碳的化学性质

《单质碳的化学性质》教学设计

【教学目标】：

一、知识与技能

1．知识目标：使学生初步掌握碳的化学性质——(常温下稳定性、高温下可燃性、还原性)，常识性认识化学反应中的吸热和放热现象，初步了解碳的用途。

2．能力培养目标：通过列表比较氢气与碳的化学性质，培养学生科学的学习方法。

通过学生参与演示木炭还原氧化铜，进一步培养学生的操作技巧、观察能力和分析思维能力，通过实验观察法提高学生的科学探究能力和理论联系实际的能力。

3．思想教育目标：通过碳与氧气在不同条件下反应的产物不同，渗透物质所发生的化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学习方法的指导。

二、过程与方法：

通过复习，列表比较、实验演示，突出重点，通过分析，操作指导，解决难点。

1．用谈话法和阅读法，使学生初步了解温度对碳的化学性质的影响，提高学生的自学能力。2．通过总结归纳法和演译法，加深对质量守恒定律、化学反应实质理解，提高学生的逻辑推理能力，发展学生的智力，挖掘学生的潜能。

三、情感、态度和价值观：

1．通过介绍碳在日常生活中的广泛应用，增强学生学习化学的兴趣。

2．通过碳的化学性质的实验探究和逻辑推理，帮助学生建立崇尚科学的观念，树立辩证唯物主义观点。

【重点】：

碳的化学性质。即单质碳的可燃性和还原性应作为重点，为了使学生对氢气和单质碳的化学性质理解更深刻，要对它们进行比较。

【难点】：

反应条件对碳反应产物的影响。单质碳不完全燃烧的实验不好做，通过事例解释碳不完全燃烧的产物；用碳还原氧化铜的操作难度也比氢气还原氧化铜大，用高温（强热）加热时要注意，防止试管破裂；放热（产生热量）学生比较容易理解，对吸热概念的理解相对较难。【教具准备】：

1.仪器：

铁架台（带铁夹）、试管、酒精灯（改进）、导管、胶塞、玻璃棒、表面皿、研钵、试剂瓶2.药品：

氧化铜、木炭、澄清石灰水

【教学方法】：

①阅读法；②总结归纳法；③演译法；④实验观察法。

【教学过程】：

[复习旧知]：上节课我们一起学习了几种常见的碳单质，它们的物理性质各不相同，(多媒体展示几种常见碳单质的不同用途及性质，请学生用连线的方式将物质、用途和性质一一连接。)为什么都是碳的单质，而它们的物理性质却各不相同呢？

[学生回答]：（因为虽然它们都是由碳原子构成，但碳原子的排列不同，所以性质不同、用途也不同。）

[引导]：多媒体再展示另外几种常见碳单质的不同用途及性质，请学生用连线的方式将物质、用途和性质一一连接。

[学生回答]：（炭黑常温下稳定有稳定性，木炭可以燃烧有可燃性。）

[提问]：那么炭黑的稳定性和木炭的可燃性还是单质碳的物理性质吗？(不是。)那么是它们的什么性质呢？（化学性质）

[新课引入]：既然它们都是由碳元素组成的单质，那么它们的化学性质是否相同呢？决定元素化学性质的是什么？

[学生回答]：（决定元素化学性质的是原子的最外层电子数，单质碳都是由碳元素组成，所以它们的化学性质相同。）

[教师]：既然单质碳的化学性质都相同，今天我们就一起来学习单质碳的化学性质。

[板书]：第二节单质碳的化学性质

[联想]：在我们已学过的物质中还有谁也有稳定性和可燃性？

[学生回答]：（氢气。）

[学生活动]请同学们填写氢气的化学性质（表一）

表一：

[比较]：既然氢气和碳单质都有稳定性和可燃性，那么它们在原子结构上有没有相似点呢？

碳(C) 氢(H)

[师、生共同分析]：最外层电子数都是所在层达到稳定时的一半。

[猜想]：刚刚通过大家观察发现碳原子和氢原子的最外层电子数都是所在层满电子的一半，而最外层电子数又决定了元素的化学性质，同学们已经填写了氢气的化学性质，而单质碳与氢气有两个性质相似，猜想碳单质可能具有的化学性质（表一）。

完成后：

物质化学性质

氢气H2常温下稳定

可燃性

2H2+O22H2O

还原性

H2+CuO

△

Cu+H2O

碳 C 常温下稳定

可燃性

C+O2CO2

还原性

C+2CuO

高温

2Cu+CO2↑

假设是否成立？

[学生探究]：（加热氧化铜和碳的混合粉末，如果黑色的氧化铜粉末变成光亮的红色铜，则证明碳也具有还原性。）

演示实验：

实验药品：黑色的CuO粉末、黑色的碳粉、澄清的石灰水

实验装置图：

（图1）

[点拨]：通过观察分析碳还原氧化铜的产物是什么？[学生回答]：（黑色的粉末变成光亮的红色，并产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，说明碳还原氧化铜的产物是铜和二氧化碳。）

