6.1碳单质的多样性课件---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册

课题1碳单质的多样性 R·九年级化学上册 第六单元 碳和碳的氧化物 1 课堂教学展示 新课导入 不同的元素组成不同的物质： 氢气_____ H2 水_____ H2O 铁_____ Fe 氮气_____ N2 同一种元素组成不同的物质： O2 氧元素 O3 红磷 磷元素 白磷 课堂教学展示 课堂探究 知识点1 金刚石 金刚石 金刚石的结构 👆 用 途 👇 性 质 装饰品:钻石 折射率高，透光性好 裁玻璃、切割大理石，钻机钻头 硬度大，是天然存在的最硬的物质 集成电路基板散热 导热性好 推断 光学窗口和透镜的涂层 3 知识点2 石墨及无定形碳 石墨的结构 灰黑色 有金属光泽 质软，有滑腻感 👆 用 途 👇 性 质 推断 铅笔芯 灰黑色 高铁列车的受电弓滑板 有滑腻感，良好的润滑性 电池电极 优良的导电性能 石墨坩埚 熔点高，导热性好 4 拓展——铅笔的标识 铅笔芯是由石墨、黏土和水混合加工而成的。你知道铅笔上的“H”和“B”分别是什么意思吗？ H——hard，在铅笔中表示“硬度” B——blackness，在铅笔中表示“黑度” 低硬度 中硬度 高硬度 硬度越高 黑度越低 硬度越低 黑度越高 一般来说，石墨的含量越高，铅笔的硬度越高。 日常生活和工农业生产中常常用到的木炭、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。 木炭 活性炭 炭黑 焦炭 它们没有固定的几何形状，所以我们称之为无定形碳。想知道它们有什么性质吗?下面我们一起来探究一下。 木炭 活性炭 炭黑 焦炭 【实验6-1】 在盛有半瓶水的小锥形瓶里，滴入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡锥形瓶，观察现象。 红色的水颜色褪去。 木炭(活性炭)具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，色素被吸附在孔的表面。 现象 分析 木炭、活性炭的吸附性是物理性质，吸附中发生的是物理变化。 活性炭结构孔内表面积比木炭大，吸附能力比木炭强。 吸附能力与物质的表面积有关，表面积越大，吸附能力越强。 1 2 3 知识拓展 应 用 随着社会的发展，活性炭的应用范围也不断扩大。现在人们还可以用活性炭处理污水、吸附甲醛等等。 课堂教学展示 典例剖析 如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块活性炭，最终观察到红棕色 （填“变深”或“消失”或“不变”），漏斗中液面 （填“上升”或“下降”或“不变”）。其原因为活性炭具有 作用，使瓶中气体压强 外界大气压。 提示：活性炭会吸附NO2，故瓶内气体会变为无色，压强减小，液面上升。 消失 上升 吸附 小于 思考与讨论 结合金刚石、石墨、木炭及活性炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系。 结构 性质 用途 决 定 决 定 推 知 推 知 C60分子结构模型 用途 性质 固体，质脆、有金属光泽 几乎不导电 导热性很差，很稳定 广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域 制备新材料、器件 知识点3 C60 每个C60分子由60个碳原子构成，结构形似足球。 观看视频，总结金刚石、石墨C60的物理性质及用途。 金刚石 石墨 C60 物理性质 外观 光泽 硬度 导电性 用途 无色透明的固体 灰黑色固体 足球状结构 雕琢后有光泽 有金属光泽 最硬(天然存在) 较软 不导电 良好的导电性 不导电 钻头、玻璃刀刀头、装饰品等 铅笔芯、电极、润滑剂等 材料科学、超导体等 课堂教学展示 典例剖析 例 有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是（ ） A.都属于单质 B.元素组成不同 C.硬度相同 D.碳原子排列方式相同 都是由碳元素构成的单质 A √ × 硬度不同，金刚石是天然存在的最硬的单质 × × 课堂教学展示 课堂小结 碳的单质 金刚石 石墨 木炭、活性炭 C60 有吸附性，可作吸附剂等 天然存在的最硬物质，可用来裁玻璃、切割大理石等 质软、有滑腻感、导电，可用来作铅笔芯、电极等 有特殊的性质，可用于材料科学，超导体等方面 1.从课后习题中选取； 2.完成练习册本课时的习题。 课后反馈总结 课后作业 课后反馈总结 课本习题 练习与应用 1.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，物理性质却有明显差异。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、石墨和C60由不同种原子构成 D.金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式不同 D 物质 性质 用途 金刚石 用于钻机的钻头 石墨 导电性好 吸附性强 在防毒面具中吸附毒气 木炭 用作燃料 2.物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。请填写下表。 天然存在的最硬物质 用作电极 活性炭 可燃性 3.铅笔芯是用不同比例的石墨粉末和黏土粉末混合而制成的。为什么铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹？ 答：因为铅笔芯是用不同比例的石墨粉末和黏土粉末混合制成的，石墨很软且为灰黑色，故铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹。 课前自学准备 预习检测 1.碳的单质在常温下化学性质 。 2.可燃性：①碳在氧气中充分燃烧 ；②碳在氧气中不充分燃烧 。 （填化学方程式） 3.还原性：碳在高温条件下能够 CuO，反应的化学方程式为 。 不活泼 还原 23 课堂教学展示 新课导入 用墨书写或绘制的字画可以历经千年而不变色，为什么字画能保存这么长时间？ 