第六单元碳和碳的氧化物(化学)人教实验版.doc

【同步教育信息】
一.本周教学内容：
第六单元碳和碳的氧化物
课题1金刚石、石墨和C60
课题2二氧化碳制取的研究

［主要内容］
课题1金刚石、石墨和C60

［教学目标］
1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。
2.知道碳单质的化学性质。
3.知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的单质。

［教学过程］
同一元素可以组成不同的单质吗？
同学们在前面的课程中曾经遇到过同一元素形成不同单质的现象。例如：磷元素可以组成红磷、白磷。氧元素可以组成氧气和臭氧。而碳元素则可以组成更多的单质，如：金刚石、石墨、足球状的C60等都是由碳元素形成的。下面我们将对它们分别进行探究。

（一）碳的单质
1.金刚石

2.石墨

3.C60分子

金刚石、石墨物理性质及用途对比
成份 游离态碳 游离态碳
色态 无色、透明、固体 深灰色、磷片状固体
光泽性 加工后有光泽 有金属光泽
硬度 最硬 质软、滑腻
熔点 高 高
传热性 传热 易传热
导电性 不导电 易导电
用途 钻头、玻璃刀、装饰品 铅笔芯、坩埚、润滑剂、电极

（二）碳的化学性质
1.稳定性：单质碳常温下性质稳定，不易和其他物质发生反应。但随着温度的升高活动性大大增强。如由墨书写的字画，虽年久日长，但仍不变色等。

2.可燃性：单质碳可以在氧气里燃烧，放出热量，燃烧充分时，生成二氧化碳气体；燃烧不充分时，产生一氧化碳气体。化学方程式为：
充分燃烧
不充分燃烧
3.还原性：单质碳在高温下可以跟某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。例如：

现象：黑色固体变成亮红色，澄清石灰水变浑浊。
分析：CuO失去氧，变成单质Cu，发生还原反应。木炭使CuO还原成Cu，它具有还原性，是还原剂。
利用碳单质的还原性，可用于冶金工业，例如：用焦炭炼铁。

［探究题］
1985年科学家发现的C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球（如图1C所示），因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成的管状大分子（如图1D所示）。图1A、图1B分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。

图1
用你所学到的化学知识回答下列问题。
（1）金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是什么？
（2）常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？简要说明理由。
（3）请你设计一个方案，证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的（以足球烯为例，用文字简要叙述）。
提示：分析题目时应将足球烯、碳纳米管的结构、性质与金刚石、石墨的结构性质相联系。由于碳原子排列的不同，导致它们的物理性质有较大差异。金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳原子构成的碳单质，它们的化学性质（常温下稳定性、可燃性、还原性）是相同的，而且由于碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子，决定了这些碳单质在常温下性质稳定。证明足球烯和碳钠米管都是由碳元素组成的，首先利用其可燃性说明其含有碳元素，其次通过定量测定证明其只含碳元素。
答案：（1）碳原子的排列不同；（2）不活泼，因为碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子；（3）将足球烯放在充满氧气的密闭容器里使之燃烧，测定其生成物是二氧化碳，且二氧化碳里所含碳的质量等于燃烧前后足球烯所减少的质量。

课题2二氧化碳制取的研究

［教学目标］
1.了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。
2.探究实验室中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。
3.了解实验室中制取气体的思路和方法。

［教学过程］
CO2与日常生活关系非常密切，空气中有CO2，人和动物的呼吸，煤等燃料的燃烧都产生CO2，那么在实验室里怎样制取CO2？

（一）室验室制取CO2的药品，反应原理的探究。
实验室用什么药品来制取CO2？制取时有什么现象发生？
做如下几个实验：
1.稀盐酸与大理石反应：
有气泡产生，原理：
2.稀硫酸和大理石反应：
刚有气泡，马上又停止。
分析：生成微溶物，覆盖在大理石或石灰石表面，阻止反应继续进行，不宜采用。
3.用稀盐酸与碳酸钠反应
立即有大量气泡产生，速度很快。

分析：速度太快，来不及收集，不宜采用。
结论：实验室制取CO2的药品：大理石或石灰石与稀盐酸反应原理：

（二）实验室制取CO2装置的探究：
1.实验室里制取气体的装置的确定。
实验室里制取CO2的装置包括两部分：发生装置和收集装置。
确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素。

2.二氧化碳和氧气制取实验及相关性质比较
反应物的状态反应条件气体密度比空气的大或小是否与水反应二氧化碳固体+液体常温大反应氧气固体、或固