九年级化学上册第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60铅笔的故事素材教案

2024-08-09

九年级化学上册第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60铅笔的故事素材教案（共1篇）

1.九年级化学上册第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60铅笔的故事素材教案篇一

第六单元

碳和碳的氧化物

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1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途;C60的分子结构和应用;木炭、活性炭的吸附性;掌握碳单质的化学性质。了解实验室制取二氧化碳的反应原理，初步解释选择所用试剂的原理；掌握二氧化碳和一氧化碳，掌握两种气体重要的化学性质，了解它们的物理性质和用途，知道自然界的氧循环和碳循环。

2.初步认识结构与性质及用途之间的关系；通过对二氧化碳制取的探究，提高收集、加工信息的能力；认识开展科学探究是学好化学的重要途径，探究中培养集体协作精神和互动学习能力；通过二氧化碳和一氧化碳的对比，领悟量变可引起质变的思维方法。

3.领悟物质的多样性和复杂性，并以发展的眼光看待碳的单质；认识一氧化碳的毒性，增强自我保护意识和环保意识，了解温室效应对人类可能产生的危害，形成热爱地球、保护家园的观念。

命题指津

1.对单质碳物理性质的考核侧重于它们的用途，尤其是活性炭的吸作用，更是中考中的热点。另外金刚石的硬度，石墨的各个物理性质及用途也常以选择题、填空题的形式出现。而对单质碳的化学性质的考核侧重于碳的还原性，常以实验题的形式出现，分值较大。另外碳的稳定性在历年的中考中都出现，基本上是选择题，比较容易。

2.二氧化碳制取是历年中考的热点，2010年中考也不例外，与二氧化碳的制取密切联系的碳酸根离子的检验，也在历年中考中频频出现，2010年也不例外，基本上都是选择题，分值随省份不同，一般在1—3分。

3.预测一氧化碳的重要化学性质可燃性、还原性和毒性，还将是中考命题的热点。还原性主要是以实验题的形式进行考核，考核的内容可以是实验装置、操作步骤、反应现象以及尾气的处理等多方面。分值较大，中等难度。关于一氧化碳的毒性，历年中考中常出现，今后仍是中考的热点。

教材精梳理

知识清单 1.碳的单质

(1)同一种元素可以组成不同的单质如：金刚石和石墨

(2)金刚石、石墨、C60的性质比较及用途

具有不同的物理性质，相似的化学性质

(3)木炭、活性炭的吸附性用在生活生产的各个方面(4)碳和炭的区别

由碳元素组成的单质，用“炭”字 2.碳的化学性质

(1)常温下的稳定性

(2)随着温度的升高具有： ①可燃性

②还原性 3.二氧化碳的制取

(1)实验室制取二氧化碳的原理

CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O(2)装置的设计与选择

(3)收集的方法及验满

(4)操作顺序

4.二氧化碳的性质及用途(1)CO2的物理性质

无色无味，密度比空气大，能溶于水。固态的二氧化碳叫干冰，可以升华，升华时吸收大量的热，可以作制冷剂。(2)CO2的化学性质

不供给呼吸，不支持燃烧；能与水发生反应；能使澄清的石灰水变浑浊。(3)CO2的用途

灭火、工业原料、干冰可作制冷剂、温室里的气体肥料。5.一氧化碳的性质及用途(1)CO的物理性质

无色无味，密度与空气非常接近，难溶于水。(2)CO的化学性质可燃性、还原性、毒性(3)CO的用途

作燃料、冶炼金属基础示例

1.下列过程中发生化学变化的是（）A.石墨导电

B.金刚石切割金属 C.用铅笔写字

D.用焦炭冶炼金属

2.同一种元素可以形成不同的单质。碳的单质有_________、_________和_________等，其中__________是天然存在的最硬的物质，_________是最软的矿物之一，它们的性质差异是因为_________，由此可知_________决定物质的性质。3.实验室制取二氧化碳用不到的仪器是（）A.长颈漏斗

B.广口瓶

C.酒精灯

D.集气瓶 4.为什么不能用稀硫酸和碳酸钙反应来制取二氧化碳？

5.实验室用高锰酸钾加热分解制取O2和用大理石与盐酸反应制取CO2相比较，下列说法中，正确的是（）A.都需要加热

B.前者反应物是固体，后者反应物是固体和液体 C.都是分解反应

D.前者可用向下排气法收集，后者可用向上排气法收集 6.用向上排气法收集二氧化碳如何验满？

7.一氧化碳和二氧化碳虽然都是由_________元素和_________元素组成的，但是，一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个_________，这种不同的分子构成，使得它们性质_________。

8.一氧化碳主要化学性质是_________ 性、_________性和性。它的主要用途是做_________和在冶金工业中作_________剂。

9.用纯净的CO还原CuO时，试管中CuO由_________色逐渐变为_________色；将生成的气体通入澄清的石灰水中，可以看到澄清的石灰水_________。

10.现有一氧化碳和二氧化碳的混合气20 g，其中氧元素的质量分数为64%。先使该混合气体通过灼热的氧化铜再通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀的质量为_________。

