李 伟 李德前

（徐州市西苑中学 江苏 徐州 221002）

现行上海教育出版社《义务教育课程标准实验教科书·化学》第2章第三节（奇妙的二氧化碳）的教学任务，笔者计划安排2课时；第1课时主要学习CO2的性质，以及它对生活和环境的影响；第2课时主要学习CO2的实验室制法。

【设计理念】

为了培养学生的实验操作技能和科学素养，笔者注重引导学生自主探究二氧化碳的一些性质，注意紧扣学生已有的生活经验创设探究情景；在探究的过程中，笔者较多的使用了实验手段，既尊重了课本实验，也增加了“CO2密度比空气大”、“灯火试验法不可靠”等实验，还改进了“CO2溶于水”、“CO2熄灭烛火”等实验，这样安排也激发了学生的创新思维。

为了培养学生的安全意识，提高自我保护能力，笔者注意呈现生产生活中一些涉及CO2的健康、安全事例，同时引导学生学会使用石灰水检验二氧化碳的有害浓度。为了增强学生的环境意识，并树立低碳生活理念，笔者重视引导学生关注温室效应。

【教学目标】

知识与技能：了解CO2的状态变化、溶解性和密度；知道CO2不燃烧、不支持燃烧，不能供给呼吸；认识CO2能与水、Ca（OH）2等物质反应；了解CO2在自然界中的循环，知道减缓温室效应的方法。

过程与方法：知道检验CO2有害浓度的简易方法；培养实验操作技能和科学探究能力。

情感态度与价值观：认识CO2与人体健康的关系；增强环境意识，树立低碳生活理念。

【教学过程】

［引言］同学们在生物课上就已经知道，CO2既是动物呼出的废气又是光合作用的重要原料。今天，我们就从化学的视角来研究这种奇妙的气体。

［板书课题］奇妙的二氧化碳

［过渡］本节课我们首先研究CO2的性质，然后研究CO2对生活和环境的影响。

［板书］一、CO2的性质

［投影］有关CO2三态变化的视频。

［板书］1．通常是无色气体，固态CO2叫干冰（易升华）。

［分组实验］（1）用电子天平称量一瓶CO2的质量，倒去CO2后再称这瓶空气的质量 （装置见图1），发现CO2的质量比同体积的空气质量大，说明CO2密度比空气大。

（2）在集满CO2的集气瓶里倒入约1/6容积的水，盖上玻璃片后振荡，再把集气瓶轻轻地倒过来，玻璃片不会掉下来（装置见图2），说明CO2能溶于水。

（3）用一次性注射器先吸入10mL水，再吸入10mL CO2，封闭针管后振荡，活塞会自行前推到12 mL刻度处停止（装置见图3），说明1体积水里大约能溶解0.8体积的CO2。

［板书］2．密度比空气大，能溶于水（1∶0.8）。

图1

图2

图3

［讲述］通常状况下，1体积水里约能溶解0.8体积的CO2，如增大压强，会溶解得更多。汽水、啤酒等饮料里大量的CO2就是通过加压溶解进去的，所以含CO2气体的饮料瓶内的压强较大。若饮料瓶是玻璃的（如啤酒），我们在搬运、开启时一定要规范操作，以防爆炸（适时投影工人头戴“玻璃啤酒瓶安全防护罩”在生产流水线上的图片）。

［过渡］紫色的石蕊是一种色素，遇酸变红，在化学上我们常用它去检验酸的存在。

［学生实验］向上一步实验得到的CO2水溶液里滴加紫色的石蕊试液，溶液变红，说明它溶于水时有酸生成。

［板书］3．二氧化碳 +水 → 碳酸

（CO2） （H2O） （H2CO3）

［讲述］CO2溶于水时只有1%的能跟水化合成H2CO3，另外99%的CO2仍以分子形式存在于水中。

［提问］汽水为什么又叫碳酸饮料？

［讲述］在喝汽水时，如果喝猛了鼻子就会酸溜溜的，这是为什么呢？原来，猛喝汽水时会有一部分CO2跑进鼻腔，跟鼻粘膜上的水化合成H2CO3，正是H2CO3的刺激使得鼻子酸痛。

［学生实验］用力振荡上一步实验得到的红色CO2水溶液（或取样微热），溶液又变紫色，说明碳酸极不稳定。

［板书］ 碳酸 → 水+二氧化碳

（H2CO3） （H2O） （CO2）

［讲述］在天气炎热时，喝碳酸饮料为什么会有凉爽的感觉呢？原来，碳酸在人体内极易分解，而分解会吸热；同时，汽水在人体内极易挥发出大量的CO2（逸出体外），而挥发也会吸热。

