【核心素养·情景教学】2024年人教版化学九年级上册 6.1.1碳的单质 教案

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第六单元 碳和碳的氧化物
单元体系设计
核心素养目标 化学观念 1.通过对几种碳单质以及一氧化碳和二氧化碳的学习认识物质的多样性。 2.通过比较几种碳单质物理性质的差异以及一氧化碳和二氧化碳性质的差异，认识物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定其用途，形成合理利用物质的意识。 3.认识在一定条件下通过化学反应可实现物质转化。 4.通过二氧化碳的实验室制取，认识物质的性质决定物质的制备方法。 5.能从物质性质及变化视角初步分析，解决一些简单的实际问题，发展辩证唯物主义世界观。
科学思维 1.能运用比较、分类、分析、综合、归纳等科学方法研究碳的几种单质，一氧化碳和二氧化碳的性质与用途。 2.能基于实验事实进行证据推理，认识二氧化碳的性质。 3.归纳实验室制取气体的一般思路。 4.在解决与碳及其氧化物相关问题中形成质疑能力、批判能力和创新能力。
科学探究与实践 1.能设计实验验证二氧化碳能与水反应。 2.能设计简单实验制取和检验二氧化碳。 3.参与社会调查实践，能基于碳中和理念设计低碳行动方案。
科学态度与责任 1.通过对C60、碳纳米管等碳单质的学习，发展对物质结构的好奇心、探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣。 2.通过对碳单质、一氧化碳和二氧化碳的用途的学习，认识化学学科在促进人类文明和社会可持续发展中的重要价值。 3.初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式。 4.积极参与有关碳达峰、碳中和等社会热点问题的讨论，并能作出合理的价值判断，初步形成主动参与社会决策的意识。
学习目标 1.能概括金刚石、石墨等常见碳单质和一氧化碳、二氧化碳等碳的氧化物的主要性质，能正确书写相关反应的化学方程式。 2.把握物质变化及相互转化规律，学会研究物质的组成、结构、性质、制取、用途等相关知识的方法，建立“物质组成、结构决定物质的性质，物质性质决定物质的用途”的认识思路，能够应用该思路解决实际问题。 3.以碳单质和一氧化碳、二氧化碳的性质及二氧化碳的制取和检验的探究实验为载体，经历科学探究的过程，体验科学探究的思路和方法。 4.初步形成变化观念和平衡思想的核心素养；另一方面关注碳循环引发的环境问题，关注温室效应，理解低碳生活的意义。
核心知识
课题1 碳单质的多样性
本课题包括两部分。第一部分介绍碳单质，主要介绍了金刚石、石墨的重要物理性质和C60分子的结构特点。在介绍石墨的同时又穿插介绍了木炭、活性炭的吸附性及其用途，使学生了解到化学物质的性质决定用途，用途体现结构这一要点。第二部分通过学生回顾复习引出碳的一个重要化学性质——能与氧气反应，又通过活动探究理解了碳能与某些氧化物反应，并能根据实验现象书写化学方程式，重点分析了木炭还原氧化铜的实验。
第1课时 碳的单质
课题 碳的单质 课型 新授课
教学目标 知识目标 1.了解金刚石和石墨的物理性质和用途。 2.知道不同元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。
能力目标 1.对展示或演示的资料进行分析和归纳。 2.通过对C60的发展及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题，树立物质性质决定用途的观点。
素养目标 1.以发展的观点看待碳的单质。 2.树立物质的性质决定用途的观点。
教学 重点 金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析。
教学 难点 以人类对碳单质的认识为例，引导学生形成“科学促进发展”的观点。
教具 准备 教师用具：金刚石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、石墨电极、投影仪、多媒体课件、防毒面具、导线、灯泡。 学生用具：(1)仪器：小锥形瓶；(2)药品：红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、澄清石灰水。
备课笔记
课前预习 1.碳的单质有金刚石、石墨和C60等，其中金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是天然存在的最软的矿物之一。
2.木炭和活性炭都具有吸附性，是因为它们具有疏松多孔的结构。
3.一个C60分子是由60个碳原子构成的，它形似足球，具有特殊的物理和化学性质
