李 偉 李德前

（徐州市西苑中學(xué) 江蘇 徐州 221002）

現(xiàn)行上海教育出版社《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)》第2章第三節(jié)（奇妙的二氧化碳）的教學(xué)任務(wù)，筆者計劃安排2課時；第1課時主要學(xué)習(xí)CO2的性質(zhì)，以及它對生活和環(huán)境的影響；第2課時主要學(xué)習(xí)CO2的實驗室制法。

【設(shè)計理念】

為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能和科學(xué)素養(yǎng)，筆者注重引導(dǎo)學(xué)生自主探究二氧化碳的一些性質(zhì)，注意緊扣學(xué)生已有的生活經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)探究情景；在探究的過程中，筆者較多的使用了實驗手段，既尊重了課本實驗，也增加了“CO2密度比空氣大”、“燈火試驗法不可靠”等實驗，還改進(jìn)了“CO2溶于水”、“CO2熄滅燭火”等實驗，這樣安排也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

為了培養(yǎng)學(xué)生的安全意識，提高自我保護(hù)能力，筆者注意呈現(xiàn)生產(chǎn)生活中一些涉及CO2的健康、安全事例，同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用石灰水檢驗二氧化碳的有害濃度。為了增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境意識，并樹立低碳生活理念，筆者重視引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注溫室效應(yīng)。

【教學(xué)目標(biāo)】

知識與技能：了解CO2的狀態(tài)變化、溶解性和密度；知道CO2不燃燒、不支持燃燒，不能供給呼吸；認(rèn)識CO2能與水、Ca（OH）2等物質(zhì)反應(yīng)；了解CO2在自然界中的循環(huán)，知道減緩溫室效應(yīng)的方法。

過程與方法：知道檢驗CO2有害濃度的簡易方法；培養(yǎng)實驗操作技能和科學(xué)探究能力。

情感態(tài)度與價值觀：認(rèn)識CO2與人體健康的關(guān)系；增強(qiáng)環(huán)境意識，樹立低碳生活理念。

【教學(xué)過程】

［引言］同學(xué)們在生物課上就已經(jīng)知道，CO2既是動物呼出的廢氣又是光合作用的重要原料。今天，我們就從化學(xué)的視角來研究這種奇妙的氣體。

［板書課題］奇妙的二氧化碳

［過渡］本節(jié)課我們首先研究CO2的性質(zhì)，然后研究CO2對生活和環(huán)境的影響。

［板書］一、CO2的性質(zhì)

［投影］有關(guān)CO2三態(tài)變化的視頻。

［板書］1．通常是無色氣體，固態(tài)CO2叫干冰（易升華）。

［分組實驗］（1）用電子天平稱量一瓶CO2的質(zhì)量，倒去CO2后再稱這瓶空氣的質(zhì)量 （裝置見圖1），發(fā)現(xiàn)CO2的質(zhì)量比同體積的空氣質(zhì)量大，說明CO2密度比空氣大。

（2）在集滿CO2的集氣瓶里倒入約1/6容積的水，蓋上玻璃片后振蕩，再把集氣瓶輕輕地倒過來，玻璃片不會掉下來（裝置見圖2），說明CO2能溶于水。

（3）用一次性注射器先吸入10mL水，再吸入10mL CO2，封閉針管后振蕩，活塞會自行前推到12 mL刻度處停止（裝置見圖3），說明1體積水里大約能溶解0.8體積的CO2。

［板書］2．密度比空氣大，能溶于水（1∶0.8）。

圖1

圖2

圖3

［講述］通常狀況下，1體積水里約能溶解0.8體積的CO2，如增大壓強(qiáng)，會溶解得更多。汽水、啤酒等飲料里大量的CO2就是通過加壓溶解進(jìn)去的，所以含CO2氣體的飲料瓶內(nèi)的壓強(qiáng)較大。若飲料瓶是玻璃的（如啤酒），我們在搬運(yùn)、開啟時一定要規(guī)范操作，以防爆炸（適時投影工人頭戴“玻璃啤酒瓶安全防護(hù)罩”在生產(chǎn)流水線上的圖片）。

