第六单元 碳和碳的氧化物教案

第六单元　碳和碳的氧化物
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1.能说明金刚石、石墨、二氧化碳、一氧化碳等物质的主要性质和用途.
2.掌握实验室制取气体选择装置的依据及操作方法.
3.关注环保及健康的有关知识.
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1.学会复习、总结、归纳基本知识的方法.
2.能用碳及其氧化物的基本知识解决简单问题,能用探究学习的方法研究并解决一些实际问题.
3.体验化学实验在科学探究中的重要作用.
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1.由对温室效应及CO毒性等知识的进一步认识,培养学生的环保意识及健康安全的意识.通过低碳生活理念,学生能逐步形成关注社会和环境的责任感.
2.由对碳及其氧化物的不同用途的讨论,体会到物尽其用的道理.
3.培养学生勤于思考、严谨求实的科学精神.
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本单元包括三个课题.课题1主要介绍碳的几种单质:金刚石、石墨与C60的物理性质及用途和碳的化学性质.课题2引导学生探究实验室中制取二氧化碳的装置,并利用设计的装置制取二氧化碳.课题3通过实验探究碳的氧化物的性质.学生在学习了元素符号、化学式、化学方程式等化学用语和有关氧气的知识后,再学习碳及其氧化物是顺理成章的.学生在日常生活和前几单元里已获得不少有关碳的知识,知道了碳具有可燃性,跟氧气有着密切的关系,在学习碳的单质的基础上,学习碳的氧化物的性质等,认识碳酸及碳酸盐,为今后学习酸、碱、盐、金属的知识打下一个基础.因此本单元在整个教材中占有承上启下的地位.
本单元具有以下特点:(1)注意采用体验学习与探究学习的方式;(2)教材内容在呈现方式上注意教学情境的创设和联系学生的生活实际;(3)紧密联系社会和高新科技;(4)图文并茂,教材中许多内容是以图代文,有利于激发学生的学习兴趣.本单元的学习是在学生具备了一定的化学基本概念和基本技能之后,深入、细致地研究具体物质,内容紧密联系社会和高新科技,可以冲淡学生在学习物质构成、元素符号、化学式、化学方程式等化学用语中产生的枯燥感,重新激发起学生对神秘的化学知识的兴趣及热情.为以后学习燃料及其利用、酸碱盐等重要内容打下一定的基础,具有承上启下的重要作用.本单元的实验贴近学生生活实际、重视学科间的联系、也注重了学生科学探究能力的培养.
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【重点】
1.碳及碳的氧化物的性质.
2.实验室中制取二氧化碳的装置.
3.培养学生以发展的观点认识碳的单质.
4.培养学生关注社会和关注环境的责任感.
【难点】
探究实验室中制取二氧化碳的装置.
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1.组织学生讨论,通过活动与探究,增加所学知识的趣味性,使学生掌握类似知识的学习方法;让学生自己归纳总结应掌握的知识内容.充分利用合作学习的形式,通过让学生收集资料、调查与研究、做家庭小实验等形式,促进新知识的学习.为加深对相关内容的认识,扩大学生的知识面了解化学技术与社会生活的紧密联系,运用现代信息技术手段提高课堂教学效率.
2.联系社会与环境知识,利用低碳生活的宣传照片引出二氧化碳性质的主题;联系生活实际方面,列举生活中常见的铅笔芯和玻璃刀,学习石墨和金刚石的性质;艺术欣赏方面,利用清明上河图能够流传至今说明碳的稳定性;利用《二氧化碳漂流记》拟人化的文学笔调,让学生在轻松有趣的氛围中掌握二氧化碳的部分性质.
3.通过以二氧化碳为中心的知识结构图、一氧化碳和二氧化碳的表格对比法,对本单元的知识进行回顾与思考,促进学生对本单元知识的消化吸收.
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课题1金刚石、石墨和C60
2课时
课题2二氧化碳制取的研究
1课时
课题3二氧化碳和一氧化碳
2课时
实验活动2二氧化碳的实验室制取与性质
1课时
单元复习教案
1课时
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课题1　金刚石、石墨和C60
第/课时
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1.了解金刚石和石墨的物理性质及主要用途;
2.知道木炭和活性炭具有吸附性;
3.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.
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1.通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式及空间结构的分析,知道物质结构、性质和用途之间的相互关系;
2.通过木炭(或活性炭)吸附作用演示实验的探究,让学生知道对比实验是研究问题的常用方法.
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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.
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【重点】
物质的结构、性质和用途之间的相互关系.
【难点】
理解碳单质的微观结构与它们物理性质之间的关系.
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【教师准备】　石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、石墨电极、投影仪、电视媒体、防毒面具、导线、灯泡.
【学生准备】　(1)仪器:小锥形瓶、试管(大小各1个)、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子.
(2)药品:红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水.
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导入一:
【教师】　我们先来看一段发生在玻璃店里的小品.
【学生表演】　两个学生分别扮演老板和顾客,走到讲台前表演.
“顾客”:“老板”,我要配一块玻璃.
“老板”:好啊.
“顾客”:我自己有一把很锋利的刀,我想自己来划.
“老板”:你自己想划,行啊,那你试试.
(“顾客”用刀划玻璃没有成功.)
“老板”:还是我来吧.
(“老板”用玻璃刀很容易地把玻璃裁下来.)
“顾客”:你的玻璃刀什么做的?这么厉害!
“老板”:我的玻璃刀上镶了一小块金刚石,它的硬度很高,给你看看.
“顾客”:哇,只有圆珠笔头这么大,真厉害.谢谢老板!
“老板”:不客气.
[设计意图]　从生活走向化学——以角色扮演的形式,创设生动活泼的真实情境,让学生置身于这样的情境中,给学生以鲜明的感观刺激,留下了深刻的印象.简短的几句对白,亲自“操刀”(划玻璃)的感受,使学生在不知不觉、轻松愉快的气氛中领悟了金刚石的“坚硬”性.这样的有意安排,有利于激发学生的学习愿望和参与动机.
导入二:
【提问】　同学们认为最昂贵的物质是什么?
【展示】　金刚石“库利南”图片.
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【讲解】　钻石也叫金刚石,观看最大的金刚石“库利南”以及南非最大的金刚石“南非之星”.说一说它的主要成分是什么.
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　　[过渡语]　金刚石如此坚硬耐磨,而且美丽动人,金刚石有个“孪生兄弟”叫石墨.相比起金刚石的坚硬耐磨,石墨的质地却很软,又是一副黑黑的模样.既然金刚石和石墨的性质有如此大的差异,为什么把它俩称为“孪生兄弟”.其原因在哪里呢?
一、金刚石
思路
【展示】　玻璃刀上的金刚石.
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【教师】　金刚石还有其他的性质吗?课前布置了大家到网上或书籍中查找有关碳单质的一些资料,先说说有关金刚石的一些资料.
【学生】　金刚石的化学成分是碳,它是正八面体结构,它的结晶发生在高温、高压条件下,是岩浆作用的产物.金刚石无色透明或带蓝、黄、褐和黑色,有光泽;硬度为10,是自然界硬度最大的物质;密度为3.52 g/cm3;折光率为2.42,具有强色散性.可以用来制作首饰、高硬度的切割材料、高温导体材料等.
【教师】　谁还有不同资料要补充的吗?
【学生】　早在罗马时代,就有人把金刚石雕刻成印章,这是最早的金刚石的“工业用途”.事实上,人们从自然界里开采出来的绝大多数金刚石是用于工业的.长期以来,金刚石大多数的工业用途是利用了它坚硬、不易磨损的特性.金刚石可以用于切割玻璃,制作钻头用于地质勘探、开采石油和打井等,还可以切割水泥,甚至切割大理石等建筑材料.至今,只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷,尚无其他代用品.金刚石还是优质的磨料,金刚石砂轮用来磨削硬质合金,比碳化硅耐用一万倍.
【教师】　金刚石可以做装饰品——钻石,大家在商店里应该看过吧,纯净的金刚石是无色透明的、正八面体形状的固体,经仔细研磨后,成为装饰品——钻石,它还是自然界中存在的最硬物质,可以裁玻璃、切割大理石等.
【投影】　金刚石的性质和用途.
性质
用途
金
刚
石
无色透明、正八面体形状的固体,具有强色散性
经仔细研磨后,成为装饰品——钻石
自然界中存在的最硬物质
裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属,装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层等
　　[过渡语]　金刚石是碳单质家族中最璀璨夺目的、最稀有和昂贵的,同为碳元素组成的石墨和金刚石相比,外表要暗淡许多,我们可以看一下课本提供的石墨的图片(学生看书).同学们有关于石墨的资料吗?
二、石墨
思路一
【学生】　石墨的化学成分是碳,它是层状结构,灰色,有滑感,易污手;具有导电性.由于熔点高,具有抗腐蚀性等特点,用于高温制坩埚;由于具有滑感,用于机械工业的润滑剂;由于其具有导电性,又可制作电极.
【补充】　跟金刚石相反,石墨是自然界最软的矿物之一.用石墨在纸上划过,会留下深灰色的痕迹.铅笔芯就是用石墨粉和黏土混合制成的.由于石墨的熔点高,所以石墨润滑剂可以在不适宜用普通润滑剂的高温下使用.
【教师】　石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体,很软,具有优良的导电性,很滑腻.石墨的这些性质决定它有哪些用途呢?
【学生1】　石墨很软,可以做铅笔芯.
【学生2】　石墨能导电,可以做电极.
【学生3】　石墨可以做润滑剂,因为它很滑腻.
【投影展示】
性质
用途
石
墨
深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体
很软
铅笔芯
能导电
电极
滑腻
润滑剂
　　【教师】　铅笔是我们最熟悉的学习用品,铅笔里面其实不含铅,是由石墨和黏土混合制成的,画画用的铅笔常用“6B”的,写字用的铅笔常用“HB”的,制图用的铅笔常常是“6H”的,6B最软,颜色最深,6H最硬,HB软硬适中.“H”代表Hard,坚硬的;“B”代表Black,黑的.由于石墨太软,只用石墨做铅笔芯,易断又易磨损,所以加入黏土.我们看看不同型号铅笔的笔迹.
[设计意图]　作为学生必备的学习用品——铅笔,其中蕴含着丰富的化学知识.课堂上教师只有紧密联系学生的生活实际,学生活中的化学,学身边的化学,才能让学生更好地体会到化学的无处不在:“生活处处皆化学”.
【展示】　一幅用6B铅笔画的人物头像素描.
【教师】　石墨除了做铅笔芯,还可以做电池的电极.我们取废旧电池中的碳棒来做一个导电的实验.请两位同学到讲台上来做这个实验.
【学生实验】　石墨的导电性.把一根石墨电极和导线连接在一起,接通电源后,观察灯泡发亮,证明石墨具有导电性.
【教师】　铅笔芯的成分里含有石墨,铅笔芯有没有导电性?想不想试一下?
【学生】　想!(学生很有兴趣)
【教师】　你们的铅笔盒里有铅笔芯吗?自己上来做这个实验.(多个学生轮流做这个实验)
【学生实验】　自己的铅笔芯接通电源后,也可以使灯泡发亮.
【教师】　如果有一把长期不用而生锈的铁锁.怎样轻易打开它呢?想一想.
【学生】　把铅笔芯的粉末放到锁孔里.因为铅笔芯的成分里有石墨,石墨具有润滑性,可以做润滑剂.
【教师】　好,这个实验留给同学们回家去做.学习了金刚石和石墨,它们的性质和用途一样吗?
【学生】　不一样.
【投影】　比较金刚石和石墨的性质和用途.
