第三章第一节 碳的多样性.docx

教学课题：第一节 碳的多样性（第一课时）
教学目标：
1.知识与技能
①通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物理性质相异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种类繁多，一般分为含碳的无机化合物和有机化合物两大类，通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。
③根据生产、生活中的碳元素转化的实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。使学生能够解释与含碳化合物有关的现象和解决简单问题，如水垢的形成与消除、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等，体会化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学习化学的兴趣。
2.过程与方法
①通过探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，培养学生利用实验科学探究的能力。
②体会将自然界中的转化与实验室中的转化统一起来的科学思维方法。
3.情感、态度与价值观
①通过实验探究激发学生探究化学的兴趣，发扬合作学习的精神，养成严谨科学的学习习惯。②了解人们经常利用科学知识实现碳元素的转化，为人们服务的案例，体会化学科学的伟大，增强求知的欲望。
③通过介绍人类的活动破坏了自然界中碳转化的平衡所造成的后果，激发学生应用化学知识，维护生态平衡的热情和责任。
教学重点、难点：
重点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。
难点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。
教法、学法指导：实验探究、自主归纳。
课前准备：
①学生准备：预习 第一节 碳的多样性；查阅资料，了解C60、碳纳米管的用途，大胆想像，对于C60 这种结构独特的物质，化学家们可能进行哪些研究工作？设计活动探究方案
②教师准备：将学生每四人编为一组；编制“活动·探究”活动报告及评价表；针对学生设计的活动探究方案配合实验老师准备实验器材与药品。
教学课时：4课时
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
导入：在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。碳以多种形态存在于自然界中。今天，我们一起来感受碳的多样性。
展示模型：展示C60、石墨、金刚石的球棍模型
阅读P62第一部分：多种多样的碳单质。
明确学习任务，通过展示模型激发学生学习兴趣和主动性。
设问：通过初中的学习和刚才的阅读，你已获得了有关碳单质的哪些内容？你还有哪些疑问？
讲解：已经了解的知识和可能提出的问题如下：
⑴三者的结构特点
（简单介绍碳原子的排列情况）；
⑵同素异形体的概念。
（由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体）。
⑶碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？
（碳原子的排列不同）
⑷碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？
（相同。因为由同种元素组成。）
学生归纳，老师点评。
在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为建筑用的砖，把金刚石、石墨、C60比喻成用砖盖成的建筑物，用相同的砖但不同的方式盖成的建筑物，其外型不同，牢固程度可能会存在较大差异。
通过引发学生已有的认识，完善原有认识的不足，增加必要的知识。
思考：如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？
介绍史实：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里进行燃烧（箱子是纯金制的），结果却令人非常意外—箱子里的气体成分竟然是二氧化碳。
聆听，领悟。
这样的资料既可以激发学生学习的兴趣，又提示了他们如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成的。
交流：碳的同素异形体C60目前的价格相当于黄金的100倍，科学家们相信，C60的发现可能意味着全新领域的诞生。如C60的空心笼状可以“包裹”一些金属离子，做成新型超导材料；C60还可以包容治疗癌症的放射性元素既可以达到治疗的目的，有可以减少放射性物质对健康组织的破坏。
倾听，感叹化学的魅力。

过渡：前面我们学习了碳的各种单质，由于都是由碳元素组成，所以化学性质相同，具体有哪些呢？
讲解：⑴碳的稳定性：碳原子的最外层电子数为4，常温条件下，不易得失电子，因此，常温下碳的化学性质不活泼。
⑵碳的可燃性
①氧气充足：C+O2＝CO2
②氧气不足：2C+O2＝2CO
⑶碳的还原性：
焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来:
3C+2Fe2O3＝4Fe+3CO2
与可以反应:C+CO2＝2CO
思考，回忆旧知识，结合新知识，归纳总结出碳的化学性质。

