课题3 结构多样的碳单质 第2课时（教学设计）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦碳的化学性质，涵盖常温稳定性、可燃性（氧气充足/不足产物差异）及还原性。以古代字画不变色实例导入，联系历史文化引出常温稳定性，再过渡到可燃性和还原性，承上启下为后续化学反应原理学习奠基。 特色在于跨学科融合历史文化激发兴趣，通过木炭还原氧化铜实验培养科学探究与实践能力，结合燃料使用、煤气中毒防护等生活实例落实科学态度与责任，配套对应训练和清晰环节，助力教师教学，提升学生核心素养。

课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 一、知识目标 1.了解常温下碳的稳定性，掌握碳与氧气、某些氧化物反应的现象、表达式及条件。 2.理解反应物用量不同对碳燃烧产物的影响，知道碳与某些氧化物反应的原理及应用。 3.学会运用观察、推理等方法分析物质性质与用途的对应关系。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观现象了解碳的化学性质，从微观角度理解不同碳单质结构与性质的关系以及化学反应中粒子的变化。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理碳与氧气、氧化铜反应的产物，建立反应模型，理解反应实质。 3.科学探究与创新意识：通过探究木炭与氧化铜的反应，培养科学探究能力和创新思维。 4.科学态度与社会责任：认识碳的性质对生活和工业的影响，增强安全意识和社会责任感。 一、教学重点 碳与氧气、某些氧化物的反应，理解物质性质与用途的对应关系。 二、教学难点 理解反应物用量对碳燃烧产物的影响，掌握木炭与氧化铜反应的实验操作及原理。 本节教学内容源于化学沪科版五四制2024八年级全一册专题5《物质的微观构成》课题3第2课时。此部分内容在教材体系中起着承上启下的重要作用，既深化了学生对物质微观构成的理解，又为后续学习化学反应原理、金属冶炼等知识奠定基础。 教材围绕碳的重要化学性质展开，详细介绍了碳与氧气的反应以及碳与某些氧化物的反应。在碳与氧气反应部分，通过对比氧气充足和不充足时的反应情况，引出反应物用量对产物的影响，让学生明白化学变化的多样性和复杂性。在碳与某些氧化物反应部分，以木炭与氧化铜的反应为例，通过实验探究的方式，引导学生观察现象、分析结论，进而了解碳的还原性及其在冶金工业等方面的应用。教材注重理论与实践相结合，通过典型范例和思考讨论，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。 教学对象是八年级学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，好奇心强，对化学实验充满兴趣，但逻辑思维和分析问题的能力还有待提高。 在知识储备方面，学生在之前的学习中已经了解了一些常见物质的性质和化学反应，对碳单质的存在形式也有一定的认识，但对于碳的化学性质还缺乏系统的学习。在学习能力方面，学生具备一定的观察和实验操作能力，但在实验现象的分析和归纳、化学原理的理解和应用等方面还存在困难。 在学习过程中，学生可能会对碳与氧气反应产物的多样性以及碳与某些氧化物反应的原理理解存在困难。因此，在教学过程中，教师应充分利用实验和实例，引导学生通过观察、思考、讨论等方式，逐步理解和掌握碳的化学性质。同时，要注重培养学生的逻辑思维和科学探究能力，让学生在学习过程中体验到化学的魅力和价值。 教学环节一 新课导入 【展示古代字画图片】同学们，老师给大家展示几幅精美的古代字画。大家看，这些字画历经了成百上千年的时光，依旧色彩鲜艳，字迹清晰。尤其是秦代“九九乘法口诀表”简牍，上面的文字保存得非常完好。大家想一想，古代并没有像现在这样先进的保存技术，这些字画和简牍上的字迹为什么能够保存这么长时间而不变色呢？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生大胆猜测） 【揭示谜底】其实啊，这些字画和简牍书写所用的墨，主要成分就是碳单质。用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这就说明碳单质有着独特的性质。那么碳到底有哪些重要的化学性质呢？这就是我们今天要一起探究的内容。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：展示古代精美的字画图片，能够迅速吸引学生的目光，激发他们的好奇心和求知欲，使学生对接下来的内容产生浓厚的兴趣，提高课堂参与度。 