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單質(zhì)碳的化學性質(zhì)

單質(zhì)碳的化學性質(zhì)

教學目標 

知識目標
通過比較了解幾種碳單質(zhì)物理性質(zhì)不同,但化學性質(zhì)相同;

通過實驗,掌握單質(zhì)碳的可燃性、還原性、穩(wěn)定性。


能力目標
通過碳還原氧化銅的實驗裝置的設計,初步提高氣體反應裝置的設計能力;

發(fā)展和培養(yǎng)學生的實驗觀察能力和從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維能力。

情感目標
通過碳單質(zhì)的學習,了解同一元素可以組成不同物質(zhì),這些物質(zhì)的物質(zhì)性質(zhì)和用途不同,但卻有相同的化學性質(zhì),從而提高學習化學興趣。


教學建議

教材分析
碳單質(zhì)(金剛石、石墨、球碳等)是初中學生學習氧氣、氫氣之后首次全面學習的固態(tài)非金屬單質(zhì)。此節(jié)內(nèi)容起著承上啟下的作用,它是氧氣、氫氣學習的繼續(xù),同時為后面學習金屬單質(zhì)打下基礎。

碳單質(zhì)有定型碳和無定型碳兩類。金剛石、石墨是重要的定型碳,做重點介紹。從學生較熟悉的金剛石、石墨入手學習,而后介紹球碳,符合學生認知規(guī)律,由宜到難,由遠及近,又熟悉到陌生,使學生在學習過程中體驗化學與社會的關系、體驗化學科學的發(fā)展。

另外,教材編排首先對碳的典型單質(zhì)——金剛石和石墨的結構、物理性質(zhì)、用途進行學習,而后再簡介無定型碳,最后安排碳單質(zhì)的化學性質(zhì)學習,旨在使學生從感性上理解碳單質(zhì)結構不同,物理性質(zhì)不同,但化學性質(zhì)幾乎相同。


教法建議
教學中應注意以下幾點:

1.充分運用學生已學知識進行新知識的學習,已增長學生的知識鏈、能力鏈。如碳的化學性質(zhì)中,關于碳還原性的教學,可提示學生在氫氣還原氧化銅裝置的基礎上加以改進,從而自己設計出碳還原氧化銅的實驗裝置。這樣的教學處理有利于學生提高探究能力,提高實驗的設計能力。

2.聯(lián)系實際生活、聯(lián)系科學研究進行教學提高學生學習興趣。運用網(wǎng)上資料拓展學生的學習空間。激發(fā)學生學習興趣,引導學生關注生活關注社會。善于觀察身邊的生活,從生活中學習化學。同時將所學化學運用于社會中解決科學問題。在探究式教學過程 中,引導學生自主探究,創(chuàng)新思維。

 

教學設計方案一

請同學在黑板上寫出碳的原子結構示意圖。

從碳的原子結構可以看出,最外層只有4個電子,在化學反應中既不容易得電子,也不容易失電子。通常狀況下,碳的化學性質(zhì)很穩(wěn)定。如教材中有宋朝黃庭堅的墨寶,雖歷經(jīng)千年仍不變色。但隨溫度升高,碳單質(zhì)的化學活動性大大增強。

1.碳的可燃性

【講解】木炭與氧氣或空氣中氧氣反應可以生成二氧化碳。煤的主要成份是碳,爐火著得旺時,發(fā)生的也是碳與氧氣生成二氧化碳的反應,同時放出大量熱供人使用。

當氧氣供給不足時,碳燃燒不充分,生成一氧化碳。

2.碳的還原性

【演示】碳和氧化銅的反應。(邊實驗邊引導學生觀察實驗,并依據(jù)觀察到的現(xiàn)象進行思考。)

【現(xiàn)象】加熱片刻后,黑色物質(zhì)突然發(fā)紅光,隨后看到紅色物質(zhì),同時澄清石灰水中冒出一定量氣泡,石灰水變渾濁。

【結論】黑色氧化銅與木炭反應,生成紅色的銅和二氧化碳。

【講解】同樣,碳也能與氧化鐵反應得到鐵和二氧化碳。

早在幾千年前中國就掌握了這項技術,可放映用木炭來煉鐵。木炭煉鐵的錄像

【提問】觀察上述兩個反應,判斷是不是氧化還原反應?如果是請指出還原劑是什么?

