8.1碳的单质教案-2021-2022学年九年级化学京改版上册

碳的单质 教学设计
教学基本信息
课 名 第8章 第一节“碳的单质”
设计实施者及单位
学科 化学 学段 初中 年级 9年级 授课日期
教材 书名：义务教育教科书·化学 出版社：北京出版社
指导思想与理论依据
关注化学实验教学，提高学生学习的有效性，提升学生素养。 余文森教授指出：“考量学生学习的有效性必须考量学习效率、学习结果以及学习体验这三个要素”。化学是学生认识物质世界的基础。化学作为一门自然科学,它侧重于研究物质的组成,结构和性质的关系,以及物质转化的规律,同时以实验为辅,让学生通过实验现象了解物质的本质。化学实验串联了化学学习的知识点。化学教师就要可以利用化学实验，将化学知识中的理论知识与操作实践相结合，促进学生更好的掌握化学知识点，从而提高学生对化学知识的学习效率和课堂教学效率。
2015年年底，我国颁布了《中国学生发展核心素养（征求意见稿）》，标志着核心素养成为指导当前教育教学的主要思想和理念。同时，高中各学科课程标准的修订将核心素养作为教育教学目标。相关研究表明，化学学科的核心素养主要体现在以下几方面：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任。实验探究、问题解决是其中重要方面。
本节课的主要内容是认识碳的单质，通过我国清华大学科学家发现超长碳纳米管引入课题，学生通过阅读和小组交流知道石墨烯、石墨、金刚石、C60等碳的单质的物理性质和用途，比较碳单质的原子结构和性质，体会结构决定性质，性质决定用途的思想，认识物质的多样性。学生还通过实验探究石墨的导电性，通过自制炭黑了解徽墨制作的原理，培养对我国传统文化的兴趣。认识碳单质的化学性质，本节课还演示了碳还原氧化铜的实验，分析实验提出碳的还原性。以及在化学变化种碳元素的转化方式，尝试从元素化合价的角度对化学变化进行分析和推理，
教学背景分析
1.教学内容分析： 本节的教学内容是首次学生从单一的物质学习，过度到以“碳”为核心的一类物质的学习，碳循环，碳单质等内容的选取，即是对前面几章接触到的含碳物质的汇总，又是接下来用分类方法学习金属、酸、碱、盐进行铺垫。通过认识金刚石、石墨、碳60、石墨烯、碳纳米管等碳单质，知道一种元素可以组成不同的物质。认识物质的多样性。碳单质的化学性质在课标上并未做要求，本节呈现的目的是：从物质转化的角度认识自然界的碳循环。认识完全燃烧和不完全燃烧。碳可以通过不同的方式转化为其他物质。碳可用于冶金工业中。并从化合价角度认识碳元素的转化，为以后学习氧化还原反应做铺垫。
2.学生情况分析：
本班学生属于初二分层教学中的A班同学，经过半学期的化学启蒙，大部分学生掌握了元素符号的书写，知道了化学变化和物理变化，会进行基本的实验操作，学生实验操作技能不够熟练，需要在教师引导下完成。学生通过小学科学和杂志阅读等途径，对碳循环有了一定的理解，学生还知道了木炭在氧气中燃烧的实验，知道木炭、活性炭、二氧化碳等含碳元素的物质及用途。学生已经对水、氧气等单一物质有了认识和了解，但还没有上升到以一种元素为核心，从分类的角度来认识物质，因此通过本节的学习，能使学生既能理解物质的多样性，还能从分类的角度认识物质。
3.学生前测分析：
学生访谈问题：①知道什么是单质吗？能举例说明吗？本题96.55%的同学知道单质的定义，并能举例说明。其中有两位同学把一种元素组成写成了一种物质组成，但是例子是对的。
②你知道什么是化合物吗？能举例说明吗？本题82.75%的同学回答了化合物是多种元素组成的纯净物，有说烧木头，烧纸，烧碳等。本题设置的目的是让学生初步了解火与燃烧的关系。3.45%的同学没作答，10.35%的同学回答错误。