金刚石
石墨
外观
无色透明的正八面体状晶体
深灰色细鳞片状固体
光泽
加工研磨后有夺目的光泽
略有金属光泽
硬度
最硬
较软
导电性
无
良好
导热性
良好
良好
用途
钻探机钻头、刻刀、装饰品等
电极、铅笔芯、润滑剂等
　　【教师】　金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,物理性质为什么有这么大的差异呢?
【展示】　金刚石和石墨的原子排列结构模型.
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【教师】　金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构,所以坚硬.石墨的碳原子呈平面层状结构,层与层之间的作用力小,所以很软,能导电,有滑感.
【补充】　除了金刚石和石墨以外,生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等,它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成.谁查到了有关木炭和活性炭的资料,请告诉我们.
【学生1】　木炭是一种黑色多孔的固体.在隔绝空气的条件下加热木材,可以制得木炭.因为木炭具有疏松多孔的结构,表面积很大,能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面,可做吸附剂.
【学生2】　活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体.把木炭在隔绝空气的情况下加强热,并不断通入水蒸气,便可得到活性炭.活性炭具有比木炭更优良的吸附性,可用来净化各种气体或液体.例如,活性炭可用作电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂.防毒面具的滤毒罐里装的活性炭,可吸附毒气,而使纯净的空气通过.
【教师】　同学们资料中提到的吸附性,我们在水的净化里提到过,我们今天做一个活性炭吸附有色物质的实验,来证明一下它的吸附性.
【学生实验】　在盛有半杯水的小烧杯里,加入一滴红墨水,使水略显红色.放入活性炭,轻轻振荡.
【教师】　由于黑色的活性炭悬浮于溶液中,现象不明显,可以用过滤的方法使溶液和活性炭充分接触.
【学生实验】　过滤.
【教师】　看到什么现象了?
【学生】　红色消失,液体变无色.
【教师】　根据以前学过的知识,我们知道,过滤只能除去不溶性物质,所以红墨水颜色的褪去是因为活性炭具有吸附性,防毒面具就是利用活性炭来吸附毒气的.
【展示】　防毒面具(滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的).
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【教师】　炭黑是一种黑色的极细粉末,由含碳的有机化合物不完全燃烧或加强热分解制得.蜡烛就是一种含碳的有机物,让它不完全燃烧,能不能制得炭黑呢?
【学生实验】　收集炭黑.点燃一支蜡烛,把冷碟子放在火焰的上方.
[设计意图]　变教师演示实验为学生主动参与实验,使学生在亲身体验的过程中理解石墨的“导电性”、活性炭的“吸附性”,并亲手制得炭黑.充分体现了新课标的理念:自主、合作、探究,也让学生体验实验的乐趣.
【教师】　看到什么现象?
【学生】　有黑色物质生成.
【教师】　这就是炭黑,可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料以及橡胶轮胎的填料.大家回去后也可做这个实验.焦炭的主要用途是冶炼金属,是工业上冶炼生铁的一种原料,我们在后面的学习中将会学到它.
【教师】　现在,我们小结一下刚才学过的几种含碳的物质.
【展示】
木炭
吸附一些食品和工业产品的色素,吸附有异味的物质
活性炭
吸附能力比木炭强,吸附毒气、制糖工业里脱色制白糖
炭黑
制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料,还可以增加轮胎制品的耐磨性
焦炭
冶炼金属
　　【教师】　结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途,总结物质的结构、性质和用途之间有什么关系?
【学生】　结构/性质/用途(学生一边回答,教师一边写板书).
　　思路二
教师活动
学生活动
设计说明
【展示】　金刚石和石墨的有关性质:
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【活动】　对比思考,石墨和金刚石都是由碳元素组成的碳的单质,为什么它们的物理性质存在着很大的差异
【交流】　学生观察,形象理解其存在差异的原因
【回答】　结构不同
培养学生的阅读能力和自主学习能力,学会用比较法分析问题
【展示并投影】　金刚石和石墨的碳原子排列结构模型
【讨论】　通过学习金刚石和石墨的例子,物质的结构、性质、用途三者的关系如何?
物质的结构决定了它的性质,性质又决定了它的用途
【交流】　分析差异原因,理解结构决定性质,性质决定用途
引导学生学会总结
【展示】　无定形碳包括:木炭、活性炭、焦炭、炭黑等
【提问】　2003年齐齐哈尔发生芥子气中毒事件,中毒者被送往当地医院接受治疗.事件造成了43人中毒,一人死亡.而当时处理事故戴上防毒面具的消防人员却无人中毒,大家知道为什么吗?
【展示】　防毒面具
学生恍然大悟,是因为防毒面具中有活性炭
回顾活性炭的吸附作用
【提问】　如果水被红墨水污染了,如何进行水的净化
【演示】　实验6 - 1:将教材中的一个锥形瓶改成A、B两个锥形瓶,加入相同的略显红色的水,分别向A、B两个锥形瓶中加入适量的木炭粉和活性炭,并提出以下问题:
①A、B两个锥形瓶中现象有何不同?说明了木炭、活性炭具有什么性质?
②请你与其他同学一起讨论分析产生不同现象的本质原因是什么?
③你们知道这一性质有什么实际用途吗?哪种物质效果更好?
【回答】　“过滤”
【交流】　观察现象,分组讨论、代表发言:活性炭和木炭都具有吸附能力,活性炭的吸附能力更强
木炭具有吸附能力是因为木炭有疏松多孔的结构,进一步深化结构、性质、用途三者的关系
三、C60
思路一
【教师】　科学家发现,除了金刚石、石墨外,还有一些新的以单质形式存在的碳,其中,发现较早并在研究中取得重要进展的是C60分子.大家看书,C60的分子结构和什么相似?
【学生】　和足球相似.
【教师】　这种足球结构的碳分子很稳定.C60中60表示什么?
【学生】　一个C60分子中含有60个碳原子.
【教师】　C60是单质还是化合物?为什么?
【学生】　是单质,C60只由一种元素组成,而且是纯净物.
【教师】　目前,人们正在进一步研究C60分子的结构和性质,以及在材料科学、超导体等方面的应用.C60具有广泛的应用前景,谁能说说这方面的信息吗?
【学生】　除了超导领域外,C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景:①气体贮存;②有感觉功能的传感器;③增强金属的强度;④新型的催化剂;⑤光学应用;⑥对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能.
【教师】　20世纪90年代初,科学家又致力于一种新型的纳米材料——碳纳米管的研究,我们一起来看一下它的结构图.
【展示】　碳纳米管的结构图.
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【教师】　谁说说关于碳纳米管的性质?
【学生1】　这是一种非常奇特的材料,它是石墨中一层或几层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有几纳米到几十纳米.这样的材料很轻,很结实.它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍.用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是再好不过的了.
【学生2】　如果用碳纳米管做绳索,是唯一可以从月球挂到地球表面,而不会被自身质量所拉断的绳索.如果用它做成从地球到月球的载人电梯,人们在月球定居就可能实现了.
【教师】　随着科学技术的发展,碳单质不断被发现,碳单质的用途也将不断扩大.学了这节课,大家有什么感受和反思吗?
【学生1】　我觉得化学是一门与生活联系非常紧密的科学,例如铅笔芯、无轨电车、防毒面具等.化学使我们的世界变得更加绚丽多彩.
【学生2】　化学以实验探究为手段,是一门不断向前发展的科学,化学新技术使我们的生活变得更加美好.
【学生3】　物质的结构决定性质,性质又决定用途.
思路二
【展示】　C60分子模型.
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【介绍】　这是一个C60分子,它由60个碳原子构成,分子形似足球,又名足球烯.单纯由碳元素结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个面为正五边形,20个面为正六边形,整个分子形似足球.
C60有着无数优异的性质,它本身是半导体,掺杂后可变成临界温度很高的超导体,由它所衍生出来的碳微管比相同直径的金属强度高100万倍.C60具有金属光泽,有许多优异性能,如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀,在光、电、磁等领域有潜在的应用前景.
【设问】　上面我们认识了几种碳的单质,它们的性质类似吗?
【学生回答】　性质各不相同.
【总结并板书】　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.如金刚石、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.
【教师】　通过学习,我们应该知道:①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,如金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的单质;②木炭和活性炭具有吸附性.
[知识拓展]　石墨变成金刚石是物理变化还是化学变化?
化学变化的实质是原子之间的重新组合.金刚石是由碳原子连接形成的“正四面体空间网状结构”的“晶体”,石墨是一种形成“正六边形层状结构”的“晶体”.金刚石是硬度最大的物质、不能导电,而石墨的硬度较小、层之间可以相对滑动、导电性好,化学性质较金刚石活泼,所以石墨和金刚石是结构不同的两类物质,石墨变为金刚石属于化学变化.红磷和白磷、氧气和臭氧之间的变化都是化学变化.
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金刚石、石墨和C60的比较:
物理性质
对应的主要用途
金刚
石
①无色透明、正八面体形状的固体
②天然存在的最硬物质
①装饰品——钻石
②玻璃刀、钻头等
石墨
①深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体
②很软,有滑腻感
③优良的导电性
①制造铅笔芯,做润滑剂
②石墨电极
C60
特殊的物理性质,如超导
用于超导领域
差异的原因:就在于它们的原子排列方式不同
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1.(2015·静安区一模)碳的单质中,质地较软,常用作电极的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.金刚石 B.石墨
C.炭黑 D.活性炭
解析:在碳的单质金刚石、石墨、活性炭、炭黑中,由于石墨具有优良的导电性,可用作电极材料.故答案为B.
2.(2014·邵阳中考)2014年邵阳市中考实行网上阅卷,考生答题时必须用2B铅笔填涂答题卡.2B铅笔芯的主要成分是 (　　)
A.木炭 B.石墨 C.焦炭 D.铅
解析:2B铅笔芯的主要成分是石墨,铅笔芯是由石墨和黏土按照一定比例混合制成的,不含焦炭、金属铅.故答案为B.
3.“碳”的世界丰富多彩.
(1)根据表中提供的信息,回答问题.
金刚石
石墨
　C60
结构
/
/
/
用途
　　　?
作电极材料
作超导体材料
相应的
性质
硬度大
　　　?
/
　　表中几种物质均是由碳元素组成的　　　　(单质、化合物、混合物).?
(2)“碳海绵”是已知最轻的固体材料,其主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具备高弹性和疏松多孔的结构,“碳海绵”的特性是　　　　.?
解析:①由于金刚石的硬度大,可以切割玻璃、大理石等,石墨有导电性,可以作电极材料,金刚石、石墨、C60几种物质均是由碳元素组成的单质;②由题意,“碳海绵”具有疏松多孔的结构,具有吸附性.故答案为:(1)切割玻璃;导电;单质　(2)吸附性
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课题1　金刚石、石墨和C60
第1课时
　　一、碳的几种单质
1.碳的几种单质的结构、性质和用途比较.
碳单质
结构
性质
用途
金刚石
网状结构
硬度大
作玻璃刀、钻探机的钻头
石墨
层状结构
导电性
作电池电极等
质软
制铅笔芯等
木炭
吸附性
食品和工业产品中吸附色素和异味等
活性炭
吸附性
防毒面具、制糖工业等
C60
每个分子由60个碳原子构成的球状结构
超导和稳定性
用于超导等领域
小结
结构/性质/用途
2.木炭、活性炭、焦炭、炭黑的用途.
3.木炭与活性炭的结构及性质.
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一、教材作业
【必做题】
教材第112页练习与应用的第1题、第4题.