2.联系历史文化：将化学知识与古代字画的保存相联系，让学生感受到化学在历史文化传承中的重要作用，增加了知识的趣味性和文化底蕴，同时也培养了学生对传统文化的热爱和保护意识。 3.引发思考，导入新课：通过提出字画不变色原因的问题，引发学生的思考，自然地过渡到本节课关于碳的化学性质的主题，让学生带着问题去学习，明确学习目标，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 碳与氧气的反应 活动一 碳与氧气反应的引入 【引入】同学们，我国古代以竹梃点漆而书，后磨石炭为汁，秦汉时期则多用松烟、桐煤制墨。用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？带着这个疑问，我们来学习碳的化学性质，首先看看碳与氧气的反应。 【设计意图】通过古代字画保存不变色的现象引发学生的好奇心，自然地引入本节课关于碳化学性质的学习，激发学生的学习兴趣。 【问题】碳在氧气中燃烧会有怎样的现象和产物呢？大家先大胆猜测一下。 【学生思考】学生们积极思考，纷纷举手发言，有的学生猜测会生成二氧化碳，有的学生提到可能会有其他产物。 【讲解】大家的猜测都很有想法，接下来我们就具体探究碳与氧气的反应。 【对应训练1】用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为（ ） A. 碳是黑色的 B. 碳在常温下化学性质不活泼 C. 碳有吸附性 D. 碳单质的硬度大 【答案】B 【解析】墨的主要成分是碳单质，古代字画保存至今不变色，是因为碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，所以能长久保存，故答案选B。 【对应训练2】下列关于碳在氧气中燃烧的说法，错误的是（ ） A. 燃烧一定放出热量 B. 燃烧一定有火焰产生 C. 燃烧产物可能是二氧化碳 D. 燃烧产物可能是一氧化碳 【答案】B 【解析】碳在氧气中燃烧是一个放热反应，所以一定放出热量，A选项正确；碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，C、D选项正确；碳在氧气中燃烧不一定有火焰产生，如木炭在氧气中燃烧发出白光，没有火焰，B选项错误，故答案选B。 活动二 碳与氧气反应的探究 【问题】当氧气充足和不充足时，碳与氧气反应的情况有什么不同呢？我们先来看氧气充足时的反应。 【学生思考】学生结合已有的知识和生活经验思考，部分学生能说出会生成二氧化碳。 【讲解】当氧气充足时，碳充分燃烧，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，其反应表达式为：。 【问题】那当氧气不足时呢？ 【学生思考】学生们再次思考讨论，有的学生联想到不完全燃烧的情况。 【讲解】当氧气不足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳，同时放出热量，反应表达式为：。一氧化碳是一种无色无味剧毒气体，它跟血液中的血红蛋白的结合能力比氧气强，会使人缺少氧气而窒息死亡。 【对应训练3】在一个密闭容器中，放入一定量的碳和氧气，充分反应后，测得生成的气体中碳元素和氧元素的质量比为，则生成的气体是（ ） A. 只有 B. 只有 C. 和的混合物 D. 无法确定 【答案】C 【解析】在中，碳元素和氧元素的质量比为；在中，碳元素和氧元素的质量比为。而题目中生成气体中碳元素和氧元素的质量比为，介于和之间，所以生成的气体是和的混合物，故答案选C。 活动三 碳与氧气反应的应用及安全问题 【问题】碳单质的可燃性可以用于做什么呢？ 【学生思考】学生们联系生活实际，很快回答出可以作燃料。 【讲解】对，性质决定用途，碳的可燃性使其可以作为燃料使用。 【问题】冬天在房间里用煤或木炭取暖时，怎样做能防止煤气中毒呢？ 【学生思考】学生们积极讨论，提出了很多方法，如保证空气（氧气）充足，使煤或木炭充分燃烧；安装烟囱，一氧化碳报警器（传感器）；开窗通风等。 【讲解】大家说得都很对，这些措施都能有效防止煤气中毒。我们一定要增强安全意识，确保生活中的安全。 【设计意图】通过讨论碳与氧气反应的用途和安全问题，让学生将化学知识与生活实际紧密联系起来，提高学生的安全意识和解决实际问题的能力。 教学环节三 碳与某些氧化物的反应 活动一 碳与氧化铜反应的实验探究 【问题】碳除了能与氧气反应，还能与某些氧化物反应，我们来看碳与氧化铜的反应。