第六单元 碳和碳的氧化物

聪明的人，今天做明天的事；懒惰的人，今天做昨天的事。愿我们做一个时间的主人！----何早富1第六单元碳和碳的氧化物单元分析：该单元包括三个课题。课题1主要介绍碳的几种单质：金刚石、石墨、与碳60的物理性质及用途和碳的化学性质。课题2引导学生探究实验室中支取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。课题3通过实验探究碳的氧化物的性质。学习基础：在元素符号、化学式、化学方程式和有关氧气的知识后，学习碳及其氧化物。在日常生活和前几单元里已获得有关碳的知识，知道了碳具有可燃性，跟氧气有着密切的关系，在碳的单质上，学习碳的氧化物的性质等，认识碳酸及碳酸盐，为酸、碱、盐、金属打下基础。本单元作用：承上启下教学预案：（1）注意采用体验学习与探究学习的方式；（2）注意教学情境的创设和练习学生的生活实际；（3）紧密联系社会和高新科技；（4）以图代文，有利于激发学生的学习兴趣。单元教学重点：碳及碳的氧化物的性质；实验室中制取二氧化碳的装置；形成以发展的观点看待碳的单质；形成关注社会和环境的责任感。单元教学难点：实验室中制取二氧化碳的装置。单元教学思路:在碳的单质时，注意联系生活中见到的物质以及社会、高新科技来分析它的结构、性质及其与用途之间的关系，并归纳碳单质的化学性质。学习二氧化碳制取的研究时，探究，讨论、归纳、总结实验室制取气体装置与物质状态和性质的关系，学习碳的氧化物时应注意在阅读教材的基础上，联系生产、生活及社会实际分析归纳碳的氧化物的性质、用途以及性质与用途之间的关系。教学时引导学生细心观察图形，理解图示涵义，掌握图示有关知识，想象、推测物质的结构、性质、用途、培养空间想象能力。中考热点分析：二氧化碳的性质、制法及用途是历年来中考必考内容。预测今后中考中有关二氧化碳的性质、制法、用途的开放性、综合型题目会有所增加。特别是运用二氧化碳的性质解释生活中的一些化学现象和分析其用途，根据化学现象分析二氧化碳的性质及对环境报护和农业发展等问题的考查将会迅速成为热点，关于碳单组织及一氧化碳，今后中考命题会将其他气体或单质碳与一氧化碳组合，比较其异同点，找出鉴别、分离、除杂的方法，或将气体燃烧，通过对其现象的观察、产物的检验，推断气体的组成，或运用关于新的单质碳及一氧化碳对空气污染的研究成果作为新信息，考查有关基础知识及运用知识的能力，试题以选择、填空题为主，开放性、综合性试题将会增加。课题1金刚石、石墨和C60P106教学目的；1：了解金刚石、石墨、C60的物理性质，并联系性质了解它们的主要用途。2：使学生初步掌握碳的化学性质——稳定性、可燃性、还原性。重点：金刚石、石墨和C60的重要物性和用途；金刚石和石墨物性差异很大的原因。碳的化学性质---稳定性、可燃性、还原性难点：金刚石、石墨和C60的重要物性，碳的化学性质---稳定性、可燃性、还原性学情分析：聪明的人，今天做明天的事；懒惰的人，今天做昨天的事。愿我们做一个时间的主人！----何早富2教学过程：[提问]我们都见过晶莹璀灿的金刚石，也经常使用铅笔、碳棒，冬日里还可用木炭取暖，可你们知道它们各是由什么成份组成的？它们有什么联系吗？[讲解]铅笔芯、碳棒的主要成份是石墨，金刚石、石墨、木炭，还有活性炭、焦炭等都是由碳元素组成的不同单质。这节课主要学习金刚石、石墨及木炭的物理性质和用途。[阅读]课本金刚石和石墨的物理性质。一、金刚石、石墨和C60的成份、物理性质及用途[讲解]金刚石和石墨物理性质上的差异决定了用途上的差异。1．利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。2．利用石墨质软可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做耐高温的润滑剂。3．石墨可导电，可以做电极，又耐高温可做高温电炉的电极。4．利用石墨传热性能好，并在温度骤然升高时不易炸裂，可做石墨坩埚。5．利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。[小结]金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，性质上有如此大的差异是由于二者中碳原子的排列顺序不同，即结构决定性质，性质决定用途。[讲解]在碳元素组成的单质中，还有一类单质是无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑等。