《碳的多樣性》示范公開(kāi)課教學(xué)設(shè)計(jì)【高中化學(xué)必修1魯教版】

4/4《碳的多樣性》教學(xué)設(shè)計(jì)第一課時(shí)教材分析教材分析教材分析（一）知識(shí)脈絡(luò)碳及其化合物在自然界中的廣泛存在以及在我們的生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用與碳的多樣性緊密相關(guān)。本節(jié)教材在初中化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)介紹、歸納金剛石、石墨、C60、碳納米管的物理性質(zhì)和用途，體現(xiàn)碳單質(zhì)的多樣性；通過(guò)探究碳酸鈉、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識(shí)碳酸鹽與碳酸氫鹽這些含碳化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系,體現(xiàn)碳的化合物的多樣性；通過(guò)介紹自然界和生產(chǎn)、生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)碳元素轉(zhuǎn)化的多樣性。（二）知識(shí)框架碳的多樣性碳的多樣性碳的化合物的多樣性碳單質(zhì)的多樣性碳元素轉(zhuǎn)化的多樣性碳的化合物的多樣性碳單質(zhì)的多樣性碳元素轉(zhuǎn)化的多樣性碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化金剛石、石墨、C60碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化金剛石、石墨、C60碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化（三）新教材的主要特點(diǎn)：知識(shí)更具有時(shí)代性和實(shí)用性。通過(guò)活動(dòng)探究的形式使學(xué)生獲取知識(shí)，在關(guān)注獲取知識(shí)結(jié)果的同時(shí)，也關(guān)注獲取知識(shí)的過(guò)程。更容易實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的培養(yǎng)。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)與能力目標(biāo)】1、通過(guò)介紹各種碳單質(zhì)，使學(xué)生了解同素異形體的概念，知道碳有三種同素異形體，它們的物理性質(zhì)有較大的差別，導(dǎo)致物理性質(zhì)相異的主要原因是碳原子的排列不同。2、知道含碳元素的化合物種類繁多，一般分為含碳的無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類，通過(guò)活動(dòng)探究認(rèn)識(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，初步體會(huì)它們性質(zhì)的差異。3、根據(jù)生產(chǎn)、生活中的碳元素轉(zhuǎn)化的實(shí)例，了解碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳酸氫鹽之間的轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)一步了解它們的性質(zhì)。使學(xué)生能夠解釋與含碳化合物有關(guān)的現(xiàn)象和解決簡(jiǎn)單問(wèn)題，如水垢的形成與消除、木炭燃燒的現(xiàn)象、工業(yè)上煉鐵的原理等，體會(huì)化學(xué)在人類生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣?！具^(guò)程與方法目標(biāo)】1、通過(guò)探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，進(jìn)一步熟悉研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究的能力。2、體會(huì)將自然界中的轉(zhuǎn)化與實(shí)驗(yàn)室中的轉(zhuǎn)化統(tǒng)一起來(lái)的科學(xué)思維方法?！厩楦袘B(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)】1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生探究化學(xué)的興趣，發(fā)揚(yáng)合作學(xué)習(xí)的精神，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。2、了解人們經(jīng)常利用科學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)碳元素的轉(zhuǎn)化，為人們服務(wù)的案例，體會(huì)化學(xué)科學(xué)的偉大，增強(qiáng)求知的欲望。3、通過(guò)介紹人類的活動(dòng)破壞了自然界中碳轉(zhuǎn)化的平衡所造成的后果，激發(fā)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)，維護(hù)生態(tài)平衡的熱情和責(zé)任。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)（一）知識(shí)上重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：碳元素之間的轉(zhuǎn)化，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。難點(diǎn)：碳元素之間的轉(zhuǎn)化，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)。（二）方法上重點(diǎn)、難點(diǎn)課前準(zhǔn)備通過(guò)探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的主要性質(zhì)，進(jìn)一步熟悉研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究的能力。課前準(zhǔn)備（一）學(xué)生準(zhǔn)備預(yù)習(xí)第一節(jié)碳的多樣性查閱資料，了解C60、碳納米管的用途，大膽想像，對(duì)于C60這種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的物質(zhì)，化學(xué)家們可能進(jìn)行哪些研究工作？