大家想一想，实验前我们需要做哪些准备工作呢？ 【学生思考】学生们思考后回答，要将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨。 【讲解】非常好，接下来我们按照实验步骤进行操作。首先将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象。 【实验操作】教师进行实验操作，学生们认真观察。 【问题】在实验过程中，大家观察到了什么现象呢？ 【学生思考】学生们仔细描述观察到的现象，如固体由黑色变为红色，澄清石灰水变浑浊。 【讲解】反应前固体是黑色、无光泽，反应后出现红色固体、有金属光泽，盛有澄清石灰水的试管中澄清石灰水变浑浊。这说明在高温条件下，木炭与氧化铜发生反应，生成铜和二氧化碳，反应表达式为：。 【设计意图】通过实验探究，让学生直观地观察到碳与氧化铜反应的现象，培养学生的观察能力和实验操作能力，同时加深对碳与某些氧化物反应的理解。 【对应训练1】在碳与氧化铜的反应中，下列说法正确的是（ ） A. 碳是氧化剂 B. 氧化铜是还原剂 C. 碳发生了氧化反应 D. 氧化铜发生了氧化反应 【答案】C 【解析】在碳与氧化铜的反应中，碳夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，是还原剂；氧化铜失去了氧，发生了还原反应，是氧化剂，C选项正确，A、B、D选项错误，故答案选C。 【对应训练2】在碳与氧化铜反应的实验中，实验结束时，先撤出导管，后熄灭酒精灯的目的是（ ） A. 防止生成的铜再被氧化 B. 防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂 C. 使反应更充分 D. 让试管冷却得更快 【答案】B 【解析】实验结束时，先撤出导管，后熄灭酒精灯，是为了防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂，B选项正确；防止生成的铜再被氧化是待装置冷却后再将试管中的固体倒出的目的，A选项错误；先撤出导管，后熄灭酒精灯与反应是否充分和试管冷却速度无关，C、D选项错误，故答案选B。 活动二 碳与某些氧化物反应的应用及相关问题讨论 【问题】碳与某些氧化物的反应在实际中有哪些应用呢？ 【学生思考】学生们结合教材和所学知识思考，回答出可用于冶金工业，如利用焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来。 【讲解】非常正确，其反应可以表示为：。另外，在高温条件下，碳还能使二氧化碳转变成一氧化碳，反应表达式为：。 【问题】在碳与氧化铜反应的实验中，用弹簧夹夹紧乳胶管后，为何要待试管冷却后再将粉末倒出呢？ 【学生思考】学生们思考讨论，部分学生能回答出防止生成的铜再被氧化成氧化铜。 【讲解】对，冷却后倒出可以避免铜在高温下与空气中的氧气反应又生成氧化铜。 【设计意图】通过讨论碳与某些氧化物反应的应用和实验中的问题，让学生进一步理解该反应的重要性和实验操作的注意事项，培养学生的知识应用能力和思维能力。 【对应训练3】下列关于碳与某些氧化物反应的说法，错误的是（ ） A. 碳与氧化铜反应体现了碳的还原性 B. 碳与二氧化碳反应是吸热反应 C. 碳与某些氧化物的反应都需要高温条件 D. 碳与某些氧化物的反应都是置换反应 【答案】D 【解析】碳与氧化铜反应中，碳夺取了氧化铜中的氧，体现了碳的还原性，A选项正确；碳与二氧化碳反应需要吸收热量，是吸热反应，B选项正确；碳与某些氧化物的反应通常需要高温条件，C选项正确；碳与二氧化碳的反应不属于置换反应，置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，而碳与二氧化碳反应的反应物都是化合物，D选项错误，故答案选D。 课题3 结构多样的碳单质 第2课时 碳有哪些重要的化学性质 1.常温下碳的稳定性 碳原子的结构决定碳单质的性质，碳原子的核内质子数为6，核外电子数也为6，第一层有2个电子，最外层有4个电子，不容易得、失电子，所以常温下碳单质的化学性质不活泼（很稳定），即使受日光照射或与空气、水分接触，都不容易发生变化。 2.碳与氧气的反应—可燃性 在点燃的条件下，碳可以在氧气(或空气)里燃烧，放出热量。 氧气充足 充分燃烧时，生成二氧化碳 C+O2CO2 现象：发出白光，放出大量的热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。 