資源簡介

5．2 碳
素養(yǎng)目標
1.了解金剛石與石墨的物理性質及主要用途。
2.明確物質的性質與用途的關系。
3.知道一種元素可以組成幾種結構不同的單質。
4.認識碳的燃燒及其產(chǎn)物。
5.了解CO和CO2的性質及CO2的用途。
教學重點
碳單質的性質和用途
教學難點
碳單質的用途
教學工具
多媒體課件
教學課時
一課時
教學過程
[復習回顧]標出下列各物質中碳元素的化合價
[新課引入]與氫、氧兩種元素一樣，碳元素對人類有十分重要的意義。碳是組成生命現(xiàn)象的最基本元素（地球內(nèi)的生物體內(nèi)都含有碳元素），也是給人類社會提供能源和材料的主要元素，許多含碳的物質早就被人類的用作燃料，直至現(xiàn)代，以碳元素為主要成分的天然氣、煤和石油，仍然是人類社會最常用的燃料。
[學生閱讀]閱讀P147“多種多樣的碳單質”前兩段內(nèi)容，根據(jù)碳單質的用途推測其性質。
[交流總結]
金剛石和石墨的應用 特性推斷
玻璃刀頭上鑲一小粒金剛石,用來切割玻璃 金剛石硬度大
石墨可以作為電極芯 石墨能導電
鉛筆芯是用石墨粉和黏土混合制成的, 比較6H和６B鉛筆的軟硬性能(提示:６B鉛筆芯含較多石墨粉,６Ｈ鉛筆芯含較多黏土) 石墨質軟，用其制成的鉛筆芯在紙上劃時可留下痕跡
[教師講解]物質的性質決定物質用途，根據(jù)物質的用途也可以推知相關的性質。
[閱 讀]指導學生閱讀P138后兩段，總結金剛石與石墨的性質及用途。
[總 結]金剛石與石墨的性質及用途:
金剛石(Ｃ) 石墨(Ｃ)
物理性質 色 無色透明,經(jīng)加工后折光性強,光彩奪目 灰黑色、有金屬光澤
硬度 自然界中最硬的物質 質軟
熔點 很高 高(耐高溫)
潤滑性 無潤滑性 有滑膩感
導電性 幾乎不導電 能導電
用途 做磨料、地質勘探的鉆頭和玻璃刀的刀頭,制作裝飾品 制鉛筆芯,做高溫潤滑劑、電極和熔煉金屬的坩堝(石墨坩堝)
區(qū)別與聯(lián)系 （1）構成：金剛石和石墨均由碳原子直接構成。（2）性質：①金剛石和石墨的物理性質有很大差異，原因是碳原子的排列方式不同；②金剛石和石墨的化學性質相似，原因是它們都是由碳元素組成的單質。（3）轉化：石墨和金剛石在一定條件下可以相互轉化
[講 解]金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質，但它們的物理性質差別卻很大，這是因為在金剛石和石墨里碳原子的排列不同。
[討論交流]金剛石和石墨的組成、結構和它們的性質有什么關系呢？
[學生回答]組成相同，但結構和性質不同，具有不同的用途。
[教師總結]通過比較金剛石和石墨，我們知道物質的結構決定物質的性質，結合前面的內(nèi)容，我們知道，物質的性質決定物質的用途，因此可以得出結構、性質、和用途的關系：
[過 渡]除金剛石和石墨外，人類還用到主要成分為碳單質、內(nèi)部結構不規(guī)則的多種無定形碳，如焦炭、木炭、活性炭、炭黑等。
[布置任務]請同學們根據(jù)課本P148-149內(nèi)容，整理幾種無定形碳的性質與用途。
[成果匯報]幾種無定形碳的性質與用途:
結構與性質 制法 用途
焦炭 都具有疏松多孔的結構，具有相當強的吸附能力(活性炭的吸附能力較強) 煤隔絕空氣加強熱 冶金和生活的常用燃料
木炭 木材隔絕空氣加強熱
活性炭 木炭在高溫下用水蒸氣處理 用于防毒口罩的濾毒層、防毒面具的濾毒罐、凈水過濾器的吸附材料、白糖脫色、化學合成中除雜等
炭黑 含碳物質不完全燃燒 制作油墨、油漆、鞋油、顏料，作橡膠制品的填料等
[教師講解]除了金剛石、石墨、無定形碳外，科學家還先后發(fā)現(xiàn)富勒烯、石墨烯等其他碳單質，它們在材料科學、電子工業(yè)等方面有廣闊的應用前景。
[過 渡]我們?yōu)槭裁茨艽_定特性迥然不同的金剛石、石墨等都是由碳元素組成的單質呢
[教師講解]碳單質的燃燒產(chǎn)物都是碳的氧化物。在常溫條件下，碳單質的化學性質是非常穩(wěn)定的，但在高溫條件下，各種碳單質都會發(fā)生燃燒。
[提出問題]這些現(xiàn)象明說明碳單質具有哪些化學性質？
[學生回答]碳單質的化學性質：（1）可燃性；（2）穩(wěn)定性；（3）還原性。