【选做题】
教材第112页练习与应用的第3题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.下列关于金刚石和石墨的说法中不正确的是 (　　)
A.它们都是由碳元素组成的单质
B.它们都是电的良导体
C.金刚石质硬、石墨质软
D.它们的碳原子排列方式不同
2.(2014·重庆中考)“碳海绵”是已知最轻的固体材料,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具有疏松多孔的结构.下列关于“碳海绵”性质的推测一定有错误的是 (　　)
A.碳海绵有吸附作用
B.碳海绵是灰黑色固体
C.碳海绵易溶解于水
D.碳海绵燃烧会产生二氧化碳
3.如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图,下列说法正确的是 (　　)
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A.这四种物质都很软,可作润滑剂
B.这四种物质碳原子的排列方式相同
C.这四种物质组成元素都是碳元素
D.这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
【能力提升】
4.实验测得某物质中只含有碳元素,则这种物质 (　　)
A.一定是金刚石或石墨中的一种
B.一定是木炭或活性炭中的一种
C.一定是碳元素的一种单质
D.可能是一种碳单质,也可能是几种碳单质组成的混合物
5.日前,一种集观赏与空气净化于一体的工艺品炭雕(如图所示,主要成分是木炭)成为了家装的新宠.炭雕之所以能用于空气净化是源于它具有　　　　(性质).?
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【拓展探究】
6.根据所学知识回答:

(1)图①为碳原子的结构示意图,碳原子最外层电子数为　　　　.?
(2)图②、③、④对应三种碳单质,图②单质的名称是　　　　,图③单质的名称是　　　　,图④单质的化学式是　　　　.?
(3)C为+4价,Cl为-1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为　　　　.?
【答案与解析】
1.B(解析:金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质,故A说法正确;金刚石不能够导电,故B说法错误;金刚石是天然存在的最硬物质,石墨是自然界中较软的物质之一,故C说法正确;金刚石、石墨的碳原子排列方式不同,其物理性质有很大的差异,故D说法正确.)
2.C(解析:“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构,所以具有很强的吸附性;石墨是灰黑色固体,“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管;碳单质难溶于水,碳海绵难溶于水;碳完全燃烧生成二氧化碳,不完全燃烧生成一氧化碳.)
3.C(解析:金刚石是最硬的物质,故A项错误;这四种物质碳原子的排列方式是不相同的,故B项错误;金刚石、石墨、C60、碳纳米管这四种物质都是由碳元素组成的单质;在金刚石中,每个碳原子与其余4个碳原子相连,形成正四面体结构;而在石墨、C60、碳纳米管中,每个碳原子是与另外3个碳原子相连的.)
4.D(解析:不一定是金刚石或石墨中的一种,也可能是金刚石和石墨的混合物.不一定是木炭或活性炭中的一种,也可能是木炭和活性炭的混合物.不一定是碳元素的一种单质,也可能是碳元素的几种单质的混合物.可能是一种碳单质,也可能是几种碳单质组成的混合物.)
5.吸附性(解析:木炭具有吸附性,可用于吸附一些有害气体,用于空气净化,所以炭雕之所以能用于空气净化是源于它具有吸附性.)
6.(1)4　(2)金刚石;石墨;C60　(3)CCl4(解析:(1)由原子结构示意图的意义可知,碳原子最外层电子数为4;(2)由碳单质的结构可知,图②的碳原子的排列是空间网状结构,具有这种结构的单质的名称是金刚石;图③的碳原子的排列是层状结构,具有这种结构的单质的名称是石墨;图④是由60个原子构成的分子,形似足球,具有这种结构的单质的化学式是C60;(3)由化合物中正负化合价的代数和为零的原则可知,C为+4价,Cl为-1价,由C和Cl组成的化合物的化学式为CCl4.)
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　　本节课充分体现了新课标理念下的教学思想:让学生成为课堂的主人,成为规律的“发现者”,“紧紧围绕结构决定性质,性质决定用途的主线”展开教学.在教学过程中,老师把自己作为学生中的一员,与学生一起共同参与学习过程,进行平等对话和交流,真正实现了教师角色的转换——合作者、参与者和引导者.无论是学生还是教师,课前都搜集了丰富的素材,为本节课的一气呵成打下了坚实的基础.课堂上师生之间、生生之间进行了充分的展示和交流,所以,本节课的内容教师教得轻松,学生学得愉快,势必会收到事半功倍的教学效果.
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　　孪生兄弟比高低
不知何年何月,碳家族养育了一对孪生兄弟.老大名叫金刚石,生得通体透亮,膀阔腰圆,英俊之气咄咄逼人;老二名叫石墨,长得黑不溜秋,柔软无比,毫无男儿阳刚之气.
自古孪生七分似,怎奈这对兄弟有天壤之别,让人好生狐疑.
其实,兄弟俩的身份千真万确,容不得怀疑.金刚石和石墨都是由碳元素形成的单质,兄弟俩的性格之所以不同,只是由于组成它们的碳原子的排列方式不同而已.金刚石是结晶碳,每个碳原子周围有4个碳原子,距离都是相等的,原子之间组成一个强有力的整体.而石墨内部的碳原子同相邻的碳原子的距离是不相等的,离得较远的两个原子之间的拉力较弱,容易断裂分手,这样,金刚石和石墨就出现了硬和软的不同“个性”.
在化学王国里,像金刚石和石墨这种由一种元素(即碳元素)形成的不同性质的物质,叫同素异形体.其实,金刚石和石墨只是它们许多孪生兄弟中的两个,它们的兄弟还有炭黑、木炭、活性炭、焦炭等,碳元素真是一位伟大的母亲.
金刚石身价百倍,价值连城,风流国王用来装饰皇冠,点缀权杖,耀武扬威达四方.它一身钢筋铁骨,铜头铁脑,刀砍不入,枪打不进,钻石如土,削铁如泥.它充当钻探机的钻头,开凿坚硬的岩层锐不可当,切割大理石、坚硬的金属真是手到擒来.
石墨虽貌不如兄,却也能以柔克刚,是最软的矿物之一.耐热、耐火、耐酸本领无与伦比,传热导电独怀绝技.它可制成铅笔芯、干电池的电极,它也有十八般武艺.
“血浓于水”.毕竟是同根同宗同种,外形虽有差别,内质并无二样.通过一定的外科“整形手术”,这对孪生兄弟居然能互换面孔,金刚石可以变成石墨,石墨也可以变成金刚石,它们再也不会有什么遗憾的了.
第/课时
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知道碳单质的化学性质.
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1.通过对展示或演示的资料分析、归纳,进一步培养学生的观察能力和思维能力.
2.能认真观察实验现象,并会对现象分析归纳,总结出重要的知识点.
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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.
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【重点】
碳单质的化学性质.
【难点】
碳跟某些氧化物的反应.
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【教师准备】　多媒体课件.
【学生准备】　(1)仪器:小锥形瓶、试管(大小各1个)、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子.
(2)药品:红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水.
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导入一:
【材料引入】　我国是一个具有悠久历史文化的文明古国,在灿烂的历史长河中,涌现出了一大批赫赫有名的书画家,他们留下的传世之作经过几百甚至上千年的洗礼,流传于世幸存下来的已不多见,成为我国文化中的瑰宝.下面两幅就是古代留下的珍贵字画.
【展示】　学生欣赏两幅古代字画图片:
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明代:董其昌　国画:漓江烟雨图(元朝)
导入二:
【材料引入】　曾经有个故事,说一个国王想把他的几个小钻石合成一个大的,结果全烧没了.在1722年,法国化学家拉瓦锡进行了燃烧金刚石的实验.他将金刚石放置在玻璃罩里,用放大镜把日光聚集使金刚石燃烧,得到无色气体.通过验证发现这种气体是CO2,从而证明金刚石是由碳元素组成的.
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　　[过渡语]　金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但由于它们的碳原子排列方式不同,它们的物理性质存在很大的差异.钻石燃烧的故事——生成物是二氧化碳,说明金刚石、石墨和C60是由碳元素组成的多种单质,它们具有相同的化学性质.
一、常温下,碳的化学性质不活泼
思路一
【投影】　资料:我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色.
【提问】　为什么用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色?
【学生讨论回答】　常温下,碳的化学性质不活泼.
【板书】　常温下,碳的化学性质不活泼.
思路二
【学生】　为什么明代董其昌的作品历经几百余年而依然笔锋清晰,漓江烟雨图保存到现在色泽鲜艳而不褪色呢?
【教师】　你们知道古代一些书法家、画家是用什么来书写或绘制字画的?
【学生】　(异口同声)墨汁!
【教师】　墨汁又是用什么制成的?
【学生】　用炭黑制成的.
【教师】　炭黑的主要成分是碳.古代字画保存几百年乃至上千年,纸或布都已开始腐烂破损,但墨色依然不变,这说明碳具有怎样的化学性质?猜猜看.
[设计意图]　导入由欣赏字画开始,好像与化学无关,实则新颖别致,独树一帜,吸引学生的眼球,从欣赏中发现问题,提出问题.教师此时并不直接向同学们解释,而是用学生提出的问题进行点拨,根据学生已有的知识经验,猜想碳单质的化学性质,引导学生进行探究.
【学生】　碳单质的化学性质应该是很稳定的.
【教师】　都同意他的观点吗?
【学生】　(立即反驳)不对,木炭可以在氧气中燃烧,怎么说它的化学性质稳定呢?我觉得应该是活泼的.
【教师】　其实,这两位同学说的都有道理,但不够准确.
【学生】　我们说碳单质的化学性质是稳定还是活泼应该是有条件的.在常温下,碳的化学性质不活泼.但在点燃条件下,碳能与氧气发生化学反应.
【教师】　这位同学分析正确,我们在分析问题得出结论时,一定要注意将条件和结论有机地联系起来,辩证地看待问题,才不至于犯以偏概全的错误.关于碳单质常温下的稳定性,在实际生活中有着广泛的应用.你知道还有哪些应用吗?大家讨论.
【学生】　我发现铁路枕木和街上木制电线杆表面都被烧焦炭化,我想这也是利用了碳单质常温下的稳定性.枕木和木制电线杆表面炭化处理后,经得起日晒、风吹和雨打,都不容易发生变化,可以有效地防止木头腐烂,虽然表面变得黑不溜秋,也不美观,但增加了使用的年限.
　　[过渡语]　碳在常温下性质稳定,那么在点燃的情况下会怎样呢?在学习氧气的化学性质时,我们知道在点燃条件下,碳能与氧气发生化学反应.如何检验燃烧产物?
二、碳与氧气的反应
思路一
【教师】　回忆木炭在氧气中燃烧的实验,写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式,并说出你所看到的实验现象.
(一同学上台书写化学方程式:C+O2/CO2)
【学生】　剧烈燃烧,发出白光,放出热量.燃烧后生成的无色气体能使澄清的石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成.
【教师】　如果氧气的量不充足,碳燃烧就不充分,这时生成一氧化碳,同时放出热量.
(一同学上台书写化学方程式:2C+O2/2CO)
【教师】　上述两个反应,在以煤为燃料的煤炉里也经常发生.煤的主要成分是碳.当空气充足、炉火很旺时,煤燃烧充分,主要生成二氧化碳;当空气不充足、炉火不旺时,煤燃烧不充分,生成较多量的一氧化碳.从上述内容的学习,你能得到哪些重要的发现?
【学生】　说明碳具有可燃性.
【学生】　在不同条件下,其燃烧的产物也不相同.
【教师】　的确,反应条件对物质所发生的化学反应是有重要的影响的.条件不同,主要的产物可能也不相同(强调主要产物,防止误解成只有一种产物).所以,冬天里烧煤烤火时应该特别注意的是什么?
【学生】　(反应迅速)一定要注意通风,防止因煤燃烧缺氧生成有毒的一氧化碳而引起中毒.
【展示】　碳跟氧气的反应——碳的可燃性.
燃烧条件
化学方程式
结论
启示
在氧气中充分燃烧
C+O2/CO2
碳具有可燃性;条件不同,燃烧主要产物可能也不相同
书写化学方程式时一定要注明反应条件;冬天用煤取暖一定要注意通风
燃烧不充分
2C+O2/2CO
　　【教师】　碳不仅可以和氧气反应,在较高温度时它还能和某些氧化物反应.
