李德前

☆創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)☆

探究“二氧化碳的性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)

李德前

一、課題說明

圍繞二氧化碳的知識(shí)點(diǎn)在初中化學(xué)知識(shí)體系中，一直占據(jù)著重要的位置。

基礎(chǔ)教育課程改革以來，有關(guān)二氧化碳的教學(xué)設(shè)計(jì)，都能聯(lián)系生活實(shí)際，注重化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)教學(xué)風(fēng)格。但是，也有不少化學(xué)教師對(duì)教科書上安排的化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣于照本宣科，而教科書上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有的不夠簡(jiǎn)潔(如人教版教科書中探究二氧化碳與水反應(yīng)的“4朵石蕊紙花”實(shí)驗(yàn))，有的藥品用量大(如人教版、魯教版教科書中“二氧化碳溶解性”的實(shí)驗(yàn))，有的缺乏探究性(如滬教版、粵教版教科書中“二氧化碳與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn))，有的成功率不高(如人教版、仁愛版教科書中的“二氧化碳熄滅燭火”的實(shí)驗(yàn))。另外，在關(guān)于二氧化碳有害濃度檢驗(yàn)方法的教學(xué)中，有的教科書(如仁愛版)仍在介紹存在安全隱患的“燈火試驗(yàn)法”，其他幾個(gè)版本的教科書雖沒有介紹具體的檢驗(yàn)方法，但很多教師受人教版老教材的影響，還是不加思考地給出“燈火試驗(yàn)法”。

近年來，筆者改進(jìn)了多個(gè)有關(guān)二氧化碳性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了安全簡(jiǎn)便的檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的方法(石灰水檢驗(yàn)法)，但是教研成果只有服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐才能真正轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源。鑒于此，筆者在二氧化碳性質(zhì)的教學(xué)中，能夠自覺將實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新成果用于教學(xué)，并取得了顯著的教學(xué)效益。

二、設(shè)計(jì)理念

三、新課教學(xué)

[引言]讀小學(xué)時(shí)，我們就知道了二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；初二生物課上，同學(xué)們還知道了人呼出的廢氣二氧化碳又是光合作用的重要原料。今天，我們就從化學(xué)的角度來研究這種用途廣泛的常見氣體。

[板書課題]二氧化碳的性質(zhì)

[展示學(xué)習(xí)目標(biāo)]

(1)了解二氧化碳的狀態(tài)變化、溶解性和密度；

(2)知道二氧化碳不燃燒、不支持燃燒，不能供給呼吸；

(3)認(rèn)識(shí)二氧化碳能夠與水、氫氧化鈣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

(4)知道檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的簡(jiǎn)易方法；

(5)認(rèn)識(shí)二氧化碳與人體健康的關(guān)系，提高自我保護(hù)能力；

(6)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和科學(xué)探究能力。

[過渡]本節(jié)課我們首先探究二氧化碳的物理性質(zhì)，然后探究二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)(見表1)。

表1 “二氧化碳性質(zhì)”的教學(xué)設(shè)計(jì)

