科粤版化学九上·5.2《 组成燃料的主要元素——碳》（课件+教案含练习）

设计说明

通过课件展示金刚石、石墨等碳单质用途的图片，创设问题情境，激发学生的学习兴趣，使学生迅速融入学习情景中，并且在学生交流探讨过程中，通过语言的表达，学生的思想互相“碰撞”，比较好地调动了学生的积极性。注重培养学生在学习过程中的体验、探究和参与。作为学生必备的学习用品—铅笔，其中蕴含着丰富的化学知识。课堂上教师能紧密的联系学生的生活实际，变演示实验为学生主动参与的分组探究实验，使学生在亲身体验的过程中理解石墨的“导电性”，充分体现了新课程的理念和我校化学组的研究课题：自主、合作、探究，也让学生体会实验的乐趣。使学生真正领悟到化学的无处不在：“生活处处皆化学”。

教学目标

【知识与技能】

1.知道石墨、金刚石等碳单质的物理性质和用途。

2.进一步认识物质性质与用途的关系。

3.进一步认识物质的多样性。

4.了解碳的单质的化学性质。

5.知道一氧化碳的可燃性和毒性。

【过程与方法】

通过各种碳单质的的性质和用途关系的学习，培养学生用变化与联系的观点分析化学现象，解决一些简单化学问题的能力。

【情感、态度与价值观】

1.通过对碳单质、一氧化碳可燃性等的学习，发展学生学习化学的兴趣。

2.通过对碳单质、一氧化碳可燃性及用途、毒性等的学习，使学生感受化学与生活和社会发展的密切关系。

3.通过对一氧化碳用途和危害的学习，增强学生对“一分为二”等辩证唯物主义观点的认识，增强学生关注社会问题意识、环保意识、安全意识等。

重点难点

教学重点

常见碳单质的物理性质、用途；碳的燃烧产物。

教学难点

碳、二氧化碳、一氧化碳之间的转化、有关化学方程式的书写。

教学方法

实物展示、多媒体呈现、实验探究、模型展示、对比归纳、分析推理。

教具、学具

计算机多媒体教学系统、CAI课件等。

授课时数

1课时

教学过程

导入新课

【复习引入】上一节课中我们学习了氢气，为什么说氢气是洁净、理想的高能燃料？

【学生回答】氢气燃烧的热值高，燃烧产物是水，无污染。

【设问】日常生活中用的燃料是氢气吗？你能说出日常生活和生产中用到的燃料吗？

【学生思考】常用的燃料有煤油、石油、煤、柴油，天然气。

【教师小结】这些燃料中都含有同一种元素——碳。

讲授新课

一、几种碳单质

【ppt展示】钻石、玻璃刀、钻头图片。

【教师讲解】这些物件中都含有一种物质——金刚石。这些物质有什么共同特点呢？

【学生回答】硬度大。

【教师讲解】金刚石是自然界中最硬的物质，可以用来做磨料、地质勘探的钻头和裁玻璃的刀。金刚石是无色透明的晶体，经过琢磨加工，折光性强，光彩夺目，可以制成贵重的金属制品。

【视频展示】金刚石的用途

【过渡】金刚石是碳单质家庭中最璀璨夺目的、最稀有和昂贵的，同为碳元素组成的单质，石墨和金刚石相比外表要暗淡许多，请同学们观看石墨的图片。石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的片状固体。为什么能用石墨制作铅笔芯?铅笔芯里含铅（Pb）吗?

铅笔是我们最熟悉的学习用品，由于石墨太软，只用石墨制作铅笔芯，易断又易磨损，所以加入黏土。铅笔里面其实不含铅，是石墨和黏土混合而成的。

请用手指在铅笔芯上研磨几下后，你有什么感觉？

【学生体验并回答】石墨具有滑腻感。

【教师讲解】石墨具有滑腻感，因此可以做润滑剂。如果有一把长期不用而生锈的铁锁，怎样轻易打开它呢？想一想。

【学生回答】把铅笔芯的粉末放到锁孔里。因为铅笔芯的成分里有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。

【教师提问】铅笔芯的成分里含有石墨，铅笔芯有没有导电性？

【演示实验】将铅笔芯连接在电路中，观察小灯泡是否发光。

【讨论小结】石墨有导电性

【归纳总结】金刚石和石墨的物理性质和用途

【设问】通过小结发现金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但是为什么这两种物质在物理性质上却有着那么大的差异？