［過渡］紫色的石蕊是一種色素，遇酸變紅，在化學(xué)上我們常用它去檢驗酸的存在。

［學(xué)生實驗］向上一步實驗得到的CO2水溶液里滴加紫色的石蕊試液，溶液變紅，說明它溶于水時有酸生成。

［板書］3．二氧化碳 +水 → 碳酸

（CO2） （H2O） （H2CO3）

［講述］CO2溶于水時只有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。

［提問］汽水為什么又叫碳酸飲料？

［講述］在喝汽水時，如果喝猛了鼻子就會酸溜溜的，這是為什么呢？原來，猛喝汽水時會有一部分CO2跑進(jìn)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。

［學(xué)生實驗］用力振蕩上一步實驗得到的紅色CO2水溶液（或取樣微熱），溶液又變紫色，說明碳酸極不穩(wěn)定。

［板書］ 碳酸 → 水+二氧化碳

（H2CO3） （H2O） （CO2）

［講述］在天氣炎熱時，喝碳酸飲料為什么會有涼爽的感覺呢？原來，碳酸在人體內(nèi)極易分解，而分解會吸熱；同時，汽水在人體內(nèi)極易揮發(fā)出大量的CO2（逸出體外），而揮發(fā)也會吸熱。

［學(xué)生實驗］把CO2緩慢倒入插有2支燃著蠟燭的燒杯里（裝置見圖4），發(fā)現(xiàn)下面的燭火先滅、上面的燭火后滅，說明CO2不燃燒、不支持燃燒，同時說明它的密度比空氣大。

圖4

［板書］4．不燃燒、不支持燃燒。

［過渡］讀小學(xué)時我們就知道了CO2能使澄清的石灰水變渾濁。原來，CO2與石灰水中的Ca（OH）2反應(yīng)生成了不溶于水的白色沉淀CaCO3。

［板書］5．二氧化碳 +氫氧化鈣 → 碳酸鈣 + 水

（CO2） ［Ca（OH）2］ （CaCO3） （H2O）

［展示并提問］盛石灰水的試劑瓶內(nèi)壁上常附著一層白色固體，它是哪種物質(zhì)呢？

［過渡］初中階段學(xué)習(xí)的幾種氣體中，只有CO2能使石灰水變渾，故常用澄清的石灰水檢驗CO2。

［學(xué)生實驗］向澄清的石灰水中吹氣，石灰水變渾濁，說明人呼出的氣體中有CO2，進(jìn)而可知CO2不能供給呼吸。

［板書］6．不能供給呼吸。

［介紹］空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時對人就有害處，達(dá)到5%時會使人氣悶、頭暈，達(dá)到10%時就會使人死亡。而人呼出的氣體中CO2的含量高達(dá)4%，所以教室里要經(jīng)常打開門窗換氣，以降低CO2濃度，保證室內(nèi)空氣新鮮。

［講述］由于CO2的密度比空氣大，使得枯井、地窖里含有較多的CO2。因此在進(jìn)入這些地方之前，為確保人生安全，必須先檢驗CO2的濃度是否有害。

［過渡］教科書上（第110頁）推薦了“燈火試驗法”檢驗CO2的有害濃度，這種方法真的可靠嗎？

［模擬實驗］將燃著的蠟燭分別放入CO2體積分?jǐn)?shù)為5%、10%、15%的空氣中，發(fā)現(xiàn)燭火在CO2體積分?jǐn)?shù)為5%、10%的空氣中均無明顯變化，在CO2體積分?jǐn)?shù)為15%的空氣里才慢慢熄滅，所以不能用“燈火試驗法”檢驗CO2的有害濃度。

