《5.3二氧化碳的性质》教学设计
1教学目标
(一)知识与技能
1.知道二氧化碳的物理性质; 2.掌握二氧化碳的化学性质。 (二)过程与方法
1.通过对二氧化碳性质的探究,学生经历体验科学探究的基本过程,掌握科学探究的基本方法; 2.能够体会合理猜想的重要性,能根据自己的猜想设计简单的实验方案,能进行简单的科学探究活动。
(三)情感态度与价值观
1.通过探究式的学习方式,使学生理解科学探究在学习中重要性; 2.学生学习时逐步建立起学科知识与实际生活之间的联系,意识到理论的学习与应用的重要性,认识到实际生活与化学学科密不可分,对学科价值也有新的认识。 2学情分析
二氧化碳是中学化学中的又一种重要气体。该气体与日常生活联系非常紧密,学生在前期的学习中就有所接触,但对二氧化碳的性质未必有科学的认识。由于之前在氧气的学习中已形成了一定的学习方法,教材中关于二氧化碳的知识,学生大都能通过预习来掌握。然而学生习惯于接受式学习,科学探究意识较为缺乏,看问题多停留于表面,缺乏深思的习惯。例如,当看到二氧化碳通入石蕊溶液中,石蕊溶液变红,他们就会得出二氧化碳能使石蕊变红的错误结论。因此,二氧化碳与水的反应是本节课的难点,在教学中通过设计实验和设置问题,引导学生探究石蕊溶液变红的真正原因。 3重点难点.（一)教学重点
二氧化碳的化学性质 (二)教学难点
二氧化碳与水的反应
教学过程 .5.3 第一学时
5.3教学活动 .新课导入 【引入】
同学们,你们有看过《名侦探柯南》吗? 相信看过的同学一定都被里面扣人心弦的故事情节所吸引,同时也被柯南以及其他少年侦探团成员的智慧所折服。那我们今天也来当一回侦探,破解一起神秘的案件。
这起案件叫做“杀狗洞事件”,事件的经过大概是这样的:【播放视频43s】。 【聆听】
从“杀狗洞”的故事引入,激发兴趣,引起学生关注,引出本节课的“主角”——二氧化碳。 活动2【讲授】二氧化碳的物理性质（密度比空气大） 【讲述】
为了寻找杀狗凶手,我们先请了几位当地的村民做了笔录,我们一一来分析一下。
通过所给信息，组内讨论，至狗死亡的这种物质具有哪些性质？ 【讲述】
村民A:狗死前,我并没有看见什么奇怪的东西,也没有闻到什么奇怪的味道,不知道为什么狗就出事了。 【提问】
从“没有看见什么奇怪的东西,没有闻到什么奇怪的味道”你们可以推测导致狗死亡的这种物质有什么性质? 【回答】
它是一种无色、无气味的气体。 【讲述】
村民B:狗的死因是呼吸困难。 【提问】
这又说明了什么? 【回答】
这种物质不能供给呼吸,狗窒息身亡。 【讲述】
村民C:狗狗虽然死了,但是人并没有什么问题……不过我弯下腰抱狗的时候好像有点气闷和头痛。 【提问】
“弯下腰抱狗的时候有点气闷和头痛”说明了什么? 【回答】
这种气体密度比空气大,沉在下面。 【讲述】
村民D:对了,侦探先生,还有一件事,进洞调查的时候,不知道为什么,火把特别容易熄灭。 【提问】
“火把熄灭”说明了什么? 【回答】
这种气体不能燃烧 【追问】 本身呢? 【回答】
也不支持燃烧。 【回应】
没错,可以想象,如果这种气体能燃烧,点着火把进去该有多可怕。 【讲述】
根据以上的分析,人们推测导致狗死亡的可能是一种叫做二氧化碳的物质。 【展示】
一瓶二氧化碳。 【提问】
这是实验室中收集到的一瓶二氧化碳。请你们认真观察并结合生活经验,试着描述一下二氧化碳的物理性质? 【观察】 【回答】
无色、无气味的气体,密度比空气大 【提问】
怎么通过观察知道它的密度比空气大? 。 【回答】
集气瓶正放。 【回应】
是的,装有密度比空气大的气体的容器在放置的时候都要正放,防止气体逸出。 【过渡】
那有没有可能是我拿反了呢？下面就让我们通过一个实验进一步来证明这一点。 实验一：
点燃一高一矮阶梯状蜡烛,将二氧化碳气体慢慢倒入烧杯中。请同学们观察烧杯中的现象,推测一下二氧化碳具有哪些性质? 【提问】
你们观察到了什么? 【回答】
蜡烛熄灭。 【追问】
蜡烛熄灭说明什么 【回答】
二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧。 【再追问】
那么两支蜡烛是同时熄灭的吗? 【回答】
