人教版九年级化学上册《第六单元碳和碳的氧化物》导学案(教师版)
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1、第六单元 碳和碳的氧化物课题 1 金刚石、石墨和 C60第 1 课时 碳的单质【学习目标】1了解金刚石、石墨和 C60 都是碳元素形成的单质及各自的物理性质和用途。2了解木炭、活性炭的吸附性。【重点难点】1认识物质性质和用途的关系。2知道不同元素可以组成不同的物质,同一种元素也可以组成不同物质。学习内容一 金刚石、石墨和 C60【学习指导】阅读课本第 106 页108 页的有关内容,完成下列填空。1填表。物质 金刚石 石墨 C60组成 都是由碳元素组成的单质物理性质外观 无色透明、正八面体形状 的固体 深灰色不透明鳞片状固体, 有金属光泽 形似足球状硬度 最硬 质软导电性 不导电 导电 几乎不
2、导电导热性 无 良好用途 划玻璃、钻头、装饰品 电极、铅笔芯、润滑剂 材料科学、超导体2.同一种元素可以组成不同的单质。碳元素组成的单质有金刚石、石墨、C 60,氧元素组成的单质有 O2、O 3,磷元素组成的单质有白磷、红磷。3金刚石、石墨、C 60 它们物理性质存在差异的原因是 碳原子的排列方式不同。4物质的组成和结构决定了它的性质,物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。5用石墨制取金刚石是化学变化。6C 60 的一个分子是由 60 个碳原子构成的 ,C 60 的相对分子质量是 720。【讨论交流】1元素和单质之间有什么关系?2碳元素形成的各单质物理性质不同的原因。【温馨点拨】1一种元素可
3、形成多种单质,多种单质可由一种元素组成;即同种元素组成的物质可能为单质,也可能为混合物。2金刚石、石墨、C 60 的物理性质不同的原因:碳原子的排列方式不同。金刚石、石墨、C 60 的物理性质如同建筑物的稳固程度 ,其材料一样 ,但材料组合方式不同,其稳固程度就不同。【名师归纳】1自然界中最硬的物质为金刚石。2铅笔芯中不含铅,而是含石墨。3物质的性质决定用途,用途体现性质。【反馈练习】1近年来,科学家研制出一种新物质,它具有空心的类似足球状结构,化学式为C60,下列说法正确的是(B)A它是一种新型的化合物B它与金刚石、石墨都是碳的单质C该物质是由金刚石和石墨构成的D该物质的相对分子质量为 60
4、2下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是(D )A璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的B长期未用而难开启的铁锁,可在锁孔中加入少量铅笔芯粉便于开启C活性炭可用作防毒面具的滤毒剂D铅笔芯主要是用铅和少量炭粉制成的3只含有碳元素的物质(C)A一定是纯净物B一定是金刚石C可能是纯净物,也可能是混合物D一定是炭黑4金刚石、石墨在氧气中充分燃烧都生成唯一的产物 CO2,且这一产物里所含氧的质量等于参加反应的氧气的质量,由此证明它们是由碳元素组成的不同单质。5在石墨、活性炭和金刚石等碳的单质中,硬度最大的是金刚石;软而滑腻的是石墨;导电性能好的是石墨;能使集气瓶中红棕色的二氧化氮颜色消失的是活性炭,
5、发生的变化是物理变化(填“物理”或“ 化学”) 。6轻轨电车是一种快速便捷的交通工具,当轻轨电车开动时,轻轨电车与架空电线的接触点由于高速摩擦会产生高温,因此接触点上的材料应该具有耐高温、不易氧化、能导电的性质。你认为接触点的材料应选用(B)A金刚石 B石墨 C铝 D锡学习内容二 木炭、焦炭、活性炭、炭黑【学习指导】阅读课本 107108 页的有关内容,完成下列填空。1在日常生活和工农业生产中,常用到木炭、焦炭、活性炭和炭黑等,这些物质的主要成分也是碳单质,它们的结构与石墨类似。2木炭、焦炭、活性炭、炭黑都具有疏松多孔的结构,因此它们都具有吸附性。活性炭用作冰箱去味剂,炭黑用作制墨汁,焦炭用于