［介紹］實驗證明，使用石灰水檢驗CO2的有害濃度不僅準(zhǔn)確，而且方便。

［展示］“地窖空氣取樣儀”（見圖5）。它用無色透明的礦泉水瓶做成，系在瓶口的細(xì)繩用來升降瓶子，系在瓶底的細(xì)繩提起后可把瓶中的水倒出，這樣窖內(nèi)氣體就會進(jìn)入瓶內(nèi)；再向瓶內(nèi)加入適量的石灰水振蕩（見圖6），若變渾則CO2濃度有害。

圖5

圖6

［討論］假如地窖內(nèi)的CO2濃度有害，那么如何降低CO2濃度呢？教師巡視、參與、指導(dǎo)。

［小結(jié)］用鼓風(fēng)機(jī)把窖內(nèi)空氣抽出，使窖內(nèi)外氣體發(fā)生交換；或者向窖內(nèi)潑水，使CO2溶解；也可向窖內(nèi)噴灑石灰水，以吸收CO2。

［過渡］CO2的性質(zhì)決定了它的用途。

［板書］二、CO2的用途

［討論］根據(jù)CO2性質(zhì)推斷其用途；教師引導(dǎo)、參與、總結(jié)。

［板書］用于滅火、人工降雨；配制碳酸飲料，作溫室肥料等。

［投影］有關(guān)光合作用、滅火器滅火、人工降雨的圖片或視頻。

［介紹］在撲滅1987年、2004年的大興安嶺特大森林火災(zāi)時，均使用了干冰進(jìn)行人工降雨，每次作業(yè)的增雨效果都非常顯著。1993年5月，第一屆東亞運(yùn)動會開幕式將于9日在虹口露天體育場開幕，豈料上海市區(qū)9日會下大雨。為使開幕式不受陰雨天氣影響，氣象部門利用干冰影響天氣，使9日本來要下到上海市區(qū)的雨水，提前降落到上海西部的太湖地區(qū)。

［過渡］同學(xué)們已經(jīng)知道，空氣中CO2含量增加會引起溫室效應(yīng)，危害人類生存環(huán)境（已提前一周布置學(xué)生收集有關(guān)溫室效應(yīng)的資料）。

［板書］三、減緩溫室效應(yīng)

［交流與展示］學(xué)生把收集到的有關(guān)溫室效應(yīng)的資料在班級交流、展示；教師參與、點評。

［投影］課本 40 頁圖 2-15（CO2在自然界中的循環(huán)）。

［講述］要想減緩溫室效應(yīng)，保持自然界中碳-氧循環(huán)的平衡，我們在生產(chǎn)生活中就要：大量植樹造林、嚴(yán)禁亂砍濫伐，少用化石燃料、多用無碳能源，促進(jìn)節(jié)能減排、倡導(dǎo)低碳生活。

［板書］節(jié)能減排、植樹造林、倡導(dǎo)低碳。

［交流與評價］新課結(jié)束，學(xué)生用最精煉的話語說出CO2的奇妙之處（如：碳酸飲料我主配、石灰水清我攪渾、墻上石灰見我硬、呼風(fēng)喚雨我操縱、降服火魔我不懼、光合作用顯神通、隨意排放我發(fā)火……）；教師對學(xué)生的課堂表現(xiàn)和探究成果，給予高度評價。

［布置作業(yè)］1、完成課本45-46頁的習(xí)題；2、預(yù)習(xí)本節(jié)課剩下的內(nèi)容。

［1］ 李德前.二氧化碳性質(zhì)實驗的改進(jìn)二則［J］.實驗教學(xué)與儀器，2004，（12）：14-15

［2］ 李德前.二氧化碳性質(zhì)實驗綜合設(shè)計［J］.化學(xué)教育，2008，（10）：49

［3］ 李德前.CO2溶于水的實驗設(shè)計［J］.化學(xué)教學(xué)，2003，（6）：12

［4］ 李德前.探尋“二氧化碳有害濃度檢驗方法”的實驗設(shè)計［J］.化學(xué)教育，2009，（2）：60-61