資源簡(jiǎn)介

5.2組成燃料的主要元素-碳
教學(xué)目的；1：了解金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)，并聯(lián)系性質(zhì)了解它們的主要用途。通過(guò)單質(zhì)的性質(zhì)學(xué)習(xí)有關(guān)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力。思想教育：通過(guò)對(duì)金剛石、石墨和C60的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生 進(jìn)行共性、個(gè)性關(guān)系的認(rèn)識(shí)人和學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)與教育。
2：使學(xué)生初步掌握碳的化學(xué)性質(zhì)——穩(wěn)定性、可燃性、還原性。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力。思想教育：通過(guò)碳與氧在不同條件下反應(yīng)的產(chǎn)物不同，滲透物質(zhì)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)既決定于物質(zhì)本身的性質(zhì)，又決定于反應(yīng)條件的學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)。
重點(diǎn)： 金剛石、石墨和C60的重要物性和用途；金剛石和石墨物性差異很大的原因。碳的化學(xué)性質(zhì)---穩(wěn)定性、可燃性、還原性
難點(diǎn)：金剛石、石墨和C60的重要物性，碳的化學(xué)性質(zhì)---穩(wěn)定性、可燃性、還原性
教學(xué)過(guò)程：
[提問(wèn)]　 我們都見(jiàn)過(guò)晶瑩璀燦的金剛石，也經(jīng)常使用鉛筆、碳棒，冬日里還可用木炭取暖，可你們知道它們各是由什么成份組成的？它們有什么聯(lián)系嗎？
[講解]　 鉛筆芯、碳棒的主要成份是石墨，金剛石、石墨、木炭，還有活性炭、焦炭等都是由碳元素組成的不同單質(zhì)。這節(jié)課主要學(xué)習(xí)金剛石、石墨及木炭的物理性質(zhì)和用途。
[閱讀]　 課本金剛石和石墨的物理性質(zhì)。
一、金剛石、石墨和C60的成份、物理性質(zhì)及用途
[講解]　 金剛石和石墨物理性質(zhì)上的差異決定了用途上的差異。
1．利用金剛石硬度大、耐高溫可做鉆探機(jī)的鉆頭；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金剛石對(duì)光有折射散射作用，可做裝飾品。
2．利用石墨質(zhì)軟可做鉛筆芯；利用石墨滑膩、耐高溫，可做耐高溫的潤(rùn)滑劑。
3．石墨可導(dǎo)電，可以做電極，又耐高溫可做高溫電爐的電極。
4．利用石墨傳熱性能好，并在溫度驟然升高時(shí)不易炸裂，可做石墨坩堝。
5．利用石墨耐酸堿的耐腐蝕性強(qiáng)，可做化工管道，耐酸槽、耐堿槽等。
[小結(jié)]　 金剛石和石墨都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，性質(zhì)上有如此大的差異是由于二者中碳原子的排列順序不同，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。
[講解]　 在碳元素組成的單質(zhì)中，還有一類(lèi)單質(zhì)是無(wú)定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑等。（交待：“炭”與“碳”的不同寫(xiě)法）
下面著重介紹木炭。
[演示]　 1．將一個(gè)裝有半瓶帶淺紅色水的錐形瓶，配上膠塞。把兩塊木炭放入帶紅色的水中后，塞上塞子再搖動(dòng)錐形瓶，注意觀察帶紅色的水中顏色的變化。
2．把木炭放入盛滿(mǎn)NO2氣體的錐形瓶，塞好塞子，搖動(dòng)片刻，觀察現(xiàn)象。再加熱錐形瓶，紅棕色氣體NO2又重出現(xiàn)，說(shuō)明什么問(wèn)題。
（討論實(shí)驗(yàn)后，得出結(jié)論）
[小結(jié)]　 木炭能吸附紅色和棕紅色物質(zhì)，說(shuō)明木炭具有吸附性，能把大量氣體或染料小微粒吸附在其表面。加熱后，紅棕色又出現(xiàn)，說(shuō)明以上過(guò)程屬于物理變化。
為什么活性炭可用作防毒面具？　