6、冶金工业,活性炭用来除去食品和工业产品里的色素,活性炭用于制造防毒面具里的滤毒罐,炭黑加入到橡胶里增强轮胎的耐磨性。在这几种物质中,活性炭的吸附能力最强。【讨论交流】“碳”和“炭”有什么区别?【温馨点拨】碳指的是碳元素;而炭指由碳元素组成且含有少量杂质的具体物质,因此书写时一定要注意。【名师归纳】1木炭的吸附性是物理性质。2木炭、焦炭、活性炭、炭黑的性质、用途比较。木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的类别 混合物( 由石墨微小晶体和少量杂质构成)木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的结构 疏松多孔木炭和活性炭的性质 吸附性木炭和活性炭的用途 去异味、吸附毒气、脱色等【反馈练习】1重庆天原化工厂发生氯气泄漏事故,
7、救援人员使用了防毒面具,以下适用于填充防毒面具并吸附毒气的是(C)A金刚石 B炭黑 C活性炭 D石墨2碳和炭这两个字表示的意义是不同的。下面关于这两个字的具体用法中,正确的是( 填序号)。碳单质 木炭粉 活性炭 一氧化碳 碳酸钠3现有 A.木炭;B.石墨;C.活性炭;D.焦炭;E.金刚石五种物质,按下列要求选择填空(只填序号) 。用于制黑火药的是 A;装在钻探机钻头上的是 E;用来作电极的是 B;用作装饰品的是 E;填充滤毒罐的是 C。第 2 课时 单质碳的化学性质【学习目标】1掌握单质碳的化学性质。2理解氧化还原反应的实质。3能运用单质碳的化学性质解决实际问题。【重点难点】1掌握单质碳的化学
8、性质。2理解氧化还原反应的实质。学习内容一 单质碳的化学性质【学习指导】阅读课本第 110111 页的有关内容,完成下列填空。1常温下,碳的稳定性:原子最外层电子数决定了元素的化学性质。碳原子的最外层电子数是 4,既不容易得到电子,也不容易失去电子,所以碳的化学性质比较稳定。古代字画能长久保存,就是利用了碳的稳定性。2木制的电线杆在埋入地下前,将其表面烧焦的目的是什么?把电线杆烧焦后木头变成木炭,由于碳的稳定性,所以可以保存较长的时间。3可燃性:(1)回忆木炭在氧气中充分燃烧的实验,反应的化学方程式为 CO 2 CO2。= = = = =点 燃 实验现象:剧烈燃烧,发白光。如何检验产物:向集气
9、瓶里倒入澄清的石灰水,澄清的石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成。(2)在密闭的室内用煤炉烧煤取暖,如果使用不慎,就会发生 “煤气”中毒事件,猜测一下“煤气”是 CO。 “煤气”是怎样产生的?煤不完全燃烧产生的。(3)碳燃烧的化学方程式为 CO 2 CO2、2CO 2 2CO。= = = = =点 燃 = = = = =点 燃 4还原性:(1)木炭还原氧化铜的实验中,CuO 是黑色的,木炭是黑色的。此实验的反应物是 固体,反应条件需要加热,该反应的发生装置是固固加热型。酒精灯加网罩的目的是集中火焰,提高温度。做该实验时因为有气体生成,所以必须先检查装置的气密性。反应结束后,先撤导气管,后撤酒精灯。
10、(2)分小组实验,在实验中看到黑色的氧化铜变成了红色,澄清的石灰水变浑浊。红色的固体是铜,澄清的石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成。写出该反应的化学方程式 C2CuO2CuCO 2。= = = = =高 温 【名师归纳】1在常温下,碳的化学性质稳定。2木炭还原氧化铜的实验,反应中看到试管中黑色固体逐渐变为红色物质,说明CuO 变成了 Cu;试管中有气泡产生且澄清石灰水变浑浊,证明有 CO2 生成。【反馈练习】1古代的字画经久不变色,其原因是(C )A颜料质量好B字画保存得好C碳的化学性质在常温下稳定D因为是黑色的2常温下,碳的化学性质稳定,随着温度的升高,碳的活动性增强。3碳燃烧可以生成两种氧化物
11、,二氧化碳和一氧化碳;其中碳元素的化合价分别为4 和2。4下列符号,既能表示一种元素,又能表示该元素的一个原子,还能表示一种单质的是(D)AO 2 BN C2H D C5下列性质中,不属于碳的化学性质的是(B)A稳定性 B吸附性C可燃性 D还原性6碳的某种氧化物中,碳元素和氧元素的质量比为 38,该氧化物中碳原子和氧原子的个数比为 12,该氧化物的化学式为 CO2。学习内容二 氧化还原反应【学习指导】阅读课本第 111 页的有关内容,完成下列填空。2CuOC 2CuCO 2,C 与氧结合生成 CO2,这是氧化反应。CuO 失去= = = = =高 温 氧变为 Cu,像这种含氧化合物里的氧被夺去