③请你说出一些含碳元素的物质，并对这些物质进行分类。
本题大多数同学能写出二氧化碳、碳、，还有的同学写酒精、石油、天然气、钻石，还有一些同学错误的认为氢氧化钙中含有碳元素。对物质的分类的同学较少，有20.69%的同学对物质进行分类，二氧化碳是氧化物或化合物，酒精是有机物或纯净物。还有一位同学是从物质的状态进行分类的。
④同种元素可以组成不同的物质吗？请举例说明。
17.24%的同学回答可以，并举例正确，列举的例子有：氧气和臭氧、水和过氧化氢，高锰酸钾和锰酸钾。没有同学列举一氧化碳和二氧化碳。17.24%的同学回答不可以。还有65.52%的同学回答可以，但是没有举例。
⑤自然界中的碳循环（见书本142页图8-1），
产生二氧化碳的途径有： ① 。消耗二氧化碳的途径有： ② 。
煤炭、泥炭的主要成分是 ③。本题主要考察学生对大气中二氧化碳的产生和吸收的基本知识，并是否知道煤炭、泥炭的主要成分，①②有20.69%的同学回答错误，79.31%的同学回答正确，空①学生填写的主要有：燃烧，呼吸，尾气，分解。空②回答的基本是光合作用。空③最让人意外，有51.72%的同学不会回答或回答错误，有48.28的同学回答正确（碳、碳元素的单质）。
根据学生访谈的结果及其他分析，制定了本节课的主要目的和教学重难点。
教学目标(内容框架)
教学目标： 1. 通过学生前侧分析，梳理含碳元素的物质，认识自然界中的碳循环，引领学生进入丰富多彩的碳的世界，初步体检从元素角度研究不同物质及其相互关系的过程。
2.通过我国科学家发现超长碳纳米管引入碳的单质，通过自己阅读和小组实验（石墨导电性实验），认识金刚石、石墨和碳60的物理性质和用途，通过比较三者的结构和性质，体会结构决定性质，性质决定用途的思想，知道一种元素可以组成不同的物质，认识物质的多样性。
3.通过自制炭黑实验认识到碳单质的稳定性，通过徽墨制作的视频感受我国传统文化的魅力。
4.通过探究碳单质的转化为碳的氧化物的过程，初步了解碳单质的化学性质，尝试从物质分类的角度、元素化合价的角度认识化学反应，并对反应进行分析和推理。
教学重点：以碳单质为例，认识物质的多样性。
教学难点：以金刚石、石墨、碳60为例渗透物质的结构决定性质，性质决定用途的认识。
教学流程示意(可选项)
教学环节 情景线索 学生活动线索 素材线索
教学过程(表格描述)
教学阶段 教师活动 学生活动 设置意图
环节一 新闻联播，引入课题
【播放视频】
【讲述】通过视频，我们知道超长碳纳米管有着广泛的用途，那么它是怎么得到的呢？
这是碳纳米管的结构，它是由石墨烯结构卷曲而成，石墨烯是由石墨结构的单层剥离形成的。它们都是碳元素组成的单质。
碳元素可以组成不同的单质，比如金刚石、石墨、碳60等。
碳元素可以组成不同的单质，它们的发现时间不，人类首先发现了自然界中存在的石墨和金刚石，直到1985年人类才发现了碳的第三种单质碳60，开启了碳纳米材料的研究。后来人们又陆续发现了碳纳米管和石墨烯。
【提问】这些碳单质，你们在生活接触过吗？
1.观看视频，思考。
2.了解碳纳米管、石墨烯、石墨之间的关系，并知道它们都是碳元素的单质。
观看石墨、金刚石、碳60的实物图片。
碳纳米管
石墨烯
石墨
3.观看石墨、金刚石、碳60的实物图片。
4.看PPT,聆听，思考
通过了解我国科学家制造出世界最长碳纳米管，感受民族自豪感。
认识碳纳米管、石墨烯、石墨的微观结构，体会物质的多样性，感受化学的美丽。
感受碳单质发现的历史，感受人科学的发展进程，并感受科学对人类生活的改变起到关键作用。