木炭、骨炭等的許多用途是它們對(duì)于氣體或溶解物質(zhì)吸附性能的利用。具有高吸附能力的炭稱(chēng)為活性炭。吸附性是指各種氣體、蒸氣以及溶液里的溶質(zhì)被吸在固體或液體物質(zhì)表面上的現(xiàn)象。具有吸附性質(zhì)的物質(zhì)叫吸附劑，被吸附的物質(zhì)叫吸附質(zhì)。吸附作用實(shí)際是吸附劑對(duì)吸附質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的吸引作用。吸附性能的大小是由吸附劑的性質(zhì)、吸附劑表面的大小、吸附質(zhì)的性質(zhì)和濃度的大小、溫度高低而決定的。因?yàn)槲阶饔眉热皇潜砻孀饔茫晕絼┑谋砻娣e愈大、吸附量也愈高。一定重量物體表面積的大小決定于其粒子的粗細(xì)或其孔隙的多寡。棱長(zhǎng)1cm的立方體如分裂為棱長(zhǎng)1mm的立方粒子，面積就由6cm2增大為6000m2。活性炭由于孔性充分發(fā)展，1g中的總面積可達(dá)7000m2。故粉末狀和多孔性活性炭常有很高的吸附能力。 防毒面具主要分面罩、呼吸管和濾毒罐三部分。濾毒罐里起主要作用的有活性炭層、化學(xué)吸附層和防煙濾層。在不同濾毒罐里各層排列順序不盡相同。活性炭層主要用于吸附毒氣。由于活性炭具有巨大的表面積，吸附能力很強(qiáng)，所以用于防毒面具。活性炭與防毒面具
防毒面具作為一種防御性的保護(hù)器具問(wèn)世幾十年來(lái)，不僅廣泛應(yīng)用于軍事上，而且也是我們科學(xué)實(shí)驗(yàn)在某險(xiǎn)惡環(huán)境中從事工作的一個(gè)不可缺少的工具。說(shuō)起它的誕生，還有一段有趣的故事呢！
早在第一次世界大戰(zhàn)的1915年，歐洲各參戰(zhàn)國(guó)軍事力量相差無(wú)幾，使戰(zhàn)爭(zhēng)表面上處于相持狀態(tài)。德帝國(guó)主義為了在軍事上取得進(jìn)展，首先在戰(zhàn)場(chǎng)上施放了一種有毒氣體--氯氣，使英法兩國(guó)軍隊(duì)吃虧不小。為了懲罰德軍的這種行徑，英法兩國(guó)就以同樣的方法"回敬"了德軍，一時(shí)間整個(gè)歐洲戰(zhàn)場(chǎng)毒氣滾滾，一場(chǎng)化學(xué)戰(zhàn)就這樣開(kāi)始了。
怎樣使自己的士兵不被毒氣傷害而更有效地消滅敵人呢？這一嚴(yán)重而又急迫的問(wèn)題擺在各國(guó)軍隊(duì)的指揮者面前。
能否找到一種物質(zhì)來(lái)同時(shí)對(duì)付多種毒氣以減輕士兵的負(fù)擔(dān)而贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利呢？各國(guó)化學(xué)家都在致力研究。俄國(guó)化學(xué)家謝寧斯基首先想到了制糖工業(yè)中用來(lái)吸附雜質(zhì)和色素的木炭。他冒著生命危險(xiǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他用裝有木炭的布包堵住自己的呼吸道，鉆進(jìn)充滿(mǎn)氯氣和光氣實(shí)驗(yàn)室，他的兩個(gè)助手屏住呼吸守候在門(mén)邊，只要聽(tīng)見(jiàn)門(mén)鈴響，說(shuō)明他們的導(dǎo)師已堅(jiān)持不住了，應(yīng)趕快搶救出來(lái)，然而鈴卻遲遲未想響。"該不是他已經(jīng)出事了吧？"一個(gè)助手已沉不住氣了。"不會(huì)的，若是那樣，他早該拉鈴了。"另一個(gè)與教授共事多年的助手不相信有那回事。
　可是，鈴，還是一動(dòng)不動(dòng)！
　正在兩位助手都感到害怕而欲打開(kāi)房門(mén)時(shí)，門(mén)開(kāi)了，謝寧斯基舉著兩只被木炭染黑的手高興地跑出來(lái)，"成功了，成功了……"興奮地與兩位助手擁抱成一團(tuán)。
用活性炭作吸附劑的輕型防毒面具就這樣誕生了，它的樣子雖說(shuō)不中看，可是每當(dāng)敵人施放毒氣時(shí)，俄國(guó)士兵就立即戴上它在毒氣中打退敵人的一次次沖鋒。
今天的防毒面具和它問(wèn)世的時(shí)候不大一樣，它主要由橡皮面罩、呼吸管、濾毒罐三部分組成。面罩上有眼鏡，橡皮管內(nèi)有兩個(gè)通道，一根吸氣管受入氣活瓣的控制，只能吸氣不能呼氣，另一根呼氣管剛好相反，受出氣活瓣控制，只供出氣而不能吸氣。濾毒罐內(nèi)有活性炭層、化學(xué)吸收層及過(guò)濾層。活性炭主要用于吸附毒氣，化學(xué)層用來(lái)中和毒氣，過(guò)濾層用多層紗布做成，用于清除空氣中的塵埃。活性炭是碳的另一種形式，它具有多孔性，有很大的內(nèi)表面，其表面積可以高達(dá)2000米2/克。這個(gè)很大的表面積使活性炭可用來(lái)吸附液體的或氣體的實(shí)物。活性炭可以由各種各樣含碳物料制得，這些物料先要進(jìn)行干餾。
用來(lái)吸附氣體的活性炭必須具有微孔結(jié)構(gòu)，椰子和其它堅(jiān)果是制取這類(lèi)活性炭的最好原料。活性炭氣體吸附劑被用在防毒面具中；它也用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中以回收揮發(fā)性溶劑的蒸氣和除去氣體中的雜質(zhì)；還可以用來(lái)除去辦公室、餐館、劇場(chǎng)等大型空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中環(huán)流空氣中的氣味；也常用在人們的日常生活中。