课堂教学展示 课堂探究 知识点1 碳单质的稳定性 在常温下，碳的化学性质不活泼。 前面两个现象都与碳的化学性质有关，它们说明了什么？ 思考 碳单质受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生变化。 25 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。 为什么碳在常温下化学性质不活泼呢？ 思考 课堂教学展示 典例剖析 例 古人所作的字画至今仍不褪色，是因为墨汁中的碳（ ） A.具有可燃性 B.具有还原性 C.具有氧化性 D.常温下性质稳定 √ × × × 解析：常温下，碳的化学性质不活泼，不易与其他物质发生反应。 D 知识点2 碳单质的可燃性 在常温下，碳的化学性质不活泼。如果升高温度，碳能否发生反应呢？ 木炭在氧气中燃烧 发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。 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。 提问 化学方程式 现象 当碳燃烧不充分就会生成一氧化碳，请写出此时反应的化学方程式。 思考 一般情况下，未特殊说明碳是否充分燃烧，通常默认为碳充分燃烧，生成物是二氧化碳。 特别提醒 2C+O2(不足) 2CO 点燃 知识点3 碳单质的还原性与还原反应 课堂教学展示 课堂探究 【实验6-2】 1 组装 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中。 打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟。 先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。 2 反应 3 观察 实验中为什么要先撤导管后撤酒精灯？ 思考 若先撤酒精灯，试管中的气体冷却，试管内压强变小，冷的石灰水倒流入管内，可能引起试管炸裂。 用木炭还原氧化铜 为什么要先等试管冷却后再倒出试管里的粉末？ 思考 防止热的铜被重新氧化为氧化铜。 用木炭还原氧化铜 从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化?是什么导致了这种变化? 思考 CuO失去氧而变成单质铜，是碳夺走了CuO中的氧。 澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。 现象 生成了二氧化碳、单质铜。 分析 结论 木炭具有还原性 碳单质还原性的应用 1 2 单质碳还能夺取某些非金属氧化物中的氧。 工业上可用焦炭来炼铁。 2CO+O2 2CO2 点燃 在这个反应中，一氧化碳夺取了氧气中的氧，表现出还原性。 2H2+O2 2H2O 点燃 在点燃的条件下，氢气夺取了氧气中的氧，表现出还原性。 思考：回顾已经学过的知识，你还能想到哪些具有还原性的物质？ 这种含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还原反应。 还原反应 得氧 失氧 氧化产物 还原产物 发生氧化反应 C具有还原性，作还原剂 CuO具有氧化性，作氧化剂 发生还原反应 氧化反应和还原反应在一个反应中是同时进行的，氧化还原反应中一定有元素化合价的改变 含氧化合物里的氧被夺去的反应叫作还原反应。 能夺得氧的物质是还原剂，还原剂具有还原性。 碳、氢气等都是具有还原性的物质，可以用于冶金工业的还原剂。 1 2 3 小结 练习 工业炼钨的原理为WO3+3H2 W+3H2O，发生还原反应的物质是（ ） A. WO3 B. H2 C. W D. H2O A 高温 ①失氧的物质是______剂，具有______性，发生的是______反应。 ②得氧的物质是______剂，具有______性，发生的是______反应。 氧化 氧化 还原 还原 还原 氧化 特别提醒 氧化反应与还原反应是从得氧失氧的角度研究化学反应的，不属于基本反应类型。 氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质。氧化剂、还原剂指的都是反应物。 1 2 课堂教学展示 典例剖析 例 下图是木炭还原氧化铜的实验，该反应体现了碳的还原性。 （1）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 。 试管内的空气受热膨胀产生气泡 （2）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出试管①中反应的化学方程式 ，②中发生反应的化学方程式是 。在这个反应中 （填“木炭”或“氧化铜”）发生还原反应， （填“木炭”或“氧化铜”）具有还原性。 氧化铜 木炭 课堂教学展示 课堂小结 碳的化学性质 常温下,碳的化学性质稳定 可燃性 还原性： 充分燃烧时， 不充分燃烧时， 课堂教学展示 课堂小结 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 还原性：能夺走含氧化合物里的氧的物质具 具有还原性，碳具有还原性。 1.从课后习题中选取； 2.完成练习册本课时的习题。 课后反馈总结 课后作业 课后反馈总结 课后习题 练习与应用 1.判断题。 (1) 碳单质的化学性质不活泼。 (2) 金刚石转化为石墨是物理变化。 (3) 木炭在空气中燃烧生成一氧化碳，在氧气中燃烧生成二氧化碳。 (4) 在化学反应 中，C发生还原反应，具有还原性。 ( ) ( ) ( ) ( ) × × × × 2.在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水。为什么？ 答：由于碳素墨水的主要成分是碳，碳在常温下化学性质稳定，因此用碳素墨水书写的字不易褪色，能长时间保存。 3.写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？ 解：设需要碳的质量为x。 12 2×80 x 80g 答：至少需要 6g 碳。 $$