碳的化学性质

第二节 碳的化学性质 教学目的 1(了解碳的各种单质具有相同的化学稳定性和化学活动性。 2(通过对实验现象的观察分析，掌握碳的可燃性和还原性。 3(初步了解化学反应中的能量变化。 重点和难点 (重点:碳的可燃性和还原性。 1 2(难点:碳与氧化铜、二氧化碳的反应。 教学方法 实验、分析讲解相结合 教学过程 【引言】 我们在第一节学习了碳的几种单质，知道它们的物理性质差异很大，那么它们的化学性质怎样呢, 【板书】 第二节 单质碳的化学性质 【提问】 碳的几种单质化学性质是否相同,为什么, 【讲解】 碳的单质都由碳原子构成，故具有相同的化学性质。 【组织讨论】 根据碳原子的结构示意图，分析碳单质的化学活动性。 【共同分析】 元素的化学性质主要决定于其原子的最外层电子数，碳原子最外层电子数为4，得到或失去4个电子成为稳定结构都比较困难，故常温下单质碳的化学性质较稳定。(联系生活实际，以我国古代字画墨迹及焦炭、木炭等具有稳定性为例进行讨论。) 碳原子的最外层电子结构毕竟不是稳定结构，升高温度时，单质碳的化学活动性增强，可与许多物质反应。 【板书】 一、碳与氧气的反应——可燃性 【提问】 写出碳与氧气反应的化学方程式。 【板书】 C+O2CO2(氧气充足) 【讲述】冬天用煤炉取暖若使用不当，会发生煤气中毒，这是为什么呢,原来这是因为碳在氧气不足的情况下会产生剧毒的一氧化碳，即在氧气不足是碳和氧气发生反应生成一氧化碳。 2C+O22CO(氧气不足) 【讲解】 氧气不充足时，碳燃烧不充分生成一氧化碳，也放出热量。 【讲解】 煤的主要成份是碳，煤在空气充足和不充足时燃烧，分别生成二氧化碳和一氧化碳，放出热量。煤是常用的燃料。 【讲解】 煤气中毒实际上是因为碳和氧气反应时碳的不完全燃烧生成一氧化碳所致，故在烧煤时一定要注意通风。 【讨论】 用什么方法可证明金刚石和石墨都是碳的单质, 【学生阅读】 课本金刚石元素组成发现史。 【引导讲解】 将金刚石或石墨放在纯氧中燃烧，生成唯一的产物二氧化碳，则说明金刚石、石墨是碳元素组成的单质。 【引入】 碳与氢气一样，也具有还原性。 【板书】 二、碳与某些氧化物的反应——还原性 【演示实验】 氧化铜与木炭混合加热 1(边操作边讨论:气密性的检查、药品的取用、仪器的装配顺序及装配要点等。 2(引导学生比较碳还原氧化铜与氢气还原氧化铜装置的异同。 3(提示学生观察的重点:?反应物颜色的改变;?石灰水是否变化。 4(实验完成后，向学生展示实验结果。 【提问】 根据实验现象，分析反应产物是什么, 【板书】 实验:氧化铜与木炭混合加热。 现象:黑色粉末变红，石灰水变浑浊。 结论:反应生成铜和二氧化碳。 【练习】 写出上述反应的化学方程式。 指定学生上台书写，教师检查后强调方程式书写要点。 【板书】 2CuO+C2Cu+CO2? 【提问】 什么是还原反应,对上述反应进行分析。 【共同讨论】 还原反应是含氧化合物中的氧被夺去的反应。上述反应中，氧化铜中的氧被碳夺走而还原成铜，碳是这个反应中的还原剂。 【板书】 氧化铜失去氧，被还原;碳得到氧，是还原剂——具有还原性。 【讲解】 工业上，常利用碳的还原性，将金属从其氧化物矿石中还原出来。 【练习】1. 写出用碳还原赤铁矿(主要成份是Fe2O3)的化学方程式。(教师检查学生书写情况。) 【板书】 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2? 【讲解】 煤气中毒实际上是因为碳和氧气反应时碳的不完全燃烧生成一氧化碳所致，故在烧煤时一定要注意通风。 【讨论】 用什么方法可证明金刚石和石墨都是碳的单质, 【学生阅读】 课本金刚石元素组成发现史。 【引导讲解】 将金刚石或石墨放在纯氧中燃烧，生成唯一的产物二氧化碳，则说明金刚石、石墨是碳元素组成的单质。 【引入】 碳与氢气一样，也具有还原性。 【板书】 二、碳与某些氧化物的反应——还原性 【演示实验】 氧化铜与木炭混合加热 1(边操作边讨论:气密性的检查、药品的取用、仪器的装配顺序及装配要点等。 2(引导学生比较碳还原氧化铜与氢气还原氧化铜装置的异同。 3(提示学生观察的重点:?反应物颜色的改变;?石灰水是否变化。 4(实验完成后，向学生展示实验结果。 【提问】 根据实验现象，分析反应产物是什么, 【板书】 实验:氧化铜与木炭混合加热。 