12、的反应叫 还原 反应。C 夺取了 CuO 中的氧,像这种能夺取氧的物质叫做还原剂,具有还原性。CuO 提供氧,被称为氧化剂,具有氧化性。【名师归纳】C:得氧,还原剂,具有还原性 ,发生氧化反应;CuO:失氧,氧化剂,具有氧化性,发生还原反应。反应中如果存在得氧则必定存在失氧,即氧化反应、还原反应必定同时存在。反应物 性质 发生反应得氧 还原剂 还原性 氧化反应失氧 氧化剂 氧化性 还原反应【反馈练习】1在化学反应 3H2WO 3 W3H 2O 中,氧化剂是( A)= = = = =高 温 AWO 3 BH 2 CW D H 2O2单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界的
13、二氧化硅(SiO2)转化为硅:SiO 22C Si2CO。下列分析正确的是( D)= = = = =高 温 A二氧化硅发生了氧化反应B碳发生了还原反应C碳表现了氧化性D碳作还原剂3实验室里,在用如图所示装置还原氧化铁的过程中,可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验,下列说法错误的是(C )A实验时,试管中澄清的石灰水变浑浊 ,证明该反应有二氧化碳生成B实验结束时,玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色 ,该产物不一定是铁C反应后,玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了,证明一定有铁生成D为了减少污染,应增加尾气处理装置4碳在高温条件下,可还原 Fe2O3,反应的化学方程式为3C2Fe
14、 2O3 4Fe3CO 2。此反应中,C 夺取了 Fe2O3 中的氧,发生了氧化反= = = = =高 温 应,Fe 2O3 失去了氧,发生了 还原反应。课题 2 二氧化碳制取的研究【学习目标】1了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。2探究实验室制取二氧化碳的装置,并利用设计的装置制取 CO2。3了解实验室中制取气体的思路和方法。【重点难点】1实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置和制取方法。2从实验室制取气体的思路出发,学习二氧化碳的实验室制取方法。学习内容一 实验室制取二氧化碳的原理【学习指导】阅读课本第 113 页的有关内容,观看老师做演示实验,学生作记录,完成下列问题(提示:观察反应
15、有无气泡产生和气泡产生速率的快慢)。反应原料 实验现象 反应的快慢 是否便于收集 结论石灰石稀硫酸 有气泡产生,过一会儿反应停止 慢石灰石稀盐酸 有气泡产生 反应速率适中 便于收集碳酸钠稀盐酸 有气泡产生 反应速率快 不便于收集 制二氧化碳的理想原料为:石灰石、稀盐酸 实验室制取 CO2 常选用石灰石和稀盐酸,其反应原理是CaCO32HCl= =CaCl2H 2OCO 2。【讨论交流】1为什么稀硫酸与石灰石的反应进行一会儿后反应停止,无气泡产生?2实验室制二氧化碳能否使用浓盐酸?3实验室制取二氧化碳能否用纯 CaCO3 或 Na2CO3 代替大理石或石灰石?【温馨点拨】1稀硫酸与石灰石的反应进
16、行一会儿后就停止的原因:反应生成的 CaSO4 微溶于水,因而大部分硫酸钙以沉淀形式覆盖在石灰石表面,阻止反应进行。2不能使用浓盐酸,因为浓盐酸易挥发,会使制得的二氧化碳气体中混有氯化氢气体而不纯。3不能用纯 CaCO3 或 Na2CO3 代替大理石或石灰石,因为它们与稀盐酸反应速率太快 ,很难控制,且成本较高。【名师归纳】实验室制取一种气体在设计反应时要注意以下几点:a.反应速率必须适中;b.操作简便;c.便于收集;d. 只需实验室就能满足反应条件;e.对环境不要造成污染;f. 药品价值不要过于昂贵。【反馈练习】1实验室不用稀硫酸与石灰石反应制二氧化碳的理由是(C )A稀硫酸与石灰石不反应B