[提出問題]請列舉能說明碳單質在常溫下化學性質穩(wěn)定的實例。
[學生回答]需要長期保存的檔案用碳素墨水書寫；中國古代的水墨畫經(jīng)久不變色；木質電線桿埋入地下部分用火燒焦。
[復習回憶]回憶木炭在氧氣瓶中燃燒的實驗。
實驗 現(xiàn)象 結論
木炭在氧氣中燃燒 發(fā)出白光、放熱、生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體 木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳
[教師講解]在氧氣供給充分的環(huán)境下，碳的燃燒是完全燃燒，燃燒產(chǎn)物是二氧化碳；氧氣供給不足,碳就會不完全燃燒，不完全燃燒的產(chǎn)物是一氧化碳。
[學生練習]請寫出木炭在兩種情況下燃燒的化學方程式。
燃燒情況 條件 化學方程式
完全燃燒 氧氣供給充分 C＋O2CO2
不完全燃燒 氧氣供給不足 2C＋O22CO
[教師講解]在高溫條件下碳能與某些氧化物反應，如熾熱的碳可使二氧化碳轉變?yōu)橐谎趸?，該反應過程中吸收熱量。
[布置任務]寫出碳使二氧化碳轉變?yōu)橐谎趸嫉幕瘜W方程式。
[答案]CO2＋C高溫2CO。
[教師講解]冬天，人們在室內(nèi)烤火取暖，若是不注意通風，室內(nèi)的人可能不知不覺昏迷過去，甚至喪失生命，這就是煤氣中毒事故。其“罪魁禍首”就是一氧化碳。一氧化碳是一種無色、無氣味、難溶于水的氣體，密度比空氣的小。一氧化碳易燃，燃燒時產(chǎn)生藍色火焰?；瘜W反應方程式為：2CO＋O22CO2。
[提出問題]冬天用炭爐取暖時，在炭爐進風口扇風是為什么？
[學生回答]以加快空氣流通，為燃燒提供足夠的氧氣使燃燒更旺。
[交流討論]用炭爐取暖時，可以關上門窗保暖嗎？放一盆水可以防止煤氣中毒嗎？
[總 結]在屋里用炭爐生火取暖時，關門窗會使屋內(nèi)氧氣不足，木炭燃燒易產(chǎn)生一氧化碳，從而造成中毒事故；一氧化碳難溶于水，在爐邊放盆水不能防止煤氣中毒。
[教師講解]在通風不良的室內(nèi)，因氧氣不足，含碳燃料燃燒時容易產(chǎn)生一氧化碳。一氧化碳是有毒的氣體，它跟血液中血紅蛋白結合的能力比氧氣強，會使血液失去輸氧能力，出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。所以，在室內(nèi)使用含碳燃料時，要保證有充分的通風措施，確保安全。
[學生練習]碳單質及其化合物在一定條件下可以相互轉化，請根據(jù)下面物質轉化關系圖，寫出對應化學方程式。
[答案]①C＋O2CO2；②2C＋O22CO；③2CO＋O22CO2；
④CO2＋C高溫2CO。
[教學板書]
5．2 碳
1.金剛石和石墨
金剛石(Ｃ) 石墨(Ｃ)
物理性質 色 無色透明,經(jīng)加工后折光性強,光彩奪目 灰黑色、有金屬光澤
硬度 自然界中最硬的物質 質軟
熔點 很高 高(耐高溫)
潤滑性 無潤滑性 有滑膩感
導電性 幾乎不導電 能導電
用途 做磨料、地質勘探的鉆頭和玻璃刀的刀頭,制作裝飾品 制鉛筆芯,做高溫潤滑劑、電極和熔煉金屬的坩堝(石墨坩堝)
區(qū)別與聯(lián)系 （1）構成：金剛石和石墨均由碳原子直接構成。（2）性質：①金剛石和石墨的物理性質有很大差異，原因是碳原子的排列方式不同；②金剛石和石墨的化學性質相似，原因是它們都是由碳元素組成的單質。（3）轉化：石墨和金剛石在一定條件下可以相互轉化
2.結構、性質、和用途的關系：
3.無定形碳：主要成分為碳單質、內(nèi)部結構不規(guī)則的物質。
4.碳單質的化學性質：
（1）可燃性；（2）穩(wěn)定性；（3）還原性。
5.一氧化碳：一種無色、無氣味、難溶于水的氣體，密度比空氣的小。易燃，燃燒時產(chǎn)生藍色火焰。
6.碳單質及其化合物的轉化：①C＋O2CO2；②2C＋O22CO；
③2CO＋O22CO2；④CO2＋C高溫2CO。
課后作業(yè)
完成練習冊本課時課后練習。

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