课题1 碳单质的多样性 第2课时（导学案）初中化学人教版（2024）九年级上册 第六单元 碳和碳的氧化物（解析版）

/课题1碳单质的多样性第2课时碳单质的化学性质一、知识目标1．了解常温下碳的稳定性，认识化学反应是有条件的，掌握不同条件下碳与氧气的反应。2．掌握碳与某些氧化物的反应，能正确书写相关化学方程式，认识碳的还原性。3．理解还原反应的概念，了解碳的还原性在冶金工业等方面的应用。二、核心素养目标1．宏观辨识与微观探析：从宏观现象（如碳燃烧的现象、木炭与氧化铜反应的现象）入手，探析碳单质在不同反应中的性质及变化实质。2．证据推理与模型认知：通过对碳与氧气、碳与某些氧化物反应的实验现象和数据的分析推理，建立化学反应条件、反应物用量与产物关系的模型。3．科学态度与社会责任：认识碳的性质和用途，了解碳在生活和工业中的应用，增强安全意识和环保意识，如使用木炭做燃料的注意事项。一、学习重点碳与氧气、碳与某些氧化物的反应，碳的还原性及相关化学方程式的书写。二、学习难点理解化学反应条件和反应物用量对产物的影响，以及还原反应的概念。1．当木炭充分燃烧时，与氧气反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为C+O₂===点燃CO₂。当木炭燃烧不充分的时候，生成一氧化碳，反应的化学方程式为2C+O₂===点燃2．木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为2CuO+C===高温2Cu+CO₂↑3．在高温条件下，碳单质还能使二氧化碳转化成一氧化碳，反应的化学方程式为CO₂+C===高温2CO一、新课导入问题思考：展示钻石、用墨书写或绘制的历经千年而不变色的字画、重要文件签写时使用的碳素墨水的图片，思考为什么钻石能长久保存，墨宝能历经千年不褪色，碳素墨水适合用于重要文件签写？答案：这些现象都和碳单质在常温下的化学稳定性有关，常温下碳的化学性质稳定。问题思考2：提出疑问：如果温度升高，碳单质的活泼性又会如何呢？冬天北方农村地区常在房间里燃煤、烧炭取暖，有时会发生中毒现象，这背后隐藏着怎样的化学奥秘？答案：带着这些问题，我们将在后续学习碳单质与氧气、某些氧化物的反应来揭开谜团。碳单质与氧气反应活动一：碳单质常温下的稳定性问题思考：从“钻石恒久远，一颗永流传”，用墨书写或绘制的字画历经千年而不变色，重要文件的签写使用碳素墨水这些现象中，能推测出碳单质在常温下具有怎样的化学性质呢？答案：碳单质在常温下化学性质不活泼。活动二：碳单质与氧气的反应问题思考1：回顾木炭在氧气中燃烧的实验，描述其现象，并写出化学方程式。答案：现象是发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体；化学方程式为C+问题思考2：冬天烧炭取暖中毒的原因是什么？答案：可能是碳燃烧不充分生成了一氧化碳，化学方程式为2C+O问题思考3：对比碳充分燃烧和不充分燃烧的两个化学方程式，从反应物用量和反应条件的角度，能得出什么结论呢？答案：化学反应是有条件的，反应物的用量不同，产物也不同。具体为：①当m(C):m(O2)≤3:8（氧气充足）时，只生成CO2；②当问题思考4：碳单质的可燃性可以用于做什么呢？使用木炭做燃料有哪些注意事项？答案：碳单质的可燃性可作燃料；使用木炭做燃料要开窗通风，防止一氧化碳中毒。活动三：典例精讲典例1：墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（）A．碳单质在常温下不活泼B．碳单质的硬度大C．碳单质有吸附性D．碳单质有可燃性答案：A因为常温下碳的化学性质稳定，所以用墨绘制的古代水墨画能保存至今不变色，A选项正确；碳单质的硬度大、有吸附性和可燃性与水墨画保存不变色无关，B、C、D选项错误。典例2：关于碳的燃烧，下列说法中正确的是（）A．C60结构稳定，不能燃烧B．碳和氧气反应一定会生成CO2C．碳的燃烧是放热反应D．碳在氧气中燃烧的产物一定是纯净物答案：CC60也能燃烧，A选项错误；碳和氧气反应，氧气充足时生成CO2，氧气不充足时生成CO，B选项错误；碳的燃烧是放热反应，C选项正确；碳在氧气中燃烧，根据氧气的量不同，产物可能是CO2、CO或二者的混合物，不一定是纯净物，D选项错误。典例3：“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”出自我国唐代诗人白居易的《卖炭翁》，与诗中提到的炭用途相关的性质是（）A．黑色B．稳定性C．可燃性D．还原性答案：C诗中卖炭翁烧炭是为了利用炭的可燃性来取暖等，与炭的黑色、稳定性和还原性无关，C选项正确。碳单质与某些氧化物反应活动一：木炭与氧化铜的反应问题思考1：根据资料写出木炭与氧化铜反应的化学方程式。答案：2CuO问题思考2：在实验中，在酒精灯上加网罩的作用是什么？答案：集中火焰，提高温度。问题思考3：反应结束时，为何要先撤出导管，后熄灭酒精灯？用弹簧夹夹紧乳胶管后，为何要待试管冷却后再将粉末倒出？答案：先撤出导管，后熄灭酒精灯是为了防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂；待试管冷却后再倒出粉末是为了防止生成的铜再被氧化成氧化铜。问题思考4：实验中观察到了什么现象？能得出什么结论？答案：现象是黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊；结论是有Cu生成，有CO活动二：还原反应问题思考1：在木炭与氧化铜的反应中，哪种物质得到氧，哪种物质失去氧？答案：碳得到氧变成二氧化碳，氧化铜失去氧变成铜。