17、稀硫酸易挥发,使制得的 CO2 不纯C生成微溶于水的 CaSO4, 阻止反应进行D石灰石中含有杂质2下列反应或作用中不产生二氧化碳的是(D )A用红热的木炭还原氧化铜B大理石与稀硫酸反应C在空气中点燃木炭D绿色植物的光合作用学习内容二 实验室制取 CO2 的装置和步骤【学习指导】阅读课本第 113115 页的有关内容,完成下列填空。1装置的确定(1)实验室里制取气体的装置包括发生装置和收集装置。气体发生装置要考虑反应物的反应条件和反应物的状态。实验室制取 CO2,反应物是固态和液态,条件不需加热,所以发生装置选用固液不需加热型。(2)气体的收集装置要考虑气体的密度和水溶性。二氧化碳的密度比空气
18、 大,且不与空气中的任何成分发生反应,故二氧化碳可以用向上排空气法收集。二氧化碳能溶于水且与水发生反应,故不能使用排水集气法收集。选用的收集装置是集气瓶和玻璃片。当气体的密度和空气的密度相近且难溶于水时,一般采用排水集气法收集。(3)计算 CO2、 NH3、CO、O 2、H 2 的相对分子质量,并与空气的密度作比较。说出它们的收集方法。2操作步骤(1)实验室制取二氧化碳,装药品前必须先检查装置的气密性 。课本中图 612 的发生装置的优点:装置简单,操作方便。(2)装药品时,先装入石灰石( 或大理石)再加入稀盐酸,长颈漏斗的末端应在液面以下。(3)收集二氧化碳时,用向上排空气法,导管末端插入集
19、气瓶的 底部。(4)检验:向集气瓶中滴入澄清石灰水,澄清的石灰水变浑浊 ,证明该气体是二氧化碳。(5)验满:将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭,证明已满 。【讨论交流】1如何检验生成的气体为二氧化碳?怎样知道二氧化碳已经收集满?2实验室制取氧气、二氧化碳有哪些不同?【温馨点拨】1向澄清石灰水中通入生成的气体石灰水变浑浊,可检验生成的气体为二氧化碳;将燃着的木条置于集气瓶口,看木条是否熄灭来检验二氧化碳是否收集满。2实验室制取氧气、二氧化碳的比较氧气 二氧化碳反应原理 2KMnO4 K2MnO4= = = = = MnO 2O 22H2O2 2H2OO 2= = = = =MnO2 CaCO32
20、HCl= =CaCl2H 2OCO 2发生装置用高锰酸钾加热制取氧气可用 A, 用过氧化氢制取氧气可用 B,用石灰石和稀盐酸制取 CO2 可用 B收集方法 向上排空气法、排水法 向上排空气法检验方法将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃说明该气体是氧气将气体通入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,说明该气体是 CO2【名师归纳】1实验室制取气体的装置由气体发生装置和气体收集装置组成。2.气 体发 生装 置 反 应 物 的 状 态 固 体 和 固 体 反 应固 体 和 液 体 反 应液 体 和 液 体 反 应 )反 应 条 件 (是 否 需 要 加 热 、加 催 化 剂 等 ))3.气 体 收集 装
21、置 排 空气 法 密 度 比 空 气 的 大 向 上 排 空 气 法密 度 比 空 气 的 小 向 下 排 空 气 法 )排 水 法 (不 易 溶 于 水 , 不 与 水 发 生 反 应 ))4实验室制取二氧化碳的操作步骤:检查装置气密性;加入药品(先加固体,后加液体) ; 收集。【反馈练习】1现有 A、B、C、D、E、F 六种装置( 如下图):回答下面的问题:(1)将实验室制取 O2、H 2 和 CO2 应选用的发生和收集装置填入下表中(填装置图的字母代号,下同):制取的气体 O2(用 KMnO4作原料) H2(用 Zn和稀硫酸) CO2发生装置 B A A收集装置 C 或 D C 或 E
22、D(2)实验室做木炭还原氧化铜的实验并检验生成的气体时, 应选用装置 B 和 F 连接。(3)实验室为什么不用木炭与氧化铜反应生成 CO2?反应太慢且收集到的气体不纯 。2根据下图装置填空:(1)写出图中标号仪器的名称:酒精灯,长颈漏斗, 试管。(2)实验室制取二氧化碳气体的发生装置是 B,收集装置是 E(填序号)。在初中化学里,可用 A 装置进行的实验有 (写出任意一个反应的化学方程式即可 )2KClO3 2KCl3O 2。= = = = =MnO2 (3)实验室用加热氯化铵和氢氧化钙两种固体混合物来制取氨气。氨气的密度比空气小,且极易溶于水,则实验室制取并收集氨气所用到的装置分别是 A、C
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