下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭。 【提问】
为什么会出现这样的现象呢? 【回答】
因为二氧化碳密度比空气大,所以二氧化碳沉在烧杯底部,下面的蜡烛先接触到二氧化碳,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,所以下面的蜡烛先熄灭。随着二氧化碳的量慢慢增多,上面的蜡烛也接触到二氧化碳,所以上面的蜡烛随后也熄灭了。 【讲述】
对比二氧化碳的性质与之前做的笔录分析,我们可以基本确定二氧化碳就是杀狗元凶。 【提问】
但是满足这些性质的气体可能不止二氧化碳一种,我想证明这瓶气体就是二氧化碳,该怎么做?请同学们开动脑筋，都能用哪些方法来证明？ 【回答】
澄清石灰水变浑浊。 【回应】
对了,通过之前的学习我们已经知道二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。 实验二：
方案一：往集气瓶中倒入少量澄清石灰水,振荡,你们观察到什么? 方案二：通过碳酸饮料往石灰水里通入二氧化碳，你们观察到了什么？ 方案三：通过导管往石灰水中吹气 【讲述】
我们通过不同的方法都证明了二氧化碳的这一性质，就是能使澄清石灰水变浑浊,说明这瓶气体确实是二氧化碳,它就是杀狗凶手。
在这一反应中，就是澄清石灰水是氢氧化钙与水的混合物,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊是因为二氧化碳能与其中的氢氧化钙发生反应生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙和水,所以我们视觉上能看到澄清石灰水变浑浊。那么你们能根据描述写出这个反应的化学方程式吗?（学生自主完成）
化学方程式:CO2 + Ca(OH)2 ═══ CaCO3↓ + H2O 这个反应是二氧化碳的特征反应,常用于检验CO2。 【提问】
好了,通过检验,我们确定了这一瓶无色的气体确实是二氧化碳,它就是杀狗凶手。
那你们现在能来说一说,为什么杀狗洞杀狗却不伤人呢? 【回答】
山洞中空气不流通,二氧化碳的密度比空气大,就会沉下来,聚集在地面附近,形成一定高度的二氧化碳层。当人牵着狗走进洞里,二氧化碳层大约淹没到人的膝盖,而处在低处的狗,完全淹没在二氧化碳中,二氧化碳不能供给呼吸,所以狗就因缺氧而窒息死亡了。
从现象到本质,解释二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的原因。 实验三：
【讲授】二氧化碳的物理性质（可溶于水）；化学性质（与澄清石灰水反应） 评论 .【过渡】
我们已经了解了二氧化碳的这些性质，那么我们在研究一种气体的物理性质是，除了从颜色、气味、状态气味方面研究外，还要研究它的溶解性，所以下面我们来看看二氧化碳的溶解性。
【学生实验】
我给大家一瓶装有二氧化碳的矿泉水瓶还有一瓶水。你们能不能设计一个实验来探究一下二氧化碳在水中的溶解性?有没有同学愿意上来做一下这个实验? 【提问】 你想怎么做? 【回答】
往装满二氧化碳的塑料瓶中加入适量的水。 【回应】
很好,我们想探究二氧化碳在水中的溶解性,最直接也最简单的方法就是把水倒进装有二氧化碳的集气瓶里。 【提问】
那么在操作的时候有没有要注意的呢?你们想,我一旦打开瓶盖,二氧化碳是不是就扩散到空气中了?所以操作的时候要注意什么？ 【回答】
快点倒水。 【回应】
对了,还有最好用盖子稍微掩一下。 【讲述】
好了,水倒进去了,可是好像并没有明显的变化。 【提问】
好,摇一摇,可是手就直接捏着瓶子摇吗?我们要观察瓶子自然的变化,手要拿在哪里? 【回答】
瓶口。 【回应】
对了,那我们摇一摇看看。 【提问】 你们看到了什么? 【观察】 塑料瓶变瘪。 【提问】
为什么塑料瓶会变瘪? 【回答】
因为二氧化碳溶于水,使瓶内压强减小,所以塑料瓶变瘪。 【追问】
所以这个实验说明了什么? 【回答】
二氧化碳可溶于水 【讲述】
通常情况下,1体积的水大约能够溶解1体积的二氧化碳。 实验四：
二氧化碳与水的反应 评论 .【过渡】
那么同学们思考一个问题,刚刚我们往塑料瓶中加的是水,那么振荡完之后,这里面的液体还是水吗?下面我们通过实验来探究塑料瓶中的液体到底是什么。 【讲述】