如古字画虽年深日久仍不退色。我们高考必须用碳素水笔书写。

工业炼铁的原理。
碳是常见的非金属单质，它的化学性质很典型也有实际应用价值。

总结：本节课我们学习了碳元素的相关知识，包括碳的同素异形体及碳的化学性质，同素异形体概念需要大家理解掌握。
课堂反馈：下列叙述中正确的是（ ）
Ａ、由碳元素单质组成的物质一定是纯净物 Ｂ、金刚石和石墨具有相同的化学组成
Ｃ、石墨转化为金刚石不属于化学变化 Ｄ、C60是新发现的一种碳的单质
答案：ＢＤ
作业：下列反应一定有二氧化碳生成的是（ ）
Ａ、足量的碳和氧气在高温下反应 Ｂ、少量碳与氧化铜在高温下反应
Ｃ、水蒸气通过红热的碳 Ｄ、碳粉与氧化镁隔绝空气加热
板书设计：
一、多种多样的碳单质
1、碳的同素异形体
2、碳的化学性质
⑴碳的稳定性 ⑵碳的可燃性 ⑶碳的还原性
教学反思：

教学课题：第一节 碳的多样性（第二课时）
教师活动
学生活动
设计意图
导入：尽管碳元素有多种同素异形体，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白质、淀粉、天然气等有机化合物；CO2、碳酸盐等无机化合物。下面，我们一起来探讨有着重要用途的两种含碳无机化合物——碳酸钠、碳酸氢钠。
方法导引：你已经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸钠和碳酸氢钠是否具有类似的化学性质呢？
聆听，思考
引导学生通过对比类似物质性质的方法来预测和设计实验方案，避免实验的盲目性
活动探究： Na2CO3 和 NaHCO3 的化学性质。
<实施步骤>：
1、 分组（将学生每四人分为一组，建议提前完成分组）
2、提出假设
3、探讨实验方案
4、实验并做好记录
5、找两个小组汇报活动成果，教师做好表现性评价。
教师点评：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑
加热
NaHCO3+NaOH＝Na2CO3+H2O
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2↑
分组完成实验。
练习：写出相关反应的离子方程式。

归纳点评根据汇报成果由学生归纳Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质，

设问：
①如何鉴别一种固体物质是Na2CO3还是NaHCO3？
②碳酸盐和碳酸氢盐之间如何转化？
③Na2CO3 和 NaHCO3化学性质不同的原因是什么？
思考
通过探究活动，学生得出碳酸钠和碳酸氢钠的区别。
活动探究建议：教师需要充分预计到探究活动中出现的各种情况以及解决的方法，试剂、仪器的准备要为学生的探究提供完全开放的环境。例如：
1、实验药品应多提供几种常见的酸供学生选择，应提供一些盐（如氯化钡等）溶液。
2、提供的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、盐酸的物质的量浓度应该有相同，有不同，供学生做对比实验时选择。（例如：学生可能会做实验对比生成气体的速率，进而讨论生成气体速率不同的原因。）
3、因为NaHCO3溶液与NaOH溶液的反应无明显现象，故应设计实验进行证明。
对上述各项有进行或进行得较好的小组或个人给予充分的肯定并记录在档案袋中。
结论：①鉴别Na2CO3还是NaHCO3的方法有：
Ⅰ加热固体，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体的NaHCO3

加热，加碱
Ⅱ滴入CaCl2或BaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2CO3Ⅲ逐滴滴入稀盐酸，反应剧烈的是NaHCO3
碳酸盐
碳酸氢盐
② H2CO3

与自己的答案比较，找出不足
锻炼学生的涉及实验及动手能力。
思考：物质的用途由物质的性质决定
1. 去污粉中主要含碳酸钠，它为什么能去污？
2.碳酸氢钠干粉灭火器中灭火剂主要是碳酸氢钠，加工饼干、蛋糕等食品时也常用到碳酸氢钠，碳酸氢钠起什么作用? 
3.患有胃病的人常因胃酸分泌过多而不适，碳酸
氢钠片能减轻病人的不适感，为什么？
讨论、思考、回答
学以致用，加深对新知识的认识。
总结：Na2CO3与NaHCO3的性质比较

Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱苏打
小苏打
颜色状态
白色固体
白色固体
溶解性
都能溶解于水，但Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度
用途
制玻璃、造纸、制肥皂、纺织工业
发酵粉的主要成分、治疗胃酸过多、泡沫灭火
与盐酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+2H2O
若逐滴滴加盐酸反应先后顺序为：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O 
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O 
NaHCO3与盐酸反应的剧烈程度大于与Na2CO3盐酸反应的剧烈程度
与NaOH溶液反
不反应
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
与Ca(OH)2溶液
反应
产生白色沉淀
 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH
产生白色沉淀
2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2H2O
与CaCl2溶液反应
产生白色沉淀
Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl
不反应
与CO2反应
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
不反应
热稳定性
 稳定，受热不分解
不稳定，受热分解生成Na2CO3

