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(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(guān)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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)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(guān)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(chǔ)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(guān)注生活關(guān)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(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(jié)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(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(jié)】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(jié)】

　　【總結(jié)】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(jié)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(jié)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(jié)：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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