5.2 碳--2024-2025学年2024科粤版化学九年级上册教学同步课件

(共45张PPT)
5.2 碳
第五单元　燃料与二氧化碳
科粤2024版化学九年级上册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
（二）过程与方法通过观察、实验和分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和逻辑思维能力。通过对不同碳单质性质和用途的对比，让学生学会运用比较、归纳等方法对信息进行加工。在小组实验与讨论中，提升学生的团队协作能力和语言表达能力。（三）情感态度与价值观通过对碳单质多样性的学习，激发学生对化学的探究欲望，培养学生勇于探索的科学精神。让学生体会化学与生活的紧密联系，认识化学在材料科学等领域的重要贡献，增强学生对化学学科的认同感。二、教学重难点（一）教学重点金刚石、石墨、C60 等碳单质的物理性质和用途，以及结构与性质、性质与用途之间的关系。碳单质的化学性质，尤其是可燃性和还原性。（二）教学难点理解碳单质物理性质差异大的原因，从微观结构角度认识物质的性质。掌握碳还原氧化铜等反应的实验原理、装置和操作要点，理解氧化还原反应的实质。三、教学方法讲授法：对碳单质的结构、性质、用途以及相关化学反应原理进行系统讲解，确保学生掌握基础知识。实验探究法：安排学生进行木炭吸附性实验以及碳还原氧化铜的实验，让学生通过亲身体验，获取直接的感性认识，培养探究能力。讨论法：组织学生讨论碳单质性质与用途的关系、实验中的注意事项等问题，激发学生思维，促进知识的内化。多媒体辅助教学法：运用图片、动画、视频等多媒体资源，展示金刚石、石墨的微观结构，碳还原氧化铜的实验过程等，将抽象知识直观化，提高教学效果。四、教学准备实验仪器：小锥形瓶、大烧杯、漏斗、滤纸、铁架台、酒精灯、带导管的橡皮塞、试管、药匙、木炭粉、氧化铜粉末、澄清石灰水、红墨水、活性炭。多媒体设备：电脑、投影仪。教学资料：制作教学 PPT，收集碳单质的相关图片、视频，以及生产生活中碳材料应用的案例。五、教学过程（一）趣味导入（5 分钟）展示钻石璀璨夺目的图片和石墨电极的图片，提问：“同学们，钻石和石墨看起来毫无关联，但它们其实都是由碳元素组成的，这是为什么呢？” 引发学生对碳单质多样性的好奇。播放一段关于碳材料在科技领域应用的视频，如 C60 在超导材料中的应用，进一步激发学生的学习兴趣，从而导入本节课的主题 —— 碳。（二）碳的单质（15 分钟）金刚石：展示金刚石的实物图片和模型，介绍其具有硬度大、光泽好的物理性质，讲解其在切割玻璃、钻探机钻头、装饰品等方面的用途。结合金刚石的微观结构模型，解释其硬度大的原因 —— 碳原子呈正四面体结构排列，相互之间的作用力强。石墨：拿出石墨电极，让学生观察石墨的颜色和状态，感受其质地柔软，有滑腻感。介绍石墨具有良好的导电性，讲解其在电极、润滑剂、铅笔芯等方面的用途。通过石墨的微观结构模型，说明石墨中碳原子呈层状排列，层与层之间作用力较弱，所以石墨质地柔软且能导电。对比思考：组织学生对比金刚石和石墨的物理性质和用途，思考为什么它们都是由碳元素组成，却有如此大的差异。引导学生得出结论：物质的结构决定性质，性质决定用途。C60：展示 C60 的分子结构模型，介绍 C60 由 60 个碳原子构成，形似足球。讲解 C60 在超导、催化、材料科学等领域的潜在应用，拓宽学生的视野。木炭和活性炭：进行木炭吸附红墨水的实验。向盛有红墨水的小锥形瓶中加入适量木炭粉，振荡后过滤，观察滤液颜色的变化。讲解木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性，活性炭的吸附性更强，广泛应用于净水、防毒面具等方面。（三）碳的化学性质（20 分钟）稳定性：展示古代用墨书写的字画图片，讲解常温下碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，所以古代字画能保存至今。可燃性：回顾木炭在氧气中燃烧的实验，展示实验视频，让学生描述实验现象，写出木炭充分燃烧的化学方程式：C + O \(\stackrel{点燃}{=}\)CO 。提问：“当氧气不充足时，木炭燃烧会生成什么呢？” 引导学生思考并写出木炭不充分燃烧的化学方程式：2C + O $\stackrel{点燃}{=}$2CO。还原性：演示碳还原氧化铜的实验。实验装置：介绍实验所需的仪器和装置，强调酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度。