資源簡介

課題1 金剛石、石墨和C60
一、教材分析
本課題主要包括兩部分內容，分別是碳的單質和單質碳的化學性質。在介紹碳的單質時，教材注意圖文結合，密切聯系學生的生活實際，并引導學生體會物質的性質和用途之間的關系，幫助學生形成觀念：物質的性質在很大程度上決定了物質的用途。另外，在介紹碳單質時，教材還注意充分反映科技進展，介紹了碳單質的最近研究進展，使學生了解化學學科的價值。 在介紹單質碳的化學性質時，教材注意聯系學生的生活實際和已有知識，如利用古代書畫引出常溫下碳的化學性質不活潑等。單質碳的化學主要介紹了碳與氧氣、碳與某些氧化物的反應，這是本課題的教學重點。
二、學情分析
通過前面的學習，學生已有了由現象推知性質、由性質了解用途的思維，但對于結構與性質的關系還不清楚，例如對于金剛石和石墨由于碳原子的排列方式不同而導致的它們的物理性質和用途的巨大差異性的理解可能會感到有一定的困難。
另外，在本節課的教學中，學生容易感覺比較模糊的兩點是：
1．由一種元素組成的物質一定是單質嗎？
例如，金剛石和石墨混合在一起，雖然只含有碳元素，但金剛石和石墨不是一種物質，它們混合在一起屬于混合物。所以說含有同種元素的物質可能是單質，也可能是混合物。
2．“碳”與“炭”一樣嗎？
學生在書寫物質名稱時，常常“碳”“炭”不分。造成這種現象的原因是學生對“碳”是指碳元素，即核電荷數為6的一類原子的總稱理解不到位。應告訴學生：在描述物質組成時用“碳”，如二氧化碳、一氧化碳、碳酸鈣等；而“炭”是指具體物質，一般指木炭、炭黑、焦炭和活性炭等。
三、課時安排
本課程共分為二課時：課時1 碳的單質
課時2 單質碳的化學性質
課時2 單質碳的化學性質
一、教學目標
1. 通過碳的可燃性的學習，知道單質碳的化學性質，認識到化學變化需要一定條件，條件不同，反應就不同。
2. 通過碳的還原性實驗，了解還原反應，發展學生問題意識和探究能力。
3. 初步形成“結構決定性質”“性質決定用途”的學科觀念。
二、教學重難點
重點：碳與氧氣、某些氧化物的反應。
難點：碳與某些氧化物的反應。
三、教學過程
【知識回顧】上節課我們學習了碳的單質，主要研究了金剛石和石墨的結構、物理性質和用途，以及這三者之間的關系，如金剛石的微觀結構是立體網狀結構，決定了金屬的的硬度非常大，且是正八面體形狀的固體，而又由于金剛石的硬度大可以用來裁玻璃，作鉆機的鉆頭等。
【過渡】物質的性質分為物理性質和化學性質，上節課主要探究了單質碳的物理性質，那么單質碳又有哪些化學性質呢？其化學性質又與哪些因素有關呢？本節課我們一起來探究。
【圖片展示】古代書畫作品：東晉王羲之書法、宋代許道寧《關山密雪圖》。
【思考】古代書畫家用墨（由炭黑等制成）做的古畫、寫的書法歷經千年而不褪色，現在重要的文件和檔案也都要求用碳素墨水書寫。這說明了什么？
【總結】墨的主要成分是炭黑，說明碳在常溫下化學性質穩定，因此碳單質可以用來制碳素墨水。
【知識回顧】木炭在氧氣中燃燒的實驗。
【講解】在實驗中我們可以觀察到，木炭在空氣中點燃后，持續紅熱，在氧氣中點燃后，木炭劇烈燃燒，發出白光，放出大量的熱。這說明的碳的什么性質？
【總結】碳具有可燃性，即C+O2CO2。由此也可說明，當外界條件改變時，物質的性質就會發生改變。
【學生活動】交流討論：冬天在房間里燃煤、燒炭取暖，常發生中毒現象，你知道是什么原因嗎？
【總結】碳在空氣中燃燒也有可能生成一氧化碳，反應的化學方程式為2C+O22CO。
【講解】那什么情況下生成二氧化碳或一氧化碳呢？從化學方程式中可以看出，碳和氧氣的微粒個數比是1:1時生成二氧化碳，碳和氧氣的微粒個數是2:1時生成一氧化碳。可見，生成的產物和氧氣的用量有關。當氧氣充足時，碳充分燃燒生成二氧化碳；當氧氣不充足時，碳燃燒不充分，就會生成一氧化碳。由此可見：反應物濃度或反應條件不同，會決定反應的進行程度或產物的不同。