【实物展示】金刚石、石墨模型

【讨论小结】金刚石和石墨物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同。

【观察并讲述】通过展示金刚石、石墨球棍模型，讲解两者原子之间的排布特点，宏观体会两种物质的结构特点，从而初步理解物质结构与物质性质的关系。

【实物展示】C60模型

【教师讲解】C60分子是一种由60个碳原子构成的分子。它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定，叫足球烯，也称富勒烯。C60具有超导性、常态下不导电等性质，可用作新型高效的催化剂、制造光学材料、高分子材料，以及在生物学、医学上有广泛应用：它的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。

【讨论交流】通过对金刚石、石墨和C60的用途、性质、结构的学习，他们之间有什么关系？

【教师总结】结构性质用途

【设问过渡】既然金刚石和石墨都是由碳元素组成的、由碳原子构成的物质，其物理性质方面的差异只是因为碳原子的排列方式不同。那么能否设法通过改变碳原子之间的排列方式，使石墨转变为金刚石呢？

【阅读与思考】学生阅读教材第131页知识视窗第一段内容。

【交流总结】在一定条件下，石墨可以转变为金刚石，这一过程是化学变化。

【过渡】金刚石、石墨还有几位其貌不扬，但个个身怀绝技的小兄弟，它们就是活性炭、木炭、焦炭、炭黑等。那么这几种物质是不是也和金刚石、石墨一样，是碳的单质，属于纯净物。

【阅读自学】学生阅读课本第130页第三段“无定形碳”的概念。

我们在水的净化里提到过活性炭，氧气的性质中提到过木炭，石蜡不充分燃烧会产生炭黑，是一种黑色的极细粉末，以及第六章中将要学习的冶炼金属，焦炭的主要用途是冶炼金属，是工业上冶炼生铁的一种原料。

【学生思考】1、活性炭为什么会具有吸附性呢？

2、你认为吸附的过程是物理变化，还是化学变化呢？你的根据是什么？

【学生回答】

1.活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附能力。

2.吸附过程发生物理变化，因为没有新物质生成。

【归纳小结】几种常见无定形碳的比较

【说明】碳与炭的区别：“碳”表示元素，“炭”表示由碳元素组成的具体物质。

【过渡】金刚石和石墨都是碳元素组成的不同单质，所以具有相同的化学性质。古代字画，墨迹历经千年也不变色，大家讨论一下，为什么字画能保存这么长时间。

【学生思考、交流讨论】字画中用的墨是由碳元素组成的，常温下碳的化学性质稳定。

二、单质碳的化学性质

1.常温下的稳定性

【小组讨论】是什么决定了单质碳在常温下化学性质不活泼呢？能决定元素化学性质的是什么？

【教师总结】

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。

2.可燃性

【过渡】如果升高温度，碳是否会发生反应？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。

【学生回答】木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式为C+O2CO2，实验现象为发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

【教师讲解】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+O22CO。

三、一氧化碳的性质

【过渡】你或许见过煤火或炭火上有浅蓝色的火焰，也许听说过冬天有人用炭火取暖，因不注意通风导致昏迷甚至死亡，这就是常说的煤气中毒，那么你知道这杀手是谁吗？它就是CO，那么CO是如何产生的？CO有什么特征呢？

1.一氧化碳的产生

在氧气供给不足时，碳不完全燃烧，产物是一氧化碳：2C+O22CO。

在高温条件下，炽热的碳可使二氧化碳转变成一氧化碳。反应的化学方程式为C+CO2 2CO。

2.一氧化碳的物理性质

【教师讲解】一氧化碳是无色、无味、难溶于水的气体。因为一氧化碳无气味，所以一旦发生煤气中毒不易察觉。由此说明，平时闻到的煤气味不是一氧化碳的气味。

【教师提问】根据一氧化碳的物理性质，我们在实验室应怎样收集它呢？

【学生回答】排水集气法。

【学考思考】用向下排空气法行不行？

【学生回答】不行，因为一氧化碳密度跟空气接近，且一氧化碳无色无味，无法知道气体是否集满，而且一氧化碳有毒，长时间收集可能对实验者或环境有害。

3.一氧化碳的化学性质

（1）可燃性

【教师讲解】一氧化碳能燃烧，发出蓝色火焰，放出大量的热，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。燃烧的化学方程式为2CO+O22CO2。

