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。