人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性第2课时教学设计

这是一份人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性第2课时教学设计，共13页。教案主要包含了知识目标，核心素养目标等内容，欢迎下载使用。

一、知识目标
1．了解常温下碳的稳定性，认识化学反应是有条件的，掌握不同条件下碳与氧气的反应。
2．掌握碳与某些氧化物的反应，能正确书写相关化学方程式，认识碳的还原性。
3．理解还原反应的概念，了解碳的还原性在冶金工业等方面的应用。
二、核心素养目标
1．宏观辨识与微观探析：从宏观现象（如碳燃烧的现象、木炭与氧化铜反应的现象）入手，探析碳单质在不同反应中的性质及变化实质。
2．证据推理与模型认知：通过对碳与氧气、碳与某些氧化物反应的实验现象和数据的分析推理，建立化学反应条件、反应物用量与产物关系的模型。
3．科学态度与社会责任：认识碳的性质和用途，了解碳在生活和工业中的应用，增强安全意识和环保意识，如使用木炭做燃料的注意事项。
一、教学重点
碳与氧气、碳与某些氧化物的反应，碳的还原性及相关化学方程式的书写。
二、教学难点
理解化学反应条件和反应物用量对产物的影响，以及还原反应的概念。
本节教学内容源于人教版2024年版九年级化学上册第六单元课题1《碳单质的多样性》（第2课时）。碳和碳的氧化物是初中化学元素化合物知识中的重要内容，本课时在学习了碳单质的物理性质后，进一步探究碳单质的化学性质，起到了承上启下的作用。它不仅是对前面所学知识的深化和拓展，也为后续学习二氧化碳和一氧化碳等内容奠定基础。
教材安排了碳单质与氧气反应以及碳单质与某些氧化物反应两部分内容。通过对碳与氧气在不同条件下反应的学习，让学生认识到化学反应是有条件的，反应物用量不同产物也不同。而碳与某些氧化物的反应，以木炭与氧化铜反应为例，详细介绍了实验装置、步骤、现象和结论，引出了还原反应的概念，并阐述了碳的还原性在冶金工业等方面的应用，体现了化学知识与实际生产生活的紧密联系。
学生已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，对化学实验有着浓厚的兴趣。在之前的学习中，学生已经了解了氧气、二氧化碳等物质的性质和用途，也掌握了一些基本的实验操作方法，如试剂的取用、酒精灯的使用等，这些都为本课时的学习提供了一定的知识和技能基础。 然而，九年级学生的抽象思维能力还不够成熟，对于化学反应条件对产物的影响以及还原反应等抽象概念的理解可能存在一定困难。他们在观察实验现象时，可能只关注表面现象，而忽略了对实验本质的分析。同时，在将化学知识应用于实际生活方面的能力还有待提高。
因此，在教学过程中，教师应注重引导学生通过实验探究、对比分析等方法，帮助他们理解抽象概念，培养他们的思维能力和解决实际问题的能力。此外，结合生活中常见的现象，如冬季燃煤取暖中毒等，激发学生的学习兴趣，让学生感受到化学与生活的密切联系。
教学环节一 新课导入
【展示生活实例】同学们，先来看几幅有趣的图片。第一幅是璀璨夺目的钻石，大家都听过“钻石恒久远，一颗永流传”这句经典广告语；第二幅是用墨书写或绘制的历经千年而不变色的字画；第三幅是重要文件签写时使用的碳素墨水。大家思考一下，为什么钻石能长久保存，墨宝能历经千年不褪色，碳素墨水适合用于重要文件签写呢？给大家一分钟时间讨论一下。（学生讨论后，请几位同学发言分享想法）
【引入问题】大家说得都有一定道理。其实，这些都和碳单质在常温下的化学稳定性有关。不过，老师有个疑问，如果温度升高，碳单质的活泼性又会如何呢？就像冬天北方农村地区常在房间里燃煤、烧炭取暖，有时会发生中毒现象，这背后又隐藏着怎样的化学奥秘呢？接下来，就让我们一起深入探究碳单质的化学性质，揭开这些谜团。
设计意图
1．激发学生兴趣：展示钻石、古字画、碳素墨水等生活中常见且具有代表性的物品图片，能迅速吸引学生的注意力，激发他们对这些现象背后化学原理的好奇，提高学生的课堂参与度。