[设计意图]　尊重客观事实,用一分为二的观点来看待在不同的条件下,相同的反应物发生化学反应后产物可能也不相同.从而培养学生实事求是的科学精神和一丝不苟的科学态度.此处不仅让学生通过对比、归纳获得结论,更重要的是运用已掌握的知识解决实际问题,主动参与社会决策,关注生命,体现人文关怀,培养学生的安全意识.
思路二
【设问】　碳在常温下性质稳定,那么在点燃的情况下会怎样呢?若升高温度,又如何呢?
【回顾提问】　写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式.
【学生板演】　C+O2/CO2
【介绍】　当碳不充分燃烧时,生成一氧化碳.
【总结板书】　高温下,碳能跟多种物质反应.
碳与氧气反应:C+O2/CO2(充分燃烧)
2C+O2/2CO(不充分燃烧)
三、碳与某些氧化物的反应
思路一
【引导】　碳在高温时还有重要的性质.
【活动与探究】　把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺放进试管,并将试管固定在铁架台上.试管口装有通入澄清石灰水的导管(如图),用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)加热混合物几分钟.然后先撤出导气管,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上.观察现象并分析.
/
【交流】　现象:澄清石灰水变浑浊,粉末中有红色物质.
分析得产物为二氧化碳、铜.
【设问】　上述反应的反应物、生成物、条件都已确定,你能写出反应的化学方程式吗?
【板书】　跟某些氧化物反应:
2CuO+C/2Cu+CO2↑
【分析】　从分子组成上看,CuO转变为Cu,发生了什么变化?是谁导致了这种变化?
【讨论回答】　CuO转变为Cu失去了氧,是碳夺走了CuO中的氧.
【讲解并板书】　还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应.
　还原性:能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性.
【练习】　焦炭在工业上可用来炼铁:2Fe2O3+3C/4Fe+3CO2↑.
【提问】　这个反应是否是还原反应?若属于还原反应,哪种物质具有还原性?
【回答】　此反应是还原反应,其中碳具有还原性.
【介绍】　工业上常利用碳的还原性,制取多种金属.
思路二
【展示】　碳跟某些氧化物的反应.
【活动】　教师演示教材第110页实验6 - 2木炭粉还原氧化铜.引导学生观察实验装置、实验操作及实验现象.引导学生通过实验现象,分析该反应的实质.
【教师】　该装置中的酒精灯有什么特别之处?
【学生】　上面加了一个铁丝网罩,我家里的燃气灶上也放了一个类似的网罩.
【教师】　你知道这样做的好处吗?
【学生】　这样会使火焰集中,从而提高温度.
【教师】　这说明碳与氧化铜反应的条件是什么?
【学生】　(异口同声)高温.
【教师】　实验中我们观察到哪些现象?
【学生】　黑色粉末逐渐变成光亮的红色;澄清的石灰水变浑浊.
【教师】　该反应中生成了什么物质?谁能分析一下?
(交流讨论,学生纷纷举手发言.)
【学生】　石灰水变浑浊,这是二氧化碳与石灰水的特征反应,说明碳和氧化铜反应生成了二氧化碳气体.黑色粉末变成红色物质,说明有铜生成.理由有二:一是铜为红色金属,该反应中只有一种金属元素;二是根据质量守恒定律可知,元素的种类在化学反应前后不变,所以另一种产物只可能是铜.
【板演】　(一同学上台书写化学方程式:C+2CuO/2Cu+CO2↑)
【展示】　
现象
结论
澄清石灰水变浑浊
有二氧化碳生成
黑色粉末变成红色物质
有铜生成
【教师】　这个实验中在操作上还有哪些要注意的地方?
【学生】　为什么实验完毕后要先撤出导气管?
【学生】　这个实验装置与用高锰酸钾制取氧气的装置几乎相同,先撤导气管是为了防止试管中的气体因冷却压强减小而使石灰水倒吸,这样会导致热试管因骤冷而炸裂.
【学生】　为什么要待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上观察?
【教师】　请看下面的补充实验,仔细观察实验现象.
(教师补充做铜丝在酒精灯上灼烧的实验)
【学生】　红色的铜丝表面变成黑色.说明在加热条件下,铜能被空气中的氧气氧化,生成黑色的氧化铜.如果未等试管冷却就将试管里的粉末倒在纸上,生成的红色铜在灼热条件下,又和空气中的氧气反应生成氧化铜,从而观察不到红色铜的生成.
【教师】　观察这个化学方程式有什么特点?
【学生】　反应物是一种单质和一种化合物,而生成物也是一种单质和一种化合物.
【学生】　我发现在这个反应里,氧化铜失去了氧而变成了单质铜,碳得到了氧化铜里的氧而变成了二氧化碳.
【教师】　像氧化铜这种含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫还原反应.氧化铜因失去氧变成铜,我们就说氧化铜被还原.是木炭使氧化铜失去了氧,木炭是使氧化铜还原为铜的物质,我们就说木炭具有还原性.
【教师】　利用碳的还原性,说明碳具有哪项重要应用?
【学生】　在工业上,可以用它来冶炼金属,即将金属氧化物里的金属还原出来.
【教师】　这是冶炼金属的一种方法.例如,焦炭可以在高温下把铁从它的氧化物矿石里还原出来,也可以将三氧化钨(WO3)还原为钨.请同学们写出这两个反应的化学方程式.
(两学生上台书写)
【展示】　2Fe2O3+3C/4Fe+3CO2↑
2WO3+3C/2W+3CO2↑
[知识拓展]　碳的可燃性中,碳与氧气反应既可生成CO2,又可生成CO,这是碳本身具有的性质,是内因,而“O2充足与O2不充足”是一个外在条件,是外因.内因是根据,外因是条件,外因要通过内因起作用.
含碳元素的燃料燃烧时,如果氧气不足都会产生CO,所以,预防“煤气”中毒采取的措施之一是:烟道通畅,燃气热水器使用时,使室内保持良好通风,有充足的氧气,使燃料充分燃烧.
/
性质
用途
金刚石
无色透明、正八面体形状的固体
可成为饰品——钻石
硬度大(天然存在的最硬物质)
可用来裁玻璃等,作钻探机的钻头等
石墨
深灰色、质软
用于制墨、制铅笔芯
具有优良的导电性
作电极等
有滑腻感
作润滑剂
木炭
具有吸附性
吸附产品里的色素和有异味的物质
活性炭
具有吸附性
吸附毒气;脱色制白糖;作冰箱除味剂等
碳
化
学
性
质
稳定性(在常温下,碳的化学性质不活泼.碳受日光照射或与空气、水接触,都不容易发生变化)
用墨书写的字画历经千年不褪色;需要保留的档案材料用碳素笔书写等
可燃性(碳与氧气反应)
利用碳燃烧放热,取暖、做饭等
还原性(碳与某些氧化物反应)
用于冶炼金属
/
1.“钻石恒久远,一颗永流传”,“国画恒久远,一幅永流传”说明碳单质 (　　)
A.不可燃
B.有吸附作用
C.常温下化学性质不活泼
D.是还原剂
解析:“钻石恒久远,一颗永流传”“国画恒久远,一幅永流传”,说明碳在常温下化学性质不活泼,不容易和其他物质发生化学反应,能够保存很长时间.故答案为C.
2.下列说法中,正确的是 (　　)
A.金刚石、石墨都是由碳原子构成的,都很硬
B.单质碳具有还原性
C.用活性炭可除去硬水中的氯化钙杂质
D.木炭燃烧时吸收大量的热
解析:金刚石、石墨都是由碳原子构成的,但是它们的碳原子排列方式不同,金刚石的硬度很大,石墨很柔软,故选项A错误;单质碳具有还原性,故选项B正确;用活性炭不能除去硬水中的氯化钙杂质,故选项C错误;木炭燃烧时能够放出大量的热.故答案为B.
3.纳米材料被誉为21世纪最有前途的新材料.碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米(1 nm=10-9 m)的空心管.下列说法错误的是 (　　)
A.碳纳米管是一种新型的有机化合物
B.碳纳米管材料如果完全燃烧,生成物是二氧化碳
C.碳纳米管材料管道多,表面积大,吸附能力强
D.碳纳米管在常温下化学性质稳定
解析:A.碳纳米管是由碳元素组成的单质,不是一种新型的化合物.B.碳纳米管由碳元素组成,如果完全燃烧,生成物是二氧化碳.C.碳纳米管材料管道多,表面积大,吸附能力强,说法正确.D.碳纳米管属于碳的单质,和碳的化学性质相同,故在常温下化学性质稳定,说法正确.故答案为A.
4.如图为木炭还原氧化铜的实验装置图,请回答下列问题:
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(1)盛装C和CuO的试管中能观察到的现象是　　　　;?
(2)酒精灯加网罩的目的是　　　　;?
(3)盛装C和CuO的试管中发生反应的化学方程式为　　　　.?
解析:C和CuO都为黑色粉末,在用酒精灯加热的过程中,试管中的粉末会逐渐变红,是因为有红色的铜被还原出来;在实验时,给酒精灯加网罩的目的是提高加热的温度.故答案为:(1)黑色粉末变红　(2)提高温度　(3)C+2CuO/2Cu+CO2↑.
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第2课时
　　二、碳的化学性质
1.稳定性
常温下,化学性质不活泼(用于绘制书画和档案填写).
2.可燃性
充分燃烧:生成二氧化碳.
跟氧气反应:C+O2/CO2(充分燃烧).
不充分燃烧:生成一氧化碳.
2C+O2/2CO(不充分燃烧).
3.还原性
C+2CuO/2Cu+CO2↑.
3C+2Fe2O3/4Fe+3CO2↑.
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一、教材作业
【必做题】
教材第112页练习与应用的第2题、第7题.
【选做题】
教材第112页练习与应用的第6题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.具有保存价值的档案、账本等应用毛笔或注入碳素墨汁的钢笔书写.这是因为墨汁中的碳 (　　)
A.常温下化学性质稳定
B.被氧化成稳定的物质
C.被还原成稳定的物质
D.跟纸反应生成稳定的物质
2.竹炭制品深受消费者欢迎,竹炭是竹子经过炭化处理后形成的多孔性材料,竹炭不具有的性质是 (　　)
A.黑色固体 B.易溶于水
C.有吸附性 D.能够燃烧
3.下列性质中,不属于碳的化学性质的是 (　　)
A.稳定性 B.吸附性
C.可燃性 D.还原性
4.蜡烛的主要成分是碳、氢两种元素,燃烧时生成的CO2和H2O都是无色物质,然而,火焰上方往往产生缕缕黑烟,黑烟的主要成分是　　　　,产生的原因是　　　　,这股黑烟能消除室内因抽烟而产生的难闻气味,说明了黑烟具有　　　　性.?
【能力提升】
5.在隔绝空气的情况下,用木炭还原氧化铜.下列叙述正确的是 (　　)
A.反应前后固体中氧原子的质量保持不变
B.反应前后固体减轻的质量等于氧化铜中氧元素的质量
C.反应中消耗的氧化铜与碳的质量一定相等
D.反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大
6.有关C+2CuO/2Cu+CO2↑的反应,说法正确的是 (　　)
A.CuO具有氧化性
B.C发生了还原反应
C.反应前后元素的化合价没有改变
D.该反应是化合反应
【拓展探究】
7.实验室用木炭还原氧化铜的实验如图所示,请回答:
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(1)盛放氧化铜的试管内的现象是　　　　;盛放石灰水的试管内的现象是　　　　.?
(2)盛放氧化铜的试管内反应的化学方程式为　　　　,反应类型是　　　　(填基本反应类型),在这个反应中,　　　　发生还原反应,　　　　具有还原性.?