环节二
碳单质的物理性质和结构
环节二
碳单质的物理性质和结构
【过度】我们通过一个视频来了解一下它们的物理性质。
【讲述】金刚石、石墨、碳60都是碳单质，但是它们有着不同的性质和用途，阅读书本，结合视频填写学案。
【讲述】我们发现，金刚石、石墨都是碳元素组成的单质，但物理性质不同，原因是碳原子的排列方式不同（结构不同）。物质不同的性质又导致决定了物质的用途不同。
所以，物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定了物质的用途。
【过渡】石墨具有导电性，我们可以通过实验来验证。
大家看实验用品和仪器，思考实验方案和步骤。
【讲解】请你分享你的实验方法。
1.观看视频，了解碳单质的结构、物理性质和用途。
金刚石
2.阅读教材，结合视频内容，填写学案。
3.感受金刚石、石墨、碳60不同的结构和性质，总结出结构决定性质，性质决定用途。
4.学生实验：石墨的导电性
【讨论】观察实验用品和仪器，思考实验方案和步骤，交流，分享。
确定实验方案和步骤并进行实验。

通过自己阅读和小组实验（石墨导电性实验），认识金刚石、石墨和碳60的物理性质和用途，通过比较三者的结构和性质，体会结构决定性质，性质决定用途的思想，知道一种元素可以组成不同的物质，认识物质的多样性。
在小组实验过程中，学会交流与合作，分工与学习，对导电性有了更直观的认识。
环节三：碳单质的化学性质

展示图片：活性炭、木炭、炭黑、焦炭。
【讲述】活性炭、木炭、炭黑、焦炭含有石墨和杂质，主要成分也是碳。
展示图片：含炭黑的碳素墨水，写档案保存时间长。
展示图片：用炭黑制作的徽墨写的字保存至今不变色。
【总结】常温下，碳的化学性质稳定。
【播放视频】徽墨的制作
【布置任务】请同学们根据视频上的内容，选择仪器和用品设计实验，自制炭黑，并在宣纸上写字或画画。
【总结】常温下，碳化学性质稳定，利用碳的稳定性和颜色，炭黑可用于制墨绘画。
【提问】木炭能做燃料，是因为什么呢？
【讲述】木炭等碳单质在升高温度后，能与氧气发生反应。
如果氧气充足，反应产物是二氧化碳，并放出大量热。如果氧气不充足，会产生有毒气体一氧化碳，释放的热量减小。
【过渡】木炭能与氧化铜反应，木炭和氧化铜都是黑色粉末，两者反应的产物是什么呢？
【演示实验】
【解释】分析该反应中碳元素的化合价变化，并解释还原性。
【讲述】因为碳有还原性，可冶炼金属。例如焦炭炼铁。

观看图片，
思考为什么用墨写的字能保存至今不变色？
学生活动3：自制炭黑，并在宣纸上写字或画画。学生作品展示：

【思考回答】因为木炭能燃烧，具有可燃性。
聆听，填写学案
【分析】在碳与氧气的反应中，碳元素发生了什么变化？
【回答】原来是碳单质，反应后变成了碳的氧化物，碳元素的化合价发生了变化。
分析：C+CuO===？
①CO, Cu
②CO2, Cu
③CO, CO2,Cu
根据元素守恒的思想分析。
观察现象，填写学案，写方程式。

