质量相等，故填：不影响。 能力提升作业 【题目1】呼吸作用；石灰水变浑浊；海平面升高 【题目2】（1）总量×45%=1650（吨），所以总量为3667吨；被海洋和陆地生物吸收的量=总量×55%，所以3667×55%=2017（吨）。 （2）自然界会对二氧化碳进行自我消化，如海洋、陆地生物圈都会吸收二氧化碳 （3）从源头上：减少化石燃料的燃烧，开发新能源；对于已经产生的二氧化碳，开发海洋和陆地对多余二氧化碳的封存技术。 1 学科网（北京）股份有限公司 $