(3)实验结束时的正确操作是,应先　　　　,再　　　　.?
【答案与解析】
1.A(解析:具有保存价值的档案、账本等应用毛笔或注入碳素墨汁的钢笔书写,是因为墨汁中的碳的化学性质稳定,在通常情况下不容易与其他物质发生化学反应.)
2.B(解析:由于竹炭是竹子经过炭化处理后形成的多孔性材料,所以其颜色为黑色,主要成分是碳,所以可燃烧,多孔性说明竹炭具有吸附性,木炭不易溶于水,竹炭也不例外.)
3.B(解析:A.稳定性是说碳一般不和其他物质发生反应,所以需要通过化学变化表现出来,属于化学性质,故选项不符合题意;B.吸附性不需要通过化学变化表现出来,属于物理性质,故选项符合题意;C.可燃性需要通过燃烧这一化学变化才能表现出来,属于化学性质,故选项不符合题意;D.还原性需要和其他物质反应体现,需要通过化学变化表现出来,属于化学性质,故选项不符合题意.)
4.炭黑;蜡烛不完全燃烧;吸附(解析:蜡烛在不充分燃烧时,火焰上方往往产生缕缕黑烟,黑烟的主要成分是炭黑;炭黑具有吸附性,能消除室内因抽烟而产生的那股难闻气味.)
5.D(解析:木炭还原氧化铜的化学反应方程式为:C+2CuO/2Cu+CO2↑.A.根据该反应方程式知,反应前固体CuO中含有氧原子,反应后固体Cu中不含有氧原子,所以该叙述错误;B.根据质量守恒定律知,反应前后固体减轻的质量等于反应后生成的二氧化碳的质量,所以该叙述错误;C.根据该反应方程式计算可知,反应中消耗的氧化铜的质量和碳的质量不相等,所以该叙述错误;D.根据该反应方程式知,反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大,所以该叙述正确.)
6.A(解析:在此反应中,碳夺取了氧化铜中的氧,使氧化铜被还原,体现了碳的还原性,故A正确;在此反应中,碳与氧结合生成了二氧化碳,被氧化,发生了氧化反应,故B错误;反应前碳单质中碳元素的化合价是0,反应后二氧化碳中碳元素的化合价是+4,碳元素的化合价发生改变,故C错误;该反应的生成物是两种,不属于化合反应,故D错误.)
7.(1)黑色粉末变红色;澄清的石灰水变浑浊　(2)C+2CuO/2Cu+CO2↑;置换反应;氧化铜;碳
(3)将导管从石灰水中移出;熄灭酒精灯(解析:(1)木炭具有还原性,能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,氧化铜和木炭是黑色粉末,铜是红色的粉末,所以会观察到:黑色粉末变红色;二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,故将生成的气体通入澄清的石灰水中,会观察到:澄清的石灰水变浑浊.(2)木炭具有还原性,能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,反应的化学方程式为:C+2CuO/2Cu+CO2↑.该反应为一种单质与一种化合物反应,生成了另一种单质和另一种化合物,属于置换反应;在反应中氧化铜失去了氧,发生了还原反应,碳能使氧化铜失去氧,具有还原性.(3)实验结束时,为了防止石灰水倒流入试管,使试管炸裂,正确的操作是:应先将导管从石灰水中移出,再熄灭酒精灯.)
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　　本节课的成功之处:最大的亮点就是贴近生活,注重联系生活实际,学生主动参与意识强,这样使学生在生活中体验到化学的价值,有力地促进课堂学习的自觉性和主动性.而且贯穿于整节教学中,我充分利用多媒体教学手段拓展学生的视野,通过学生实验等活动,使学生参与意识、合作精神、实验操作、探究能力都得到了最大限度发挥,对知识理解和认识水平、分析问题、解决问题的能力都得到了提高.本节课的不足之处:提出问题时,没有给学生充分思考的时间,急于求成,导致上课时间把握得不好.
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练习与应用(教材第112页)
1.碳(解析:“碳”是指碳元素,即核电荷数为6的一类原子的总称.用于描述物质的组成,如二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙等.“炭”是指具体的物质,一般指木炭、炭黑、焦炭和活性炭.显然该题目是从元素组成角度来设置的问题,故填写“碳”.)
2.(1)金刚石可用来切割玻璃、制作刀具等　(2)石墨可制电极等　(3)活性炭可用于防毒面具及制糖工业中　(4)焦炭可以从铁的氧化物中还原出铁　(5)可用墨汁书写或绘制字画　(6)可用煤(主要成分是碳)燃烧放出的热来取暖、发电等(解析:物质的性质决定物质的用途.)
3.D(解析:金刚石、石墨、C60三种物质都是由碳原子构成的,由于结构不同,即碳原子的排列方式不同,因此物理性质有很大差异;但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似.)
4.铅笔芯的主要成分石墨很软且为深灰色.
5.因为碳素墨水中的碳在常温下化学性质稳定,在通常情况下不容易与其他物质发生化学反应.
6.由于木炭具有疏松多孔的结构,表面积大,具有吸附性,能够吸附二氧化氮,因此集气瓶中的红棕色消失.
7.C+2CuO/2Cu+CO2↑.
解:设需要碳的质量至少为x.则:
C　+　2CuO/2Cu+CO2↑
12 160
x 80 g
12
160
=
??
80 g
,
x=
12×80 g
160
=6 g.
答:需要碳的质量至少为6 g.
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　　1.木炭还原氧化铜实验的改进
(1)原实验的问题
原实验是采用经烘干的木炭粉末和氧化铜粉末共同加热来进行的.但在实际操作中发现采用氧化铜粉末进行实验对实验效果有很大的影响.具体影响:氧化铜粉末从黑色变成红色这一实验现象在实际操作中往往难以观察.木炭的颜色是黑色的,还原后的铜的颜色是红色的,本来是很容易分辨的,但是,使用氧化铜粉末与碳粉混合物作为药品,当木炭粉或氧化铜粉末过量时,实验后铜粉的红色会被黑色所覆盖,很难观察到铜粉的颜色.实验操作步骤在实际中难以完成;使用氧化铜粉末,必须等混合物完全冷却后从试管中倒出才能观察,虽然木炭粉末经过烘干,但是因为木炭特别是粉末具有较强的吸附能力,在实验后还是无可避免地在试管中凝聚了一些水,这给转移混合物造成了一定的困难.
　　(2)改进的实验
针对原实验的以上不足,我尝试把原实验中的氧化铜粉末改成表面覆盖有一层氧化铜的铜片进行实验.发现实验现象非常明显,而且操作简便,还能达到对比实验现象的效果.具体操作步骤如下:
取一片长约7~8 cm、宽约1 cm的铜片,把表面可能存在的氧化物用砂纸除去.
在酒精灯上加热,使之表面生成一层氧化铜,然后再做C还原氧化铜的实验,如图所示.
/
或把铜片烧红后立即伸入到集满氧气的集气瓶中,经过这样处理的铜片表面的氧化铜更均匀,实验效果更明显.为了达到对比的效果,不要把整片铜片都镀上氧化铜,在平时的课堂操作中,在空气中处理也可以达到不错的实验效果.
在一干燥的试管中装入不超过试管容积的木炭粉末经烘干处理,把覆有氧化铜的铜片埋在木炭粉末里.按上图所示装配好仪器,加热.
观察到澄清石灰水变浑浊后,移走导管,停止加热.待试管逐渐冷却后,用镊子把铜片夹出.洗净铜片表面的木炭粉,观察现象.
注意事项:给铜片镀上的氧化铜最好是新制的,笔者发现使用隔天镀上的氧化铜的效果不是很理想.最好在上课前提前十分钟处理好铜片.
使用覆盖有氧化铜的铜片代替氧化铜粉末具有操作简便、现象明显、便于观察现象的特点,而且实验后的铜片可以循环使用,在很大程度上节约了药品.
通过上述的一些改进,使这一实验的成功率大大提高,并简化实验步骤.另外,有时由于没有酒精喷灯或煤气灯,达不到实验所需温度,还可在木炭和氧化铜的混合物中加适量的酒精,也可使反应成功率有一定提高,且此方法在用氢气还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验中也可以加以运用.
　　2.对一道木炭还原氧化铜实验题的分析
/　如图是木炭还原氧化铜的探究实验装置.
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【提出问题】　木炭还原氧化铜产生什么气体?
【提出猜想】　产生的气体有三种情况:
①CO;②CO2;③　　　　.?
【设计方案】　实验前后分别对试管和烧杯里的物质进行称量,数据设计如下表:
称量对象
反应前质量
反应后质量
质量差
试管+固体混合物
m1
m2
Δm1即(m1-m2)
烧杯+澄清石灰水
m3
m4
Δm2即(m4-m3)
　　(1)若Δm2=0,说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收,则猜想　　　　成立.?
(2)若猜想②正确,理论上Δm1与Δm2的关系是:Δm1　　　　Δm2(填“>”、“<”或“=”).?
【实验并记录】　实验得到的数据如下表:
称量对象
反应前质量
反应后质量
质量差
试管+固体混合物
69.8 g
65.4 g
Δm1
烧杯+澄清石灰水
118.8 g
122.6 g
Δm2
　　用以上实验数据分析,结果应该是猜想　　　　成立.?
【反思与评价】　经查阅资料知道:木炭还原氧化铜产生CO2气体,该反应的化学方程式为:　　　　.?
本次实验结果与资料显示不一致.对其可能原因有同学提出下列分析,其中合理的是　　　　.?
A.装置漏气
B.生成的CO2部分与过量的C反应生成了CO
C.澄清石灰水吸收CO2效果不好
D.装置内还有CO2气体未被吸收
〔解析〕　【提出猜想】木炭还原氧化铜产生的气体应可能有:①CO;②CO2;③CO和CO2三种情况.
【设计方案】(1)因CO不溶于水,CO2溶于水,Δm2=0,说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收,是CO,所以猜想①成立.(2)因CO不溶于水,CO2溶于水,若猜想②正确,理论上Δm1与Δm2的关系是:Δm1=Δm2.
【实验并记录】　经计算Δm1=4.4 g,Δm2=3.8 g,Δm1>Δm2,说明产生的气体不能全部被石灰水吸收,故猜想③成立.
【反思与评价】　反应物是木炭和氧化铜,反应条件是高温,生成物是铜和二氧化碳,化学反应方程式是:C+2CuO/2Cu+CO2↑;本次实验结果与资料显示不一致.可能原因有:生成的CO2部分与过量的C反应生成了CO,或澄清石灰水吸收CO2效果不好,使二氧化碳不能被完全吸收,使结果与资料显示不一致,或装置内还有CO2气体未被吸收,使结果与资料显示不一致.但装置漏气实验就不能进行了,是不可能的原因.所以合理的原因是BCD.
〔答案〕　【提出猜想】③CO和CO2　【设计方案】(1)①　(2)=　【实验并记录】③　【反思与评价】C+2CuO/2Cu+CO2↑;BCD
课题2　二氧化碳制取的研究
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1.学生能说出在实验室里制取气体的方法和设计思路;能用化学方程式表示出实验室制取二氧化碳的化学反应原理,能说出实验装置的一些名称及操作要点;初步学习制取二氧化碳的实验操作.
2.通过二氧化碳的实验室制法的研讨,提高学生分析问题和解决实际问题的能力;通过实验,培养学生观察能力、实验能力和主动获取知识的能力,不断增强学生的参与意识、合作意识、探索意识.
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通过实验室里制取气体的方法和设计思路,探索实验室制取二氧化碳的化学反应原理和实验装置,让学生初步学习科学探究的基本过程(提出假设,实验探究,获得结论)和方法,体验化学实验的方法的科学性;能进行初步的科学探究活动.
