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单质碳的化学性质

2008-08-04


教学目标

单质碳的化学性质

知识目标
  通过比较了解几种碳单质物理性质不同,但化学性质相同;

  通过实验,掌握单质碳的可燃性、还原性、稳定性。


能力目标
  通过碳还原氧化铜的实验装置的设计,初步提高气体反应装置的设计能力;

  发展和培养学生的实验观察能力和从现象到本质的思维能力。

情感目标
  通过碳单质的学习,了解同一元素可以组成不同物质,这些物质的物质性质和用途不同,但却有相同的化学性质,从而提高学习化学兴趣。


教学建议

教材分析  
   碳单质(金刚石、石墨、球碳等)是初中学生学习氧气、氢气之后首次全面学习的固态非金属单质。此节内容起着承上启下的作用,它是氧气、氢气学习的继续,同时为后面学习金属单质打下基础。

  碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳,做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习,而后介绍球碳,符合学生认知规律,由宜到难,由远及近,又熟悉到陌生,使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。

  另外,教材编排首先对碳的典型单质——金刚石和石墨的结构、物理性质、用途进行学习,而后再简介无定型碳,最后安排碳单质的化学性质学习,旨在使学生从感性上理解碳单质结构不同,物理性质不同,但化学性质几乎相同。


教法建议
  教学中应注意以下几点:

  1.充分运用学生已学知识进行新知识的'学习,已增长学生的知识链、能力链。如碳的化学性质中,关于碳还原性的教学,可提示学生在氢气还原氧化铜装置的基础上加以改进,从而自己设计出碳还原氧化铜的实验装置。这样的教学处理有利于学生提高探究能力,提高实验的设计能力。

  2.联系实际生活、联系科学研究进行教学提高学生学习兴趣。运用网上资料拓展学生的学习空间。激发学生学习兴趣,引导学生关注生活关注社会。善于观察身边的生活,从生活中学习化学。同时将所学化学运用于社会中解决科学问题。在探究式教学过程中,引导学生自主探究,创新思维。

 

教学设计方案一

  请同学在黑板上写出碳的原子结构示意图。

  从碳的原子结构可以看出,最外层只有4个电子,在化学反应中既不容易得电子,也不容易失电子。通常状况下,碳的化学性质很稳定。如教材中有宋朝黄庭坚的墨宝,虽历经千年仍不变色。但随温度升高,碳单质的化学活动性大大增强。

  1.碳的可燃性

  【讲解】木炭与氧气或空气中氧气反应可以生成二氧化碳。煤的主要成份是碳,炉火着得旺时,发生的也是碳与氧气生成二氧化碳的反应,同时放出大量热供人使用。

  当氧气供给不足时,碳燃烧不充分,生成一氧化碳。

  2.碳的还原性

  【演示】碳和氧化铜的反应。(边实验边引导学生观察实验,并依据观察到的现象进行思考。)

  【现象】加热片刻后,黑色物质突然发红光,随后看到红色物质,同时澄清石灰水中冒出一定量气泡,石灰水变浑浊。

  【结论】黑色氧化铜与木炭反应,生成红色的铜和二氧化碳。

  【讲解】同样,碳也能与氧化铁反应得到铁和二氧化碳。

  早在几千年前中国就掌握了这项技术,可放映用木炭来炼铁。木炭炼铁的录像

  【提问】观察上述两个反应,判断是不是氧化还原反应?如果是请指出还原剂是什么?

  【小结】碳在上述两个反应中都做还原剂。这两个反应都体现了碳的还原性。

  碳不但能还原某些金属氧化物,也能还原某些非金属氧化物。

  播放木炭与二氧化碳反应录像

          木炭和二氧化碳的反应可以表示为:

                  

  这个反应需要吸收热量才能进行。由上述反应可以看出,有的反应过程中放出热量,有的反应却要吸收热量,说明化学反应总是伴随热量的变化。通常用“-Q”表示吸热反应,“+Q”表示放热反应。如:

  【讨论】燃煤炉子中,发生了哪些化学反应。

  【小结】

  【总结】碳在常温下比较稳定,但随温度升高碳的活动性大大增强,在高温下碳能与很多物质反应。

教学设计方案二

教学重点:碳单质的可燃性和还原性

教学难点:碳与氧化铜、二氧化碳的反应

教学过程

  [课的引入]  通过上节课的学习,我们学习了碳的几种单质----金刚石、石墨、木炭、活性炭、焦炭。这些碳的单质的物理性质差异较大。那么它们的化学性质如何?这是此节学习的重点。

  [课的展开] 

  师   提问:碳单质在常温状态的化学性质是否活泼?试举例说明?

  生   回答:较稳定。如古代字画能保存至今。

  师   提问:试举例说明碳的化学性质?

  生   回答:点燃条件下,碳在空气中可燃烧,生成CO2。

  师   板书:一、碳与氧气的反应

  常温:稳定

           加热:完全燃烧   C+O2===CO2(石灰水检验)

                 不完全燃烧  2C+O2===2CO(煤的燃烧)

  提问:如何证明金刚石、石墨都是碳元素组成的?

  生    讨论:(1)燃烧金刚石、石墨。(2)检验产物:唯一性、产物是CO2

  师    板书:二、碳与某些氧化物的反应

  * 处理方案一:实验探究碳的还原性

  教师演示碳还原氧化铜的实验,并引导学生观察实验现象。结合已学的氢气还原氧化铜的实验现象,分析产物,书写化学方程式,归纳碳的化学性质——还原性。通过实验探究,提高学生学习物质化学性质的能力。

  实验现象:黑色粉末变成红色,有使石灰水变混浊的气体生成。

  反应方程式:C+CuO===Cu+CO2­

  结论:碳单质有还原性。

  *处理方案二  实验装置的探究

  教师提供碳还原氧化铜的反应方程式,分析反应的特点,设计实验装置。提高运用已学知识提高实验设计的能力。

  反应方程式:C+CuO===Cu+CO2­

  反应产物Cu——红色固体;CO2——能使石灰水变混浊。

  探究:氢气还原氧化铜装置的改进,将导入气体的导气管改为导出气体的导管。增加盛放石灰水的装置。

  师  小结:常温下,碳单质不活泼,较稳定。随着温度的升高,活动性增强。在高温下,碳单质具有可燃性和还原性。

  布置作业:略

 

探究活动

  通过计算讨论,若还原80g氧化铜,理论上需要碳或氢气各多少g,用那种物质做还原剂更好?

  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

  还原80g氧化铜,分别需要碳、氢气各为6g、2g。氢气更好。需要氢气的量少,且还原的铜较纯。



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