2．联系生活实际：从生活实例入手，让学生感受到化学知识就在身边，使抽象的化学知识变得具体而有趣，增强学生对化学学科的亲切感和认同感。
3．引发思考，导入新课：通过提出常温下碳单质稳定性以及温度升高时碳单质活泼性变化的问题，还有生活中烧炭取暖中毒现象的疑问，自然地过渡到本节课要学习的碳单质与氧气、某些氧化物反应的内容，让学生带着问题去探索新知识，明确学习方向，提高学习的主动性和积极性。
教学环节二 碳单质与氧气反应
活动一：碳单质常温下的稳定性
【引入】同学们，我们都听过“钻石恒久远，一颗永流传”，而且用墨书写或绘制的字画历经千年而不变色，重要文件的签写也要使用碳素墨水。这是为什么呢？下面我们就来探索碳单质的化学性质。
【问题】从这些现象中，我们能推测出碳单质在常温下具有怎样的化学性质呢？
【学生思考】学生积极思考并回答，碳单质在常温下化学性质不活泼。
【讲解】评价、强调：非常正确，常温下碳的化学性质稳定，所以才会出现上述这些现象。这一性质在生活和历史文化中都有着重要的体现，比如古代的字画能够保存至今。
设计意图
通过生活中常见的现象引入，激发学生的学习兴趣，引导学生思考碳单质在常温下的化学性质，培养学生的观察和分析能力。对应训练可以及时巩固学生所学知识。
【对应训练1】墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（ ）
A．碳单质在常温下不活泼 B．碳单质的硬度大
C．碳单质有吸附性 D．碳单质有可燃性
【学生回答】A
【讲解】因为常温下碳的化学性质稳定，所以用墨绘制的古代水墨画能保存至今不变色，A选项正确；碳单质的硬度大、有吸附性和可燃性与水墨画保存不变色无关，B、C、D选项错误。
活动二：碳单质与氧气的反应
【引入】我们知道常温下碳的化学性质稳定，那么如果温度升高，碳单质的活泼性又如何呢？冬天，北方农村地区常在房间里燃煤、烧炭取暖，却常发生中毒现象，这是什么原因呢？
【问题】请同学们回顾木炭在氧气中燃烧的实验，描述其现象，并写出化学方程式。
【学生思考】学生回忆并回答：现象是发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体；化学方程式为C+O2===点燃CO2。
【问题】那冬天烧炭取暖中毒的原因是什么呢？
【学生思考】学生思考后回答：可能是碳燃烧不充分生成了一氧化碳。教师引导学生写出碳不充分燃烧的化学方程式2C+O2===点燃2CO，并强调CO是无色无味剧毒气体。
【问题】对比这两个化学方程式，从反应物用量和反应条件的角度，我们能得出什么结论呢？
【学生思考】学生分组讨论，得出化学反应是有条件的，反应物的用量不同，产物也不同的结论。具体为：①当m(C):m(O2)≤3:8（氧气充足）时，只生成CO2；②当m(C):m(O2)≥3:4（氧气不充足）时，只生成CO；③当3:8＜m(C):m(O2)＜3:4时，生成CO和CO2。
【讲解】评价、强调：同学们总结得很准确，这充分说明了化学反应的条件和反应物用量对产物的影响。
【问题】碳单质的可燃性可以用于做什么呢？使用木炭做燃料有哪些注意事项？
【学生思考】学生回答：碳单质的可燃性可作燃料；使用木炭做燃料要开窗通风。
【讲解】总结：性质决定用途，碳的可燃性使其可以作为燃料，但在使用时一定要注意通风，防止一氧化碳中毒。
设计意图
通过生活中的实际问题引入，引发学生的好奇心和求知欲。让学生回顾旧知识，培养知识迁移能力。通过讨论和分析，加深学生对化学反应条件和反应物用量影响产物的理解。对应训练可以强化学生对碳与氧气反应知识的掌握。
【对应训练1】关于碳的燃烧，下列说法中正确的是（ ）
A．C60结构稳定，不能燃烧 B．碳和氧气反应一定会生成CO2
C．碳的燃烧是放热反应 D．碳在氧气中燃烧的产物一定是纯净物
【学生回答】C
【讲解】C60也能燃烧，A选项错误；碳和氧气反应，氧气充足时生成CO2，氧气不充足时生成CO，B选项错误；碳的燃烧是放热反应，C选项正确；碳在氧气中燃烧，根据氧气的量不同，产物可能是CO2、CO或二者的混合物，不一定是纯净物，D选项错误。
【对应训练2】“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”出自我国唐代诗人白居易的《卖炭翁》，与诗中提到的炭用途相关的性质是（ ）
A．黑色 B．稳定性 C．可燃性 D．还原性
【学生回答】C
【讲解】诗中卖炭翁烧炭是为了利用炭的可燃性来取暖等，与炭的黑色、稳定性和还原性无关，C选项正确。
教学环节三 碳单质与某些氧化物反应
活动一：木炭与氧化铜的反应
【引入】古代的“火法炼铜”主要是用含有铜元素的氧化物与木炭在较高温度下反应制铜。今天我们就来探究木炭与氧化铜的反应。
【问题】请同学们根据资料写出木炭与氧化铜反应的化学方程式。
【学生思考】学生写出化学方程式2CuO+C===高温2Cu+CO2↑。
【问题】下面我们来看这个实验的装置和步骤。请同学们思考在实验中，在酒精灯上加网罩的作用是什么？
【学生思考】学生回答：集中火焰，提高温度。
【问题】反应结束时，为何要先撤出导管，后熄灭酒精灯？用弹簧夹夹紧乳胶管后，为何要待试管冷却后再将粉末倒出？
【学生思考】学生分组讨论后回答：先撤出导管，后熄灭酒精灯是为了防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂；待试管冷却后再倒出粉末是为了防止生成的铜再被氧化成氧化铜。
【学生实验】学生分组进行木炭与氧化铜反应的实验，观察现象并记录。
【问题】实验中观察到了什么现象？能得出什么结论？
【学生思考】学生回答：现象是黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊；结论是有Cu生成，有CO2生成。
【讲解】评价、强调：同学们观察得很仔细，分析得也很正确。这个实验充分证明了木炭能与氧化铜发生反应。
设计意图
通过古代“火法炼铜”的实例引入，让学生了解化学知识的历史渊源。引导学生思考实验中的问题，培养学生的实验分析和操作能力。学生亲自实验，增强了他们的动手能力和观察能力。对应训练可以检验学生对实验知识的掌握情况。
【对应训练1】如图所示是木炭还原氧化铜的实验，下列关于该实验分析正确的是（ ）

A．装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯
B．试管②导管口刚有气泡冒出说明试管①反应开始
C．试管②中溶液由红色变为无色说明试管①反应结束
D．实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止试管冷却过快
【学生回答】A
【讲解】酒精喷灯的火焰温度更高，装置中的酒精灯可以改用酒精喷灯，A选项正确；试管②导管口刚有气泡冒出可能是装置内的空气受热膨胀排出，不能说明反应开始，B选项错误；试管②中澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成，反应结束时石灰水依然是浑浊的，C选项错误；实验结束，用弹簧夹夹紧乳胶管是防止空气进入使生成的铜被氧化，D选项错误。
活动二： 还原反应
【引入】通过木炭与氧化铜的反应，我们发现了一种新的反应类型——还原反应。
【问题】在反应2CuO+C===高温2Cu+CO2↑中，哪种物质得到氧，哪种物质失去氧？
【学生思考】学生回答：碳得到氧变成二氧化碳，氧化铜失去氧变成铜。
【讲解】总结：还原反应是含氧化合物里的氧被夺去的反应。在这个反应中，碳夺走氧化铜中的氧，作还原剂，它具有还原性。
【问题】还原反应在实际生活中有哪些应用呢？
【学生思考】学生阅读教材后回答：可用于冶金工业，例如利用焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来，化学方程式为2Fe2O3+3C===高温4Fe+3CO2↑；还能在高温条件下使二氧化碳转变成一氧化碳，化学方程式为CO2+C===高温2CO。