教学反思：

教学课题：第一节 碳的多样性（第三课时）
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
导入：通过前面的学习，我们知道碳及其化合物间可以相互转化。那么，在自然界和生产、生活中碳及其化合物间是怎样转化的呢？
讨论交流：学生交流，教师点评并做好表现性评价。
（1）CO2是通过哪些途径进入大气中的？
（2）海水中的含碳物质是从哪里来的？
（3）若大气中没有CO2会怎样？CO2过量又会怎样？
讲解：自然界中释放CO2的过程有：①火山喷发②森林草原燃烧③化石燃料燃烧④动植物的呼吸和排泄⑤动植物的一体经微生物分解等；
自然界中消耗CO2的过程有：①植物的光合作用
②在海水中的溶解等。
阅读P64-66 自然界中碳及其化合物间的转化。
直入主题，让学生明确学习任务。
过渡： 碳的化合物在自然界中的转化创造了许多奇迹，自然界中美妙的石笋、钟乳石和石柱的形成，都与这种转化密切相关（展示一些有关溶洞的图片）。下面，我们用实验来模拟溶洞的形成。
活动探究：通过阅读材料，讨论溶洞形成的原因，设计和实施简单的实验--模拟溶洞的形成。
<实施步骤>：
1、指导阅读P67-模拟溶洞的形成。
2、讨论溶洞形成的原因
3、设计模拟实验的方案
4、实施模拟实验
5、完成下列表格
实验内容
实验现象
有关方程式

6、通过模拟实验进一步体会钟乳石、石柱的形成过程。
阅读P67-模拟溶洞的形成，讨论溶洞形成的原因，设计模拟实验的方案，实施模拟实验，完成表格，
充分利用这一活动，培养学生分析信息的能力。另外，让学生体会到大自然的神奇和美妙，培养他们审美的情感和高尚的情操。
讲述：自然界中溶洞的形成是非常缓慢的，自然界中碳及其化合物之间的转化本来是处于平衡状态的，但是由于人类的活动特别是生产和生活中大量化石燃料的燃烧，使大气中二氧化碳的含量猛增，破坏了自然界中碳及其化合物之间的原有平衡，，大气中二氧化碳浓度增大而是全球的平均气温到21世纪中叶上述1.5∽4℃。
交流·研讨：请同学们仔细阅读P68的生产和生活中碳及其化合物的转化回答：
⑴在高炉炼铁和木炭燃烧过程中是如何实现碳及其化合物的转化的？写出有关化学方程式。
⑵烧水的壶中积有的水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？写出有关化学方程式。
⑶你还能举出生产和生活中碳及其化合物的转化的实例吗？
仔细阅读，认真思考老师给的问题，并写出化学方程式。
教学中密切结合具体实例，创设良好的问题情境，吸引学生的注意力，是他们主动地思考问题，同时教师给于必要的指导。
过渡：通过上面的学习，我们知道碳及其化合物之间的转化有的属于单质、氧化物和盐之间的转化，有的属于盐与盐、氧化物与氧化物之间的转化。那么能否实现含碳无机化合物与有机化合物之间的转化呢？
自主阅读P68的相关内容。
通过阅读材料，介绍人们现在利用化学方法已经制造了许多的天然有机化合物和自然界中不存在的有机化合物，体现化学科学的伟大和创造性。
指导阅读：P68德国化学家维勒和美国化学家伍德沃德，以及由无机化合物到有机化合物的转化。
总结：本节课我们主要了解了碳及其化合物在自然界中的相互转化，从中我们感受到了转化为我们带来的魅力奇观，同时也感受到了转化给我们带来社会的进步与繁荣，但是我们也必须看到与此同时也有许多不理的因素，所以希望同学们能辩证地看待失误的各个方面。
课堂反馈：
木炭的燃烧过程中也发生着碳单质、一氧化碳和二氧化碳之间的转化，请用化学方程式描述上述转化过程，指出所发生的氧化还原反应中的氧化剂和还原剂。
作业：课本P69，4、5
板书设计：三、碳及其化合物之间的转化
1、自然界中碳及其化合物之间的转化
溶洞的形成—CaCO3与Ca(HCO3)2之间的相互转化
CaCO3+CO2+H2O＝Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2＝CaCO3↓+CO2↑+H2O
2、生产和生活中碳及其化合物的转化
⑴高炉炼铁 原料：焦炭、铁矿石 高炉煤气的主要充分：CO、CO2 、N2 等
CO生成的化学方程式：C+O2＝CO2 C+CO2 ＝2CO
还原铁的氧化物的化学方程式:3CO+Fe2O3＝2Fe+3CO2
⑵水垢的形成:Ca(HCO3)2＝CaCO3↓+CO2↑+H2O
⑶无机化合物与有机化合物之间的转化：
1828年，德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵合成了有机化合物尿素，突破了无机化合物与有机化合物之间的界限。
教学反思：

