《組成燃料的主要元素-碳》教學(xué)設(shè)計(jì)

PAGE《組成燃料的主要元素—碳》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)（1）了解金剛石與石墨的物理性質(zhì)及主要用途；（2）明確物質(zhì)的性質(zhì)與用途的關(guān)系；（3）知道一種元素可以因結(jié)構(gòu)不同而能組成幾種不同的單質(zhì)；（4）認(rèn)識(shí)碳的燃燒及其產(chǎn)物；（5）了解CO和CO2的性質(zhì)及CO2的用途；（6）初步學(xué)會(huì)制取CO2，了解實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備氣體的思路和方法；（7）了解并關(guān)注溫室效應(yīng)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)；（8）認(rèn)識(shí)自然界中的碳循環(huán)；（9）理解碳與一些含碳化合物的相互轉(zhuǎn)變關(guān)系。二、教學(xué)重、難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)碳、一氧化碳和二氧化碳的性質(zhì)、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法、關(guān)注社會(huì)與環(huán)境責(zé)任感的培養(yǎng)。2.教學(xué)難點(diǎn)二氧化碳性質(zhì)及制法的探究過程和方法、碳與一些含碳化合物的相互轉(zhuǎn)變。三、教學(xué)方法小組討論法、講練結(jié)合、實(shí)驗(yàn)探究、自主學(xué)習(xí)方式等。四、課前準(zhǔn)備幻燈片、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品。五、教學(xué)過程[引言]大家已經(jīng)學(xué)過氧和氫兩種元素，今天再來學(xué)習(xí)一種元素――碳，C、H、O這三種元素與人類的關(guān)系非常密切，是構(gòu)成生命的基本元素。目前已知的1000多萬種化合物中，絕大多數(shù)都是含碳化合物，碳是為人類提供能量的燃料的主要元素。今天，我們來認(rèn)識(shí)一下碳的幾種單質(zhì)。[演示實(shí)驗(yàn)]1.用玻璃刀切割玻璃。2.用鉛筆寫字。3.用石墨做導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)。4.展示防毒面具中的濾芯。[討論交流]通過以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體現(xiàn)了碳單質(zhì)的哪些性質(zhì)呢？1.金剛石的硬度居天然物質(zhì)之冠，可制成玻璃刀、鉆頭或裝飾品等。2.石墨硬度很小，有滑膩感，可制成鉛筆芯；能夠?qū)щ姟⑷茳c(diǎn)高，可做干電池和電爐的電極、制造能熔融金屬的坩堝等。3.無定形碳具有較強(qiáng)的吸附能力，作防毒面具中的濾芯。[思考]這些物質(zhì)在物理性質(zhì)具有這么大的差異，是不是同種元素組成的呢？[講解]實(shí)驗(yàn)證明，金剛石和石墨都能在氧氣中燃燒，而且都生成同一種物質(zhì)，這種物質(zhì)能夠使澄清的石灰水變渾濁。[提問]（1）燃燒產(chǎn)物是什么？（2）它們是由什么元素組成的？（1）燃燒后都生成二氧化碳。（2）它們都是由碳元素組成的單質(zhì)。（通過計(jì)算得出）[思考]既然這些物質(zhì)是同種元素組成的單質(zhì)，為什么物理性質(zhì)有這么大的差異呢？[講解]雖然構(gòu)成這些單質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)是相同的，但是，其排列方式是不同的。所以產(chǎn)生了不相同的物理性質(zhì)。近年來，除了我們常見的金剛石、石墨這些碳單質(zhì)以外，科學(xué)家們有合成了C60、C50、C70等，近期又合成了碳納米管，現(xiàn)在正對(duì)此進(jìn)行開發(fā)和利用。展示金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)模型。[思考]既然金剛石、石墨都是同種元素組成的單質(zhì)，能不能利用外界力量將它的結(jié)構(gòu)改變，將石墨變成金剛石呢？[講解]理論上既然可行，就應(yīng)該可以。事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)有了人造金剛石，主要是在工業(yè)上使用，如鉆頭等。[閱讀]課本128頁～129頁。了解金剛石和C60。[思考]由金剛石和石墨的應(yīng)用、性質(zhì)，我們能的到二者由什么樣的聯(lián)系呢？[長話短說]物質(zhì)性質(zhì)決定物質(zhì)用途；物質(zhì)用途推知物質(zhì)性質(zhì)。[過渡]以上是我們了解的有關(guān)碳單質(zhì)的物理性質(zhì)，不同的單質(zhì)物理性質(zhì)上有差異。那么碳單質(zhì)有哪些重要的化學(xué)性質(zhì)呢？[講解]在前面氧氣的學(xué)習(xí)中，我們知道碳在高溫時(shí)，可以同氧氣發(fā)生反應(yīng)，伴隨現(xiàn)象是什么？其燃燒產(chǎn)物又是什么呢？碳在沒有加熱時(shí)會(huì)不會(huì)燃燒呢？這個(gè)現(xiàn)象又說明什么呢？[討論交流]我們書寫檔案材料的時(shí)候，一般要用碳素墨水，這是因?yàn)樘紗钨|(zhì)在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原因。