单质碳的化学性质

教学目标

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。

《单质碳的化学性质》