用于吸附液相中的雜質(zhì)的活性炭，可用于食品和化學(xué)產(chǎn)品加工過(guò)程中，被用來(lái)精制蔗糖、甜菜糖和玉米糖漿；它也用于城市生活用水和工業(yè)用水的水處理中，以吸附會(huì)給水帶來(lái)討厭氣味和味道的的有害物料和雜質(zhì)。
木炭可作燃料、黑火藥、制鉛筆和做吸附劑等。
黑火藥爆發(fā)時(shí)主反應(yīng)之一是：2KNO3+3C+S點(diǎn)燃 K2S+N2↑+3CO2↑
C60分子
C60分子是作為閱讀材料出現(xiàn)的。因此，從教材內(nèi)容現(xiàn)代化、及時(shí)反映化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)的角度應(yīng)該介紹碳元素的三種單質(zhì)：金剛石、石墨和C60。C60的超導(dǎo)性、C60的命名和C60的潛在應(yīng)用前景，以及碳單質(zhì)研究的新進(jìn)展等資料，這些資料是拓展教師視野的， 金剛石、石墨和C60的比較：
名稱(chēng) 金剛石 石墨 C60
外觀 純凈的金剛石是一種無(wú)色透明、正八面體形狀的晶體 石墨是一種深灰色有金屬光澤不透明的細(xì)磷片狀的固體。質(zhì)軟，有滑膩感， 分子形似足球狀。有金屬光澤，其徵晶粉末呈黃色。
導(dǎo)電性 幾乎不導(dǎo)電 良好 幾乎不導(dǎo)電
硬度 天然存在的最硬物質(zhì) 質(zhì)軟 質(zhì)脆
導(dǎo)熱性 很差 良好 很差
用途 鉆頭、刻刀、裝飾品 電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑 制備新材料、新配件、醫(yī)學(xué)應(yīng)用
物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的用途
二：碳的化學(xué)性質(zhì)
復(fù)習(xí)提問(wèn)：請(qǐng)寫(xiě)出氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式：常溫下：
（講解）在常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定（閱讀書(shū)上圖6－6說(shuō)明碳在常溫下的穩(wěn)定性）
點(diǎn)燃或高溫的條件下：
１、可燃性：提問(wèn)：回憶木炭在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并寫(xiě)出相關(guān)的化學(xué)方程式
講述：木炭充分燃燒時(shí)生成二氧化碳（C + O2 點(diǎn)燃 CO2），如氧氣不足時(shí)，則會(huì)生成一氧化碳（２Ｃ＋Ｏ２點(diǎn)燃２ＣＯ）
小結(jié)：碳和氫氣一樣，都具有可燃性，但在不同的條件下，其生成的產(chǎn)物不同
2：還原性演示實(shí)驗(yàn)6－7（提醒學(xué)生注意觀察現(xiàn)象）
講解：現(xiàn)象是黑色固體變紅色，并有使澄清的石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生
板書(shū)：C＋CuO高溫Cu+CO2
講解：①在該反應(yīng)中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是還原劑。氧化銅失去氧、被還原成銅，是氧化劑 ②單質(zhì)碳的還原性可用于冶煉金屬
焦炭可以把鐵從它們的氧化物中還原出來(lái)：2C+ Fe3O4 高溫 3Fe + 2CO2↑
3：一氧化碳和二氧化碳的相互轉(zhuǎn)化及熱量變化（討論）在燃燒的很旺的煤爐里，添上新煤后，溫度為什么會(huì)降低？且會(huì)有煤氣產(chǎn)生？講解：① 熾熱的碳還能使二氧化碳還原為一氧化碳 C+CO2點(diǎn)燃2CO（吸收熱量） ②C+O2點(diǎn)燃CO2 （放出熱量）
化學(xué)變化放出的熱量是一種重要的能源，可以供人取暖，也可以轉(zhuǎn)變其他能量。
“碳”是元素的名稱(chēng)，是所有核電荷數(shù)為6的原子的總稱(chēng)，元素符號(hào)為C。常在書(shū)寫(xiě)碳元素的單質(zhì)及含有碳元素的化合物名稱(chēng)時(shí)使用。如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鈣、碳?xì)浠衔锏取！疤俊眱H在書(shū)寫(xiě)由碳元素組成的無(wú)定形碳的名稱(chēng)時(shí)使用，如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。

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