实验步骤：讲解实验步骤，先检查装置气密性，再将木炭粉和氧化铜粉末混合均匀后装入试管，连接好装置，先通入一会儿氮气（或其他惰性气体，排尽装置内的空气），然后点燃酒精灯加热。实验结束后，先撤出导管，再熄灭酒精灯，待试管冷却后倒出粉末。实验现象：让学生观察并描述实验现象，试管内黑色粉末逐渐变成红色，澄清石灰水变浑浊。原理分析：讲解该反应的化学方程式：C + 2CuO$\stackrel{高温}{=}$2Cu + CO ↑，从得氧失氧的角度分析氧化还原反应，木炭得到氧，发生氧化反应，是还原剂；氧化铜失去氧，发生还原反应，是氧化剂。（四）课堂小结（5 分钟）请学生回顾本节课的主要内容，包括碳单质的种类、物理性质、用途以及化学性质。教师进行总结和补充，梳理知识脉络，强调重点和难点，帮助学生构建完整的知识体系。（五）课堂练习（5 分钟）展示几道与本节课内容相关的练习题，如判断不同碳单质性质和用途说法的正误、书写碳相关化学反应方程式、分析碳还原金属氧化物实验的相关问题等。让学生独立完成练习，教师进行点评和讲解，及时反馈学生的学习情况，强化学生对知识的掌握。六、板书设计5.2 碳碳的单质金刚石：硬度大，用于切割、装饰品；正四面体结构石墨：质软、导电，用于电极、铅笔芯；层状结构C60：形似足球，应用于超导等领域木炭、活性炭：吸附性，用于净水、防毒面具；疏松多孔结构碳的化学性质稳定性：常温下不易反应可燃性：C + O \(\stackrel{点燃}{=}\)CO （充分燃烧）；2C + O $\stackrel{点燃}{=}$2CO（不充分燃烧）还原性：C + 2CuO$\stackrel{高温}{=}$2Cu + CO ↑七、教学反思通过本节课的教学，学生对碳单质的多样性和化学性质有了较全面的认识。实验探究和多媒体展示有效地帮助学生理解了抽象的知识。但在教学过程中，部分学生对碳还原氧化铜实验的操作和原理理解不够深入，对氧化还原反应的概念掌握不够扎实。在今后的教学中，应加强对实验操作的指导，增加学生动手实验的机会，通过更多实例帮助学生理解氧化还原反应，提升学生的化学学科素养
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课堂检测
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新知讲解
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变式训练
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考试考法
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小结梳理
学习目录
1
复习引入
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新知讲解
3
典例讲解
新课导入
碳是组成______的最基本元素(地球上的生物体内都含有碳元素)，也是给人类社会提供_______和_______的主要元素。
直到现代，以碳元素为主要成分的_______、______和_______，仍然是人类社会最常用的燃料。
煤
石油
天然气
生命
能源
材料
问题探讨
碳有好几种性质差别很大的单质，它们的用途和性质有什么关系？
你知道碳燃烧生成什么吗？
煤气中毒是怎么回事？
▋▎多种多样的碳单质
推进新课
碳有多种不同的单质，体现了物质的多样性。
晶莹剔透、价格昂贵的钻石是用金刚石切割而成的。
我们从小使用的铅笔，里面的笔芯是灰黑色的，因为其中含有石墨。
你能推测出石墨和金刚石有什么不同的特性吗
硬度最大
导电性强
色黑,质软而滑腻
一、金刚石
金刚石无色透明，是自然界中最硬的物质　
用途
玻璃刀
钻头
钻石
二、石墨
石墨为灰黑色，有金属光泽
铅笔芯是用石墨粉和黏土混合制成的
石墨质软而滑腻
石墨能导电
石墨能导热，耐高温
石墨坩埚
三、无定形碳
包括焦炭、木炭、活性炭、炭黑等
组成：主要成分为碳单质、内部结构不规则
1. 焦炭、木炭
结构：疏松多孔
性质：相当强的吸附能力
用途：冶金和生活的常用燃料
木炭
焦炭
2.活性炭
吸附能力较强
可用于防毒口罩的滤毒层、防毒面具的滤毒罐、净水过滤器的吸附材料，在制糖工业中的白糖脱色工艺、化学合成中的除杂操作等方面也都有广泛应用。
思考：古人的字画为什么能保存这么长时间？
3.炭黑
常温时 非常稳定
制墨、油漆、鞋油、颜料、制橡胶。
用墨汁所绘的画和书写的字经久不变色。
金刚石和石墨的组成、结构和它们的性质有什么关系呢？
金刚石的结构
石墨的结构
讨论与交流 >>>