学生填写表二中碳还原氧化铜的实验。

表二（学生分步填写）：

实验名称碳还原氧化铜氢气还原氧化铜

反应物状态

反应条件

实验现象

化学方程式

实验名称碳还原氧化铜氢气还原氧化铜

反应物状态固体+固体固体+气体

反应条件高温加热

实验现象黑色粉末变成红色，澄清的石灰水变浑浊黑色粉末变成红色，试管壁上有

水珠生成

化学方程式C+2CuO高温2Cu+CO

2↑H2+CuO △

Cu+H2O

[提问]：通过实验我们验证了碳和氢气一样也具有还原性。那么碳还原氧化铜实验和氢气还原氧化铜的实验有什么区别？填写表二中氢气还原氧化铜的实验。

[设疑]：那为什么碳还原氧化铜的实验条件会是高温而不是加热呢？

[师生共同分析]：因为碳和氧化铜都是固体，固体和固体接触不如气体和固体接触紧密，所以反应条件就要苛刻一些。

[实验探究]：碳和氧化铜反应之所以需要高温，是由于反应物均是固态，反应物接触不充分，如何使两种固态物质接触更紧密？

[实验演示]：将事先烘干的木炭和氧化铜共同研磨，加少量胶水混匀后，用玻璃棒蘸取少量该粉末，加热观察现象。

[小结]：碳不仅可以跟氧化铜反应，还可以跟氧化铁、氧化铅等金属氧化物反应生成金属单质和二氧化碳。请同学们写出碳跟氧化铁反应的化学方程式。

[学生练习]：3C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2↑

[提问]：影响化学变化的因素有很多，反应物的性质、状态、反应条件、还有什么呢？例如铁可以在氧气中燃烧，不可以在空气中燃烧，这又说明了什么？

学生回答：反应物量的多少。

[设问]：我们都知道煤的主要成分就是碳，一到冬天我们就总会听到某某人家因为煤气中毒住院的消息，那么碳燃烧的产物是二氧化碳，人们所说的煤气中毒是二氧化碳中毒吗？（不是）大家都知道煤气中毒不是二氧化碳中毒，难道碳燃烧的产物不是二氧化碳？（不是）那是什么呢？当空气充足时，煤充分燃烧生成二氧化碳；当空气不充足时，煤不充分燃烧生成一氧化碳，下面请同学们写出碳充分燃烧和碳不充分燃烧的化学方程式。哪位同学愿意到前面书写化学方程式。

[学生书写]：C+O2CO2（充分燃烧）

2C+O22CO （不充分燃烧）

[引导]：碳具有还原性，它不仅可以夺取金属氧化物中的氧，而且还可以夺取二氧化碳中的氧发生化合反应，请同学们写出该反应的化学方程式。

[学生书写]：C+CO2高温2CO

[讲解]：冬天家里点煤炉取暖，原因是（碳燃烧放热），然而给燃烧的煤炉中加煤时温度会下降，那是因为碳和二氧化碳反应需要吸热引起的。因此，化学反应放出的热能是一种重要的能源，可以直接供人们取暖、加热，也可以转变为电能、动能等。设想一下假如化学反应没有放出热能我们人类的生活又将是什么样？

[教师总结]：今天我们一起学习了碳单质的化学性质——常温下稳定性、可燃性和还原性，通过本节课的学习，我们知道研究物质的化学性质不仅有实验法，还有结构法和性质类比法。希望同学们在今后的学习中利用这些学习方法努力探讨物质世界的更多奥秘。

【学生反馈练习】：

1.影响碳的化学性质的主要原因是（）

A.与氧气接触

B.光照

C.温度

D.水分

2.我国的黑白山水画用的墨汁，主要成分为炭黑，用这种墨汁画的国画千百年都不易变色，这是因为墨之中的碳单质具有（）

A.强还原性

B.常温下的稳定性

C.吸附性

D.氧化性

3.纳米材料被誉为21世纪最有前途的新材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几纳米（1nm=10-9m）的空心管。下列说法错误的是（）

A.纳米碳管是一种新型的有机化合物

B.纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳

C.纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强

D.纳米碳管在常温下化学性质稳定

4.木炭在空气中不完全燃烧，碳、氧气和一氧化碳三种物质的质量比是（）

A.4：8：7

B.3：8：11

C.3：8：7

D.3：4：7

【作业】：

基础篇：质量检测

提高篇：思考碳在什么条件生成一氧化碳、二氧化碳，碳和氧气之间的量的关系是什么？有没有一氧化碳和二氧化碳同时存在的可能？为什么？

第二节单质碳的化学性质

一、常温下稳定性

二、可燃性

C+O2CO2（充分燃烧）

2C+O22CO （不充分燃烧）

三、还原性

C+2CuO 高温

2Cu+CO2↑

C+CO2高温

2CO

【学案】：

1.将物质名称、用途及性质用短线连接：

物质名称用途性质

金刚石防毒面具坚硬

石墨钻探机钻头、刻刀等质地软、导电性活性炭电极、铅笔芯等吸附性

炭黑用来取暖常温下稳定——稳定性木炭制造墨、油墨、颜料等可以燃烧——可燃性

2.表一

3.表二