（交待：“炭”与“碳”的不同写法）下面着重介绍木炭。[演示]1．将一个装有半瓶带浅红色水的锥形瓶，配上胶塞。把两块木炭放入带红色的水中后，塞上塞子再摇动锥形瓶，注意观察带红色的水中颜色的变化。2．把木炭放入盛满NO2气体的锥形瓶，塞好塞子，摇动片刻，观察现象。再加热锥形瓶，红棕色气体NO2又重出现，说明什么问题。（讨论实验后，得出结论）[小结]木炭能吸附红色和棕红色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微粒吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。为什么活性炭可用作防毒面具？木炭等疏松多孔，具有高吸附能力用于吸附液相中的杂质的活性炭，可用于食品和化学产品加工过程中，被用来精制蔗糖、甜菜糖和玉米糖浆；它也用于城市生活用水和工业用水的水处理中，以吸附会给水带来讨厌气味和味道的的有害物料和杂质。木炭可作燃料、黑火药、制铅笔和做吸附剂等。黑火药爆发时主反应之一是：2KNO3+3C+S点燃K2S+N2↑+3CO2↑C60分子C60分子是作为阅读材料出现的。因此，从教材内容现代化、及时反映化学学科的发展趋势的角度应该介绍碳元素的三种单质：金刚石、石墨和C60。C60的超导性、C60的命名和C60的潜在应用前景，以及碳单质研究的新进展等资料，这些资料是拓展教师视野的，金刚石、石墨和C60的比较：名称金刚石石墨C60外观纯净的金刚石是一种无色透明、正八面体形状的晶体石墨是一种深灰色有金属光泽不透明的细磷片状的固体。质软，有滑腻感，分子形似足球状。有金属光泽，其徵晶粉末呈黄色。聪明的人，今天做明天的事；懒惰的人，今天做昨天的事。愿我们做一个时间的主人！----何早富3导电性几乎不导电良好几乎不导电硬度天然存在的最硬物质质软质脆导热性很差良好很差用途钻头、刻刀、装饰品电极、铅笔芯、润滑剂制备新材料、新配件、医学应用物质的组成结构定反映物质的性质定反映物质的用途二：碳的化学性质复习提问：请写出氢气还原氧化铜的化学方程式：常温下：（讲解）在常温下碳的化学性质稳定（阅读书上图6－6说明碳在常温下的稳定性）点燃或高温的条件下：１、可燃性：提问：回忆木炭在氧气中燃烧的实验现象，并写出相关的化学方程式讲述：木炭充分燃烧时生成二氧化碳（C+O2点燃CO2），如氧气不足时，则会生成一氧化碳（２Ｃ＋Ｏ２点燃２ＣＯ）小结：碳和氢气一样，都具有可燃性，但在不同的条件下，其生成的产物不同2：还原性演示实验6－7（提醒学生注意观察现象）讲解：现象是黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生板书：C＋CuO高温Cu+CO2讲解：①在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铜失去氧、被还原成铜，是氧化剂②单质碳的还原性可用于冶炼金属焦炭可以把铁从它们的氧化物中还原出来：2C+Fe3O4高温3Fe+2CO2↑3：一氧化碳和二氧化碳的相互转化及热量变化（讨论）在燃烧的很旺的煤炉里，添上新煤后，温度为什么会降低？且会有煤气产生？讲解：①炽热的碳还能使二氧化碳还原为一氧化碳C+CO2点燃2CO（吸收热量）②C+O2点燃CO2（放出热量）化学变化放出的热量是一种重要的能源，可以供人取暖，也可以转变其他能量。“碳”是元素的名称，是所有核电荷数为6的原子的总称，元素符号为C。常在书写碳元素的单质及含有碳元素的化合物名称时使用。如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙、碳氢化合物等。“炭”仅在书写由碳元素组成的无定形碳的名称时使用，如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。教学反思：课题2二氧化碳制取的研究P113目的要求：1．使学生掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。2：学会实验仪器的选择。重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法难点：从实验室制取气体的设计思路出发，研讨实验室制取二氧化碳气体的方法。学情分析：聪明的人，今天做明天的事；懒惰的人，今天做昨天的事。愿我们做一个时间的主人！