設(shè)計(jì)活動(dòng)探究方案（二）教師準(zhǔn)備將學(xué)生每四人編為一組；編制“活動(dòng)·探究”活動(dòng)報(bào)告及評(píng)價(jià)表；針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的活動(dòng)探究方案配合實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材與藥品。教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程一、多種多樣的碳單質(zhì)1．碳在自然界中的存在碳元素的存在形態(tài)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(游離態(tài)：如金剛石、石墨等,化合態(tài)：如二氧化碳、大理石等))2．同素異形體(1)概念：由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)。(2)實(shí)例：O2與O3、紅磷與白磷、金剛石與石墨及C60。3．碳的同素異形體比較物質(zhì)內(nèi)容金剛石(C)石墨(C)C60外觀無(wú)色透明晶體深灰色、不透明的片狀固體灰黑色固體結(jié)構(gòu)由碳原子構(gòu)成的正四面體結(jié)構(gòu)由平面六邊形構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)由正六邊形和正五邊形排列而成的球狀分子硬度極高質(zhì)軟，在紙上可留痕跡導(dǎo)電性不導(dǎo)電易導(dǎo)電不導(dǎo)電二、廣泛存在的含碳化合物1．含碳化合物(1)有機(jī)物：如CH4、CH3COOH、淀粉等。(2)2．Na2CO3和NaHCO3(1)兩者都是白色固體。(2)都能與鹽酸反應(yīng)。Na2CO3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑。NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。3．Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的比較碳酸鹽Na2CO3(碳酸鈉)NaHCO3(碳酸氫鈉)俗名純堿(或蘇打)小蘇打色、態(tài)白色固體白色固體水溶性溶解度較大溶解度較小(比Na2CO3的小)與H＋反應(yīng)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O與OH－反應(yīng)HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O與石灰水反應(yīng)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O；Ca2＋＋2OH－＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O與CaCl2Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓穩(wěn)定性穩(wěn)定2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O相互轉(zhuǎn)化Na2CO3NaHCO3用途制玻璃、造紙、試劑等發(fā)酵粉、治胃酸過(guò)多等[重點(diǎn)剖析]1.Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)時(shí)，滴加順序不同，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同，產(chǎn)生的CO2的量也可能不同。(2)不用其他試劑可將稀鹽酸和Na2CO3溶液鑒別開(kāi)。[典例印證][例題1]有15mL2mol·L－1的H2SO4溶液與15mL3mol·L－1的Na2CO3溶液，欲使其反應(yīng)產(chǎn)生CO2的量最多，則正確的操作是()A．把兩種溶液快速混合并不斷攪拌B．把兩種溶液緩慢混合并不斷攪拌C．把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中D．把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中[解析]n(H＋)＝0.015×2×2mol＝0.06mol，n(COeq\o\al(2－,3))＝0.015×3mol＝0.045mol。因：COeq\o\al(2－,3)eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5())HCOeq\o\al(－,3)eq\o(→,\s\up7(H＋))CO2↑，且n(COeq\o\al(2－,3))＜n(H＋)＜2n(COeq\o\al(2－,3))，所以若要使生成CO2最多，須把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中。[答案]DCOeq\o\al(2－,3)分步結(jié)合H＋，待COeq\o\al(2－,3)全部轉(zhuǎn)化為HCOeq\o\al(－,3)后，若再有H＋剩余，HCOeq\o\al(－,3)可再結(jié)合H＋生成CO2。(1)當(dāng)n(COeq\o\al(2－,3))＞n(H＋)，Na2CO3溶液滴入鹽酸中有氣體生成，反滴則無(wú)氣體放出。(2)當(dāng)n(COeq\o\al(2－,3))＜n(H＋)＜2n(COeq\o\al(2－,3))，Na2CO3溶液滴入鹽酸中生成CO2最多。(3)當(dāng)n(H＋)≥2n(COeq\o\al(2－,3))，無(wú)論滴加順序如何，生成CO2一樣多。1．[雙選]關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的下列說(shuō)法中正確的是()A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水B．NaHCO3比Na2CO3穩(wěn)定C．石灰水能和NaHCO3反應(yīng)，不與Na2CO3反應(yīng)D．等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與鹽酸完全反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為2∶1解析：選A、DNa2CO3比NaHCO3的溶解度大，故A項(xiàng)正確；Na2CO3與NaHCO3分別與HCl反應(yīng)時(shí)根據(jù)方程式Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O；NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O得知消耗HCl為2∶1，故D項(xiàng)正確。