［学生实验］把CO2缓慢倒入插有2支燃着蜡烛的烧杯里（装置见图4），发现下面的烛火先灭、上面的烛火后灭，说明CO2不燃烧、不支持燃烧，同时说明它的密度比空气大。

图4

［板书］4．不燃烧、不支持燃烧。

［过渡］读小学时我们就知道了CO2能使澄清的石灰水变浑浊。原来，CO2与石灰水中的Ca（OH）2反应生成了不溶于水的白色沉淀CaCO3。

［板书］5．二氧化碳 +氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水

（CO2） ［Ca（OH）2］ （CaCO3） （H2O）

［展示并提问］盛石灰水的试剂瓶内壁上常附着一层白色固体，它是哪种物质呢？

［过渡］初中阶段学习的几种气体中，只有CO2能使石灰水变浑，故常用澄清的石灰水检验CO2。

［学生实验］向澄清的石灰水中吹气，石灰水变浑浊，说明人呼出的气体中有CO2，进而可知CO2不能供给呼吸。

［板书］6．不能供给呼吸。

［介绍］空气中CO2的体积分数达到1%时对人就有害处，达到5%时会使人气闷、头晕，达到10%时就会使人死亡。而人呼出的气体中CO2的含量高达4%，所以教室里要经常打开门窗换气，以降低CO2浓度，保证室内空气新鲜。

［讲述］由于CO2的密度比空气大，使得枯井、地窖里含有较多的CO2。因此在进入这些地方之前，为确保人生安全，必须先检验CO2的浓度是否有害。

［过渡］教科书上（第110页）推荐了“灯火试验法”检验CO2的有害浓度，这种方法真的可靠吗？

［模拟实验］将燃着的蜡烛分别放入CO2体积分数为5%、10%、15%的空气中，发现烛火在CO2体积分数为5%、10%的空气中均无明显变化，在CO2体积分数为15%的空气里才慢慢熄灭，所以不能用“灯火试验法”检验CO2的有害浓度。

［介绍］实验证明，使用石灰水检验CO2的有害浓度不仅准确，而且方便。

［展示］“地窖空气取样仪”（见图5）。它用无色透明的矿泉水瓶做成，系在瓶口的细绳用来升降瓶子，系在瓶底的细绳提起后可把瓶中的水倒出，这样窖内气体就会进入瓶内；再向瓶内加入适量的石灰水振荡（见图6），若变浑则CO2浓度有害。

图5

图6

［讨论］假如地窖内的CO2浓度有害，那么如何降低CO2浓度呢？教师巡视、参与、指导。

［小结］用鼓风机把窖内空气抽出，使窖内外气体发生交换；或者向窖内泼水，使CO2溶解；也可向窖内喷洒石灰水，以吸收CO2。

［过渡］CO2的性质决定了它的用途。

［板书］二、CO2的用途

［讨论］根据CO2性质推断其用途；教师引导、参与、总结。

［板书］用于灭火、人工降雨；配制碳酸饮料，作温室肥料等。

［投影］有关光合作用、灭火器灭火、人工降雨的图片或视频。

［介绍］在扑灭1987年、2004年的大兴安岭特大森林火灾时，均使用了干冰进行人工降雨，每次作业的增雨效果都非常显著。1993年5月，第一届东亚运动会开幕式将于9日在虹口露天体育场开幕，岂料上海市区9日会下大雨。为使开幕式不受阴雨天气影响，气象部门利用干冰影响天气，使9日本来要下到上海市区的雨水，提前降落到上海西部的太湖地区。

［过渡］同学们已经知道，空气中CO2含量增加会引起温室效应，危害人类生存环境（已提前一周布置学生收集有关温室效应的资料）。

［板书］三、减缓温室效应

［交流与展示］学生把收集到的有关温室效应的资料在班级交流、展示；教师参与、点评。

［投影］课本 40 页图 2-15（CO2在自然界中的循环）。

［讲述］要想减缓温室效应，保持自然界中碳-氧循环的平衡，我们在生产生活中就要：大量植树造林、严禁乱砍滥伐，少用化石燃料、多用无碳能源，促进节能减排、倡导低碳生活。

［板书］节能减排、植树造林、倡导低碳。

［交流与评价］新课结束，学生用最精炼的话语说出CO2的奇妙之处（如：碳酸饮料我主配、石灰水清我搅浑、墙上石灰见我硬、呼风唤雨我操纵、降服火魔我不惧、光合作用显神通、随意排放我发火……）；教师对学生的课堂表现和探究成果，给予高度评价。

［布置作业］1、完成课本45-46页的习题；2、预习本节课剩下的内容。

［1］ 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

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

［3］ 李德前.CO2溶于水的实验设计［J］.化学教学，2003，（6）：12

［4］ 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