氧气不足 不充分燃烧时，生成一氧化碳 2C+O22CO — 3.碳与某些氧化物的反应—还原性 （1）实验探究——木炭还原氧化铜 实验装置 实验步骤 ①检查装置气密性； ②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； ③将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管； ④用酒精灯(可加网罩，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟； ⑤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 实验现象 开始加热时，导管口有无色气泡冒出；过一会儿，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 实验分析 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊 实验结论 碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学方程式 2CuO+C2Cu+CO2↑ 1.墨的主要成分是碳单质，古代水墨画保存至今而不变色的原因是（ ） A．碳单质在常温下不活泼 B．碳单质的硬度大 C．碳单质有吸附性 D．碳单质有可燃性 【答案】A 【解析】古代水墨画用墨书写或绘制，墨的主要成分是碳单质，能保存很长时间不变色，是因为碳单质在常温下化学性质不活泼，不易与其他物质发生化学反应，A选项正确；碳单质硬度大、有吸附性、有可燃性与水墨画保存不变色无关，B、C、D选项错误。 2.关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是（ ） A．碳燃烧后的产物不可能是混合物 B．碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同 C．碳在充分燃烧和不充分燃烧时，都放热 D．金刚石、石墨和C60在氧气中充分燃烧，产物都是CO₂ 【答案】A 【解析】当碳和氧气的质量比在一定范围时，碳燃烧会生成一氧化碳和二氧化碳的混合物，A选项错误；碳和氧气反应，当氧气充足时生成二氧化碳，氧气不足时生成一氧化碳，即碳和氧气的质量比不同，生成物可能不同，B选项正确；碳燃烧无论是充分燃烧还是不充分燃烧，都属于放热反应，都会放出热量，C选项正确；金刚石、石墨和C₆₀都是由碳元素组成的单质，在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，D选项正确。 3.某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是（ ） A．该反应说明木炭具有还原性 B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体 C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素 D．装置中发生反应：C + CuO → Cu + CO₂（高温条件） 【答案】C 【解析】在木炭与氧化铜的反应中，木炭夺取了氧化铜中的氧，将氧化铜还原为铜，说明木炭具有还原性，A选项正确；氧化铜是黑色固体，铜是红色固体，反应过程中黑色氧化铜被还原为红色的铜，所以会观察到黑色固体变为红色固体，B选项正确；在该反应中，铜元素的化合价由+2价降低到0价，碳元素的化合价由0价升高到+4价，化合价降低的是铜元素，升高的是碳元素，C选项错误；木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为C + CuO → Cu + CO₂，D选项正确。 在本节课的教学中，通过实验探究和实例分析，学生较好地掌握了碳的化学性质。利用古代字画不变色的实例引入，激发了学生的学习兴趣。在碳与氧气、氧化铜反应的教学中，借助实验现象引导学生分析，培养了他们的观察和推理能力。然而，教学过程中也存在一些不足。实验操作由于课堂时间有限，部分学生未能充分参与。在讲解反应物用量对产物的影响时，部分学生理解有困难，后续应多结合具体数据和实例帮助他们掌握。今后教学中，要合理安排实验时间，加强对学生的个别指导，提高教学效果。 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $