碳在自然界中的存在形式
初中化学碳教案
初中化学碳教案教学目标：1. 了解碳的物理性质和化学性质。
2. 掌握碳的化学反应及其应用。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
教学重点：1. 碳的物理性质和化学性质。
2. 碳的化学反应及其应用。
教学难点：1. 碳的化学反应原理的理解。
2. 实验操作的安全性和准确性。
教学准备：1. 实验室用具：烧杯、试管、酒精灯、导管等。
2. 实验试剂：木炭、氧气、澄清石灰水等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：什么是碳？碳在自然界中的存在形式有哪些？2. 学生回答后，教师总结：碳是一种非金属元素，自然界中主要以煤炭、石油和天然气等形式存在。
二、碳的物理性质（10分钟）1. 介绍碳的物理性质：黑色固体，不易导电，熔点高，化学稳定性强等。
2. 学生观察木炭，了解其物理性质。
三、碳的化学性质（15分钟）1. 介绍碳的化学性质：可燃性、还原性等。
2. 演示实验：木炭燃烧，生成二氧化碳。
3. 学生观察实验现象，记录实验结果。
四、碳的化学反应及其应用（15分钟）1. 介绍碳的化学反应：碳与氧气的反应、碳与金属氧化物的反应等。
2. 演示实验：碳与澄清石灰水的反应，生成碳酸钙。
3. 学生观察实验现象，记录实验结果。
五、实验操作练习（10分钟）1. 学生分组进行实验操作练习，包括木炭燃烧和碳与澄清石灰水的反应。
2. 教师巡回指导，纠正操作错误，确保实验安全。
六、总结与拓展（5分钟）1. 总结碳的物理性质和化学性质，以及碳的化学反应及其应用。
2. 引导学生思考：碳在人类生活中的重要作用是什么？3. 学生回答后，教师总结：碳是地球上最重要的化石燃料之一，广泛应用于能源、工业、农业等领域。
教学反思：本节课通过介绍碳的物理性质和化学性质，以及碳的化学反应及其应用，使学生了解了碳的基本知识。
在实验环节，学生通过观察实验现象，掌握了碳的化学反应原理。
在教学过程中，要注意引导学生思考，激发学生的学习兴趣，提高学生的实验操作能力和观察能力。
大概念碳和碳的氧化物
大概念碳和碳的氧化物【知识文章】探究大概念碳和碳的氧化物引言：碳是我们生活中不可或缺的元素之一，它存在于自然界的各个角落，既可以形成宝贵的燃料资源，也可以构成有机化合物的基础。
与之密切相关的还有碳的氧化物，它们在环境保护、能源产业等方面具有重要的意义。
本文将以大概念碳和碳的氧化物为主线，从简单到复杂、由浅入深地探讨这一主题。
第一部分：碳的基础概念1.1 碳的基本特性碳是一种非金属元素，原子序数为6，化学符号为C。
在自然界中，碳以固态、液态和气态的形式存在，广泛分布于地球的大气、土壤、植物和动物体内。
1.2 碳的重要性碳是有机化合物的基础，无机物中的一部分也包含碳元素。
生命体的主要成分是有机物，其中碳占有重要地位。
碳也是能源产业中的核心元素，它被用作燃料、化工原料等。
1.3 碳的循环碳的循环是指碳在不同环境中的流转和转化过程。
主要包括大气中的二氧化碳吸收、植物光合作用、动物呼吸、死亡和分解，以及地下沉积和燃烧等。
第二部分：大概念碳的意义和应用2.1 大概念碳的定义大概念碳是指将碳的研究扩展到宏观领域并赋予其更广泛的含义。
它包括碳的化学性质、物理性质、生物学特性等方面的综合研究。
2.2 大概念碳的研究价值由于大概念碳涵盖了碳相关的多个领域，它的研究可以解决一些重大问题，包括环境污染的治理、新能源的开发利用、碳基材料的设计等。
它也可以帮助我们深入了解生命的起源和发展。
第三部分：碳的氧化物3.1 二氧化碳的形成和特性二氧化碳（CO2）是碳的氧化物中最常见的一种，它是一种无色、无味、不燃的气体。
二氧化碳的主要来源包括燃烧过程、动物呼吸和植物光合作用等。
3.2 二氧化碳的环境问题二氧化碳是温室气体的主要成分之一，过量的排放会导致全球气候变暖和气候变化。
当前，减少二氧化碳排放已成为全球关注的焦点，开展低碳经济和碳减排研究具有重要意义。
3.3 碳的其他氧化物除了二氧化碳，碳还可以形成许多其他氧化物，如一氧化碳（CO）、三氧化碳（CO3）、四氧化碳（CO4）等。
碳的发现史
碳的发现史：从未知到无处不在的奇迹碳，这个我们生活中无处不在的元素，从早期的未知到如今的不可或缺，经历了漫长的发现与认识过程。
它的发现史不仅揭示了科学技术的进步，也展现出人类对自然界奥秘的不断探索。
在古代，人们对碳的认识主要来源于对燃烧的观察。
木材燃烧后留下的灰烬，以及冶炼金属时产生的矿渣，都是碳的早期形式。
然而，对于碳这一元素的深入理解和研究，是在18世纪及以后的时期才得以展开的。
1772年，法国科学家拉瓦锡首次确认了碳的存在。
他通过实验证明，燃烧的物质在燃烧过程中消耗了空气中的氧气，并生成了新的物质——碳。
这一发现标志着化学元素碳的诞生。
在碳的发现史上，具有突出贡献的科学家还包括英国化学家道尔顿。
他于1808年提出了原子理论，认为物质是由原子组成的，从而进一步解释了碳的化学性质和其在化学反应中的作用。
碳元素在不同时期都取得了重要的突破。
在工业革命时期，焦炭和煤的大规模使用为工业化提供了动力，而这一过程中碳的角色至关重要。
到了20世纪，石墨烯、富勒烯等新型碳材料的发现和应用，再次证明了碳的神奇之处。
这些新型碳材料具有出色的导电性、强度和稳定性，为科技领域带来了革命性的进步。
自然界中的碳主要以单质和化合物的形式存在。
纯碳可以形成各种形态，如石墨、金刚石和石墨烯等。
这些不同形态的碳在工业和科技领域有着广泛的应用。
例如，石墨被用作制造铅笔和润滑剂的材料，而金刚石则是珠宝和切割工具的主要原料。
目前，全球范围内的碳研究热点包括纳米碳材料和生物质转化等方向。
纳米碳材料具有优异的物理化学性质，有望在能源、环保、医疗等领域发挥重要作用。
生物质转化则利用生物质资源生产燃料和其他化学品，有助于实现可持续发展的目标。
总的来说，碳的发现史不仅揭示了人类对自然界的认识不断深入，也展示了科学技术在社会发展中的关键作用。
从早期的燃烧现象到现代新型碳材料的研发应用，人类对碳的理解和利用不断进化，为推动人类社会的发展和科技进步做出了重大贡献。
生活中的碳
生活中的碳
碳，是我们生活中不可或缺的元素。
它存在于我们周围的一切事物中，从空气
中的二氧化碳，到我们身体里的有机化合物，都离不开碳的存在。
碳是生命的基础，也是我们生活中的重要组成部分。
在自然界中，碳以多种形式存在。
它可以以固体形式存在于煤炭、木材和石墨中，也可以以气体形式存在于二氧化碳和甲烷中。
碳还可以以液体形式存在于石油和天然气中。
这些形式的碳在我们的生活中扮演着不同的角色，为我们的生活提供了便利和舒适。
在日常生活中，碳也扮演着重要的角色。
我们的食物中含有大量的有机化合物，而有机化合物的主要元素就是碳。
我们的身体中的蛋白质、脂肪和碳水化合物都含有碳元素，这些元素为我们的身体提供了能量和营养。
此外，碳还可以用来制造各种材料，如塑料、橡胶和纤维，这些材料在我们的日常生活中发挥着重要的作用。
然而，随着工业化的发展和人类活动的不断增加，碳也带来了一些问题。
大量
的二氧化碳排放导致了全球气候变暖的问题，这对我们的生活和环境带来了严重的影响。
因此，我们需要采取措施来减少碳排放，保护我们的地球。
生活中的碳，既是我们生活的基础，也是我们需要关注和保护的元素。
我们应
该充分利用碳的好处，同时也要注意减少碳排放，保护我们的环境和地球。
只有这样，我们才能更好地享受碳给我们带来的便利和舒适。
碳的知识点总结归纳
碳的知识点总结归纳1. 碳的基本性质碳是自然界中存在的一种非金属元素，化学性质稳定。
碳在常温常压下主要存在于形成石墨和金刚石等多种结构。
此外，富勒烯也是一种新的结构形式，近年来被广泛研究和应用。
富勒烯是由60个碳原子构成的球形分子，呈现出特殊的物理和化学性质，被认为是一种重要的纳米材料。
2. 碳的同素异形体碳的同素异形体是指碳原子在化学式中的排列方式不同，从而形成不同的物质。
常见的碳的同素异形体有：石墨、金刚石、富勒烯和纳米管等。
这些同素异形体在结构和性质上存在巨大的差异，因此具有广泛的应用价值。
3. 碳的化学键碳原子最外层电子壳有4个电子，可以与其他原子形成4条共价键。
碳原子的这种性质使得它在有机化合物中具有很大的多样性，可以形成各种不同的分子和结构。
有机化合物是由碳原子和氢原子以及其他元素原子通过共价键连接而成的化合物，是生物体和现代社会中的重要组成部分。
4. 碳的生物地球化学循环碳是地球上生命的基础元素，生物体的组成都含有大量的有机碳。
碳通过生物地球化学循环不断的在大气、地壳和生物圈之间循环。
其中最主要的循环方式是碳的大气循环和生物圈之间的循环。
碳通过植物的光合作用和动物的呼吸作用不断的循环，维持了地球上的空气成分和气候。
5. 碳的环境问题碳排放问题已经成为全球性的环境问题，大气中二氧化碳浓度的升高导致了全球气候变暖和海平面上升。
人类通过燃烧化石燃料和大规模砍伐森林等方式加大了碳的排放，造成了严重的环境问题。
因此，控制碳排放并减缓气候变暖已经成为国际社会亟待解决的问题。
6. 碳的应用作为有机化合物的基础元素，碳在现代社会中有广泛的应用。
从化工产品到医药产品，从材料科学到能源技术，碳都发挥着重要作用。
碳纳米管和富勒烯等新材料的诞生为纳米科技和材料科学领域带来了新的发展方向。
同时，碳的元素化学性质也为人类生存和发展提供了丰富的资源。
总之，碳作为化学元素周期表中的第六号元素，不仅在自然界中普遍存在，并且在生物体和现代社会中都有着重要的作用。
碳循环知识：碳循环和农产品——食物本地化、种植方案和维持环境,并促进食物农民市场
碳循环知识：碳循环和农产品——食物本地化、种植方案和维持环境，并促进食物农民市场碳循环是指碳元素在自然界和人类活动之间的转移和再生循环过程。
碳在地球上的存在形式包括大气中的二氧化碳、土壤中的有机质、植物和动物体内的生物分子等。
碳循环是维持地球生态系统平衡的重要因素。
农业是碳循环的重要组成部分，因为农业生产与碳的关系非常密切。
一方面，农业生产会排放大量温室气体，这对地球环境造成了不良影响。
但另一方面，农业也能通过具体的种植方案和管理措施来将二氧化碳转化为有机质，并利用植物的光合作用来吸收大气中过多的二氧化碳。
食物本地化是近年来越来越流行的食品消费概念。
这意味着消费者更愿意消费本地生产的食品，以减少运输过程中的能源消耗和二氧化碳排放，同时也可以支持本地农业，促进就地取材的优质食品供应。
食物本地化有助于提高农产品的价值和稳定农民收入，同时也能倡导社区发展和消费者的健康。
为了实现食物本地化，种植方案也要发生重大改变。
传统的工业化农业倾向于使用大量的化肥和农药，这些化学物质会对土壤、水体和生物多样性造成不良影响。
也会加速土地、空气和水资源的消耗。
相比之下，有机农业和生态农业注重自然循环和土地保护，如果正确运用植物残留和肥料堆肥等方法，就能大幅减少二氧化碳排放。
在农业的碳循环中，碳贮存是非常重要的一个概念。
土壤中的有机质不仅是植被蓄积碳的主要场所，更是土壤生态系统的重要组成部分。
碳贮存不仅有助于保持土壤质量和农作物的生长，还可以减少二氧化碳向大气中的释放。
土地荒漠化或退化会导致碳贮存的丧失，这需要种植和维护特别的种植方案。
除了影响环境之外，碳循环也对食品农民市场产生了直接影响。
通过食品本地化，消费者更愿意购买本地农产品，这就意味着更多的资金流入当地农业，为当地农民提供更好的生计。
农民能够通过透明和直接的销售手段获得收入，没有中间商利润，也不需要支付大量的运输和存储费用，这对于提高农产品的价值和保护消费者的健康非常重要。
碳在自然界中的存在形式
碳在自然界中的存在形式