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1.通过实验、问题的讨论,培养学生求实、创新、合作的科学品质.
2.通过教师与学生、学生与学生之间的合作学习、研究性学习,体验探究成功的乐趣,激发学生的求知欲,提高学习化学的兴趣.
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【重点】
实验室制取CO2的反应原理、实验装置和验证方法.
【难点】
从实验室制取氧气的设计思路和方法出发,学习二氧化碳的实验室制法.
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【教师准备】　仪器:注射器、锥形瓶、平底烧瓶、烧杯、试管、集气瓶、长颈漏斗、双孔(单孔)带直导管(弯导管)的胶塞、水槽、酒精灯、铁架台.
药品:大理石、石灰石、稀盐酸、稀硫酸、澄清的石灰水、木炭、碱式碳酸铜、氧化铜.
【学生准备】　复习氧气的实验室制法和常见仪器的使用方法.
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导入一:
【演示】　“海中升明月”.
【讲述】　缓缓升起的“明月”是一枚鹌鹑蛋,向水中加入的是稀盐酸.同学们知道蛋的表面产生的大量气泡是什么气体吗?是二氧化碳,二氧化碳是一种应用非常广泛的气体,在我们的生活中也常会见到二氧化碳,如打开碳酸饮料瓶,有大量气泡冒出,气泡就是二氧化碳气体;我们实验室配有二氧化碳灭火器.这节课就来研究如何在实验室中制取这种有用而神奇的气体.
【回忆】　让学生回忆实验室制取氧气及思考能生成二氧化碳的方法来导入新课.
1.我们把实验室制取气体的装置分为哪几部分?出示制取氧气的两个简单的发生装置A、B,让学生判断是什么装置?
2.这两个装置各适合制取氧气的哪个反应?为什么?进而归纳发生装置的选择依据.
3.设计实验如下表(收集装置图画出,只是将导管画到集气瓶口,让学生补完).
收集方法
收集装置图(略)
气体的性质
气体举例
　　【活动】　教师强调收集装置和发生装置中导管伸入的长度,归纳收集装置选择的依据(气体的两条物理性质).
【小结】　大家熟悉而陌生的二氧化碳气体如何制取呢?结合生活和已有的知识,列举大家知道的能生成二氧化碳的反应.你觉得不应该选择哪些反应作为实验室制取二氧化碳的原理,并说明原因(教师要引导总结).强调实验室制取二氧化碳的药品的状态和反应条件.
导入二:
【复习引入】　我们曾学过多种获得二氧化碳的方法,请同学们根据已有的知识积累和生活经验尽可能多地总结出来.
1.蜡烛燃烧.
2.木炭燃烧.
3.木炭还原氧化铜.
4.碳在高温下还原氧化铁.
5.碳酸钠与稀盐酸反应.
6.人或动物的呼吸……
【导课】　这么多种获得二氧化碳气体的方法,是否都满足实验室制法的条件呢?下面,我们一同进行二氧化碳制取的研究.
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【投影】　选择制取气体的反应原理时应考虑:
1.反应条件——节能、易实现;
2.反应速率——适中;
3.药品成本——廉价易得;
4.生成的气体——纯度高、污染少、便于收集.
【讲述】　根据选择制取气体的反应原理应考虑的要求,分析得出:上述几种方法均不理想.(取材不便,条件限制,所得的气体不纯等)
　　[过渡语]　还有其他方法能够得到二氧化碳气体吗?在这些药品中哪些最适合制取二氧化碳?请同学们通过实验来探究,并将实验现象填到学案中.
探究活动1——探究实验室制取二氧化碳的理想药品
思路一
【讨论】　学生分组实验,观察、记录实验现象,并讨论实验室制取二氧化碳应该选用的最佳药品是什么?
反应物
实验现象(注意产生气体的速率是快、慢、适中)
是否适于实验室制取CO2
碳酸钠与稀盐酸
反应特别快,有大量气泡产生
不适合
碳酸钠与稀硫酸
反应特别快,有大量气泡产生
不适合
石灰石与稀盐酸
反应速率适中,有气泡产生
适合
石灰石与稀硫酸
开始有气泡产生,但一会儿就没有气泡产生了
不适合
　　【总结】　对比分析上述实验现象,实验室制取二氧化碳应该选用的最佳药品是块状的石灰石和稀盐酸.
【板书】　
实验室制CO2的药品及反应原理:
1.药品:石灰石或大理石与稀盐酸.
2.反应原理:CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2↑+H2O.
【讨论思考】　请同学们回顾实验室制取氧气的相关知识,结合课本的内容思考选择发生装置和收集装置时应考虑哪些因素?
【总结】　1.反应条件易实现;
2.反应速率适中;
3.药品廉价易得;
4.生成的气体纯度高、污染少、便于收集.
思路二
【讲述】　蛋壳、大理石、石灰石的主要成分都是碳酸钙,在实验室中我们用更易得的大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳.
【展示反应原理】
CaCO3+2HCl/CaCl2+H2CO3
H2CO3/H2O+CO2↑
总:CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2↑
【讲述】　给同学们一分钟的时间来记忆该反应原理.
【提问】　明确了实验室制取二氧化碳的原理,你能根据该原理设计出制取二氧化碳的装置吗?
【讲述】　通过氧气制取方法的学习,我们知道实验室制取气体的装置包括气体发生装置和收集装置两部分.
[知识拓展]　为什么制取二氧化碳的时候不用稀硫酸?
就实验操作本身,稀硫酸也是可行的,但作为实验研究来说,稀硫酸就不行.我们来试写一下稀硫酸和碳酸钙的反应式吧.H2SO4+CaCO3/CaSO4(微溶)+CO2↑+H2O,反应生成的硫酸钙是微溶物,它会附着在反应物碳酸钙表面,影响反应速率,甚至阻止反应的进行.所以一般都不选用稀硫酸而选用稀盐酸.
探究活动2——探究实验室制取气体的装置
【展示】　实验室制取O2的装置
比较内容
实验室制取氧气
用KMnO4
用H2O2溶液和MnO2
反应物状态
固体
固体、液体
反应条件
加热
常温
密度与空气比较
密度比空气密度大
是否溶于水
不易溶于水
　　[设计意图]　让学生回忆已有知识,为研究如何制取二氧化碳确定研究方向.
【提示】　确定气体的发生装置,考虑的因素是反应物的状态以及反应条件.
确定气体的收集装置,考虑的因素是气体的密度以及气体在水中的溶解性.
【小结】　实验室制取二氧化碳装置的选择.
药品
石灰石、稀盐酸
反应物状态
固体、液体
反应条件
常温
是否溶于水
能溶于水
密度与空气比较
密度比空气密度大
检验方法
将气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,说明是二氧化碳
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭,则已收集满
　　【演示实验】　将汽水中的气体通入澄清石灰水中,证明二氧化碳能溶于水.
【播放视频】　将二氧化碳倒入放有燃烧蜡烛(两支蜡烛高低不同)的烧杯中,证明二氧化碳密度比空气大.
【展示】　在下图中选择合适的发生装置和收集装置来制取二氧化碳.
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【设问】　B装置中用到了长颈漏斗,该仪器的作用是什么?用于添加盐酸.值得提醒的是,用长颈漏斗时,要注意其下端要插入液面以下形成液封,否则气体要从长颈漏斗中逸出.
【提问】　如果实验室里没有长颈漏斗,我们能找到其他仪器来替代吗?
[设计意图]　学生通过实验、讨论、阅读实验方案等探究式学习,从“发现问题——提出假设——设计实验——分析解释收集到的信息——得出结论”整个参与过程中,充分让学生认识、体会过程性的学习,使学生逐渐形成科学的学习方法.
【投影】　在实验室制取二氧化碳时,下列仪器中,哪些可以代替长颈漏斗?
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【学生回答】　A和E的仪器可以代替长颈漏斗.
【活动】　请同学们从下列给定的仪器(也可以从其他未给出的仪器,也可以用生活用品)中选择适当的仪器,你能设计哪些制取二氧化碳的装置?请用纸板拼出制取二氧化碳的装置,并说明该设计的成功之处.
　　
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【交流】　学生合作交流,教师巡回指导.
【例题】　下列反应都能生成二氧化碳:①人和动物的呼吸作用;②木炭在空气中燃烧;③蜡烛燃烧;④碳与氧化铜反应;⑤石灰石(块状)与稀硫酸反应;⑥碳酸钙粉末与稀盐酸反应;⑦石灰石(块状)与浓盐酸反应;⑧石灰石(块状)与稀盐酸反应.请回答下列问题:(1)实验室里采用什么反应来制取二氧化碳?请写出反应的化学方程式.(2)为什么不使用其他反应,请选取任意两个说明原因.
〔解析〕　(1)实验室里制取二氧化碳常用的药品是块状的大理石或石灰石与稀盐酸,反应的化学方程式为:CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2/+H2O.(2)一般不用其他药品代替的原因是:①浓盐酸易挥发出氯化氢气体使得收集到的气体不纯;②稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙,附着在大理石表面,使反应难以继续进行;③碳酸钠或纯碳酸钙粉末等与稀盐酸反应速率太快,很难控制.
[知识拓展]　为什么可以用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳气体?
碳酸氢钠中有氢离子、钠离子、碳酸根离子等.二氧化碳溶于水里会产生碳酸根离子.饱和碳酸氢钠中碳酸根离子已经饱和了,所以二氧化碳基本不会溶于水.
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二氧化碳制取实验及相关性质比较:
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1.实验室制取CO2气体时,最适宜的一组药品是 (　　)
A.纯碱(Na2CO3)与稀硫酸
B.木炭和氧气
C.大理石与稀盐酸
D.石灰石和稀硫酸
解析:Na2CO3与稀硫酸反应速率太快,气体不易收集.木炭和氧气反应生成的气体不易收集.石灰石和稀硫酸反应开始有气泡,反应一段时间后无气体产生.大理石与稀盐酸反应速率适中,价格便宜,便于操作.故答案为C.
2.常温下块状大理石投入足量稀硫酸中,刚开始能产生气体,但很快就停止反应.而将大理石粉末逐步加入足量稀硫酸中却能持续产生气体.由此得出的结论或推理正确的是 (　　)
A.物质间是否发生化学反应,只和反应的条件有关
B.反应物之间必须直接接触才会发生化学反应
C.块状大理石与粉末状大理石的化学性质不同
D.硫酸钡粉末也可和盐酸发生化学反应而溶解
解析:块状大理石与稀硫酸接触面积小,且反应生成微溶于水的硫酸钙附着在大理石表面,阻止了反应的进行,而粉末状大理石与稀硫酸接触面积大,使反应持续进行.故答案为B.
3.现有下列实验仪器:①大试管;②烧杯;③酒精灯;④集气瓶;⑤长颈漏斗;⑥带导管的双孔塞;⑦导气管;⑧玻璃片;⑨铁架台;⑩水槽等仪器,在实验室制取CO2时,应选用的仪器有(填序号)　　　　.?
解析:本题考查了实验室制取二氧化碳气体的装置和实验过程.利用制取二氧化碳的发生装置和收集装置以及反应条件来选择仪器.故答案为:①④⑤⑥⑦⑧⑨.
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课题2　二氧化碳制取的研究
1.药品及反应原理
(1)药品:石灰石或大理石与稀盐酸.
(2)反应原理:CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2↑+H2O.
