探究“二氧化碳的性质”教学设计

李德前

☆创新实验☆

探究“二氧化碳的性质”教学设计

李德前

一、课题说明

围绕二氧化碳的知识点在初中化学知识体系中，一直占据着重要的位置。

基础教育课程改革以来，有关二氧化碳的教学设计，都能联系生活实际，注重化学实验，体现教学风格。但是，也有不少化学教师对教科书上安排的化学实验习惯于照本宣科，而教科书上的实验设计有的不够简洁(如人教版教科书中探究二氧化碳与水反应的“4朵石蕊纸花”实验)，有的药品用量大(如人教版、鲁教版教科书中“二氧化碳溶解性”的实验)，有的缺乏探究性(如沪教版、粤教版教科书中“二氧化碳与水反应”的实验)，有的成功率不高(如人教版、仁爱版教科书中的“二氧化碳熄灭烛火”的实验)。另外，在关于二氧化碳有害浓度检验方法的教学中，有的教科书(如仁爱版)仍在介绍存在安全隐患的“灯火试验法”，其他几个版本的教科书虽没有介绍具体的检验方法，但很多教师受人教版老教材的影响，还是不加思考地给出“灯火试验法”。

近年来，笔者改进了多个有关二氧化碳性质的实验，设计了安全简便的检验二氧化碳有害浓度的方法(石灰水检验法)，但是教研成果只有服务于教学实践才能真正转化为教学资源。鉴于此，笔者在二氧化碳性质的教学中，能够自觉将实验创新成果用于教学，并取得了显著的教学效益。

二、设计理念

三、新课教学

[引言]读小学时，我们就知道了二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；初二生物课上，同学们还知道了人呼出的废气二氧化碳又是光合作用的重要原料。今天，我们就从化学的角度来研究这种用途广泛的常见气体。

[板书课题]二氧化碳的性质

[展示学习目标]

(1)了解二氧化碳的状态变化、溶解性和密度；

(2)知道二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，不能供给呼吸；

(3)认识二氧化碳能够与水、氢氧化钙等物质发生化学反应；

(4)知道检验二氧化碳有害浓度的简易方法；

(5)认识二氧化碳与人体健康的关系，提高自我保护能力；

(6)培养实验操作技能和科学探究能力。

[过渡]本节课我们首先探究二氧化碳的物理性质，然后探究二氧化碳的化学性质(见表1)。

表1 “二氧化碳性质”的教学设计

探究二氧化碳的溶解性[实验]用一次性注射器先吸入10 mL的水，再吸入10 mL的二氧化碳，封闭针管后振荡(装置如图2所示，活塞会自行前移到12 mL刻度处；然后将注射器竖起后猛地下拉活塞(针管内的压强变小)，溶液中会有大量的小气泡冒出(二氧化碳溶解量变小了)。[提问]为什么打开汽水或啤酒瓶盖时会有大量的气泡冒出？玻璃瓶装的啤酒为什么要轻拿轻放？1体积水约能溶解0.8体积的二氧化碳。二氧化碳溶解量随压强的增大而增加，随压强的减小而减少。探究二氧化碳与水的反应[讲述]石蕊试液遇酸会变红。[实验]在T形三通管的竖直管里放入干燥、湿润的石蕊纱布条各一根，然后向三通管里通入二氧化碳(装置如图3所示)。可以发现，干燥的石蕊纱布条不变色，玻璃管下部湿润的石蕊纱布条慢慢变红。[提问]含有二氧化碳的饮料为什么又叫碳酸饮料？二氧化碳密度比空气大，能像液体那样流动；与水反应后生成了酸。探究碳酸的稳定性[实验]取出T形三通管内变红的石蕊纱布条，使其暴露在空气中，纱布条的红色会慢慢褪去(无须加热)。碳酸极不稳定。探究二氧化碳能否燃烧或支持燃烧[实验]在大烧杯里装入适量的细沙，然后插入高低不同的两支燃烧着的蜡烛，再将二氧化碳通过无底矿泉水瓶缓缓注入大烧杯里(装置如图4所示)。可以发现，下面的烛火先熄灭，上面的烛火后熄灭。二氧化碳密度比空气大，能像液体那样流动；二氧化碳不燃烧、不支持燃烧。探究二氧化碳与石灰水反应[实验]向澄清的石灰水中通入二氧化碳气体(或直接向石灰水里吹气)，石灰水很快变浑浊。[提问]为什么常用石灰水检验二氧化碳？二氧化碳与氢氧化钙反应生成了不溶于水的碳酸钙。探究二氧化碳能否供给呼吸[实验]利用图5装置，先缓缓吸气，再缓缓呼气，反复若干次，发现A中石灰水无明显变化，B中石灰水变浑浊。[提问]为什么夏天喝碳酸饮料会有凉爽的感觉？(因为二氧化碳不能供给呼吸，它在排出体外时会带走大量的热)人呼出的气体中二氧化碳含量明显高于空气，所以二氧化碳不能供给呼吸。检验二氧化碳有害浓度的简便方法[投影]空气中的二氧化碳含量对人体健康的影响。[实验]将燃烧着的蜡烛分别放入二氧化碳体积分数为1%,5%,10%的空气中，烛火均无明显变化。将澄清石灰水分别注入二氧化碳体积分数为1%,5%,10%的空气中，石灰水均明显变浑浊，而石灰水在常态空气中不会变浑浊。不能用灯火检验二氧化碳的有害浓度，用石灰水检验既简便又准确。实际生活中如何检验二氧化碳的有害浓度[制作]教师指导学生利用矿泉水瓶制作“深洞空气取样仪”，使人站在地面上就能把洞内空气取出来(如图6所示：瓶口的细绳用来升降瓶子，瓶底的细绳提起后可把瓶中的水倒出，这样洞内空气就会进入瓶中)。[讨论]如何降低地窖内二氧化碳的浓度(学生讨论后汇报结果，教师总结)。向气样中加入适量的石灰水振荡，若变浑浊，则二氧化碳浓度有害。鼓风机抽气，向窖内喷水或石灰水。交流与评价探究结束，学生交流学习体会、互评学习表现；教师对学生的课堂表现和探究成果给予高度评价。课后探究以小组合作的形式，检验社区附近的枯井或地窖中二氧化碳的浓度是否有害(提醒学生：一定要注意安全)。