问题思考2：还原反应的定义是什么？在木炭与氧化铜的反应中，碳具有什么性质？答案：还原反应是含氧化合物里的氧被夺去的反应。在这个反应中，碳夺走氧化铜中的氧，作还原剂，它具有还原性。问题思考3：还原反应在实际生活中有哪些应用呢？答案：可用于冶金工业，例如利用焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来，化学方程式为2Fe2活动三：典例精讲典例1：如图所示是木炭还原氧化铜的实验，下列关于该实验分析正确的是（）A．装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯B．试管②导管口刚有气泡冒出说明试管①反应开始C．试管②中溶液由红色变为无色说明试管①反应结束D．实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止试管冷却过快答案：A酒精喷灯的火焰温度更高，装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯，A选项正确；试管②导管口刚有气泡冒出可能是装置内的空气受热膨胀排出，不能说明反应开始，B选项错误；试管②中澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成，反应结束时石灰水依然是浑浊的，C选项错误；实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止空气进入使生成的铜被氧化，D选项错误。典例2：有关碳与二氧化碳高温下发生的反应，下列说法正确的是（）A．碳具有氧化性B．二氧化碳发生了还原反应C．反应前后氧元素的化合价发生了改变D．反应前后固体的质量不变答案：B在CO2+1．墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（）A．碳单质在常温下不活泼B．碳单质的硬度大C．碳单质有吸附性D．碳单质有可燃性【答案】A【解析】因为常温下碳的化学性质稳定，所以用墨绘制的古代水墨画能保存至今不变色，A选项正确；碳单质的硬度大、有吸附性和可燃性与水墨画保存不变色无关，B、C、D选项错误。2．关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是（）A．碳燃烧后的产物不可能是混合物B．碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同C．碳在充分燃烧和不充分燃烧时，都放热D．金刚石、石墨和C₆₀在氧气中充分燃烧，产物都是CO₂【答案】A【解析】碳燃烧后的产物可能是混合物。当氧气不足时，碳不完全燃烧会同时生成一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO₂），这两种气体混合形成混合物。因此“产物不可能是混合物”的说法是错误的。3．如图是碳与其他物质之向的反应及转化关系（“—”表示物质间可发生反应，“→”表示物质间可发生一步转化）。下列说法不正确的是（）A．反应①体现了碳的还原性B．反应②前后碳元素的化合价不变C．反应③固体质量增大，符合质量守恒定律D．反应④中C与O₂的质量比为3：8，一定只生成CO₂【答案】B【解析】反应②‌可能是碳与CuO的反应，例如：2CuO+4．某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是（）A．该反应说明木炭具有还原性B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素D．装置中发生反应：C＋2CuO===高温【答案】C【解析】分析反应中各元素的化合价变化：铜元素：CuO中Cu为+2价，Cu中Cu为0价，‌化合价降低‌（被还原）。碳元素：C中C为0价，CO₂中C为+4价，‌化合价升高‌（被氧化）。氧元素：CuO中O为-2价，CO₂中O为-2价，化合价不变。‌结论‌：碳元素的化合价是升高的，而非降低。因此C错误。一、碳单质与氧气反应1．氧气充足，充分燃烧：C+O₂===点燃2．氧气不足，不充分燃烧：2C+O₂===点燃二、碳单质与某些氧化物反应1．木炭与氧化铜反应：（1）实验现象：黑色粉末变红，石灰水变浑浊（2）化学方程式：2CuO+C===高温2．还原反应（1）定义：含氧化合物里的氧被夺去的反应。（2）应用①冶金工业：2Fe₂O₃+3C===高温②转化CO₂：CO₂+C===高温考点1碳单质的可燃性1．木炭具有可燃性，根据性质决定用途，所以其可以用作A．吸附剂 B．燃料 C．冶炼金属 D．制墨水【答案】B【解析】A、木炭具有吸附性，可用作吸附剂，和木炭的可燃性无关，错误；B、木炭具有可燃性，可用作燃料，正确；C、木炭具有还原性，可用于冶炼金属，和木炭的可燃性无关，错误；D、制墨水一般利用炭黑等，和木炭的可燃性无关，错误；故选B。2．相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是A． B． C． D．【答案】B【解析】碳燃烧的化学方程式：碳完全燃烧生成二氧化碳：，碳不完全燃烧生成一氧化碳：。设碳的质量为克。在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为;在化学方程式中，克碳反应消耗的质量为。所以消耗氧气质量比=。因此，相同质量的碳燃烧分别生成和，消耗氧气的质量比是。故选B。考点2木炭还原氧化铜1．实验小组采用如图所示装置验证碳粉还原氧化铜，下列说法错误的是A．实验前要先检验装置的气密性B．网罩的作用是集中火焰