探究二氧化碳的溶解性[實(shí)驗(yàn)]用一次性注射器先吸入10 mL的水，再吸入10 mL的二氧化碳，封閉針管后振蕩(裝置如圖2所示，活塞會(huì)自行前移到12 mL刻度處；然后將注射器豎起后猛地下拉活塞(針管內(nèi)的壓強(qiáng)變小)，溶液中會(huì)有大量的小氣泡冒出(二氧化碳溶解量變小了)。[提問]為什么打開汽水或啤酒瓶蓋時(shí)會(huì)有大量的氣泡冒出？玻璃瓶裝的啤酒為什么要輕拿輕放？1體積水約能溶解0.8體積的二氧化碳。二氧化碳溶解量隨壓強(qiáng)的增大而增加，隨壓強(qiáng)的減小而減少。探究二氧化碳與水的反應(yīng)[講述]石蕊試液遇酸會(huì)變紅。[實(shí)驗(yàn)]在T形三通管的豎直管里放入干燥、濕潤(rùn)的石蕊紗布條各一根，然后向三通管里通入二氧化碳(裝置如圖3所示)?？梢园l(fā)現(xiàn)，干燥的石蕊紗布條不變色，玻璃管下部濕潤(rùn)的石蕊紗布條慢慢變紅。[提問]含有二氧化碳的飲料為什么又叫碳酸飲料？二氧化碳密度比空氣大，能像液體那樣流動(dòng)；與水反應(yīng)后生成了酸。探究碳酸的穩(wěn)定性[實(shí)驗(yàn)]取出T形三通管內(nèi)變紅的石蕊紗布條，使其暴露在空氣中，紗布條的紅色會(huì)慢慢褪去(無須加熱)。碳酸極不穩(wěn)定。探究二氧化碳能否燃燒或支持燃燒[實(shí)驗(yàn)]在大燒杯里裝入適量的細(xì)沙，然后插入高低不同的兩支燃燒著的蠟燭，再將二氧化碳通過無底礦泉水瓶緩緩注入大燒杯里(裝置如圖4所示)。可以發(fā)現(xiàn)，下面的燭火先熄滅，上面的燭火后熄滅。二氧化碳密度比空氣大，能像液體那樣流動(dòng)；二氧化碳不燃燒、不支持燃燒。探究二氧化碳與石灰水反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)]向澄清的石灰水中通入二氧化碳?xì)怏w(或直接向石灰水里吹氣)，石灰水很快變渾濁。[提問]為什么常用石灰水檢驗(yàn)二氧化碳？二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了不溶于水的碳酸鈣。探究二氧化碳能否供給呼吸[實(shí)驗(yàn)]利用圖5裝置，先緩緩吸氣，再緩緩呼氣，反復(fù)若干次，發(fā)現(xiàn)A中石灰水無明顯變化，B中石灰水變渾濁。[提問]為什么夏天喝碳酸飲料會(huì)有涼爽的感覺？(因?yàn)槎趸疾荒芄┙o呼吸，它在排出體外時(shí)會(huì)帶走大量的熱)人呼出的氣體中二氧化碳含量明顯高于空氣，所以二氧化碳不能供給呼吸。檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的簡(jiǎn)便方法[投影]空氣中的二氧化碳含量對(duì)人體健康的影響。[實(shí)驗(yàn)]將燃燒著的蠟燭分別放入二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為1%,5%,10%的空氣中，燭火均無明顯變化。將澄清石灰水分別注入二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為1%,5%,10%的空氣中，石灰水均明顯變渾濁，而石灰水在常態(tài)空氣中不會(huì)變渾濁。不能用燈火檢驗(yàn)二氧化碳的有害濃度，用石灰水檢驗(yàn)既簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確。實(shí)際生活中如何檢驗(yàn)二氧化碳的有害濃度[制作]教師指導(dǎo)學(xué)生利用礦泉水瓶制作“深洞空氣取樣儀”，使人站在地面上就能把洞內(nèi)空氣取出來(如圖6所示：瓶口的細(xì)繩用來升降瓶子，瓶底的細(xì)繩提起后可把瓶中的水倒出，這樣洞內(nèi)空氣就會(huì)進(jìn)入瓶中)。[討論]如何降低地窖內(nèi)二氧化碳的濃度(學(xué)生討論后匯報(bào)結(jié)果，教師總結(jié))。向氣樣中加入適量的石灰水振蕩，若變渾濁，則二氧化碳濃度有害。鼓風(fēng)機(jī)抽氣，向窖內(nèi)噴水或石灰水。交流與評(píng)價(jià)探究結(jié)束，學(xué)生交流學(xué)習(xí)體會(huì)、互評(píng)學(xué)習(xí)表現(xiàn)；教師對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和探究成果給予高度評(píng)價(jià)。課后探究以小組合作的形式，檢驗(yàn)社區(qū)附近的枯井或地窖中二氧化碳的濃度是否有害(提醒學(xué)生：一定要注意安全)。