金刚石和石墨物理性质存在较大差异的原因：
碳原子的排列方式不同。
结构 性质 用途
决 定
决 定
推 知
反 映
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有富勒烯、石墨烯、石墨炔等。
C60 足球烯（富勒烯）
碳纳米管
通过以上学习，我们知道碳元素形成的单质有多种，而且物理性质差异很大。那么，它们的化学性质如何？
思考：为什么能确定特性迥然不同的金刚石、石墨等都是由碳元素组成的单质呢？
它们的燃烧产物都是碳的氧化物！
回忆木炭在氧气瓶中燃烧的实验。说一说燃烧时有什么现象？燃烧的产物是什么？
▋▎碳燃烧生成什么
在常温条件下，碳单质的化学性质是非常稳定的。但在高温条件下，各种碳单质都会发生燃烧。
碳燃烧时的现象：
碳燃烧的产物：
C+O2 CO2
点燃
二氧化碳 CO2
在空气中，木炭安静燃烧，发出微弱红光；
在氧气中，木炭剧烈燃烧，发出白光。
在氧气供给充分的环境下，碳的燃烧是完全燃烧，燃烧产物是二氧化碳，燃烧的热值为3.28×104 kJ·kg-1。
C+O2 CO2
点燃
但是，如果氧气供给不足，会有什么不同呢？
氧气供给不足时，碳的燃烧是不完全燃烧，产物是一氧化碳，1 kg碳不完全燃烧产生的热量为 9.21×103 kJ，只有碳完全燃烧
产生热量的 。
1
3.6
2C+O2(不足) 2CO
点燃
此外，在高温条件下，炽热的碳可以使二氧化碳转变为一氧化碳，这是个吸热反应。
C+CO2 2CO
高温
一氧化碳是无色、无气味、难溶于水的气体。一氧化碳易燃，燃烧时产生蓝色火焰。
2CO+O2 2CO2
点燃
碳的化学性质
1.稳定性:
在常温下，碳的化学性质稳定。
2.点燃，表现出可燃性
（1）氧气充足
（2）氧气不充足
C+O2 CO2
点燃
2C+O2 2CO
点燃
3.高温条件下，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳
C+CO2 2CO
高温
煤气中毒
在通风不良的室内，因氧气不足，含碳燃料燃烧时容易产生一氧化碳。
一氧化碳是有毒的气体，它跟血液中血红蛋白结合的能力比氧气强二百多倍，会使血液失去输氧能力，出现中毒现象。所以，在室内使用含碳燃料时，要保证有充分的通风措施,确保安全。
同学们冬天外出研学，在屋里用炭炉生火取暖。柯柯在炭炉进风口扇风。悦悦准备关上窗子，说可以保暖，又放盆水在炉边，说可以防止煤气中毒。烧木炭时在进风口扇风有什么作用？蓝色火焰是直接由炭燃烧产生的吗？悦悦的做法对吗？
讨论与交流 >>>
①烧木炭时在进风口扇风可以加快空气流通,为燃烧提供足够的氧气使燃烧更旺。
②蓝色火焰不是直接由炭燃烧产生的,而是木炭不充分燃烧生成的一氧化碳燃烧产生的。
③悦悦的做法不对。在屋里用炭炉生火取暖时,关窗会使屋内氧气不足,木炭燃烧易产生一氧化碳,从而造成中毒事故;一氧化碳难溶于水,在炉边放盆水不能防止煤气中毒。
煤气中毒
一氧化碳是家用煤气的主要成分，煤气中加入了有臭味的物质乙硫醇(C2H5SH)，以便泄漏时能及时引起人们警觉，以防发生中毒事故。
思考：通过这段文字的描述并联系你的生活经验,你能得到那些相关信息？
名师点金
1. 碳有金刚石、石墨等多种单质，体现了物质的多样性。
2. 物质的性质决定用途，根据物质的用途可以推知相关的性
质。如金刚石是自然界中最硬的物质，可用来做钻头；石
墨为灰黑色，质软而滑腻，能导电等，可用于制铅笔芯、
做电极等。
知识点1 碳单质的物理性质和用途
1. 下列物质中，硬度最大的是(　D　)
A. C60 B. 活性炭
C. 石墨 D. 金刚石
【点拨】金刚石是自然界中硬度最大的物质。
D
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2. [2024·哈尔滨期中]下列物质的应用错误的是(　B　)
A. 金刚石用来制作玻璃刀 B. 焦炭用于防毒面具
C. 石墨粉和黏土制作铅笔芯 D. 石墨用作电车的电刷
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【点拨】活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸
附有毒物质，故活性炭可用于防毒面具，不是焦炭，
B不正确。
【答案】 B
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3. 下列有关碳单质的说法中，错误的是(　B　)
A. 金刚石是天然存在的最硬的物质，可作钻头
B. 金刚石和石墨都是黑色固体
