4.2 碳-2024-2025学年沪教版（上海）化学九年级第一学期

配套中学沪教版(上海) 碳 一、教材分析 “碳” 这一章节在沪教版九年级化学教材中具有重要地位，它是在学生已经学习了氧气、氢气等简单物质的基础上，对元素及其化合物知识的进一步拓展和深化。碳元素形成的多种单质（如金刚石、石墨、C₆₀等）以及碳的化合物（如一氧化碳、二氧化碳等）在生活、生产和科学研究中都有着广泛的应用，这使得学生能够通过对碳及其化合物的学习，更好地理解化学与生活的紧密联系，感受化学学科的实用性和魅力。 二、教学目标 （一）化学观念 微粒观：认识到碳的不同单质（如金刚石、石墨、C₆₀等）是由碳原子构成，但由于碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质存在差异，从而理解物质的微观结构决定其宏观性质这一观念。 元素观：明确碳元素在自然界中的广泛存在以及碳元素能形成多种单质和化合物，认识到元素是组成物质的基本成分，物质在一定条件下可以相互转化，但元素种类不变。 变化观：了解碳在常温下化学性质稳定，在高温下能与氧气、某些氧化物等发生化学反应，理解化学反应需要一定条件，条件改变反应可能不同，以及化学反应中物质的转化和能量的变化关系。 （二）科学思维 模型认知：通过对金刚石、石墨、C₆₀等结构模型的观察和分析，建立起物质结构的微观模型，并能运用模型解释物质的性质和用途，培养学生从微观角度分析和解决问题的能力，提高学生的空间想象能力和抽象思维能力。 证据推理：在探究碳的化学性质以及二氧化碳和一氧化碳的性质等实验过程中，学生能够基于实验现象进行分析、推理，得出合理的结论，培养学生尊重事实、严谨求实的科学态度和逻辑推理能力，学会从实验证据中归纳总结化学规律。 （三）科学探究与实践 实验探究能力：通过设计和实施探究碳的可燃性、还原性以及二氧化碳和一氧化碳性质的实验，让学生掌握基本的实验操作技能，如固体药品的取用、气体的制取和收集、加热等，学会运用控制变量法设计对比实验，培养学生观察实验现象、记录实验数据、分析实验结果的能力，提高学生的实验探究水平和实践动手能力。 （四）科学态度与责任 科学态度：在学习碳及其化合物的知识过程中，培养学生严谨、认真、实事求是的科学态度，让学生认识到科学研究需要耐心、细心和恒心，任何结论都必须建立在可靠的实验证据基础之上，避免主观臆断和盲目猜测。 社会责任：了解二氧化碳排放对环境的影响，认识到化学在解决环境问题中的重要作用，树立绿色化学理念和可持续发展意识，培养学生关注社会、关注环境的责任感，激发学生积极探索减少二氧化碳排放、开发清洁能源等应对环境问题的方法和途径，为保护地球家园贡献自己的力量。 三、教学重难点 （一）教学重点 碳单质（金刚石、石墨、C₆₀等）的物理性质差异及其原因，以及它们的用途。让学生理解物质的结构与性质、用途之间的密切关系是本部分的重点之一，通过展示实物、模型以及多媒体资料等方式，帮助学生直观地感受不同碳单质的结构特点，进而分析其物理性质的差异，并引导学生结合生活实际，了解它们在各个领域的广泛应用，使学生深刻体会化学知识与生活的紧密联系。 （二）教学难点 金刚石、石墨、C₆₀等碳单质的微观结构与物理性质之间的关系。由于碳原子的排列方式较为抽象，学生难以直观地理解其对物理性质的影响，因此需要借助多媒体动画、球棍模型等直观教学手段，将抽象的微观结构形象化，引导学生从微观角度分析碳原子的排列方式如何决定物质的硬度、导电性、熔点等物理性质，帮助学生突破这一难点，建立起微观结构与宏观性质之间的联系，培养学生的微观思维能力。 四、教学过程 一、导入新课 师：同学们，在生活中我们经常会接触到各种各样的物质，今天老师给大家带来了一些物品（展示钻石、铅笔芯、活性炭等）。大家看看这些物品，它们看起来大不相同，但实际上它们都与同一种元素密切相关，你们知道是什么元素吗？ 生：（思考片刻后，有些同学小声说）碳元素？ 师：非常棒！这些物质中都含有碳元素。那么碳元素究竟能形成哪些独特的物质呢？它们又具有怎样的性质和用途呢？这就是我们今天要一起探索的内容 —— 碳。 二、碳的单质 （一）金刚石 师：首先，我们来认识一下金刚石（展示金刚石的图片和实物）。大家观察一下金刚石的外观，它有什么特点呢？ 生：看起来很透明、很坚硬。 师：没错，金刚石是自然界中最硬的物质之一，正因为它的硬度极高，所以在工业上常被用于切割玻璃、钻探等。例如，我们常见的钻石就是经过精心打磨后的金刚石，它光彩夺目，是非常珍贵的装饰品。大家知道金刚石为什么会这么硬吗？这与它的微观结构有关。（展示金刚石的微观结构模型） 师：从这个模型可以看出，金刚石中的碳原子是呈正四面体排列的，这种结构非常稳定，使得碳原子之间的作用力很强，从而赋予了金刚石极高的硬度。 （二）石墨 师：接下来，我们再看看石墨（展示石墨的图片和实物）。石墨和金刚石的外观截然不同，它是一种深灰色、有金属光泽且质地很软的物质。同学们有没有用过铅笔呢？铅笔芯就是用石墨和黏土混合制成的。石墨还有一个很特殊的性质，它具有良好的导电性，因此在工业上也被广泛应用于制作电极等。（展示石墨的微观结构模型） 师：大家观察石墨的微观结构，会发现石墨中的碳原子是呈层状排列的，层与层之间的作用力较弱，所以石墨比较软，而且电子能够在层间自由移动，这就使得石墨具有导电性。 （三）C₆₀ 师：除了金刚石和石墨，科学家们还发现了一种由碳元素组成的新型单质 ——C₆₀（展示 C₆₀的分子模型）。大家看这个模型，像不像一个足球呢？C₆₀是由 60 个碳原子构成的分子，它的形状独特，具有很多特殊的性质，在材料科学、超导等领域都有着潜在的应用价值。 师：通过对金刚石、石墨和 C₆₀的学习，我们可以发现，同样是由碳元素组成的单质，它们的物理性质却有很大的差异，这是因为碳原子的排列方式不同。这也充分体现了 “结构决定性质” 这一化学观念。 三、碳的化学性质 （一）常温下的稳定性 师：碳在常温下化学性质是比较稳定的。例如，我们常见的古代字画，历经数百年甚至上千年，依然保存完好，这就是因为墨汁中的主要成分碳在常温下不容易与其他物质发生化学反应。大家能想到生活中还有哪些例子体现了碳在常温下的稳定性吗？ 生：木质电线杆在埋入地下之前，会把埋入地下的部分烧焦，这样可以使木材表面形成一层碳，从而延长电线杆的使用寿命。 师：非常好！这位同学举的例子很恰当。 （二）可燃性 师：但是，当温度升高时，碳的化学性质就会发生变化。比如，碳具有可燃性（进行碳在氧气中燃烧的实验）。大家观察实验现象，看到了什么？ 生：碳在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。 师：对，碳在氧气充足时燃烧生成二氧化碳，化学方程式 如果氧气不充足，碳会不完全燃烧生成一氧化碳，化学方程式为 一氧化碳是一种有毒气体，所以在使用含碳燃料时一定要注意通风，防止一氧化碳中毒。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$