2.装置的选择
发生装置
反应物的状态
反应条件
收集装置
气体的密度
气体在水中的溶解性
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(一)教材作业
【必做题】
教材第116页练习与应用的第1、2、3、4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.以下最适合实验室制取二氧化碳的反应是 (　　)
A.CaCO3/CaO+CO2↑
B.NH4HCO3/H2O+NH3↑+CO2↑
C.2CO+O2/2CO2
D.CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2↑
2.检验二氧化碳是否收集满的方法是 (　　)
A.将带火星的木条伸至集气瓶口
B.将燃着的木条伸至集气瓶口
C.向集气瓶中加入澄清石灰水
D.将燃着的木条伸入集气瓶中
3.实验室里制取CO2的药品是　　　　,化学反应方程式为　　　　;收集CO2的方法是　　　　;检验CO2的方法是　　　　;验满CO2的方法是　　　　.?
4.实验室里制取气体的装置包括　　　　和　　　　两部分.确定气体的发生装置应考虑的因素是　　　　和　　　　,确定气体的收集装置应考虑的因素是气体的　　　　和　　　　等.?
【能力提升】
5.实验室制取二氧化碳最合适的反应物是 (　　)
A.碳酸钠粉末和稀硫酸
B.石灰石和稀盐酸
C.大理石和稀硫酸
D.大理石和浓盐酸
6.实验室制取气体选择收集方法时,下列性质:①颜色;②密度;③溶解性;④可燃性;⑤能否与水反应.必须考虑的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.①②③ B.①③④ C.③④⑤ D.②③⑤
【拓展探究】
7.称取12.5 g石灰石(主要成分是CaCO3,杂质不参加反应)放入烧杯中,向其中加入50 g稀盐酸,二者恰好完全反应.反应结束后称量烧杯中剩余物质的总质量为58.1 g(不包括烧杯的质量,且气体的溶解忽略不计).试计算石灰石中杂质的质量分数.
【答案与解析】
1.D(解析:高温煅烧石灰石,条件在实验室中难以满足.NH4HCO3受热分解的产物中混有NH3.一氧化碳有毒,不安全,且生成的气体不便收集.石灰石与稀盐酸反应,反应速率适中,操作安全方便,便于收集.)
2.B(解析:将带火星的木条伸至集气瓶口,是验满氧气的方法,验满二氧化碳的方法是将燃着的木条放在集气瓶口,观察是否立即熄灭.加入澄清的石灰水,观察是否变浑浊,只能证明气体是二氧化碳,不能证明气体已满.)
3.大理石或石灰石与稀盐酸;CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2↑+H2O;向上排空气法;将产生的气体通入澄清的石灰水中,澄清的石灰水变浑浊,则证明产生的气体是二氧化碳;将燃着的木条放到集气瓶口,若木条熄灭,则证明已满(解析:本题考查实验室制取二氧化碳的反应原理和收集、检验、验满二氧化碳的方法和过程,考查对该实验基本知识的掌握.)
4.发生装置;收集装置;反应物的状态;反应条件;密度;水溶性(解析:本题考查实验室制备气体时装置的选择原则和气体收集时需要考虑的主要因素.)
5.B(解析:选择一种物质的实验室制法,不仅要考虑其理论上是否可行,还要考虑反应速率是否适度,操作上是否简便,价格是否合算,生成物的纯度等诸多因素,并非所有能生成该物质的反应都可以作为制备方法.)
6.D(解析:收集装置的选择要充分考虑所收集气体的密度、溶解性,能否与空气成分反应以及能否与水反应等因素.)
7.解:生成CO2的质量为:12.5 g+50 g-58.1 g=4.4 g.
设石灰石中CaCO3的质量为x.则:
CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2↑+H2O
100 44
x 4.4 g
100
44
=
??
4.4 g
,x=10 g.
石灰石中杂质的质量分数为:
12.5 g-10 g
12.5 g
×100%=20%.
答:石灰石中杂质的质量分数为20%.
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　　本节课采用边启发、边实验、边讨论、边归纳总结的探究式教学方法,实现了现代媒体技术与化学实验直观教学的自然结合.重能力、重探究,改变学生学习中的被动地位,真正放手于学生,使其成为教学的创建者,成为课堂的真正主人.教师只是课堂的组织者、参与者,学习的引导者,给学生以指导性的、启发性的、点拨性的讲解,主要创设情境,触发学生的思维,让学生自己动脑、动手,相互协作得出结论,以培养他们的实验操作能力、分析能力、探索能力,从而激发他们的学习兴趣,强化思维发展个性.
学习活动一中通过对氧气制取的复习,为突破教学难点做好铺垫.学习活动二中引导分析制取二氧化碳和氧气的发生装置和收集装置有何不同,通过对比、分析、归纳,培养学生处理和加工信息的能力.
经过课堂教学实践,才深切体会到本课题的教学难点一在于促进学生自主学习能力的开发与培养;难点二在于既促进学生学习兴趣的构建,又能实实在在地培养学生科学探究的能力;难点三在于从普通与常见的知识与技能中,揭示一般的规律与方法,而且要让学生自身去体验和发现.
在设计方案时,还可以采用纸片拼图并通过实物投影展示的办法,这种拼图更易激发学生兴趣,而且省时、直观.教学设计中还可以预设两个环节:即对碳酸根离子的检验方法的探究和灭火原理的探究.
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练习与应用(教材第116页)
1.CaCO3+2HCl/CaCl2+CO2↑+H2O;向上排空气法;二氧化碳的密度比空气大,而且二氧化碳与水能够发生反应;将气体通入澄清石灰水中,如果澄清石灰水变浑浊,则证明生成的气体是二氧化碳;在集气瓶口放一燃着的木条,若木条熄灭,则证明集气瓶内已集满二氧化碳(解析:本题主要应明确二氧化碳实验室制法的反应原理、收集方法、检验方法和验满方法.)
2.①长颈漏斗下端管口没有伸入液面以下,会导致二氧化碳从长颈漏斗逸出;②导气管管口伸入液面以下,这样无法收集到二氧化碳气体;③用向下排空气法收集二氧化碳是错误的,因为二氧化碳的密度比空气大.(解析:制取二氧化碳气体时一定要注意仪器的规范使用,否则会收集不到气体或者使收集到的气体不纯.)
3.①C+O2/CO2,化合反应;②CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2↑;③H2CO3/CO2↑+H2O,分解反应;④2C+O2/2CO或C+CO2/2CO,化合反应.(解析:本题主要应明确碳及其化合物之间的转化关系,要弄清楚反应条件及反应类型.)
4.如下表所示.
生成二氧化碳的反应
能否用于实验室里制取二氧化碳和理由
C+O2/CO2
否,不便于收集
C+2CuO/2Cu+CO2↑
否,装置太复杂,反应条件难以达到
CaCO3/CaO+CO2↑
否,需要高温,反应条件难以达到
Na2CO3+2HCl/2NaCl+H2O+CO2↑
否,反应太剧烈,难以收集
(解析:在制取气体时,不仅要考虑反应能否发生,还要考虑反应装置和反应条件要越简单越好.)
5.(1)①②⑦⑧;石灰石和稀盐酸;CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2↑　(2)试管;①③④⑤⑥;氯酸钾和二氧化锰;2KClO3/2KCl+3O2↑
6.解:设生成二氧化碳的质量为x.则:
CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
250 g x
100
44
=
250 g
??
,
x=
44×250 g
100
=110 g.
答:生成二氧化碳的质量是110 g.
(解析:写出正确的化学方程式,然后根据反应物的质量求出生成物的质量,并注意计算步骤以及单位.)
/
　　氧气、氢气、二氧化碳的实验室制法
O2
H2
CO2
反
应
原
理
2KClO3/2KCl+3O2/
2KMnO4/K2MnO4+MnO2+O2/
2H2O2/2H2O+O2/
Zn+H2SO4/ZnSO4+H2/
Zn+2HCl/ZnCl2+H2/
CaCO3+2HCl/CaCl2+H2O+CO2/
装
置
/
/
/
收集
方法
排水法
向上排空气法
排水法
向下排空气法
向上排空气法
检验
方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明是氧气
点燃气体能燃烧,且生成物只有水,证明是氢气
将生成的气体通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊,证明是二氧化碳
/
课题3　二氧化碳和一氧化碳
第/课时
/
/
/
1.认识二氧化碳,掌握其重要的化学性质,了解其物理性质和主要用途.
2.懂得设计实验来验证物质性质的方法.
3.学会对实验中出现的现象进行分析并得出结论的方法.
/
1.通过观察演示实验的现象,培养学生分析和解决问题的能力.
2.通过让学生自己设计实验去验证二氧化碳的性质,培养学生的实验设计能力.
3.经过亲自动手实验,让学生懂得二氧化碳可以与水反应生成碳酸.
/
1.通过对二氧化碳的密度以及水溶性进行实验设计,培养学生的问题意识以及思维的严密性.
2.通过与石蕊溶液相互混合的各种情况来进行实验探究,让学生亲自参与到知识的形成过程中,从而获得成功的喜悦和对化学学习的持续兴趣.
/
【重点】
1.二氧化碳的密度和水溶性.
2.二氧化碳与水反应生成碳酸以及碳酸的不稳定性.
【难点】
1.CO2与水的反应.
2.CO2与澄清石灰水的反应.
/
【教师准备】　二氧化碳的制备装置、石蕊溶液、石灰水、试管、纸花、可乐瓶、空塑料瓶等.
【学生准备】　预习新课.
/
/
导入一:
[材料引入]　
1.毒谷之谜:在意大利的那不勒斯附近,有个世界闻名的“杀狗洞”,任何一只健壮的狗走进去,过不多久,就会倒毙在洞中,而人走进去却安然无恙.这是什么原因?
2.谜语:它可以翻手为云,覆手为雨,是“植物的粮食”、“灭火的先锋”,也是造成温室效应的罪魁祸首之一.它是一种什么物质?
【学生思考猜想】
1.第一个问题是因为二氧化碳不能支持呼吸,而且二氧化碳的密度比空气大.
2.二氧化碳能参与光合作用产生有机物,所以是植物的粮食;二氧化碳不能支持燃烧,所以是灭火的先锋.
导入二:
【创设情景】　(魔术)空集气瓶中倒入一些水,然后迅速盖上玻璃片,倒置,玻璃片不掉落.
【激趣设疑】　玻璃片为什么不掉落?老师告诉同学们吧,其实这根本不是空集气瓶,老师事先在集气瓶中装的是二氧化碳.为什么会这么神奇呢?我们今天就来认识一下二氧化碳,通过学习,看看同学们能不能自己将魔术揭秘.
[设计意图]　从趣味魔术入手,使学生初步认识二氧化碳、抓住好奇心,同时激发学生的学习兴趣.
一、二氧化碳的物理性质
思路一
【问题探究】
①观察一瓶放置的二氧化碳,你能得出什么信息?
②你能举例说明二氧化碳的密度比空气大吗?如何设计实验证明二氧化碳的密度大于空气?
③二氧化碳能不能溶于水?如何举例或设计实验证明CO2能否溶于水?
探究实验一:设计实验证明CO2的密度比空气大.
【实验方案】　点燃两支短蜡烛,分别放在白铁皮架的两个台阶上,把白铁皮架放在烧杯里,将一个集气瓶中的CO2缓慢地沿烧杯内壁倒入烧杯中(注意:集气瓶上的玻璃片不要拿掉,只需露出瓶口的1/3),观察现象并分析.如图所示.(老师演示,学生观察描述)
/
【实验现象】　蜡烛火焰熄灭,下层火焰先灭.
【实验结论】　①CO2的密度比空气大,②一般情况下,CO2不能燃烧也不支持燃烧.(该实验也能证明CO2的化学性质)
探究实验二:设计实验证明CO2能否溶于水.
【实验方案】　向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/2体积的水,立即旋紧瓶塞,振荡,观察现象并分析.如图所示.(老师演示,学生观察描述)
/
【实验现象】　软塑料瓶变扁.
【实验结论】　CO2能溶于水.
【阅读】　教材第119页内容,总结CO2的物理性质.