碳能抢走氧原子，使碳元素的化合价由 到 ，这样的性质叫做 。
.通过自制炭黑实验认识到碳单质的稳定性，通过徽墨制作的视频感受我国传统文化的魅力。
通过探究碳单质的转化为碳的氧化物的过程，初步了解碳单质的化学性质，尝试从物质分类的角度、元素化合价的角度认识化学反应，并对反应进行分析和推理。
猜想碳和氧化铜的反应产物，体会化学变化前后的元素守恒的思想。

环节4：分析碳元素的转化
【过渡】今天学习了碳的性质，碳可以与物质反应生成二氧化碳或一氧化碳，一氧化碳能燃烧生成二氧化碳。它们的关系如图所示。
【总结】今天我们学习了这些物质，它们是碳单质或含碳单质，碳单质有这么多种，体现了物质的多样性，我们还学习了这些物质的性质，他们的结构决定性质，性质又决定用途，还学习了碳的转化，碳可以转化为二氧化碳，一氧化碳。

回忆碳单质的化学反应，分析碳元素的转化，绘制碳元素的转化图。
分析总结本节课所学内容，感受物质的多样性，并总结提升物质的结构、性质、用途之间的关系。
寻找本节内容与自然界中的碳循环的链接之处。感受到碳单质在自然界中的广泛应用。
板书设计
第一节碳的单质 金刚石、石墨、碳60
一、物理性质 副板书：结构决定性质，性质决定用途。
二、化学性质
1.稳定性
2.可燃性
3.还原性
学生前测：访谈问卷
亲爱的同学们：
你们好！通过此次调查，想了解你们对本课已经掌握了哪些内容，对哪些内容还不太清楚，
探索更有效的教学方式，为教育教学提供帮助，请各位同学们如实填写。
①你知道什么是单质吗？请举例说明。
②你知道什么是化合物吗？请举例说明。
③说出你知道的含碳元素的物质，并对这些物质进行分类。
④同种元素可以组成不同的物质吗？请举例说明。
⑤自然界中的碳循环（如下图），
产生二氧化碳的途径有： 。
消耗二氧化碳的途径有： 。
煤炭、泥炭的主要成分是 。石油和天然气主要成分是 含碳元素的化合物 。
学习效果评价设计
学生学习效果评价 1.课堂表现评价
课堂表现评价分成两部分，一部分是针对实验设计与实施进行的评价，一部分是针对小组合作情况的评价。评价的主体分为三部分，学生自评、组内互评、教师评价。先由学生按照标准自评，然后再进行小组内互评，最后由教师做出最后的综合评价。权重分别为0.5,0.3,0.2。（80-100分为优秀，70-80分为良好。60-70分为及格，60以下为尚需努力）
姓名： 小组名称： ；
指导语：评价等级中，A为完全符合占10分，B为基本符合8分，C为一般符合6分，D为基本不符合4分，E为完全不符合2分。
项目
内容
评价等级A、B、C、D、E
自评
互评
教师评价
分组实验
能从所给的仪器药品，，顺利的完成实验
能说出该实验的目的
能说出该实验的现象和结论
实验操作规范、操作步骤有序
能对不同的实验进行分析，得出结论
分组讨论
能认真填写学案
能说出至少两种碳单质，并说出它的物理性质和用途
能解释用炭黑制墨绘画的原因
能写出碳完全燃烧、不完全燃烧的表达式
积极参与讨论，表达自己的想法
教师自身教学效果评价 教师自身教学效果评价量表
指导语：评价等级中，A为完全符合占10分，B为基本符合8分，C为一般符合6分，D为基本不符合4分，E为完全不符合2分。评价的主体为教师和学生。权重各占0.5
能力目标
表现性任务
评价等级：A、B、C、D、E
教师自评
学生评价
教学目标
依据学生的特点和已有经验，符合教学实际
目标设置有利于培养学生的核心素养、合理、可测性强
教学资源
实验材料准备充分，能够创造性地引入信息技术
教学方法
教学方法适宜、灵活、有创造性