示例提示

1.D 2.金刚石

石墨

C60

金刚石

石墨

碳原子的排列不同

结构

3.C 4.如果用稀硫酸跟碳酸钙反应来制取二氧化碳，在反应开始时生成不易溶解的硫酸钙，会包住碳酸钙，使它不能接触到稀硫酸，因而反应很难继续进行。

5.B 6.将燃着的木条放在瓶口

7.碳

氧

氧原子

有很大的不同

8.可燃

还原

毒

燃料

还原

9.黑

红

变浑浊

10.60 g

知识点点通重难透析

重点1 金刚石的石墨(1)金刚石

①晶体结构：正八面体形状的固体，其空间结构如典题1右图所示。②物理性质：无色透明，不导电，硬度很大，天然存在的最硬的物质。③主要用途：a.雕琢作装饰品;b.玻璃刀;c.钻头。(2)石墨

①晶体结构：细鳞片状，碳原子是层状排列。如典题1左图所示。

②物理性质：深灰色，有金属光泽，不透明，质软，有滑腻感，导电。

③用途：铅笔芯，电极，润滑剂等。

(3)组成：金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，由于碳原子的排列不同，所以物理性质差异很大。

注：从组成上认识金刚石和石墨，不同的元素可以组成不同的单质，同种元素也可以组成不同的单质，金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的不同的单质。

从结构上认识金刚石和石墨：金刚石是空间网状结构，石墨是层状结构，结构不同，决定了金刚石和石墨的性质不同，又决定了其用途不同。

重点2 单质碳的化学性质

碳在常温下化学性质比较稳定，但随着温度的升高碳的化学活性将大大增强。表现为可燃性和还原性。(1)碳的可燃性碳与充足的氧气反应 C＋O2(充足)点燃 CO2

碳不充分燃烧时 2C＋O2(不足)点燃 2CO

碳和氧气在不同的质量比时，产物不同，也就是氧气的量是否充分的问题。在解题中应具体考虑二者的质量比。

(2)碳与某些氧化物的反应(碳的还原性)

能够夺取某些金属氧化物或非金属氧化物中的氧元素，表现出还原性，特别是碳与氧化铜的反应以及碳与二氧化碳的反应。

碳与氧化铜反应的装置如下图：

注：①首先要明确装置的特点和操作注意事项：试管口要略向下倾斜，是为了防止水蒸气冷凝倒流到试管底部，炸裂试管。用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)加热时应先均

匀加热，然后固定在有药品的部位加热。实验结束后，先把导管从澄清石灰水中拿出，再熄灭酒精灯，防止澄清石灰水倒流到试管底部，引起试管炸裂。②注意反应前后的实验现象，反应前碳和氧化铜都是黑色粉末，加热后，会发现澄清石灰水变浑浊，证明反应已经开始，黑色粉末变为红色光亮的金属。

智慧火花

碳元素是一种非金属元素，但在化学反应中，主要作还原剂，显还原性。碳元素能形成多种单质，常见为石墨、金刚石和无定形炭。这三种不同单质，物理性质不同，但化学性质相似。碳元素是形成化合物最多的元素，因碳是有机物的骨架，而有机物种类繁多，现已发现2千多万种。不过，我们把碳的单质、氧化物、碳酸及其碳酸的盐一般都称无机物。重点3 实验室制取二氧化碳的药品和反应原理

(1)实验室制取二氧化碳通常选用石灰石(或大理石)和稀盐酸反应制取。

①明确石灰石(或大理石)的主要成分是CaCO3，是块状固体和液体反应，速率适中，原料价廉易得，便于气体收集。②实验室一般不选用粉末状的碳酸钠、碳酸钾代替石灰石做反应物，是因为反应剧烈，产生的二氧化碳不利于收集。③实验室也不选用稀硫酸与石灰石反应，因为生成物CaSO4微溶，会附着在石灰石表面，使反应很快停止。④选择稀盐酸，不应选用浓盐酸做反应物，因为浓盐酸有挥发性，挥发出氯化氢气体导致制取的CO2气体不纯。

(2)反应原理

CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O

有CO2生成的化学反应都适应实验室制取二氧化碳。实验室制取首先要考虑可操作性，其次要考虑操作是否简便，原料是否易得，是否利于收集气体等。

重点4 总结制取气体的思路和方法，并应用于气体的制取

具体思路和方法：(1)了解在实验室条件下，运用什么反应原理制取这种气体，在此原理的基础上，选择合适的药品：反应速率适中、便于控制、原料易得、不污染等；(2)根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置；(3)根据生成气体的密度和水溶性选择气体的收集装置；(4)需要检验产生的气体就是要制取气体。