设计意图
从具体的实验反应引出还原反应的概念，便于学生理解。引导学生思考还原反应的应用，让学生了解化学知识在实际生活中的重要性。对应训练可以巩固学生对还原反应的理解。
【对应训练1】有关碳与二氧化碳高温下发生的反应，下列说法正确的是（ ）
A．碳具有氧化性 B．二氧化碳发生了还原反应
C．反应前后氧元素的化合价发生了改变 D．反应前后固体的质量不变
【学生回答】B
【讲解】在CO2+C===高温2CO反应中，碳得到氧，具有还原性，A选项错误；二氧化碳失去氧，发生了还原反应，B选项正确；反应前后氧元素的化合价均为−2价，没有发生改变，C选项错误；反应前固体是碳，反应后固体质量减少，D选项错误。
课题1 碳单质的多样性
一、碳单质与氧气反应
1．氧气充足：C + O₂===点燃 CO₂
2．氧气不足：2C + O₂===点燃 2CO
3．反应条件与产物关系
（1）m(C)：m(O₂) ≤ 3:8，只生成CO₂
（2）m(C)：m(O₂) ≥ 3:4，只生成CO
（3）3:8＜m(C)：m(O₂)＜3:4，生成CO和CO₂
二、碳单质与某些氧化物反应
1．木炭与氧化铜反应
（1）实验装置
（2）实验步骤：查、装、连、点、撤、熄
（3）实验现象：黑色粉末变红，石灰水变浑浊
（4）化学方程式：2CuO + C===高温2Cu + CO₂↑
（5）思考讨论
①网罩作用：集中火焰，提高温度
②先撤导管后熄灯：防止石灰水倒流
③冷却后倒粉末：防止铜被氧化
2．还原反应
（1）定义：含氧化合物里的氧被夺去的反应
（2）碳的性质：作还原剂，有还原性
（3）应用
①冶金工业：2Fe₂O₃ + 3C===高温 4Fe + 3CO₂↑
②转化CO₂：CO₂ + C===高温 2CO
墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（ ）
A．碳单质在常温下不活泼 B．碳单质的硬度大
C．碳单质有吸附性 D．碳单质有可燃性
2．关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是（ ）
A．金碳燃烧后的产物不可能是混合物
B．碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同
C．碳在充分燃烧和不充分燃烧时，都放热
D．金刚石、石墨和C₆₀在氧气中充分燃烧，产物都是CO₂
3．如图是碳与其他物质之向的反应及转化关系（“—”表示物质间可发生反应，“→”表示物质间可发生一步转化）。下列说法不正确的是（ ）
A．反应①体现了碳的还原性
B．反应②前后碳元素的化合价不变
C．反应③固体质量增大，符合质量守恒定律
D．反应④中C与O₂的质量比为3：8，一定只生成CO₂
4．某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是（ ）
A．该反应说明木炭具有还原性
B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体
C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素
D．装置中发生反应：C＋2CuO===高温2Cu + CO₂↑
在本节课的教学中，通过多种方式引导学生理解碳单质的化学性质。利用生活实例如古代字画、冬季取暖中毒等引入，激发了学生的学习兴趣。实验演示与理论讲解相结合，让学生直观地看到木炭与氧气、氧化铜的反应现象，加深了对知识的理解。
然而，教学过程中也存在一些不足。在讲解化学反应条件对产物的影响时，部分学生理解起来有困难，后续应增加更多实例和练习来强化。实验操作环节，由于时间有限，学生参与度不够高，今后可以考虑分组实验，让学生有更多亲身体验的机会。此外，在引导学生思考问题时，给予的提示有时过多，不利于培养学生独立思考的能力，后续要注意改进。