教学过程
教学过程完整，能反映教学内容、师生互动和可能出现的问题及对策
教学活动围绕教学目标，引导学生进行自主、合作、探究学习
突出重点，突破难点，围绕难点设计有一定思维深度的问题，能够激发和调动学生学习的积极性
时间分配合理，各教学环节衔接自然
对学生的课堂表现能给予及时评价与反馈
教学
基本功
教姿教态规范、语言与肢体语言具有亲和力、感染力，思维清晰，语言简洁
本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)
关注学生核心素养以及学科素养的培养 创设生活中的实际情境，整节课是紧密联系碳纳米材料的发现历史和应用来展开的，与生活紧密练习。通过新闻：《北京研制出最长碳纳米管》的引入，吸引学生眼球，知道碳单质在生产生活、航空航天有着重要用途，甚至可以制造登上月球的天梯，还能制出扯不断的绳子，打不透的防弹衣。感受化学材料的巨大魅力，从而进入碳单质的学习，教师从碳纳米管出发，还介绍了碳单质的发现历史，学生感受到了人类对碳单质发现的历史，知道了碳60的发现开启了碳纳米材料的研究，感受科学的发展历史，感受科学与生活的紧密练习。通过石墨导电性、自制炭黑等学生实验活动，培养学生的小组合作、观察与描述实验现象、分析现象得出结论等能力。通过碳的完全燃烧放出热量，到利用热量做饭取暖以及取暖可能会煤气中毒等环节的设计，关注学生由化学走向生活，从生活走向化学的意识提升。通过观看徽墨制作的视频，了解徽墨是由桐油不完全燃烧生成的炭黑制成，关注学生传统文化的熏陶。同时，关注学生对化学反应的深入认识，从元素守恒的思想分析反应，从物质转化的角度分析反应，从化合价变化的角度去分析化学反应，等多角度的认识化学变化。
关注实验在化学教学中的重要作用
本节课充分关注实验在化学教学中的重要作用，为了更好的让学生理解性质决定用途的理念，设计了石墨的导电性实验。为了感受碳单质的稳定性，设计了自制炭黑，并用炭黑在宣纸上写字的实验活动。
利用化学实验，将化学知识中的理论知识与操作实践相结合，促进学生更好的掌握化学知识点，从而提高学生对化学知识的学习效率和课堂教学效率。本节课教师还演示了碳还原氧化铜的实验，这个实验一直不容易成功，一开始我用木炭研磨成粉末，与分析纯的氧化铜反应，碳和氧化铜的质量比为1：10，酒精灯加热，实验需要5分21秒，出现了石灰水浑浊，红色粉末的现象，但是红色粉末较少，不明显。这个演示实验时间太长，所以又想办法改进，阅读了相关的文献资料，发现有北京市十一学校的孙文利老师发表文章《对木炭还原氧化铜实验的改进》，它提出在粉末中加入棉花，可以短时间内演示成功，所以就用这种方法又试做了一次，发现时间明显减小2分16秒，后来查阅资料，发现棉花的羟基也能还原氧化铜，相当于这个实验发生了两个化学反应，感觉还不是很严谨，于是又放弃了。后来我们购买了一种更细的木炭粉末，与氧化铜反应，取0.1g木炭粉，1.0g氧化铜粉末，发生反应，需要1分30秒出现石灰水变浑浊现象，拿出试管，试管内有大量红色粉末。最后实际课堂教学就用了这次实验的成果，非常成功。
3. 教学设计充分体现物质的多样性
本节的教学内容是首次学生从单一的物质学习，过度到以“碳”为核心的一类物质的学习，碳循环，碳单质等内容的选取，即是对前面几章接触到的含碳物质的汇总，又是接下来用分类方法学习金属、酸、碱、盐进行铺垫。整节课中，涉及到很多含碳物质，比如金刚石、石墨、碳60、碳纳米管、石墨烯、木炭、煤炭、炭黑、活性炭、煤炭，还有在前测中涉及到的泥炭等， 充分体现了物质的多样性。