在高溫時(shí)，又可以同氧氣發(fā)生化學(xué)變化，說明，高溫時(shí)，碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)活潑。在氧氣充足的時(shí)候，碳單質(zhì)完全燃燒生成二氧化碳，燃燒熱值為32.8kJ/g.。但我們?cè)趫?bào)紙上卻經(jīng)?？吹?，在冬季，有人在室內(nèi)烤火取暖，由于不注意通風(fēng)，結(jié)果室內(nèi)人員發(fā)生煤氣中毒事件，甚至失去生命。那么，碳單質(zhì)燃燒產(chǎn)物時(shí)CO2，難道CO2就是那個(gè)有毒性的煤氣嗎？[講解]CO2肯定不是煤氣了，那引起我們中毒的是什么呢。它又是怎么產(chǎn)生的呢？實(shí)際上，當(dāng)氧氣的量供給不足時(shí)，碳的燃燒時(shí)不充分的，此時(shí)，燃燒產(chǎn)物是CO，此時(shí)的熱值頁僅為9.2kJ/g。只有碳完全燃燒的1/3.6。此外，在高溫下，C又可以同CO2反應(yīng)生成CO，所以，在室內(nèi)用火，一定要注意讓碳燃燒充分。[討論交流]如何使碳單質(zhì)燃燒充分呢？如何放置煤氣中毒呢？[講解]CO是無色、無味、難溶于水的氣體，可以燃燒，燃燒的產(chǎn)物是CO2，同時(shí)產(chǎn)生淺藍(lán)色火焰。也就是煤爐或炭爐上方燃燒的藍(lán)色火苗。CO也是我們用的一種燃料。[小結(jié)]一、碳單質(zhì)1、金剛石、石墨、無定形炭（有雜質(zhì)）富勒烯2、由于碳原子排列不同，單質(zhì)體現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。3、化學(xué)性質(zhì)A常溫下性質(zhì)穩(wěn)定。B高溫下性質(zhì)活潑。氧氣充分時(shí)：C＋O2＝＝CO2氧氣不充分時(shí)：2C＋O2＝2CO同某些氧化物反應(yīng)：C＋CO2＝2CO[復(fù)習(xí)]1、檢查碳三角作業(yè)。2、指出下列化合物中C的化合價(jià)，哪些屬于氧化物：CH4COCaCO3H2CO3CO2。[引言]大家知道碳有兩種氧化物，他們分子結(jié)構(gòu)上僅相差一個(gè)陽氧原子，但性質(zhì)上卻有極大的不同，這就是量變導(dǎo)致質(zhì)變的一個(gè)例子，也更證明了分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的微粒。這節(jié)課，我們就來具體學(xué)習(xí)這兩中氧化物。[閱讀]課文中有關(guān)CO的敘述，并總結(jié)：CO，來源于碳的不完全燃燒，也可以由碳在高溫下同CO2反應(yīng)生成。是我們俗稱的煤氣。[小結(jié)]CO是無色、無味、難溶于水的氣體，可以燃燒，燃燒的產(chǎn)物是CO2，主要特性是具有毒性，使用時(shí)要注意防止煤氣中毒。[講解]CO中毒的原因。與人體的血紅蛋白結(jié)合，是血紅蛋白失去同氧氣的結(jié)合能力。[過渡]CO與CO2僅相差一個(gè)氧原子，它具有什么樣的性質(zhì)呢？[探究活動(dòng)]CO2的性質(zhì)。[演示]展示一瓶二氧化碳?xì)怏w。觀察二氧化碳的色、態(tài)、嗅及氣味。記錄：二氧化碳是無色、無嗅、無味的氣體。一、二氧化碳的物理性質(zhì)二氧化碳是無色、無嗅、無味的氣體。固態(tài)時(shí)被稱為“干冰”具有升華的特點(diǎn)。通過飲用啤酒、汽水及碳酸飲料時(shí)的感性知識(shí)，分析二氧化碳在水中的溶解性應(yīng)該怎樣？二氧化碳能溶于水。了解1體積的水約能溶解1體積的CO2。[演示實(shí)驗(yàn)]5－5CO2熄滅蠟燭火焰的實(shí)驗(yàn)。[提問]該現(xiàn)象說明了什么？總結(jié)歸納學(xué)生討論：引出二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。[板書]二、二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。1．通常CO2不能燃燒，也不支持燃燒，不供給呼吸。[演示實(shí)驗(yàn)]5－6向盛有紫色石蕊試液的試管中加幾滴鹽酸。說明：紫色蕊試液遇酸變成紅色。[演示實(shí)驗(yàn)]5－6向滴有紫色石蕊試液的水中通入二氧化碳[提問]產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是什么?[板書]2.二氧化碳跟水反應(yīng)生成碳酸（指導(dǎo)學(xué)生完成化學(xué)方程式）CO2+H2O=H2CO3[演示實(shí)驗(yàn)]5－6.將上述變紅的溶液加熱。[提問]紅色溶液為何變成紫色?說明：碳酸很不穩(wěn)定,易分解成水和二氧化碳,加熱時(shí)分解更快。指導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)方程式表示這一變化。[學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)]5－7指導(dǎo)學(xué)生完成。[板書]CO2跟石灰水[主要成分是Ca(OH)2]反應(yīng),生成一種難溶于水的物質(zhì)――碳酸鈣。完成化學(xué)方程式：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O說明：H2CO3和CaCO3中的原子團(tuán)“CO3”叫碳酸根，化合價(jià)為“-2”。同時(shí)，可利用石灰水變渾濁檢驗(yàn)二氧化碳的存在。用途：（1）干冰升華：作致冷劑、不留痕跡、無污染。（2）溶于水：可作汽水。（3）不支持燃燒、不可燃：滅火。（4）同石灰水反應(yīng)：可加快石灰墻壁的干燥。[小結(jié)]一、二氧化碳的物理性質(zhì)。二氧化碳是無色、無嗅、無味的氣體。固態(tài)時(shí)被稱為“干冰”具有升華的特點(diǎn)。二