【注意】一氧化碳与空气（或氧气）混合时，遇明火可能发生爆炸，所以点燃前必须检验它的纯度。 

【小组讨论】煤炉中可能发生的反应。

【学生回答】上方：2CO+O2 2CO2

中部：C+CO2 2CO

下方：C+O2 CO2

（2）毒性

【学生活动】阅读教材第133页，交流、讨论以下问题。

①煤气中毒的生理过程是怎样的？

②在什么条件下容易发生煤气中毒？

③有人用煤火取暖，又担心煤气中毒，临睡前在煤炉上和地面上放两大盆冷水，这样做能预防煤气中毒吗？

④用煤火取暖时，怎样预防煤气中毒？

【教师分析】①引起煤气中毒的原因是一氧化碳跟血液中血红蛋白结合的能力很强，使血液失去输氧能力，发生煤气中毒。特别注意：一氧化碳有剧毒。

②火炉通风不良，氧气供给不足；当炉火快熄灭或刚加煤时，火炉里中下层煤炭燃烧产生的二氧化碳向上通过灼热煤炭会产生较多的一氧化碳。因此，我们不宜长时间在密闭房间里使用炭火取暖。

③这种说法不正确。因为一氧化碳难溶于水，也不与水发生化学反应。

④打开门窗通风，烟囱畅通等。

【学生讨论】煤气厂为什么常在家用煤气（主要成分是一氧化碳）中掺入微量具有难闻气味的气体？如发生煤气泄漏，应该怎么办？

【教师分析】因为一氧化碳是无色无味的气体，而一氧化碳有剧毒，所以加入微量具有难闻气味的气体来提醒人们煤气泄漏。如果发生煤气泄漏，应该立即开窗通风并关闭煤气阀门。此时千万不能开灯检查泄漏源，因为开灯时会产生电火花引爆煤气。若有人中毒，应立即送医院抢救。

当堂达标

A.C60可用作超导材料         B.木炭可用作电池电极

C.石墨可用于制铅笔芯        D.金刚石可用于裁割玻璃

答案：B

2.金刚石、石墨、C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是（　　）

A.构成它们的原子大小不同                    

B.构成它们的原子数目不同

C.金刚石、石墨、C60由不同种原子构成 

D.金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同

答案：D

3.石墨炸弹爆炸时释放出大量石墨纤维，易造成输电线、电厂设备损坏。是由于石墨（    ）

A.质软       B.有吸附性     C.能导电     D.易燃易爆

答案：C

4.下列说法中正确的是（　　）

A.由一种元素组成的物质，一定是纯净物

B.吸附是化学变化

C.在一定条件下，石墨可转化为人造金刚石，这种变化是化学变化

D.一种元素只能形成一种单质

答案：C

5.我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存至今而不变色的原因是（　　）

A.碳在常温下化学性质不活泼    B.炭黑具有很强的吸附能力 

C.部分炭黑转变成了更稳定的物质    D.碳单质不溶于水

答案：A

6.下列关于碳单质的说法中正确的是（　　）

A. C60是由碳原子构成的　　

B.金刚石、石墨和C60都由碳元素组成，结构相同

C.木炭具有还原性，高温下可以将氧化铜中的铜还原出来　　

D.石墨很软，不能用于制石墨电极

答案：C

7.如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是（　　）

金刚石　　　　　　　石墨              C60

A.原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变 

B.相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同 

C.相同元素组成的不同物质，化学性质相同 

D.在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60

答案：C

8.下列有关CO的性质中，不属于物理性质的是（　　）

A.无色       B.无味       C.可燃烧       D.不溶于水

答案：C

9.在盛有冷水的烧杯中放入少量品红，一段时间后，烧杯中的水逐渐变为红色，而在盛有热水的烧杯中则迅速变红，这是因为___________________；然后再向烧杯中放几块木炭，稍等片刻之后，发现__________________

_________，说明木炭具有_____作用。

答案：温度高，分子运动速率快  红色逐渐变浅甚至消失  吸附

板书设计

5.2  组成燃料的主要元素——碳

一、碳的单质

（一）金刚石——最硬的矿物

1、性质：无色透明、不传热、不导电、硬度大

2、用途：玻璃刀、钻头、钻石

（二）石墨——最软的矿物

1、性质：灰黑色、能导电、导热、耐高温

2、用途：铅笔芯、电极、润滑剂

石墨和金刚石物理性质差异的原因是：碳原子的排列方式不同

（三）无定形碳

活性炭——防毒面罩——吸附能力强

炭黑——字、画——常温下化学性质稳定

二、碳单质的化学性质

1、常温下，化学性质稳定

2、可燃性：O2不足：2C+O22CO

O2充足：C+O2CO2

三、CO的性质

1、物理性质：无色无味，难溶于水，密度比空气略大

2、化学性质：①可燃性：2CO+O22CO2

             ②毒性：和血液中的血红蛋白结合，使人中毒

3、煤炉中的三个反应：下层：C+O2CO2

                     中间：C+CO2CO

                     上层：2CO+O22CO2