資源簡介

第五章 燃料
5.2 組成燃料的主要元素——碳
設計說明 通過課件展示金剛石、石墨等碳單質用途的圖片，創設問題情境，激發學生的學習興趣，使學生迅速融入學習情景中，并且在學生交流探討過程中，通過語言的表達，學生的思想互相“碰撞”，比較好地調動了學生的積極性。注重培養學生在學習過程中的體驗、探究和參與。作為學生必備的學習用品—鉛筆，其中蘊含著豐富的化學知識。課堂上教師能緊密的聯系學生的生活實際，變演示實驗為學生主動參與的分組探究實驗，使學生在親身體驗的過程中理解石墨的“導電性”，充分體現了新課程的理念和我校化學組的研究課題：自主、合作、探究，也讓學生體會實驗的樂趣。使學生真正領悟到化學的無處不在：“生活處處皆化學”。 教學目標 【知識與技能】 1.知道石墨、金剛石等碳單質的物理性質和用途。 2.進一步認識物質性質與用途的關系。 3.進一步認識物質的多樣性。 4.了解碳的單質的化學性質。 5.知道一氧化碳的可燃性和毒性。 【過程與方法】 通過各種碳單質的的性質和用途關系的學習，培養學生用變化與聯系的觀點分析化學現象，解決一些簡單化學問題的能力。 【情感、態度與價值觀】 1.通過對碳單質、一氧化碳可燃性等的學習，發展學生學習化學的興趣。 2.通過對碳單質、一氧化碳可燃性及用途、毒性等的學習，使學生感受化學與生活和社會發展的密切關系。 3.通過對一氧化碳用途和危害的學習，增強學生對“一分為二”等辯證唯物主義觀點的認識，增強學生關注社會問題意識、環保意識、安全意識等。 重點難點 教學重點 常見碳單質的物理性質、用途；碳的燃燒產物。 教學難點 碳、二氧化碳、一氧化碳之間的轉化、有關化學方程式的書寫。 教學方法 實物展示、多媒體呈現、實驗探究、模型展示、對比歸納、分析推理。 教具、學具 計算機多媒體教學系統、CAI課件等。 授課時數 1課時 教學過程 導入新課 【復習引入】上一節課中我們學習了氫氣，為什么說氫氣是潔凈、理想的高能燃料？ 【學生回答】氫氣燃燒的熱值高，燃燒產物是水，無污染。 【設問】日常生活中用的燃料是氫氣嗎？你能說出日常生活和生產中用到的燃料嗎？ 【學生思考】常用的燃料有煤油、石油、煤、柴油，天然氣。 【教師小結】這些燃料中都含有同一種元素——碳。 講授新課 一、幾種碳單質 【ppt展示】鉆石、玻璃刀、鉆頭圖片。 【教師講解】這些物件中都含有一種物質——金剛石。這些物質有什么共同特點呢？ 【學生回答】硬度大。 【教師講解】金剛石是自然界中最硬的物質，可以用來做磨料、地質勘探的鉆頭和裁玻璃的刀。金剛石是無色透明的晶體，經過琢磨加工，折光性強，光彩奪目，可以制成貴重的金屬制品。 【視頻展示】金剛石的用途 【過渡】金剛石是碳單質家庭中最璀璨奪目的、最稀有和昂貴的，同為碳元素組成的單質，石墨和金剛石相比外表要暗淡許多，請同學們觀看石墨的圖片。石墨是深灰色、有金屬光澤、不透明的片狀固體。為什么能用石墨制作鉛筆芯 鉛筆芯里含鉛（Pb）嗎 鉛筆是我們最熟悉的學習用品，由于石墨太軟，只用石墨制作鉛筆芯，易斷又易磨損，所以加入黏土。鉛筆里面其實不含鉛，是石墨和黏土混合而成的。 請用手指在鉛筆芯上研磨幾下后，你有什么感覺？ 【學生體驗并回答】石墨具有滑膩感。 【教師講解】石墨具有滑膩感，因此可以做潤滑劑。如果有一把長期不用而生銹的鐵鎖，怎樣輕易打開它呢？想一想。 【學生回答】把鉛筆芯的粉末放到鎖孔里。因為鉛筆芯的成分里有石墨，石墨具有潤滑性，可以做潤滑劑。 【教師提問】鉛筆芯的成分里含有石墨，鉛筆芯有沒有導電性？ 【演示實驗】將鉛筆芯連接在電路中，觀察小燈泡是否發光。 【討論小結】石墨有導電性 【歸納總結】金剛石和石墨的物理性質和用途 碳單質物理性質用途金剛石無色透明，折光性強鉆石首飾硬度大（自然界中硬度最大）玻璃刀、鉆頭石墨色黑，質軟鉛筆芯導電性電極有滑膩感潤滑劑