四、板书设计

二氧化碳的性质

1.物理性质

(1)通常是无色气体；

(2)干冰易升华；

(3)密度比空气大；

(4)能溶于水(1:0.8)，压强增大溶解度也增大。

2.化学性质

(1)能与水反应：CO2+H2O=H2CO3

(碳酸不稳定：H2CO3=ΔH2O+CO2↑)；

(2)不燃烧也不支持燃烧；

(3)能与石灰水反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

(4)不能供给呼吸

(用石灰水检验二氧化碳有害浓度的方法简便、准确)。

五、教学反思

本节课笔者以生产生活为背景，以化学实验为抓手，注重引导学生学习“真实的化学、有用的化学、实验的化学、大众的化学和有趣的化学”，尤其是通过几个实验探究活动，帮助学生认识二氧化碳与人体健康的关系，而且培养了学生的创新精神和实践能力。因此，本节课的三维教学目标基本达成。

当然，教学是一门遗憾的艺术。由于受课堂教学时间的限制，笔者在“探寻检验二氧化碳有害浓度的简便方法”的活动中，探究不够深入。另外由于时间有限，也没有及时安排随堂练习。

[1] 课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书化学:九年级上册[M].北京:人民教育出版社,2006.

[2] 中学化学国家课程标准研制组.义务教育课程标准实验教科书化学:九年级上册[M].上海:上海教育出版社,2009.

[3] 北京市仁爱教育研究所.义务教育课程标准实验教科书化学:九年级上册[M].北京:北京教育出版社,2010.

[4] 化学教材编委会.义务教育课程标准实验教科书化学:九年级上册[M].广州:广东教育出版社,2009.

[5] 范月清.“二氧化碳和一氧化碳”教学设计和反思[J].化学教学,2011,6:35-36,80.

[6] 李德前.二氧化碳性质实验的改进二则[J].实验教学与仪器,2004,12:14-15.

[7] 李德前.二氧化碳性质实验综合设计[J].化学教育,2008,10:49.

[8] 李德前.二氧化碳溶于水的实验设计[J].化学教学,2003,6:12.

[9] 李德前.探寻“二氧化碳有害浓度检验方法”的实验设计[J].化学教育,2009,2:60-61.

2011-10-11

李德前，本科，特级教师。

江苏省徐州市西苑中学。

为了培养学生的实验操作技能和科学探究能力，本课时主要采用实验探究法，引导学生自主探究二氧化碳的一些性质。为突出学生的主体地位，笔者在探究的过程中仅作为组织者、引导者、参与者和合作者；为激发学生的探究欲望，笔者在教学中注重联系生产生活实际，紧扣学生已有的知识经验去创设探究情景。为了体现以人为本的理念，笔者引导学生较多地关注了二氧化碳与人体健康的关系；为了培养学生的安全意识，提高他们的自我保护能力，还通过实验证明了“灯火试验法”检验二氧化碳有害浓度的局限性，同时给出了科学、简便的“石灰水检验法”。

为了激发学生的创新热情，提高实验教学的质量和效率，笔者增加了“二氧化碳密度比空气大”“灯火试验法不可靠”等实验，改进了“二氧化碳溶于水”“二氧化碳熄灭烛火”等实验。