碳在自然界中存在多种形式。
以下是一些常见的碳存在形式：
1. 大气中的二氧化碳（CO2），大气中的二氧化碳是碳的主要存在形式之一。
它是由动植物的呼吸作用、燃烧过程以及化石燃料的燃烧释放出来的。
二氧化碳在大气中起着重要的温室气体作用，对地球的气候和气候变化有重要影响。
2. 生物体中的有机物，碳是生物体的基本组成元素，存在于有机物中。
生物体通过光合作用从大气中吸收二氧化碳，并将其转化为有机物，如葡萄糖、脂肪、蛋白质等。
这些有机物构成了生物体的组织和细胞结构。
3. 地壳中的有机质，地壳中也存在一部分有机质，如煤炭、石油和天然气等。
这些有机质是古代植物和动物遗体经过长时间的压力和热力作用形成的。
它们是化石燃料的主要来源。
4. 土壤中的有机碳，土壤中含有丰富的有机碳，来自于植物的残体、动物的粪便和微生物的分解作用。
土壤有机碳对维持土壤的肥力和水分保持起着重要作用。
5. 水体中的溶解态有机碳，水体中存在溶解态的有机碳，主要来源于植物和动物的分解产物。
这些有机碳在水体中发挥着重要的生态功能，影响水体的生物多样性和生态系统的稳定性。
总结起来，碳在自然界中以二氧化碳、有机物、有机质、土壤有机碳以及水体中的溶解态有机碳等形式存在。
这些不同形式的碳相互作用，参与了地球的碳循环过程，对于维持地球生态平衡和气候稳定至关重要。
自然界中碳元素的存在形式
自然界中碳元素的存在形式
在自然界中，碳元素以单质或化合物的形式存在。
一、单质形式：
1.无定形碳：包括木炭、活性炭、炭黑等，这些是碳元素以非晶态或微晶态的形式存在。
2.石墨：一种层状晶体，通常呈深灰色或黑色，具有很好的导电性和润滑性。
3.金刚石：一种由纯碳组成的矿物，是自然界中最硬的物质，通常用于切割和磨削。
二、化合物形式：
1.有机化合物：包括天然气、石油、煤等，这些是由碳元素与氢元素以及其他元素组成的化合物，广泛用于燃料和化工产品。
2.无机化合物：包括二氧化碳、碳酸、碳酸盐等，这些是由碳元素与氧、氢、硫等元素组成的化合物，广泛用于建筑、医疗、农业等领域。
在地球大气中，碳主要以二氧化碳的形式存在，它是植物光合作用的重要原料之一。
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• 氮在环境中的主要形态有三种：分子氮、
有机氮化合物、无机氮化合物； 植• 物氮所是能叶利绿用素的、氮的蛋形白式质：的N组O2成-，成NO分3-，，N也H是4+
植物体内维生素和能量系高统能的固组氮成部分 。
固氮作用
工业固氮
2020/1/11
生物固氮
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固氮作用
① 高能固氮 ② 工业固氮 ③ 生物固氮
问题探讨：
为什么维持生态系统 所需大量物质，例如 氧、水、氮、碳和许 多其他物质，亿万年 来却没有被生命活动 所消耗完？
• 你自己所呼出 的二氧化碳都 去了哪里？
温故知新：
生态鱼缸为什么 要放在有光的地 方？密闭的环境 中，各种生物所 需物质如何得到？
物质循环的概念：
组成生物体的 C、H、O、N、P、S 等基本 元素，在生物群落 和 无机环境 之间往返循 环利用的过程，又称为生物地球化学循环。
2.下图是自然界中碳循环简图，图中的甲、 乙、丙代表生态系统的何种组成成分？
乙为生产者，丙为分解者，甲为消费者
(变式)下图是自然界碳循环的简图。图
中的甲、乙、丙各代表什么
甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者
氮循环
• 氮气是无害气体，因为氮气的化学活性
稳定，不容易占和大其气他物组质成进的行7反8%应；
群落
环境
反复循环
4.特点：具有全球性，反复利用，循环流动.
注意：
1.物质：元素。 2.范围：生物圈。又叫生物地球化学循环。
3.特点：具有全球性，反复利用，循环流动.