【設問】通過小結發現金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質，但是為什么這兩種物質在物理性質上卻有著那么大的差異？ 【實物展示】金剛石、石墨模型 【討論小結】金剛石和石墨物理性質差異大的原因是碳原子的排列方式不同。 【觀察并講述】通過展示金剛石、石墨球棍模型，講解兩者原子之間的排布特點，宏觀體會兩種物質的結構特點，從而初步理解物質結構與物質性質的關系。 【實物展示】C60模型 【教師講解】C60分子是一種由60個碳原子構成的分子。它形似足球，這種足球結構的碳分子很穩定，叫足球烯，也稱富勒烯。C60具有超導性、常態下不導電等性質，可用作新型高效的催化劑、制造光學材料、高分子材料，以及在生物學、醫學上有廣泛應用：它的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上發揮作用。 【討論交流】通過對金剛石、石墨和C60的用途、性質、結構的學習，他們之間有什么關系？ 【教師總結】結構性質用途 【設問過渡】既然金剛石和石墨都是由碳元素組成的、由碳原子構成的物質，其物理性質方面的差異只是因為碳原子的排列方式不同。那么能否設法通過改變碳原子之間的排列方式，使石墨轉變為金剛石呢？ 【閱讀與思考】學生閱讀教材第131頁知識視窗第一段內容。 【交流總結】在一定條件下，石墨可以轉變為金剛石，這一過程是化學變化。 【過渡】金剛石、石墨還有幾位其貌不揚，但個個身懷絕技的小兄弟，它們就是活性炭、木炭、焦炭、炭黑等。那么這幾種物質是不是也和金剛石、石墨一樣，是碳的單質，屬于純凈物。 【閱讀自學】學生閱讀課本第130頁第三段“無定形碳”的概念。 我們在水的凈化里提到過活性炭，氧氣的性質中提到過木炭，石蠟不充分燃燒會產生炭黑，是一種黑色的極細粉末，以及第六章中將要學習的冶煉金屬，焦炭的主要用途是冶煉金屬，是工業上冶煉生鐵的一種原料。 【學生思考】1、活性炭為什么會具有吸附性呢？ 2、你認為吸附的過程是物理變化，還是化學變化呢？你的根據是什么？ 【學生回答】 1.活性炭具有疏松多孔的結構，有很強的吸附能力。 2.吸附過程發生物理變化，因為沒有新物質生成。 【歸納小結】幾種常見無定形碳的比較 名稱顏色、狀態用途木炭灰黑色多孔固體冶金和生活中的常用燃料活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體可作防毒口罩中的濾毒層、防毒面具的濾毒罐、凈水過濾器的吸附材料等焦炭淺灰色固體冶金和生活的常用燃料炭黑極細的黑色粉末制作墨汁等