【小結】碳在上述兩個反應中都做還原劑。這兩個反應都體現(xiàn)了碳的還原性。

碳不但能還原某些金屬氧化物,也能還原某些非金屬氧化物。

播放木炭與二氧化碳反應錄像

        木炭和二氧化碳的反應可以表示為:

                  

這個反應需要吸收熱量才能進行。由上述反應可以看出,有的反應過程中放出熱量,有的反應卻要吸收熱量,說明化學反應總是伴隨熱量的變化。通常用“-Q”表示吸熱反應,“+Q”表示放熱反應。如:

【討論】燃煤爐子中,發(fā)生了哪些化學反應。

【小結】

【總結】碳在常溫下比較穩(wěn)定,但隨溫度升高碳的活動性大大增強,在高溫下碳能與很多物質(zhì)反應。

教學設計方案二

教學重點:碳單質(zhì)的可燃性和還原性

教學難點 :碳與氧化銅、二氧化碳的反應

教學過程 

[課的引入]  通過上節(jié)課的學習,我們學習了碳的幾種單質(zhì)----金剛石、石墨、木炭、活性炭、焦炭。這些碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)差異較大。那么它們的化學性質(zhì)如何?這是此節(jié)學習的重點。

[課的展開] 

師   提問:碳單質(zhì)在常溫狀態(tài)的化學性質(zhì)是否活潑?試舉例說明?

生   回答:較穩(wěn)定。如古代字畫能保存至今。

師   提問:試舉例說明碳的化學性質(zhì)?

生   回答:點燃條件下,碳在空氣中可燃燒,生成CO2。

師   板書:一、碳與氧氣的反應

常溫:穩(wěn)定

           加熱:完全燃燒   C+O2===CO2(石灰水檢驗)

                 不完全燃燒  2C+O2===2CO(煤的燃燒)

提問:如何證明金剛石、石墨都是碳元素組成的?

生    討論:(1)燃燒金剛石、石墨。(2)檢驗產(chǎn)物:唯一性、產(chǎn)物是CO2

師    板書:二、碳與某些氧化物的反應

* 處理方案一:實驗探究碳的還原性

教師演示碳還原氧化銅的實驗,并引導學生觀察實驗現(xiàn)象。結合已學的氫氣還原氧化銅的實驗現(xiàn)象,分析產(chǎn)物,書寫化學方程式,歸納碳的化學性質(zhì)——還原性。通過實驗探究,提高學生學習物質(zhì)化學性質(zhì)的能力。

實驗現(xiàn)象:黑色粉末變成紅色,有使石灰水變混濁的氣體生成。

反應方程式:C+CuO===Cu+CO2­

結論:碳單質(zhì)有還原性。

*處理方案二  實驗裝置的探究

教師提供碳還原氧化銅的反應方程式,分析反應的特點,設計實驗裝置。提高運用已學知識提高實驗設計的能力。

反應方程式:C+CuO===Cu+CO2­

反應產(chǎn)物Cu——紅色固體;CO2——能使石灰水變混濁。

探究:氫氣還原氧化銅裝置的改進,將導入  氣體的導氣管改為導出氣體的導管。增加盛放石灰水的裝置。

師  小結:常溫下,碳單質(zhì)不活潑,較穩(wěn)定。隨著溫度的升高,活動性增強。在高溫下,碳單質(zhì)具有可燃性和還原性。

布置作業(yè) :略

 

探究活動

通過計算討論,若還原80g氧化銅,理論上需要碳或氫氣各多少g,用那種物質(zhì)做還原劑更好?

分析:

需要碳:   C+2CuO====2Cu+CO2↑

12  160

x    80

X=6g

H2+CuO====Cu+H2O

2       80

y 80

Y=2g

還原80g氧化銅,分別需要碳、氫氣各為6g、2g。氫氣更好。需要氫氣的量少,且還原的銅較純。

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