【板书】　CO2的物理性质:(学生归纳)通常状况下,二氧化碳是一种无色、无味的气体,密度大于空气,能溶于水,CO2固体无色,叫干冰,干冰易升华吸热.
【拓展】
(1)向烧杯中倾倒二氧化碳时,下面蜡烛先熄灭,上面蜡烛后熄灭.这说明二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,同时密度比空气密度大.
(2)向软塑料瓶中加入水,旋紧瓶塞后,发现塑料瓶向内凹陷.这说明二氧化碳易溶于水,使瓶内气压减小.
(3)二氧化碳是无色、无味的气体,密度比空气大,易溶于水,不能燃烧,也不支持燃烧.
【介绍】　二氧化碳能溶于水.在通常状况下,1体积水约能溶解1体积的二氧化碳,增大压强,还会溶解得更多.生产汽水等碳酸型饮料就是利用了二氧化碳的这一性质.
思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【教师讲解】　现在来通过老师的实验我们一起认识一下二氧化碳的密度
【演示实验】　二氧化碳使高低不同两支燃着的蜡烛熄灭
【提出问题】　你观察到了什么现象?为什么会出现这种现象呢
【观察、归纳】　二氧化碳密度比空气大,同时不燃烧也不支持燃烧
让学生参与知识的探索过程,培养学生的探究能力
【布置任务】　同学们每组桌面都有一个事先装满二氧化碳的软水瓶和一杯清水,请同学们将清水迅速倒入软水瓶中,盖上盖子后,轻轻振荡,看看会有什么现象出现呢
【提出问题】　通过上面这些实验请同学们总结一下二氧化碳有哪些物理性质呢
【学生实验】　在收集了二氧化碳气体的软塑料瓶中倒入水,然后振荡
【交流】　观察、分析、总结
培养学生动手实验能力和对信息分析归纳的能力
【抢答环节】　1.实验室中,什么例子证明二氧化碳密度比空气密度大
2.实验室中,什么例子证明二氧化碳能溶于水
【提出问题】　通过你的学习你能否将刚才的魔术揭秘呢
【交流】　思考、回答
前后知识联系,达到学习新知、巩固旧知的目的
二、二氧化碳的化学性质
思路
1.二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧
【分析讨论】　从二氧化碳可使高低不同两支燃着的蜡烛熄灭的演示实验,可以得出什么结论?
【观察、归纳】　二氧化碳密度比空气大,同时既不燃烧也不支持燃烧.
2.与水反应
【设问】　二氧化碳溶于水的过程中,有没有发生化学变化呢?
【设计实验】　如图所示,参考教材118页实验6 - 5.
/
　　【实验现象】　Ⅰ变红;Ⅱ不变红;Ⅲ不变红;Ⅳ变红.
【问题探究】　什么物质使石蕊试剂变色了呢?
猜想1:CO2使石蕊试剂变红;猜想2:水使石蕊试剂变红;猜想3:CO2与水反应的生成物使石蕊试剂变红.
【活动探究】　取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的小花.第一朵小花喷上稀醋酸,第二朵小花喷上水,第三朵小花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中,第四朵小花喷上水后,再放入盛满二氧化碳的集气瓶中,观察四朵花的颜色变化.然后将第一朵小花和第四朵小花取出小心加热,观察现象.
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
现象
分析
　　【交流】　第一朵小花遇稀醋酸变成红色;第二朵小花遇水不变红;第三朵小花遇二氧化碳也不变红;第四朵小花同时接触水和二氧化碳后,由紫色变成红色.这说明水和二氧化碳接触后发生了化学反应,生成类似醋酸的物质.
将第一朵小花和第四朵小花分别小心加热后,第一朵小花的红色未褪去,而第四朵小花的红色褪去,又恢复为紫色.这说明二氧化碳与水反应生成的物质不稳定,受热易分解.
【讲解】　CO2与H2O能发生化学反应生成碳酸,碳酸能使紫色的石蕊试液变成红色.
CO2+H2O/H2CO3
碳酸很不稳定,容易分解为二氧化碳和水,受热时分解更快.
H2CO3/H2O+CO2↑
3.二氧化碳与石灰水反应
【教师】　我们已经知道二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,你知道这是什么原因吗?
【讲解】　二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙发生化学反应,生成白色的碳酸钙沉淀.
CO2+Ca(OH)2/CaCO3↓+H2O
三、二氧化碳的性质
思路一
归纳总结有关二氧化碳的性质.
1.二氧化碳是一种无色、无味的气体,密度比空气大,易溶于水.
2.二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧.
3.二氧化碳能与水反应生成碳酸.
4.二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊.
CO2+Ca(OH)2/CaCO3↓+H2O
【练习】　为了使石灰浆[Ca(OH)2]抹的墙壁快点干燥,为什么常在室内生个炭火盆?为什么开始放炭火盆时,墙壁反而变得潮湿?
【学生思考回答】　因为木炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳与石灰浆[Ca(OH)2]反应生成碳酸钙沉淀和水,所以墙壁越来越硬,刚开始放炭火盆时,墙壁反而潮湿.
思路二
教师活动
学生活动
设计意图
1.既不燃烧也不支持燃烧
【提出问题】　二氧化碳使蜡烛熄灭实验,说明二氧化碳具有什么化学性质
【交流】　思考、回答
前后知识联系,达到学习新知、巩固旧知的目的
2.与水反应
【创设悬疑】　二氧化碳溶于水的过程中,是否与水发生反应?能否用实验来验证?
提供信息:石蕊是一种植物色素,它的溶液呈紫色,在酸性环境下会显现出红色
【交流】　思考、回答
用化学知识解决身边问题
【布置任务】　请同学们参考设计实验中的图示,和老师一起进行实验探究,你们做纸鹤实验,老师做花的实验,看看我们谁快!同学们别忘了边实验边观察现象并分析原因
【学生实验】　把浸过石蕊试液的4个千纸鹤(标记序号)分别进行实验对比:(1)一号滴醋酸;(2)二号滴水;(3)三号直接放入盛有二氧化碳的集气瓶中;(4)四号喷水后放入盛有二氧化碳的集气瓶中
通过学生亲自动手进行实验探究,让学生亲自参与到知识的形成过程中,并学会根据实验现象分析、得出结论,从而获得成功的喜悦和对化学学习的持续兴趣
【教师讲解】　你观察到了什么现象?你能分析出现这种现象的原因吗
【交流】　思考、回答
培养学生的科学素养和科学探究精神,培养学生的实验能力和获得知识的能力.关注知识获得的过程
【创设悬疑】　通过学习实验室制取二氧化碳的知识,认识碳酸,它受热易分解,想一想,若我们把现在变红的千纸鹤进行加热,会有什么现象出现呢
【交流】　思考、回答
前后知识联系,达到学习新知、巩固旧知的目的
3.二氧化碳与石灰水反应
【布置任务】　我们刚学习化学时就知道二氧化碳有一个特性,可以使澄清的石灰水变浑浊.现在请同学们将桌面的石灰水倒入试管中一些,并向其中吹气,一名同学将吹气后的石灰水和原来的石灰水进行一下比较,看有什么现象出现呢
【学生实验】　一位学生用吸管往澄清石灰水中吹气,依据现象相互讨论.并说出自己的结论:二氧化碳能与氢氧化钙发生反应
通过学生亲自动手进行实验探究让学生掌握石灰水变浑浊的原理
【归纳讲解】　二氧化碳有哪些化学性质?(细致讲解二氧化碳与水、石灰水反应的原理)
【交流】　思考、回答
培养学生对信息分析归纳的能力,并能熟练掌握二氧化碳与水、与石灰水反应的原理
【创设悬疑】　进入久未开启的菜窖或干涸的深井之前,如何检验这些场所中二氧化碳的含量是否会对进入的人的生命构成威胁?进入这些场所前应该怎么办
【交流】　讨论、回答
学以致用,引导学生把所学知识与实际结合以及培养学生用化学知识解决身边问题的能力
四、二氧化碳对生活和环境的影响
思路一
【讨论】　对教材第119页和第120页的有关内容进行讨论.
1.CO2对人体健康有哪些影响?
2.有关温室效应:
①什么是温室效应?
②产生的原因是什么?防治措施有哪些?
【小结】　
产生的原因
防治措施
人类消耗的能源急剧增加,排放到空气中的CO2的含量不断上升
减少使用化石燃料;更多地利用太阳能、风能等清洁能源
森林遭到破坏,能够吸收CO2的绿色植物减少
大力植树造林,严禁乱砍滥伐,扩大绿化面积等
【提问】　温室效应有什么危害?
【回答】　两极冰川融化,使海平面升高,淹没部分沿海城市,土地沙漠化,农业减产等.
思路二
【讲解展示幻灯片】　在一定条件下,二氧化碳气体会变成固体,固体二氧化碳叫“干冰”.
干冰升华时,吸收大量热,因此可作制冷剂.
【提问】　人工降雨的秘密?
【展示讲解幻灯片】　用飞机向云层中撒干冰,由于干冰升华吸热,空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴,于是就开始下雨了.
【小结】　现在我们知道二氧化碳有很多的性质,前面我们说过有什么样的性质就有什么样的用途,现在我们做个简单的小结.
【展示】　二氧化碳的性质与用途.
性质
用途
可溶于水
碳酸饮料
不燃烧也不支持一般可燃物的燃烧,密度比空气大
灭火
温度、压强改变能变成干冰,干冰升华吸热
制冷剂、贮藏食物、人工降雨
能够参与光合作用
温室气体肥料
CO2能使澄清的石灰水变浑浊
使刚粉刷的墙壁更容易干
能与别的一些物质发生化学反应
化工原料
　　【追问】　现在你们能不能具体地解释课前的问题呢?
【小结】　二氧化碳气体的密度比空气的大,二氧化碳气体不能支持呼吸,所以刚开始狗有事而人没事,后来人弯腰也就有事了.翻手为云,覆手为雨是因为CO2气体能变成干冰,干冰升华吸热;植物的粮食CO2能够参与光合作用;灭火的先锋CO2不燃烧也不支持一般可燃物的燃烧,密度比空气大;墙壁的粉刷匠CO2能与石灰水反应.
　　[过渡语]　既然二氧化碳有这么多的性质和用途,是不是说二氧化碳越多越好呢?
【学生回答】　不是,多会造成温室效应.
【讲解】　温室效应的定义:大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样,使地面吸收的太阳光的热量不易散失,从而使全球变暖,这种现象叫“温室效应”.
危害:全球变暖可能导致两极的冰川融化,海平面升高,淹没许多城市,土地沙漠化,农业减产.
防治措施:节约能源,减少使用煤、石油、天然气等化石燃料;更多地利用太阳能、风能等;大力植树造林,严禁乱砍滥伐森林等.
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1.下列关于二氧化碳的说法错误的是 (　　)
A.二氧化碳可用于制碳酸饮料
B.干冰(固体二氧化碳)可用于人工降雨
C.常温下二氧化碳是一种有刺激性气味的有毒气体
D.大气中二氧化碳的消耗途径主要是植物的光合作用
解析:二氧化碳可以做化工原料,如制汽水等碳酸饮料;二氧化碳的固体干冰,可以用于人工降雨,也可以做制冷剂;常温下二氧化碳是一种无色、无味的气体,没有毒,C说法错误;二氧化碳促进绿色植物的光合作用,因此可以做气体肥料.故答案为C.
2.“低碳生活”倡导我们在生活中所耗用的能量、材料要尽量减少,从而减低二氧化碳的排放量.下列做法不符合“低碳生活”理念的是 (　　)
A.教科书循环使用
B.多用电子邮箱、QQ等即时通讯工具
C.夏天为了更凉快,把室内空调温度设置到很低
D.提倡乘坐公共