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單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)

單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)

教學(xué)目標(biāo)

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

通過實(shí)驗(yàn),掌握單質(zhì)碳的可燃性、還原性、穩(wěn)定性。


能力目標(biāo)
通過碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì),初步提高氣體反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)能力;

發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維能力。

情感目標(biāo)
通過碳單質(zhì)的學(xué)習(xí),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(xué)性質(zhì),從而提高學(xué)習(xí)化學(xué)興趣。


教學(xué)建議

教材分析
碳單質(zhì)(金剛石、石墨、球碳等)是初中學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣、氫氣之后首次全面學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的繼續(xù),同時(shí)為后面學(xué)習(xí)金屬單質(zhì)打下基礎(chǔ)。

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(diǎn)介紹。從學(xué)生較熟悉的金剛石、石墨入手學(xué)習(xí),而后介紹球碳,符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,由宜到難,由遠(yuǎn)及近,又熟悉到陌生,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)化學(xué)與社會(huì)的關(guān)系、體驗(yàn)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。

另外,教材編排首先對(duì)碳的典型單質(zhì)——金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、用途進(jìn)行學(xué)習(xí),而后再簡介無定型碳,最后安排碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí),旨在使學(xué)生從感性上理解碳單質(zhì)結(jié)構(gòu)不同,物理性質(zhì)不同,但化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。


教法建議
教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1.充分運(yùn)用學(xué)生已學(xué)知識(shí)進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí),已增長學(xué)生的知識(shí)鏈、能力鏈。如碳的化學(xué)性質(zhì)中,關(guān)于碳還原性的教學(xué),可提示學(xué)生在氫氣還原氧化銅裝置的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),從而自己設(shè)計(jì)出碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置。這樣的教學(xué)處理有利于學(xué)生提高探究能力,提高實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力。

2.聯(lián)系實(shí)際生活、聯(lián)系科學(xué)研究進(jìn)行教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。運(yùn)用網(wǎng)上資料拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活關(guān)注社會(huì)。善于觀察身邊的生活,從生活中學(xué)習(xí)化學(xué)。同時(shí)將所學(xué)化學(xué)運(yùn)用于社會(huì)中解決科學(xué)問題。在探究式教學(xué)過程中,引導(dǎo)學(xué)生自主探究,創(chuàng)新思維。

 

教學(xué)設(shè)計(jì)方案一

請(qǐng)同學(xué)在黑板上寫出碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖。

從碳的原子結(jié)構(gòu)可以看出,最外層只有4個(gè)電子,在化學(xué)反應(yīng)中既不容易得電子,也不容易失電子。通常狀況下,碳的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。如教材中有宋朝黃庭堅(jiān)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(xué)活動(dòng)性大大增強(qiáng)。

1.碳的可燃性

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

當(dāng)氧氣供給不足時(shí),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(yīng)。(邊實(shí)驗(yàn)邊引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),并依據(jù)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)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(shí)澄清石灰水中冒出一定量氣泡,石灰水變渾濁。

【結(jié)論】黑色氧化銅與木炭反應(yīng),生成紅色的銅和二氧化碳。

【講解】同樣,碳也能與氧化鐵反應(yīng)得到鐵和二氧化碳。

早在幾千年前中國就掌握了這項(xiàng)技術(shù),可放映用木炭來煉鐵。木炭煉鐵的錄像

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

【小結(jié)】碳在上述兩個(gè)反應(yīng)中都做還原劑。這兩個(gè)反應(yīng)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(yīng)錄像

        木炭和二氧化碳的反應(yīng)可以表示為:

                  

這個(gè)反應(yīng)需要吸收熱量才能進(jìn)行。由上述反應(yīng)可以看出,有的反應(yīng)過程中放出熱量,有的反應(yīng)卻要吸收熱量,說明化學(xué)反應(yīng)總是伴隨熱量的變化。通常用“-Q”表示吸熱反應(yīng),“+Q”表示放熱反應(yīng)。如:

【討論】燃煤爐子中,發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)。

【小結(jié)】

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


教學(xué)設(shè)計(jì)方案二

教學(xué)重點(diǎn):碳單質(zhì)的可燃性和還原性

教學(xué)難點(diǎn):碳與氧化銅、二氧化碳的反應(yīng)

教學(xué)過程

[課的引入]  通過上節(jié)課的學(xué)習(xí),我們學(xué)習(xí)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(xué)性質(zhì)如何?這是此節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。

[課的展開] 

師   提問:碳單質(zhì)在常溫狀態(tài)的化學(xué)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(xué)性質(zhì)?

生   回答:點(diǎn)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(yīng)

常溫:穩(wěn)定

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

                 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(yàn)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(yīng)

* 處理方案一:實(shí)驗(yàn)探究碳的還原性

教師演示碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn),并引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)合已學(xué)的氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析產(chǎn)物,書寫化學(xué)方程式,歸納碳的化學(xué)性質(zhì)——還原性。通過實(shí)驗(yàn)探究,提高學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的能力。

實(shí)驗(yàn)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(yīng)方程式:C+CuO===Cu+CO2­

結(jié)論:碳單質(zhì)有還原性。

*處理方案二  實(shí)驗(yàn)裝置的探究

教師提供碳還原氧化銅的反應(yīng)方程式,分析反應(yīng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。提高運(yùn)用已學(xué)知識(shí)提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

反應(yīng)方程式:C+CuO===Cu+CO2­

反應(yīng)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(jìn),將導(dǎo)入  氣體的導(dǎo)氣管改為導(dǎo)出氣體的導(dǎo)管。增加盛放石灰水的裝置。

師  小結(jié):常溫下,碳單質(zhì)不活潑,較穩(wěn)定。隨著溫度的升高,活動(dòng)性增強(qiáng)。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(dòng)

通過計(jì)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?dú)錃獾牧可,且還原的銅較純。


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