【說明】碳與炭的區別：“碳”表示元素，“炭”表示由碳元素組成的具體物質。 【過渡】金剛石和石墨都是碳元素組成的不同單質，所以具有相同的化學性質。古代字畫，墨跡歷經千年也不變色，大家討論一下，為什么字畫能保存這么長時間。 【學生思考、交流討論】字畫中用的墨是由碳元素組成的，常溫下碳的化學性質穩定。 二、單質碳的化學性質 1.常溫下的穩定性 【小組討論】是什么決定了單質碳在常溫下化學性質不活潑呢？能決定元素化學性質的是什么？ 【教師總結】 碳原子最外層有4個電子，它要成為穩定結構，得4個電子或失4個電子都不容易，所以化學性質不活潑。 2.可燃性 【過渡】如果升高溫度，碳是否會發生反應？回憶木炭在氧氣中燃燒的實驗，寫出反應的化學方程式，說出反應的現象。 【學生回答】木炭在氧氣中充分燃燒的化學方程式為C+O2CO2，實驗現象為發出白光，放出熱量，生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁。 【教師講解】當氧氣不充足時，碳燃燒就不充分，這時生成一氧化碳，放出熱量：2C+O22CO。 三、一氧化碳的性質 【過渡】你或許見過煤火或炭火上有淺藍色的火焰，也許聽說過冬天有人用炭火取暖，因不注意通風導致昏迷甚至死亡，這就是常說的煤氣中毒，那么你知道這殺手是誰嗎？它就是CO，那么CO是如何產生的？CO有什么特征呢？ 1.一氧化碳的產生 在氧氣供給不足時，碳不完全燃燒，產物是一氧化碳：2C+O22CO。 在高溫條件下，熾熱的碳可使二氧化碳轉變成一氧化碳。反應的化學方程式為C+CO2 2CO。 2.一氧化碳的物理性質 【教師講解】一氧化碳是無色、無味、難溶于水的氣體。因為一氧化碳無氣味，所以一旦發生煤氣中毒不易察覺。由此說明，平時聞到的煤氣味不是一氧化碳的氣味。 【教師提問】根據一氧化碳的物理性質，我們在實驗室應怎樣收集它呢？ 【學生回答】排水集氣法。 【學考思考】用向下排空氣法行不行？ 【學生回答】不行，因為一氧化碳密度跟空氣接近，且一氧化碳無色無味，無法知道氣體是否集滿，而且一氧化碳有毒，長時間收集可能對實驗者或環境有害。 3.一氧化碳的化學性質 （1）可燃性 【教師講解】一氧化碳能燃燒，發出藍色火焰，放出大量的熱，生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁。燃燒的化學方程式為2CO+O22CO2。 【注意】一氧化碳與空氣（或氧氣）混合時，遇明火可能發生爆炸，所以點燃前必須檢驗它的純度。 【小組討論】煤爐中可能發生的反應。 【學生回答】上方：2CO+O2 2CO2 中部：C+CO2 2CO 下方：C+O2 CO2 （2）毒性 【學生活動】閱讀教材第133頁，交流、討論以下問題。 ①煤氣中毒的生理過程是怎樣的？ ②在什么條件下容易發生煤氣中毒？ ③有人用煤火取暖，又擔心煤氣中毒，臨睡前在煤爐上和地面上放兩大盆冷水，這樣做能預防煤氣中毒嗎？ ④用煤火取暖時，怎樣預防煤氣中毒？ 【教師分析】①引起煤氣中毒的原因是一氧化碳跟血液中血紅蛋白結合的能力很強，使血液失去輸氧能力，發生煤氣中毒。特別注意：一氧化碳有劇毒。 ②火爐通風不良，氧氣供給不足；當爐火快熄滅或剛加煤時，火爐里中下層煤炭燃燒產生的二氧化碳向上通過灼熱煤炭會產生較多的一氧化碳。因此，我們不宜長時間在密閉房間里使用炭火取暖。 ③這種說法不正確。因為一氧化碳難溶于水，也不與水發生化學反應。 ④打開門窗通風，煙囪暢通等。 【學生討論】煤氣廠為什么常在家用煤氣（主要成分是一氧化碳）中摻入微量具有難聞氣味的氣體？如發生煤氣泄漏，應該怎么辦？ 【教師分析】因為一氧化碳是無色無味的氣體，而一氧化碳有劇毒，所以加入微量具有難聞氣味的氣體來提醒人們煤氣泄漏。如果發生煤氣泄漏，應該立即開窗通風并關閉煤氣閥門。此時千萬不能開燈檢查泄漏源，因為開燈時會產生電火花引爆煤氣。若有人中毒，應立即送醫院搶救。 當堂達標 1.