新课导入 ［思考］我们知道不同元素可以组成不同物质，那么，同种元素可以组成不同物质吗 ［展示］金刚石、石墨、C60分子模型 ［介绍］金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质。 ［提问］你们能得到什么结论 ［回答］同种元素可以组成不同的物质。 ［实验探究］请同学们用小刀将玻璃片割开。 ［提问］为什么用小刀割不开玻璃片？用玻璃刀可以进行玻璃切割？玻璃刀上是一种什么物质？ ［回答］玻璃刀上有金刚石，硬度比玻璃大。
进 行 新 课 知识点一、碳的几种单质的物理性质及用途 为了方便我们学习，下面列举几种常见元素的不同单质： ［讲解］不同的元素可以组成不同的单质，例如，氧气是由氧元素组成的，氢气是由氢元素组成的。同一种元素也可以组成不同的单质，金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的不同单质。由于碳原子在金刚石、石墨和C60里的排列方式不同，即结构不同，导致它们的性质尤其是物理性质有很大差异。 ［过渡］那么就让我们来探究金刚石、石墨和C60在物理性质上的差异吧。（1）金刚石 ［展示］多媒体展示金刚石的物理性质和用途。
备课笔记
小组问题讨论：
金刚石、石墨都是由碳元素组成的，所以它们混合后仍为纯净物，对吗？（不对，金刚石和石墨里碳原子的排列方式不同，形成不同的物质，所以二者混合后，虽然只含一种元素，但却是两种物质，属于混合物。）
特别提醒：
石墨在一定条件下可以转化为金刚石，为化学变化。
进 行 新 课 ［讲解］纯净的金刚石是无色透明的固体。天然采集的金刚石经过仔细琢磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品--钻石。金刚石可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。根据金刚石的用途可以推测金刚石一定很硬。事实上，它是天然存在的最硬的物质。在特殊条件下制备的金刚石薄膜，其透光性好、硬度大，可用作光学窗口和透镜的涂层；其导热性好，可用于集成电路基板散热，提高芯片性能。 （2）石墨 ［引导］同学们，你们手里铅笔中的铅芯是铅吗？ ［回答］不是。 ［提问］那到底是什么物质？请同学们将刚才削下的黑色粉末用手指轻轻地摸摸，有什么感觉？ ［介绍］由于石墨很软，所以常用石墨作铅笔芯，但由于太软，光用石墨作笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以增加硬度。最软的铅笔是6B，最硬的铅笔是6H，HB铅笔则软硬适中。 ［演示实验］把一根6B的铅笔芯和导线连接在一起，接上电池和灯泡，接通电源后，观察灯泡是否发亮。 ［实验结果］小灯泡发光。 ［结论］石墨有良好的导电性。 ［提问］石墨还有哪些物理性质和用途？ ［视频播放］视频展示石墨的物理性质和用途。学生观看并讨论、将结果归纳汇总到上表中。 （3）C60 ［介绍］随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳纳米管。 ［视频播放］C60分子介绍。观看视频后请填表。 ［归纳］C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它的分子形似足球，又名足球烯。独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，可应用于超导、催化、能源及医学等领域。
备课笔记
知识拓展：
金刚石与石墨是两种不同的单质。石墨在一定条件下可转化为金刚石，为化学变化。
进 行 新 课 ［思考］为什么金刚石、石墨、C60分子是碳的三种单质，但物理性质却存在很大的差异呢？ ［视频播放］观看碳的几种单质结构图。 ［回答］因为每种碳单质的碳原子排列方式不同，所以它们的物理性质有很大差异。 ［总结］不同元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。 知识点二、木炭和活性炭的吸附性 ［介绍］生活中常接触到的木炭、活性炭、焦炭、炭黑，它们都是由石墨微小晶体和少量杂质组成的，没有固定的几何形状，所以叫无定形炭。其中木炭、活性炭用途很广，你想知道它们有什么性质吗 ［实验6-1］在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭(或活性炭)，轻轻振荡，观察现象。 ［现象］淡红色的水颜色褪去。 ［分析］木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性。另外活性炭的吸附性更强。 ［设问］利用这一性质，活性炭会有什么用途 ［回答］防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的；冰箱的除味剂；制糖工业的脱色剂等都利用了活性炭的吸附性。 ［讨论］结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系。 ［视频播放］焦炭、木炭、活性炭、炭黑的物理性质和用途。
备课笔记
规律总结：