C. 石墨有导电性，可制作电极
D. 活性炭疏松多孔，具有很强的吸附性，可用于净水
【点拨】金刚石无色透明，石墨为灰黑色，B错误。
B
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4. [2023·周口模拟]下列物质的用途与性质对应关系不合理的
是(　B　)
A. 金刚石薄膜用于集成电路基板散热——导热性好
B. 石墨制铅笔芯——熔点高
C. 金刚石切割玻璃——硬度大
D. C60用于超导领域——一定条件下具有良好的导电性
B
【点拨】石墨很软，呈灰黑色，可用来制铅笔芯，B
错误。
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知识点2 不同碳单质的物理性质不同的原因
5. [2023·吉林]下列有关金刚石和石墨的说法中，错误的是
(　C　)
A. 都是碳的单质 B. 都由碳元素组成
C. 物理性质相同 D. 碳原子排列方式不同
C
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6. [关键能力 逻辑推理][2024·大庆一模]经测定某物质中只含
有碳元素，关于该物质的说法正确的是(　D　)
A. 一定是金刚石 B. 一定是混合物
C. 一定是一种碳单质 D. 一定不是化合物
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【点拨】某物质中只含有碳元素，该物质不一定是金刚
石，也可能是石墨等，A错误；该物质不一定是混合物，
也可能是单质，B错误；该物质不一定是一种碳单质，可
能是多种碳单质的混合物，C错误；该物质一定不会是化
合物，因为化合物至少含有两种元素，D正确。
【答案】 D
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7. [2023·大庆]近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸
多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误
的是(　A　)
A. 石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在
的最硬的物质
B. 石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中
有重要应用
C. 石墨粉和黏土粉末按一定比例混合可以制铅笔芯
D. 金刚石、石墨和C60碳原子的排列方式不同，因此在性
质和用途上存在明显差异
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【点拨】金刚石是自然界中最硬的物质，A错误；以新形
态存在的碳单质在诸多领域中有重要应用，B正确；石墨
粉质软，呈灰黑色，和黏土粉末按一定比例混合可以制铅
笔芯，C正确；金刚石、石墨和C60碳原子的排列方式不
同，属于不同的物质，因此在性质和用途上存在明显差
异，D正确。
【答案】 A
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8. 向如图所示的盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶中投入几
块刚烘烤并冷却后的木炭。下列关于该实验的说法中不正
确的是(　C　)
A. 过一段时间，观察到红棕色变浅
B. 最终烧杯中的液体沿导管进入集气瓶中
C. 二氧化氮与木炭发生了化学反应
D. 该实验体现了木炭的吸附性
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【点拨】木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，二氧化
氮气体被木炭吸附，所以集气瓶内气体红棕色逐渐变浅，
A、D正确，C不正确；由于二氧化氮被吸附，导致瓶中
的压强小于外界大气压强，最终烧杯中的液体会沿导管进
入集气瓶中，B正确。
【答案】 C
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课堂小结
1.物质的性质决定用途，根据物质的用途也可以推知相关的性质。
2.碳有金刚石、石墨等多种单质。它们组成相同，但结构和性质不同，具有不同的用途。
3.碳完全燃烧的产物是二氧化碳，不完全燃烧的产物是一氧化碳。
4.一氧化碳和二氧化碳能相互转化。
谢谢观看！