----何早富4教学过程：思考：写出制取二氧化碳的反应式：C+O2点燃CO2C+2CuO高温2Cu+CO2↑2C+Fe3O4高温3Fe+2CO2↑问：实验室制取氧气的反应原理是什么？［生答后总结］实验室制取氧气的原理是利用高锰酸钾在加热条件下得到氧气或用过氧化氢（用二氧化锰做催化剂）制取氧气。当用固体反应，需要加热产生气体时，可采用高锰酸钾在加热条件下制取氧气的装置；当用固体与液体反应，不需加热生成气体时，可采用制取什么样的的装置。一：实验室制取二氧化碳的反应原理：常用大理石或石灰石和稀盐酸制取。反应原理：碳酸盐跟酸反应，生成二氧化碳。CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑(1)石灰石跟稀盐酸反应，现象：块状固体不断溶解，产生大量气泡。(石灰石跟稀硫酸反应，开始有气体产生，过一会儿气泡逐渐减少，以至反应停止。)(2)碳酸钠跟稀盐酸反应十分剧烈，迅速产生大量气体。石灰石跟稀盐酸反应比碳酸钠缓和，也能生成大量气体。用硫酸代替盐酸跟石灰石反应，虽能产生二氧化碳，但是生成的硫酸钙微溶于水。它会覆盖在块状石灰石表面，阻止碳酸钙跟硫酸接触。而碳酸钠跟盐酸反应太快，生成的二氧化碳不容易收集。因此，实验室里通常是用石灰石跟稀盐酸反应来制取二氧化碳的。二：实验室制取二氧化碳的装置：〔讨论〕1．怎样确定制取气体的装置？为什么可以用这样的装置制取二氧化碳？2．为什么只采用向上排空气法收集二氧化碳？3．装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他仪器代替锥形瓶吗？〔讲解〕1．实验室制取气体的装置是根据所需药品的状态，反应条件来确定的。制取二氧化碳的反应物石灰石（或大理石）是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。反应前可以将固体置于锥形瓶中，液体在制取时从长颈漏斗中注入，液体与固体接触时生成的气体经导气管导入集气瓶中。2．由于二氧化碳的密度大于空气又能溶解于水，所以用这样的装置来收集二氧化碳。3．为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗颈太短不合适。锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他（如大试管、烧瓶、广口瓶）口径大小适宜的容器代替1：制二氧化碳可选用收集气体可选用。2：长颈漏斗为什么要插入液面？3：这个装置的气体发生部分可以用来制取氢气，因为制氢气用的药品状态与制二氧化碳的相同，反应也不需要加热。但收集方法不同，因为氢气的密度小于空气，又难溶于水〔讨论〕1．长颈漏斗可否用普通漏斗代替？2．锥形瓶可否用别的仪器代替？3．能否用浓盐酸或稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？为什么？4．根据二氧化碳的性质，可以采用什么方法收集二氧化碳？5．如何检验二氧化碳是否收满？(讲解)练1．不能用普通漏斗代替长颈漏斗，因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气体会从漏斗处逸出。长颈漏斗下端管口必须在液面以下才能达到密封的效果。聪明的人，今天做明天的事；懒惰的人，今天做昨天的事。愿我们做一个时间的主人！----何早富52．锥形瓶可以用大试管、广口瓶等玻璃仪器代替。3．浓盐酸具有较强的挥发性，使得收集到的二氧化碳气体中含有氯化氢而不纯。稀硫酸和碳酸钙反应，发生如下反应：CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋H2O＋CO2↑4．因为气体的收集方法主要取决于气体的密度及其在水中的溶解性。二氧化碳可溶于水并生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空气重，故可采用向上排气法收集。5．根据二氧化碳不能燃烧，不支持燃烧的性质，可以将燃着的木条放在集气瓶口，如火焰熄灭，则二氧化碳已收满。实验室制取氧气、二氧化碳比较氧气二氧化碳反应原理2KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O2催化剂2H2O+O2↑CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑发生装置ABC制取氧气（用高锰酸钾在加热）可用A，用过氧化氢制取可用B，制CO2用C收集方