“碳”与“炭”的区别：“碳”是指碳元素，是核电荷数为6的同一类原子的总称，并不是具体指某种物质，如二氧化碳中的碳是指二氧化碳中含有碳元素，而“炭”用于具体的物质的命名——由碳元素形成的单质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。
要点提示：
木炭和活性炭的吸附性是物理性质，木炭、活性炭对其他物质的脱色过程是物理变化。
教 学 板 书 第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 第1课时 碳的单质 物质具有多样性。同一种元素可以组成不同的物质，如金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的单质。 金刚石、石墨和C60 其他含杂质的碳单质 木炭：疏松多孔，具有吸附能力，可作燃料和吸附剂等。 焦炭：冶炼金属。 活性炭：吸附性比木炭还要强，可用于净化气体和液体等。 炭黑：黑鞋油、墨汁等。 注意：碳单质物理性质差异大的原因是碳原子排列方式不同。 4.结构、性质与用途的关系：
课堂 小结 本节课我们学习了碳的单质，认识了几种不同的碳单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。知道不同种元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。
备课笔记
教材 习题 解答 练习与应用（P134） D 2. 硬度大 作电极 活性炭 可燃性 3.（1）b （2）在常温下，碳单质的化学性质不活泼 （3）吸附 4.（1）abe （2）储气、作催化剂、生产超导材料等. 6. （1）b （2）在受电弓滑板的研究和应用方面，其材料主要经历了软钢滑板碳滑板、粉末冶金滑板和浸金属碳滑板等发展过程。近年来，又出现了一些新的受电弓滑板潜在应用材料，如Ti3SiC2材料、碳-金属纤维和C/C复合材料等。
难 题 解 答 例1下列关于金刚石、石墨、C60、活性炭的说法中，不正确的是( ) A．它们都是电的良导体 B．石墨质软，可做铅笔芯 C．金刚石硬度大，可用它切割大理石 D．活性炭具有吸附性，可作防毒面具的滤毒剂 【解析】金刚石不导电，不是电的良导体，A项不正确；石墨质软可以做铅笔芯；金刚石硬度大，可以用来切割大理石；活性炭具有吸附性，能吸附有毒的气体，可以作防毒面具的滤毒剂。 【答案】A 例2下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是（ ） A.璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的 B.长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末作润滑剂 C.铅笔芯是用铅和少量炭粉制成的 D.活性炭可作防毒面具的滤毒剂 【解析】这道题目考查的是单质碳的用途。铅笔芯的主要成分是石墨。其实铅笔的笔芯是用石墨和黏土按一定比例混合制成的。故正确答案为C。 【答案】C 例3如图所示，向盛有二氧化氮（NO2）气体（红棕色）的烧瓶内投入若干小块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是_____________________， 原因是__________________________________________________。
备课笔记
方法点拨：
结构决定性质，如不同碳单质的碳原子排列方式不同，决定了它们的物理性质有很大的差异；性质又决定用途，如活性炭吸附性强，可用作防毒面具中的滤毒罐，电冰箱中的除臭剂等；反之物质的用途又能反映物质的性质，如根据石墨可作电极可推测出石墨的导电性良好。
【解析】木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，它可以吸附有色气体二氧化氮（NO2）,导致烧瓶内气体压强减小，烧杯内的水被压入烧瓶里。 【答案】烧瓶内红棕色的气体颜色逐渐变浅，甚至消失；水从烧杯内沿着导管进入烧瓶内由于木炭具有吸附能力，它可以吸附有色气体二氧化氮（NO2）,所以瓶内气体颜色变浅，甚至消失；外界大气压大于烧瓶内气体的压强，水就被压入烧瓶内。
布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
教学反思 联系实际生活、联系科学研究进行教学提高学生的学习兴趣，运用网上资料拓展学生的学习空间，激发学生学习兴趣，引导学生关注生活关注社会。学生应善于观察身边的生活，从生活中学习化学，同时将所学化学运用于社会中解决科学问题。
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：
备课笔记
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