碳单质及性质教案.doc

第六单元 碳和碳的氧化物课题1 金刚石、石墨和C60 (第 一 课 时)【教学目标】1、知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质；了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途；了解木炭和活性炭具有吸附性；知道碳单质的化学性质；2、通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式及空间结构的分析，知道物质结构、性质和用途三者之间的相互关系；通过木炭（或活性炭）吸附作用演示实验的探究，让学生知道对比实验是研究问题的常用方法；3、碳单质常温下的化学性质的稳定性和高温下的活泼性，说明稳定和活泼都是相对的、有条件的；通过对碳单质新的形态的发现及其简单介绍，学生能以发展的观点看待碳的单质，认识科学的发展具有阶段性和局限性；【教学重点】物质的结构、性质和用途之间的相互关系；碳与氧气及某些氧化物的反应碳的可燃性和还原性。【教学难点】碳与某些氧化物的反应碳的还原性。【教具准备】1、教科书P105实验6-1、P107实验6-2、P108家庭小实验药品和器材，铜丝或铜片，酒精灯。2、实物：钻石首饰，玻璃刀，石墨，不同型号的铅笔及铅笔芯，防毒面具，金刚石和石墨原子排列结构模型3、图片：C60和碳纳米管结构图、一幅铅笔人物头像素描，二幅古代字画4、投影仪及相关课件。【课时安排】2课时。第1课时：碳的单质；第2课时：碳的化学性质。【教学过程】第一课时 师：碳元素在自然界里的含量不是最多的，但它形成物质的种类却是很多的。我们今天开始学习第六单元“碳和碳的氧化物”。请同学们把书翻开。板书第六单元碳和碳的氧化物师：我们已经知道，物质由元素组成，由同种元素组成的纯净物叫做什么？生：由同种元素可以组成不同种单质，同一种元素可以组成不同的单质吗？大家讨论。生：不可以，一种元素应该只能组成一种单质。生：可以的。师：能举例说明吗？生：我们学过氧元素就能组成氧气和臭氧两种单质。师：磷元素可以组成白磷和红磷。教师一边小结一边板书同种元素可以组成不同的单质。师：碳元素能否组成不同的单质？研究表明：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。今天，我们就来学习金刚石、石墨和C60。板书课题1 金刚石、石墨和C60。 师：自学课本金刚石、石墨，试完成下列表格。投影金刚石的性质和用途性质用途金刚石石墨师：（拓展）金刚石、石墨的相关知识和为什么都有碳元素组成，物理性质有如此大的差异师：除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。谁查到了有关木炭和活性炭的资料，请告诉我们。投影木炭吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质活性炭吸附能力比木炭强，吸附毒气、制糖工业里脱色制白糖炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性焦炭冶炼金属师：结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讲座物质的结构、性质和用途之间有什么关系？生：结构性质用途（学生一边回答，教师一边板书。）师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得最重要进展的是C60分子。大家看书，C60的分子结构和什么相似？生：和足球相似。师：这种足球结构的碳分子很稳定。C60中60表示什么？生：一个C60分子中含有60个碳原子。师：C60是单质还是化合物？生：是单质。师：目前，人们正在进一步研究C60分子的结构和性质，以及在材料科学、超导体等方面的应用。C60具有广泛的应用前景，谁能说说这方面的信息吗？生：除了超导领域外，C60在以下几个方面的也具有广泛的应用前景：气体贮存；有感觉功能的传感器；增强金属的强度；新型的催化剂；光学应用；对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。师：除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C70、C240、C540等。（一边说，一边投影C70、C240、C540等的结构图。）20世纪90年代初，科学家又致力于一种新弄的纳米材料纳米碳管的研究，我们一起来看一下它的结构图。 实物投影纳米碳管的结构图师：谁说说关于纳米碳管的性质？生1：这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或几层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几纳米到几十纳米。这样的材料很轻，很结实。它的密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是再好不过的了。生2：如果用纳米碳管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不会被自身质量所拉断的绳索。如果用它做成地球月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。师：现在做课后练习来巩固一下今天所学的内容。 学生练习练习后当堂订正。师：回去后阅读“化学技术社会”中的“人造金刚石和金刚石薄膜”。今天这节课就上到这儿，下课。第 二 课 时活动一：观察与思考师：（引言）我国是一个具有悠久历史文化的文明古国，在灿烂的历史长河中，涌现出了一大批赫赫有名的书画家，他们留下的传世之作经过几百甚至上千年的洗礼，流传于世幸存下来的已不多见，成为我国文化中的瑰宝。