现象:黑色粉末变红，石灰水变浑浊。 结论:反应生成铜和二氧化碳。 【练习】 写出上述反应的化学方程式。 指定学生上台书写，教师检查后强调方程式书写要点。 【板书】 2CuO+C2Cu+CO2? 【提问】 什么是还原反应,对上述反应进行分析。 【共同讨论】 还原反应是含氧化合物中的氧被夺去的反应。上述反应中，氧化铜中的氧被碳夺走而还原成铜，碳是这个反应中的还原剂。 【板书】 氧化铜失去氧，被还原;碳得到氧，是还原剂——具有还原性。 【讲解】 工业上，常利用碳的还原性，将金属从其氧化物矿石中还原出来。 【练习】1. 写出用碳还原赤铁矿(主要成份是Fe2O3)的化学方程式。(教师检查学生书写情况。) 【板书】 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2? 【补充讲解】 碳与氢气虽然有一些相似的化学性质，但它们的化学活动性还是有所区别的，如氢气遇火立 即可在氧气或空气中燃烧，而单质碳燃烧所需温度高一些;氢气还原金属氧化物比碳还原金属氧化物的温度要低一些;单质碳反应后生成的化合物中碳呈可变化合价，而氢气反应生成的化合物中氢元素通常只显+1价，所以我们看待任何事物都要一分为二，既看到它们之间的相互联系，又要看到它们之间的相互区别，不能绝对化。 【作业】 课本P 2、3、4、5(3为家庭作业) 85 典型例题 【例1】 木炭在空气中灼热只是发红，没有火焰，为什么木条点燃有火焰产生, 分析与解答 固体木炭在空气中燃烧，既无烟、也无火焰，而木条中含有多种碳的化合物，燃烧时有可燃性气体产生，所以产生火焰。 【例2】 下列物质中，既有可燃性，又有还原性的是 A.氢气 B.木炭 C.二氧化碳 D. 二氧化硫 分析与解答 氢气和碳具有相似的化学性质，在常温下性质稳定，但在点燃或加热的条件下，均能与多种物质反应。如都能与氧气反应，具有可燃性。 2H2+O22H2O 2C+O22CO(氧气不足) C+O2CO2(氧气充足) 都能夺取氧化物中的氧具有还原性。 H2+CuOCu+HO 3H2+Fe2O32Fe+3H2O 2 C+2CuO2Cu+CO2? 3C+2Fe2O34Fe+3CO2? 【例3】 为什么在烧得很旺的炉火里，添加新煤后，温度会降低,火焰颜色有何变化, 分析与解答 煤的主要成分是碳，炉火旺时，碳完全燃烧，产生二氧化碳，同时放出大量的热，所以温度高，火焰明亮。当添加新煤后，高温下，碳表现了还原性，与二氧化碳反应，生成了一氧化碳，此反应需要吸热，所以温度降低，同时火焰呈蓝色。(一氧化碳燃烧的火焰是蓝色的) 【例4】 “加热才能进行的反应，一定是吸热反应。”这种说法对吗,为什么, 分析与解答 这种说法不对。有的反应加热是为了引发某些化学反应，例如，木炭在氧气中燃烧的实验，首先应把木炭烧红，才能和氧气反应，反应一旦发生就会放出大量的热，产生高温，使反应持续进行下去，不需要不断提供热量。有的吸热反应，加热是提供反应所需的热量。例如，利用氯酸钾制取氧气是吸热反应，必须不断加热，才能产生氧气，一旦停止加热，反应也就停止了。所以说，不能把引发某些化学反应所需的热和化学反应的放热和吸热现象混为一谈。 【例5】 铜粉和碳粉的混合物在空气中充分灼烧后，最终得到的黑色物质与原混合物质量相等，则碳粉在原混合物中的质量分数为 ( ) A(20% B(80% C(15.8% D(84.2% 分析:此题为无数据计算题，解题时需要创造性地找出数据，确定等量关系。 2Cu+O22CuO，增加了氧元素的质量 CO2，减少了碳元素的质量 C+O2 根据质量守恒守律: m(混合物)= m(Cu)+m(C) = m(CuO) = m(Cu)+m(O) 即生成物氧化铜中氧的质量等于原混合物中碳粉的质量，所以: 答案:A。 【例6】 有氧化铜和铜的混合物1.5g，跟足量的木炭完全反应，生成二氧化碳气体0.33g，求原混合物中氧化铜的质量分数, 分析:CuO能被木炭还原，铜与木炭不反应。所以根据生成二氧化碳的质量可以求出CuO的质量。再由CuO质量求出其质量分数。 设混合物中含有CuO质量为x 高温 2CuO + C 2Cu + CO? 2 44 160 x 0.33g 160441.2g = x = 1.2g CuO% = ×100% = 80% x0.33g1.5g 答案:混合物中氧化铜的质量分数为80%。