【總結】單質碳的化學性質——可燃性。
氧氣充足，燃燒充分時，碳燃燒生成二氧化碳，即C+O2CO2
氧氣不充足，燃燒不充分時，碳燃燒生成一氧化碳，即2C+O22CO
【注意】描述物質的化學性質時，要注意條件哦。如碳在常溫下化學性質穩定；碳充分燃燒生成二氧化碳；不充分燃燒時則生成一氧化碳等。
【補充】但無論是生成二氧化碳還是一氧化碳，反應都會放熱，所以自古以來，碳被用作燃料。
【講解】金剛石是碳單質的一種，其化學性質與其他碳單質類似，如在常溫下，金剛石的化學性質很穩定，非常經典的一句廣告語：“鉆石恒久遠，一顆永相傳”，也說明了其化學性質的穩定性，另外在高溫下，金剛石具有可燃性。
【過渡】單質碳在常溫下，化學性質不活潑，在點燃的條件下，能與氧氣反應，具有可燃性，如果提升溫度，碳的化學性質又如何呢？碳單質在高溫的條件下還能和某些氧化物發生反應。
如木炭與氧化銅在高溫條件下能發生反應，此實驗裝置中的酒精燈套了金屬網罩，其作用就是集中火焰，提高溫度。
【實驗探究】木炭與氧化銅的反應。
【學生活動】觀看實驗視頻，觀察并分析實驗現象。
實驗現象 結論
黑色粉末變紅色 有Cu生成
澄清石灰水變渾濁 有CO2生成
【問題】上述反應的反應物、生成物、條件都已確定，你能寫出反應的化學方程式嗎？
【學生練習】2CuO＋C2Cu＋CO2↑
【總結】在該實驗中，氧化銅失去氧而變成了單質銅。這種含氧化合物里的氧被奪去的反應，叫做還原反應。在該反應中，木炭是使氧化銅還原為銅的物質，因此說碳具有還原性。
【總結】該實驗中有幾個地方需引起大家的注意：
①酒精燈加網罩可使火焰集中并提高溫度；
②試管口要略向下傾斜；
③裝置的氣密性要好；
④實驗結束時，先撤出導氣管，然后再熄滅酒精燈，防止澄清石灰水倒流入熱的試管致使試管破裂。
⑤待試管冷卻后再把試管內的粉末倒在紙上，防止生成的銅再被氧化成氧化銅。
【講解】碳具有還原性，在高溫條件下可以與某些氧化物發生反應。
2CuO＋C2Cu＋CO2↑
2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑
C＋CO22CO（吸收熱量）
前兩個反應中，碳能夠與金屬氧化物反應產生金屬單質，因此工業上利用此原理來冶煉金屬，
工業上常用焦炭來煉鐵。
【總結】單質碳的化學性質。物質的組成、結構決定性質，性質決定用途。因此碳可以作燃料、冶煉金屬等。
【學生活動】交流討論：
1.為什么金剛石和石墨具有不同的物理性質，化學性質卻很相似？
2.為什么常溫下金剛石和石墨很穩定，升高溫度，可以發生反應？
【總結】1.雖然金剛石和石墨是不同的物質，但它們宏觀上都是由碳元素組成的，微觀上都是由碳原子構成的，元素的化學性質與原子結構的最外層電子數的關系最密切，因此這些物質的化學性質在很大程度上是相似的。
2.碳原子的最外層有4個電子，在常溫下，既不易失去也不易得到電子，所以化學性質比較穩定，升高溫度會發生化學反應也是由結構所決定的。
所以，無論是物理性質還是化學性質，都可以體現相應的組成與結構。
【課堂小結】
【課堂練習】略
四、板書設計
課題1 金剛石、石墨和C60
第二課時單質碳的化學性質
1．常溫下，碳的化學性質不活潑。
2．高溫下，碳能跟多種物質反應。
（1）碳與氧氣的反應：
C＋O2CO2（充分燃燒）
2C＋O22CO（不充分燃燒）
（2）碳與某些氧化物的反應
2CuO＋C2Cu＋CO2↑
2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑
C＋CO22CO

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