初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性教案

这是一份初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性教案，共5页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，课前预习，教学过程，特别提醒，板书设计等内容，欢迎下载使用。
第1课时 碳的单质
【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。
【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
【教学过程】
一、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。
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。
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。
［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。
[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。
［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。
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。
【板书设计】
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
1.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。
2.金刚石、石墨和C60
3.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。
【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。
第2课时 碳单质的化学性质
【素养目标】
1.知道碳单质的化学性质。
2.理解氧化反应和还原反应，知道氧化反应和还原反应是从得、失氧的角度理解的化学变化。
3.进一步学会观察实验现象并记录，学会科学探究的方法，了解碳单质的化学性质。
【教学重点】
碳单质的化学性质。
【教学难点】
碳跟某些氧化物的反应。
【教具准备】多媒体课件、试管（大小各1个）、铁架台、火柴、酒精灯、网罩、带导管的塞子、弹簧夹、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水。
【课前预习】
1.碳的单质在常温下化学性质不活泼。
2.可燃性：①碳在氧气中充分燃烧C+O2点燃CO2；②碳在氧气中不充分燃烧2C+O2点燃2CO。（填化学方程式）
3.还原性：碳在高温条件下能够还原CuO，反应的化学方程式为
C+2CuO高温2Cu+CO2↑。
【教学过程】
一、新课导入
上一课我们学习了几种碳的单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。现在让我们一起来了解一下碳的化学性质。
知识点一、常温下，碳单质的化学性质稳定
［设问］①利用多媒体展示几幅古画或古人真迹。这些字画都已几百年乃至几千年，纸或布都已破损，但黑色（墨中含有碳）仍然不变，这说明了什么问题？②利用多媒体展示我国一些古建筑被埋入地下且被火将表面烧成黑色的柱子。如果将这种木头柱子直接埋入地下，你们认为有什么后果？这又说明什么问题？
［分析］上述两个现象都与碳的化学性质有关，说明了在常温下，碳的化学性质不活泼。经得起风吹、日晒、雨淋。
［讨论］为什么碳在常温下化学性质不活泼呢？
［总结］碳原子最外层有4个电子，它要成为稳定结构，得4个电子或失4个电子都不容易，所以化学性质不活泼。
知识点二、碳单质与氧气反应
［过渡］如果升高温度，碳是否会发生化学反应？回忆木炭在氧气中燃烧的实验，写出反应的化学方程式，说出反应的现象。
［回答］木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式为C+O2点燃CO2，实验现象为发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。
［介绍］当氧气不充足时，碳燃烧就不充分，这时生成一氧化碳，放出热量。2C+O2点燃2CO
［提醒］CO俗称“煤气”，有剧毒。生活中烧煤取暖时，若燃烧不充分就会生成CO，使人中毒。为了防止CO中毒，取暖时要注意室内通风，使碳完全燃烧。
知识点三、碳与某些氧化物的反应
［演示］教师演示课本P110实验6-2：如图6-9所示，把刚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，将导管插入澄清石灰水中。打开弹簧夹，用酒精灯（可加网罩以使火焰集中并提高溫度，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟。然后先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，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。
【特别提醒】
碳的化学性质稳定是有前提的，必须是常温下。
方法点拨：
①碳燃烧的产物可能不同，但现象相似，都放出热量。②一般情况下，未特殊说明碳是否充分燃烧，通常就是指碳充分燃烧，生成物是二氧化碳。
［学生讨论］装置：现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。
分析：产物为二氧化碳、铜。
结论：化学方程式：2CuO+C高温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?
［回答］CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。
［小结］还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫作还原反应。能夺得氧的物质是还原剂，还原剂具有还原性，可以用于冶金工业的还原剂，例如高炉炼铁的反应。碳、氢气都是具有还原性的物质。
［练习］焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑，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。
［拓展延伸］
①单质碳不但能夺取金属氧化物中的氧，还能夺取某些非金属氧化物中的氧，例如C+CO2高温2CO。
②物质跟氧发生的反应叫氧化反应，它和还原反应存在于同一个反应中，例如在2CuO+C高温2Cu+CO2↑反应中，氧化铜失去氧发生还原反应，碳与氧化铜中的氧结合，发生的是氧化反应，氧化铜被还原了，氧化铜属于氧化剂，碳被氧化了，碳属于还原剂，具有还原性。
[知识拓展]
该实验与加热高锰酸钾制取氧气实验的异同。相似点：①装置类似，因为反应物的状态都是固体，又都需要加热，所以都采用“固固加热型”发生装置;②实验完毕都是先将导管从液体中取出，再熄灭酒精灯。不同点：①高锰酸钾制取氧气时需要在试管口塞上一团棉花；②木炭和氧化铜反应的条件是高温，故需在酒精灯上加一个网罩。
规律总结：
①氧化反应与还原反应是从得氧失氧的角度研究化学反应的，不属于基本反应类型。②氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质。氧化剂、还原剂指的都是反应物。
【板书设计】
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
第2课时 单质碳的化学性质
1.碳的化学性质
（1）稳定性：常温下，碳的化学性质不活泼。
（2）可燃性：能与氧气发生反应
充分燃烧：C+O2点燃CO2
不充分燃烧：2C+O2点燃2CO
（3）还原性：能与某些氧化物反应
C+2CuO高温2Cu+CO23C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2
2.还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。
3.还原反应：含氧化合物内的氧被夺去的反应。
【课堂小结】
本节课我们学习了碳的化学性质，通过观察实验现象并记录，学会了科学探究的方法，并知道了什么是氧化反应和还原反应。
【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。