生物地球化学循环的类型
• 水循环
物质循环的核心
• 气体型循环 • 沉积型循环
具有明显全球性 循环性能最为完善
C、N循环
循环速度较慢 P、S循环
返出现？ 3、循环的范围是？ 4、物质循环具有什么特点？
？ 往
注意：
1.物质：组成生物体C、H、O、N、P、S等基 本元素。而不是单质，也不是化合物。
2.范围：是指地球上最大的生态系统——生 物圈。其中的物质循环带有全球性，所以又 叫生物地球化学循环。
3.循环：
生物
组成生物体的C、H、O、N等元素 无机
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• 水循环的作用：
– 水是所有营养物质的介质：营养物质的循 环和水循环不可分割地联系在一起；
– 水对物质是很好的溶剂：水在生态系统中 起着能量传递和利用的作用；
– 水是地质变化的动因：其他物质的循环是 结合水循环进行的。
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①生物的呼吸作用 6.碳进入大气的途径： ②微生物的分解作用
③化石燃料的燃烧
温室效应
生活中我们可见的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型 的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，是让 阳光直接照射进温室，加热室内空气；而玻璃或透 明塑料薄膜又可以不让市内的热空气向外散发，使 室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植 物快速生长的条件。
构建模型
思考：这里的
生态系统可不 无
可以是森林、 机
草原、池塘等 生态系统？
环 境
生物 群落
施用农药DDT 的地区，虽然只占陆地面积的 一小部分，可是在远离施药地区的南极动物 企鹅体内也发现了DDT，南极动物体内为何
会出现DDT？此现象说明了什么？ 全球性
抓住要点:
1、这里的“物质”指的是 2、这里的“循环”是指在
(1)碳从无机环境进入生物群落的途径有：_光__合__作用 和__化__能_合__成_____作用。 (2)碳进入大气的途径有：_呼_吸__作__用__、__分_解__作__用__、__燃_烧__ (3)在无机环境与生物群落之间, 碳以_C__O_2_的形式循环. (4)在生物群落内部，碳通过__食_物__链__和__食__物_网__， 以含_碳___有机物的形式传递。
分解者各个环节（以什么形式、通过 哪些生命活动、形成哪些产物等）？
大气中的CO2
微呼
呼光
生吸
吸合
燃
物作
作作
的 分
用
动物
摄食用植物用
烧
解
作
用
动植物的遗体和排出物 泥炭、煤、石油
碳循环的特点：
1.碳循环的形式：主要是CO2； 2.碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐 3.碳在生物体内的存在形式：含碳有机物； 4.碳进入生物体的途径：绿色植物的光合作用 5.碳在生物体之间传递途径：食物链（网）
温室有两个特点：温度较室外高、不散热。
温室效应
1、温室效应?
2、CO2增多的原因 3、温室效应的危害
化石燃料的大量燃烧 森林、草原等植被的破坏
极地冰川加速融化 沿海城市被淹没
农田减少，粮食减产
4.缓解温室效应的措施
开发新能源
植树造林 减少化石燃料的燃烧
练习：
生产者
大气中的CO2库 消费者
分解者 化石燃料
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① 高能固氮
• 通过闪电、陨石、宇宙射线、火山爆发等活动的 高能固氮，其结果形成氨或硝酸盐，然后随着降 雨到达地球表面。速率大概为：8.9kg/(hm2· a)。
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26Βιβλιοθήκη N2+O2 放电 2NO
2NO +O2
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• 水循环的原因
– 内因：水自身的特点 – 外因：太阳辐射和重力作用
• 水循环的主要方式
• 地球上水通过蒸发、降水、植物的蒸腾、吸收 等过程反复循环 – 蒸发：地表和海洋中的水在太阳能作用下 变成水蒸气进入大气中。 – 降水：大气中的水汽以雨雪冰雹的形式降 落到地面和海洋。
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渗入土中
到达地表
地表径流
植物吸收 进入地下水
植物蒸腾作用
蒸发
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地表水蒸发
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气体型循环
• 碳循环 • 氮循环
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碳循环： 碳元素约占生物体干重的49％，碳是有机化 合物的“骨架”，没有碳就没有生命。
思考与讨论： 1、碳在自然界以什么形式存在？ 2、碳是如何分别进出生产者、消费者、
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• 地球上的降水量=蒸发量，但是不同地区、
不同表面情况不一样。 地表径流！
海洋
蒸发量：84%
△：+7%
降水量：77%
陆地
蒸发量：16%
△：-7%
降水量：23%
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12
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生态系统中的水循环
降水
植物群落截留