四、板書設(shè)計(jì)

二氧化碳的性質(zhì)

1.物理性質(zhì)

(1)通常是無色氣體；

(2)干冰易升華；

(3)密度比空氣大；

(4)能溶于水(1:0.8)，壓強(qiáng)增大溶解度也增大。

2.化學(xué)性質(zhì)

(1)能與水反應(yīng)：CO2+H2O=H2CO3

(碳酸不穩(wěn)定：H2CO3=ΔH2O+CO2↑)；

(2)不燃燒也不支持燃燒；

(3)能與石灰水反應(yīng)：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

(4)不能供給呼吸

(用石灰水檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確)。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課筆者以生產(chǎn)生活為背景，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為抓手，注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“真實(shí)的化學(xué)、有用的化學(xué)、實(shí)驗(yàn)的化學(xué)、大眾的化學(xué)和有趣的化學(xué)”，尤其是通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)二氧化碳與人體健康的關(guān)系，而且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。因此，本節(jié)課的三維教學(xué)目標(biāo)基本達(dá)成。

當(dāng)然，教學(xué)是一門遺憾的藝術(shù)。由于受課堂教學(xué)時(shí)間的限制，筆者在“探尋檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的簡(jiǎn)便方法”的活動(dòng)中，探究不夠深入。另外由于時(shí)間有限，也沒有及時(shí)安排隨堂練習(xí)。

[1] 課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué):九年級(jí)上冊(cè)[M].北京:人民教育出版社,2006.

[2] 中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué):九年級(jí)上冊(cè)[M].上海:上海教育出版社,2009.

[3] 北京市仁愛教育研究所.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué):九年級(jí)上冊(cè)[M].北京:北京教育出版社,2010.

[4] 化學(xué)教材編委會(huì).義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué):九年級(jí)上冊(cè)[M].廣州:廣東教育出版社,2009.

[5] 范月清.“二氧化碳和一氧化碳”教學(xué)設(shè)計(jì)和反思[J].化學(xué)教學(xué),2011,6:35-36,80.

[6] 李德前.二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)二則[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2004,12:14-15.

[7] 李德前.二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育,2008,10:49.

[8] 李德前.二氧化碳溶于水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué),2003,6:12.

[9] 李德前.探尋“二氧化碳有害濃度檢驗(yàn)方法”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育,2009,2:60-61.

2011-10-11

李德前，本科，特級(jí)教師。

江蘇省徐州市西苑中學(xué)。

為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和科學(xué)探究能力，本課時(shí)主要采用實(shí)驗(yàn)探究法，引導(dǎo)學(xué)生自主探究二氧化碳的一些性質(zhì)。為突出學(xué)生的主體地位，筆者在探究的過程中僅作為組織者、引導(dǎo)者、參與者和合作者；為激發(fā)學(xué)生的探究欲望，筆者在教學(xué)中注重聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，緊扣學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去創(chuàng)設(shè)探究情景。為了體現(xiàn)以人為本的理念，筆者引導(dǎo)學(xué)生較多地關(guān)注了二氧化碳與人體健康的關(guān)系；為了培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)，提高他們的自我保護(hù)能力，還通過實(shí)驗(yàn)證明了“燈火試驗(yàn)法”檢驗(yàn)二氧化碳有害濃度的局限性，同時(shí)給出了科學(xué)、簡(jiǎn)便的“石灰水檢驗(yàn)法”。

為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率，筆者增加了“二氧化碳密度比空氣大”“燈火試驗(yàn)法不可靠”等實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了“二氧化碳溶于水”“二氧化碳熄滅燭火”等實(shí)驗(yàn)。