單質碳的化學性質

教學目標 

知識目標
通過比較了解幾種碳單質物理性質不同，但化學性質相同；

通過實驗，掌握單質碳的可燃性、還原性、穩定性。

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；

發展和培養學生的實驗觀察能力和從現象到本質的思維能力。

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

教學建議

教材分析
碳單質（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非金屬單質。此節內容起著承上啟下的作用，它是氧氣、氫氣學習的繼續，同時為后面學習金屬單質打下基礎。

碳單質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、體驗化學科學的發展。

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

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.聯系實際生活、聯系科學研究進行教學提高學生學習興趣。運用網上資料拓展學生的學習空間。激發學生學習興趣，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，碳的化學性質很穩定。如教材中有宋朝黃庭堅的墨寶，雖歷經千年仍不變色。但隨溫度升高，碳單質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，并依據觀察到的現象進行思考。）

【現象】加熱片刻后，黑色物質突然發紅光，隨后看到紅色物質，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，發生了哪些化學反應。

【小結】

【總結】碳在常溫下比較穩定，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反應。

教學設計方案二

教學重點：碳單質的可燃性和還原性

教學難點 ：碳與氧化銅、二氧化碳的反應

教學過程 ：

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

[課的展開] 

師   提問：碳單質在常溫狀態的化學性質是否活潑？試舉例說明？

生   回答：較穩定。如古代字畫能保存至今。

師   提問：試舉例說明碳的化學性質？

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）檢驗產物：唯一性、產物是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象。結合已學的氫氣還原氧化銅的實驗現象，分析產物，書寫化學方程式,歸納碳的化學性質——還原性。通過實驗探究，提高學生學習物質化學性質的能力。

實驗現象：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，碳單質不活潑，較穩定。隨著溫度的升高，活動性增強。在高溫下，碳單質具有可燃性和還原性。

布置作業 ：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。

[1]