教学课题：第一节 碳的多样性（第四课时）
教学过程
精选习题
设计意图
1、下列叙述中正确的是（ ）
Ａ、由碳元素单质组成的物质一定是纯净物
Ｂ、金刚石和石墨具有相同的化学组成
Ｃ、石墨转化为精神不属于化学变化
Ｄ、C60是新发现的一种碳的单质
答案：ＢＤ
碳的同素异形体的物理性质不同，化学性质相同，这是因为它们的化学组成相同，结构不同。
2、某实验室工作者欲使1.6gFe2O3完全还原为Fe，则他实验前准备的CO的体积（标准状况）为（ ）
Ａ、672mL Ｂ、336mL
Ｃ、>672mL Ｄ、<672mL
答案：Ｃ
本题应结合实际操作过程分析解答，若生搬硬套，则容易错选Ａ项
3、现有25mL2mol·L-的Na2CO3溶液和75mL1mol·L-的稀盐酸，①将Na2CO3溶液缓缓滴加到稀盐酸中，②将稀盐酸缓缓滴加到Na2CO3溶液中，在标准状况下产生的气体情况是（ ）
Ａ、均为0.84L Ｂ、均为0.56L
Ｃ、①>② Ｄ、①<②
答案：Ｃ
本题考查的是Na2CO3溶液与稀盐酸反应时，滴加顺序不同，产生的气体体积也不同。计算时，应清楚分析化学反应的过程，正确写出反应方程式是关键。
4、⑴Na2CO3固体中混有少量NaHCO3固体，除去杂质的方法是：____________化学方程式是：_______________
⑵NaHCO3固体中混有少量Na2CO3固体，除去杂质的方法是：____________化学方程式是：_______________
⑶NaOH固体中混有少量Na2CO3固体，除去杂质的方法是：____________反应的离子方程式是：_______________
答案：⑴将固体混合物加热 2NaHCO3＝Na2CO3+CO2+H2O
⑵将固体混合物溶于水，通入CO2，在常温下风干Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3
⑶将固体混合物溶于水，加入适量的石灰水
Ca2++CO32-＝CaCO3
本题考查Na2CO3和NaHCO3的混合物的提纯，一般利用Na2CO3和NaHCO3的化学性质的不同对二者进行分离。
5、为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度（质量分数）是(    )
A．
B．
C．
D．
答案：
解析：试题分析：根据2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2   △m
2×84       106               62
m（NaHCO3）                    w1－w2

考点：考查差量法进行的化学计算。
点评：利用差量法进行方程式计算要注意前后固体质量的变化，并能列出方程组计算，属于中等题。
6、在一定温度下，向足量的饱和Na2CO3溶液中加入1.06g无水Na2CO3，搅拌后静置，最终所得晶体（Na2CO3·10H2O）的质量为（ ）
Ａ、等于1.06g Ｂ、小于1.06g而大于2.86g
Ｃ、等于2.86g Ｄ、大于2.86g
答案：Ｄ
某些溶质在水中析出时常常带有结晶水，如：Na2CO3·10H2O和
CuSO4·5H2O等，在进行有关溶液的计算时，应特别注意。