[重點(diǎn)剖析]1．鑒別原理步驟有關(guān)化學(xué)方程式利用二者的熱穩(wěn)定性不同取少量樣品加熱，能夠產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的為NaHCO3，無(wú)明顯現(xiàn)象的為Na2CO32NaHCO3Na2CO3＋CO2＋H2O續(xù)表原理步驟有關(guān)化學(xué)方程式利用二者與少量鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象不同取少量的樣品于試管中，溶于水并配成稀溶液，分別逐滴加入稀鹽酸，立即有氣體產(chǎn)生的是NaHCO3，在加入一定量的稀鹽酸后，才逐漸有氣體產(chǎn)生的溶液是Na2CO3NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2；Na2CO3＋HCl(少量)=NaHCO3＋NaCl利用與Ca2＋能否產(chǎn)生沉淀取二者少量制成溶液，加入CaCl2溶液，有沉淀生成的為Na2CO3，無(wú)沉淀生成的為NaHCO3Na2CO3＋CaCl2=CaCO3＋2NaCl2.除雜(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))Na2CO3(NaHCO3)NaHCO3(Na2CO3)固體加熱2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2CO3＋H2O＋CO2↑加水制成飽和溶液，通入足量CO2，結(jié)晶過(guò)濾溶液加適量NaOH溶液：Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3通入CO2；NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O[特別提醒]區(qū)別Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液，原因是二者均能產(chǎn)生沉淀：Na2CO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。[典例印證][例題2]現(xiàn)有兩瓶白色固體化學(xué)藥品，一瓶為Na2CO3，另一瓶為NaHCO3。下列方法中無(wú)法將其鑒別的是()A．加熱B．兩者分別與同濃度的稀鹽酸反應(yīng)C．溶于水，加入CaCl2溶液D．兩者分別加入NaOH溶液或Ba(OH)2溶液[解析]加熱時(shí)，試管內(nèi)壁有較多水珠生成，且生成使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3，A項(xiàng)可以。與同濃度的稀HCl反應(yīng)，可根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速度不同鑒別，B項(xiàng)可以。Na2CO3與CaCl2反應(yīng)生成沉淀，NaHCO3與CaCl2不反應(yīng)，C項(xiàng)可以。兩者與氫氧化鈉溶液混合后均沒(méi)有明顯現(xiàn)象，與Ba(OH)2都能反應(yīng)，都有白色沉淀生成，現(xiàn)象完全相同，D項(xiàng)無(wú)法鑒別。[答案]D2．有兩試管分別裝有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判斷正確的是()方案操作判斷A分別加入澄清石灰水產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3B分別加入等濃度的稀鹽酸反應(yīng)較劇烈者為Na2CO3C分別加入CaCl2溶液產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3D逐滴加入等濃度的鹽酸立即產(chǎn)生氣泡者為Na2CO3解析：選CA項(xiàng)，發(fā)生的反應(yīng)分別為：Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，兩者現(xiàn)象相同(產(chǎn)生白色沉淀)；B項(xiàng)，滴加等濃度的稀鹽酸時(shí)NaHCO3溶液反應(yīng)較劇烈；C項(xiàng)，Na2CO3與CaCl2發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl，產(chǎn)生白色沉淀，NaHCO3與CaCl2不反應(yīng)；D項(xiàng)，逐滴加入鹽酸時(shí)，NaHCO3立即產(chǎn)生氣泡，Na2CO3開(kāi)始無(wú)氣泡產(chǎn)生，過(guò)一會(huì)兒才產(chǎn)生氣泡。題組一碳單質(zhì)及其化合物1．下列說(shuō)法中正確的是()A．金剛石、石墨和C60性質(zhì)不同的根本原因是所含碳原子的數(shù)目不同B．金剛石、石墨和C60在氧氣中完全燃燒都生成二氧化碳C．C60和P4互為同素異形體D．H2O和H2O2互為同素異形體解析：選B金剛石、石墨和C60性質(zhì)不同的根本原因是結(jié)構(gòu)不同，與所含碳原子數(shù)的多少無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同素異形體是由同種元素組成的不同單質(zhì)，而C60和P4是由不同元素組成的不同單質(zhì)，故二者不屬于同素異形體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；H2O和H2O2屬于化合物而非單質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．氣體X與赤熱的炭反應(yīng)得到一種無(wú)色氣體Y，Y和灼熱的氧化鐵反應(yīng)又得到X和鐵，則X和Y依次是()A．CO、CO2B．H2O(g)、H2C．O2、COD．CO2、CO解析：選DY能將Fe2O3還原為Fe，則Y具有還原性，又知Y是炭與氣體X生成的，故Y為CO，X為CO2。3．用短線連接Ⅰ和Ⅱ中相應(yīng)的物質(zhì)和用途ⅠⅡeq\a\vs4\al(A.C60,,B.金剛石,,C.石墨)①做電池的電極②做多電路電車滑塊③做書(shū)寫(xiě)用的鉛筆的筆芯④用做車輪及船軸潤(rùn)滑劑⑤用做刀具、鉆具、軸承、拉絲模、硬度計(jì)壓痕器、鋸片等⑥制作飾品⑦可做為新型催化劑或催化劑載體解析：碳元素存在金剛石、石墨和C60等多種同素異形體，由于它們的顏色、光澤、透明度、質(zhì)地、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)不同，決定了它們有不同的用途。石墨質(zhì)軟，具有潤(rùn)滑性和導(dǎo)電性，所以石墨可以用于制作