下面两幅就是古代留下的珍贵字画。请看屏幕：学生欣赏二幅古代字画图片：（学生对这两幅字画品头论足，交头接耳，赞不绝口。） 生：老师，我有一个问题，为什么明代董其昌的作品历经四百余年而依然笔峰清晰，漓江烟雨图保存到现在色泽鲜艳而不褪色呢？师：问得好！你们知道古代一些书法家、画家是用什么来书写或绘制字画的？生：（异口同声）墨汁！师：墨汁又是用什么制成的？生：用炭黑来制成的。活动二、与交流师：炭黑的主要成分是碳。古代字画保存几百年乃至上千年，纸或布都已开始腐烂破损，但墨色依然不变，这说明碳具有怎样的化学性质？猜猜看。生：我想碳单质的化学性质应该是很稳定的。师：都同意他的观点吗？（大部分同学点头同意）生：（立即反驳）不对，木炭可以在氧气中燃烧，怎么说它的化学性质稳定呢？我觉得应该是活泼的。师；其实，这两位同学说得都有道理，但不够准确。生：我们说碳单质的化学性质是稳定还是活泼应该是有条件的。在常温下，碳的化学性质不活泼。但在点燃条件下，碳能与氧气发生化学反应。师：那么是什么决定了碳在常温下化学性质不活泼呢？元素的化学性质与元素原子结构中的哪部分关系最为密切？生：（齐声）最外层电子数。【屏幕投影】碳原子的结构示意图。师：在化学反应中，它要成为稳定结构，有几种途径？生；可以得到4个电子或失去4个电子使最外层都达到稳定结构。我猜想，这两种可能对于碳原子来讲都难于实现，所以，碳化学性质常温下不活泼。师：这也体现了上节课我们所讲的结构和性质之间存在什么关系？生；结构决定性质。 【投影】二、碳的化学性质常温下的稳定性、高温下的活泼性。点燃师：回忆木炭在氧气中燃烧的实验，写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式，并说出你所看到的实验现象。（一同学上台书写化学方程式：C+O2=CO2）点燃师：如果氧气的量不充足，碳燃烧就不充分，这时生成一氧化碳，同时放出热量。（一同学上台书写化学方程式：2C+O2=2CO）师：上述两个反应，在以煤为燃料的煤炉里也经常发生。煤的主要成分是碳。当空气充足、炉火很旺时，煤燃烧充分，主要生成二氧化碳；当空气不充足、炉火不旺时，煤燃烧不充分，生成较多量的一氧化碳。从上述内容的学习，你能得到哪些重要的发现。生；说明碳具有可燃性。生：在不同条件下，其燃烧的产物也不相同。师：的确，反应条件对物质所发生的化学反应是有重要的影响的。条件不同，主要的产物可能也不相同（强调主要产物，防止误解成只有一种产物）。所以，冬天里烧煤烤火时应该特别注意的是什么？生：（反应迅速）一定要注意通风，防止因煤燃烧缺氧生成有毒的一氧化碳而引起中毒。【投影】1、碳跟氧气的反应碳的可燃性。燃烧条件点燃化学方程式结论启示在氧气中充分燃烧点燃C+O2=CO2碳具有可燃性；条件不同，燃烧主要产物可能也不相同书写化学方程式一定要注明反应条件；冬天用煤取暖一定要注意通风。燃烧不充分2C+O2=2CO师：碳不仅可以和氧气反应，在较高温度时它还能和某些氧化物反应。活动三：【投影】2、碳跟某些氧化物的反应（教师演示教材P107实验6-2木炭粉还原氧化铜。引导学生观察实验装置、实验操作及实验现象。引导学生通过实验现象，分析该反应的实质。）师：该装置中的酒精灯有什么特别之处？生：上面加了一个铁丝网罩，我家里的燃气灶上也放了一个类型的网罩。师：你知道这样做的好处吗？生：这样会使火焰集中，从而提高温度。师：这说明碳与氧化铜反应的条件是什么？生：（异口同声）高温。师：实验中我们观察到哪些现象？ 生：黑色粉末逐渐变成光亮的红色；澄清的石灰水变成白色浑浊。师：该反应中生成了什么物质？谁能分析一下。（交流讨论，学生纷纷举手发言。）活动四、与交流高温生：石灰水变浑浊，这是二氧化碳与石灰水的特征反应，说明碳和氧化铜反应生成了二氧化碳气体。黑色粉末变成红色物质，说明有铜生成。理由有二：一是铜为红色金属，该反应中只有一种金属元素；二是根据质量守恒定律可知，元素的种类在化学反应前后不变，所以另一种产物只可能是铜。（一同学上台书写化学方程式：C+CuO=Cu+CO2）【投影】现象结论澄清石灰水变成白色浑浊有二氧化碳生成黑色粉末变成红色物质有铜生成师：分析很好！这个实验中在操作上还有哪些要注意的地方？生：为什么实验完毕后要先撤出导气管？生：这个实验装置与用高锰酸钾制取氧气的装置几乎相同，先撤导气管是为了防止试管中的气体因冷却压强减小而使石灰水倒吸，这样会导致热试管因骤冷而炸裂。生：老师，为什么要待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上观察？师：要回答这个问题，请看下面的补充实验，仔细观察实验现象。（教师补充做铜丝在酒精灯了灼烧的实验。）生：红色的铜丝表面变成黑色。说明在加热条件下，铜能被空气中的氧气氧化，生成黑色的氧化铜。如果未等试管冷却就将试管里的粉末倒在纸上，生成的红色铜在灼热条件下，又和空气中的氧气反应生成氧化铜，从而观察不到红色铜的生成。师：完全正确！再观察这个化学方程式有什么特点？师：像氧化铜这种含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。氧化铜因失去氧变成铜，我们就说氧化铜被还原。是木炭使氧化铜失去了氧，木炭是使氧化铜还原为铜的物质，我们就说木炭具有还原性。【投影】（补充） 2、碳跟某些氧化物的反应碳的还原性师：利用碳的还原性，说明碳具有哪项重要应用？生：在工业上，可以用它来冶炼金属，即将金属氧化物里的金属还原出来。师：这是冶炼金属的一种方法。例如，焦炭可以在高温下把铁从它的氧化物矿石里还原出来，也可以将三氧化钨（WO3）还原为钨。请同学们写出这两个反应的化学方程式。（两学生上台书写。）【投影】 2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2 2WO3 +3 C 2W +3 CO2活动五、师