这里先要给同学们介绍一种试剂:紫色石蕊溶液,石蕊是一种从植物中提取得到的色素,溶于水得到的溶液呈紫色,所以称为紫色石蕊溶液。 取少量紫色石蕊溶液于试管1中,作为参照。 【设问】
那么我们往塑料瓶中的液体中加入紫色石蕊溶液,会有什么现象呢? 取少量塑料瓶中的液体于试管2中,加入紫色石蕊溶液,观察现象。 【观察】
紫色石蕊溶液变红
【提问】那是什么物质导致石蕊变红呢？ 猜想一：水使石蕊变红
猜想二：二氧化碳使石蕊变红
猜想三：二氧化碳和水的混合物使水变红 【提问】
所以我们猜想液体中有一种物质能使石蕊变色。既然是二氧化碳溶于水,所以液体中一定存在两种物质:二氧化碳和水。 【讲述】
可能是水吗?猜想可能是水的同学,你们忘了紫色石蕊溶液中也有水,然而它本身是紫色的,所以变红不是因水而导致。 【提问】
可能是二氧化碳吗?可能是二氧化碳和水的混合物吗？ 【讲述】
其实在常温下，酸性的物质会使紫色的石蕊变红，而在该反应中，这种酸性的物质就是二氧化碳和水反应生成的碳酸。
例如,这是一瓶醋酸,它是我们日常调味用的食醋的主要成分。往醋酸(试管3)中加入紫色石蕊溶液,观察到变红。所以二氧化碳与水反应生成的新物质也是一种酸,叫做碳酸(H2CO3)。 下面让我们尝试写出该反应的化学方程式 化学方程式:CO2 + H2O ═══ H2CO3 【讲述】
其实碳酸你们生活中也接触过,像可乐、雪碧这些饮料,它们在生产的时候是在加压条件下将二氧化碳充入其中,二氧化碳溶于水的同时,还能与水反应生成碳酸,所以把这类饮料称为碳酸饮料。 【提问】
不知你们有没有这样的生活体会,就是碳酸饮料开封后如果没有马上喝完,而是放置了好多天再喝,你们会发现口感不一样了,而且打开瓶盖的时候没有或者极少有气泡冒出,就是说它“没汽了”,这是为什么呢? 【回答】
二氧化碳跑走了。 【回应】
这是因为瓶盖一旦打开就没法保证完全密封,所以二氧化碳会逸出,这是原因之一。还有吗? 【回答】
二氧化碳反应掉了。 【回应】
有人说二氧化碳反应掉了,可是原来没开封的时候里面的二氧化碳不也能跟水反应生成碳酸吗?可是打开没开封的雪碧照样有气啊。 【讲述】
所以另一个原因是,碳酸很不稳定,常温下就会分解,加热可以加快它的分解。 实验五：
将刚才使紫色石蕊变红的碳酸溶液倒一半到另一试管中,加热,观察现象。 【观察】
红色溶液又变回紫色。 【讲述】
之前溶液呈红色是因为有酸存在,酸能使紫色石蕊溶液变红。溶液恢复紫色,说明溶液中没有酸,也就是说碳酸发生了分解:H2CO3 ═══ H2O + CO2↑。这个反应常温下就能进行,加热只是让它进行得更快,所以没必要写加热符号。
让学生感知科学探究的一般过程,先猜想,后假设,进而实验,推出结论,培养学生对科学探究的情感。
【讲授】课堂小结 评论 .【总结】
这节课我们主要学习了二氧化碳的性质,物质的性质可以分为物理性质和化学性质。物理性质方面,它是一种无色、无气味的气体,密度比空气大,可溶于水。二氧化碳溶于水不仅是个物理变化的过程,还与水发生了化学反应,生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红。
化学性质方面,首先,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧。
以前我们只是知道二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,但是学完今天的课,我们能正确写出二氧化碳与澄清石灰水反应的化学方程式。将二氧化碳通入澄清石灰水,实际上是与其中的氢氧化钙发生了反应,生成碳酸钙和水,碳酸钙是一种白色沉淀,所以我们能看到澄清石灰水变浑浊。
二氧化碳不仅可溶于水,还能与水反应生成碳酸。碳酸不稳定,常温下就可以发生分解,加热可以加快它的分解,分解产生二氧化碳和水。 【启示】
思考:在进入一个空气不流通的密闭空间之前,为了我们的人身安全,该怎么做
先做灯火实验。即将一根燃着的蜡烛放入,如果火焰熄灭或火焰微弱,证明二氧化碳含量较多,人不能进入。 【回顾】
本节课学习的知识。
对本节课所学内容进行梳理和总结,使知识条理化、系统化