下列說法中，錯誤的是（　　） A.C60可用作超導材料 B.木炭可用作電池電極 C.石墨可用于制鉛筆芯 D.金剛石可用于裁割玻璃 答案：B 2.金剛石、石墨、C60的化學性質相似，物理性質卻有很大差異。其原因是（　　） A.構成它們的原子大小不同 B.構成它們的原子數目不同 C.金剛石、石墨、C60由不同種原子構成 D.金剛石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同 答案：D 3.石墨炸彈爆炸時釋放出大量石墨纖維，易造成輸電線、電廠設備損壞。是由于石墨（ ） A.質軟 B.有吸附性 C.能導電 D.易燃易爆 答案：C 4.下列說法中正確的是（　　） A.由一種元素組成的物質，一定是純凈物 B.吸附是化學變化 C.在一定條件下，石墨可轉化為人造金剛石，這種變化是化學變化 D.一種元素只能形成一種單質 答案：C 5.我國古代某些畫家、書法家用墨（用炭黑等制成）書寫或繪制的字畫能夠保存至今而不變色的原因是（　　） A.碳在常溫下化學性質不活潑 B.炭黑具有很強的吸附能力 C.部分炭黑轉變成了更穩定的物質 D.碳單質不溶于水 答案：A 6.下列關于碳單質的說法中正確的是（　　） A. C60是由碳原子構成的　　 B.金剛石、石墨和C60都由碳元素組成，結構相同 C.木炭具有還原性，高溫下可以將氧化銅中的銅還原出來　　 D.石墨很軟，不能用于制石墨電極 答案：C 7.如圖為金剛、石墨和C60的結構模型圖，圖中小球代表碳原子。下列說法不正確的是（　　） 金剛石　　　　　　　石墨 C60 A.原子的排列方式改變，則構成的物質種類改變 B.相同元素組成的不同物質，在足量的氧氣中完全燃燒，產物相同 C.相同元素組成的不同物質，化學性質相同 D.在特定的條件下，石墨既可轉化為金剛石，也可轉化為C60 答案：C 8.下列有關CO的性質中，不屬于物理性質的是（　　） A.無色 B.無味 C.可燃燒 D.不溶于水 答案：C 9.在盛有冷水的燒杯中放入少量品紅，一段時間后，燒杯中的水逐漸變為紅色，而在盛有熱水的燒杯中則迅速變紅，這是因為___________________；然后再向燒杯中放幾塊木炭，稍等片刻之后，發現__________________ _________，說明木炭具有_____作用。 答案：溫度高，分子運動速率快 紅色逐漸變淺甚至消失 吸附 板書設計 5.2 組成燃料的主要元素——碳 一、碳的單質 （一）金剛石——最硬的礦物 1、性質：無色透明、不傳熱、不導電、硬度大 2、用途：玻璃刀、鉆頭、鉆石 （二）石墨——最軟的礦物 1、性質：灰黑色、能導電、導熱、耐高溫 2、用途：鉛筆芯、電極、潤滑劑 石墨和金剛石物理性質差異的原因是：碳原子的排列方式不同 （三）無定形碳 活性炭——防毒面罩——吸附能力強 炭黑——字、畫——常溫下化學性質穩定 二、碳單質的化學性質 1、常溫下，化學性質穩定 2、可燃性：O2不足：2C+O22CO O2充足：C+O2CO2 三、CO的性質 1、物理性質：無色無味，難溶于水，密度比空氣略大 2、化學性質：①可燃性：2CO+O22CO2 ②毒性：和血液中的血紅蛋白結合，使人中毒 3、煤爐中的三個反應：下層：C+O2CO2 中間：C+CO2CO 上層：2CO+O22CO2 教學反思

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