具体操作：气体发生装置的选择：根据反应物的状态和反应条件。

(1)固体加热制气体，如:实验室用高锰酸钾加热制氧气的装置。

特点：①试管口略向下倾斜，以免水倒流炸裂试管；②铁夹夹在离试管口的1/3处；③导管在试管内不宜太长，否则不利于气体导出。

(2)固液不需加热制气体，例如：实验室用过氧化氢和二氧化锰制氧气的装置。

特点： ①长颈漏斗下端管口必须插在液面以下，用液体密封；②反应器可以选择锥形瓶，大试管或广口瓶等。

气体收集装置的选择：根据气体的密度和水溶性确定。

(1)排水集气法：适用于不易溶于水或难溶于水且不与水发生反应的气体。

(2)向上排空气集气法：密度比空气大，且不与空气中任一成分发生反应的气体。导器管要接近集气瓶底部，便于排出空气。

(3)向下排空气集气法：密度比空气小且不与空气中任一成分发生反应的气体，导管口要接近集气瓶底部。

注：比较密度的大小，可用相对分子质量大小来比较。空气的平均相对分子质量为29，相对分子质量大于29的气体密度比空气大，相对分子质量小于29的气体密度比空气小；相对分子质量接近29的气体，不能用排空气法收集，如：CO、N2等，因为密度相差很小，很难将空气全部排除。

重点5 二氧化碳的化学性质

(1)CO2能溶于水并与水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变成红色： CO2+H2O====H2CO3

H2CO3又是一种不稳定的酸，易分解重新释放出CO2 H2CO3====CO2↑＋H2O(2)CO2可使澄清的石灰水变浑浊，此反应常用于检验CO2的存在：

CO2＋Ca(OH)2====CaCO3↓＋H2O(3)CO2中碳为＋4价，可被某些强还原剂还原，如与赤热的碳作用还原成CO，CO2与活泼金属作用被还原成碳： CO2＋C高温 2CO(4)绿色植物的光合作用，把CO2和H2O合成碳水化合物： 6CO2+6H2O(CH2O)6+6O2

重点6 一氧化碳的化学性质

(1)可燃性

一氧化碳能够燃烧，产生蓝色火焰，放出热量，因此常用作气体燃料，煤气的主要成分为一氧化碳。

①一氧化碳的可燃性特别注意与氢气和碳可燃性的区别；②鉴别H2和CO常利用燃烧产物的不同进行鉴别；③工业上利用煤和水蒸气高温生成水煤气(主要成分是H2和CO)。(2)还原性

与氢气和碳的不同之处是一定要进行尾气的处理。常设计在实验题中。典题诠释

(经典好题)下图是金刚石、石墨、C60很大差异。其原因是()

典题1 的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有

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、C60由不同种原子构成 D.金刚石、石墨、C60里碳原子的排列不同

解析：本题考查碳单质的结构决定它们性质的差异。物质的性质决定于物质的组成和结构。组成物质的粒子在空间排列方式的不同造成结构上的不同。同一种碳原子，其核内质子数和核外电子一定相同，中子数可能不同，属于原子内部结构，不会引起其宏观物质物理性质的差异。答案：D

典题2(经典好题)我国的黑白山水画用的墨汁主要成分为炭黑的微粒，用这种墨汁画的国画千百年都不易褪色，这是因为墨汁中的碳（）A.具有氧化性

B.具有还原性

C.具有吸附性

D.常温下化学性质稳定

解析：本题考查炭黑的化学性质。历经千百年的国画和阳光、空气充分接触而不褪色，这说明它没有发生化学反应，化学性质比较稳定。答案：D

典题3(创新题型)在密闭容器中盛有6 g碳和12 g氧气，加热时它们充分反应后，容器内的气体是（）A.CO

2B.CO

C.CO2、CO

D.CO2、O2 解析：本题考查的重点是碳的可燃性以及氧气的量与生成气体的关系。解题时要考虑周全，一般是先把碳的量固定，只考虑氧气量的变化与所得气体成分的关系。一定质量的碳和一定质量的氧气，在参加化学反应时，可能会发生的反应有： C＋O2(充足)2C＋O2(不足)点燃 CO2 2CO 点燃所以容器中气体可能有四种情况：

(1)O2过量，反应完全后，容器内剩余的气体是CO2和O2的混合气体，这时碳和氧气的质量比应该小于 3:8。

(2)氧气刚好与碳完全反应生成二氧化碳，容器中剩余的气体是二氧化碳气体，这时碳和氧气的质量比为3:8。

(3)O2的量不足，只能和碳反应生成一氧化碳气体，容器中剩余的气体是一氧化碳，这时碳和氧气的质量比应该大于或等于3:4。

(4)当碳和氧气的质量比在3:8和3:4之间时，碳和氧气反应就会生成一氧化碳和二氧化碳的混合气体。

本题中碳和氧气的质量比1:2在3:8和3:4之间，所以最后容器中剩余的气体应该是一氧化碳和二氧化碳的混合气体。答案：C

典题4(2010江苏徐州，25)为了研究CO2的性质，需要制取并收集干燥的CO2气体。以下是老师提供的一些实验装置。

(1)制取并收集干燥的CO2气体，可采用的装置组合是_________(填字母)。(2)实验室制取CO2的化学方程式为__________________。

(3)若在上述实验中气体无法收集满，则可能的原因是___________________________。

解析：本题考查CO2的实验室制法。CO2的密度比空气大，能溶于水，所以只能用向上排空气法收集。要收集干燥的气体需经浓硫酸干燥，即气体从A装置出来要经过D装置。无法收集满可能是药品量不足或装置漏气。

答案：(1)A、D、B(2)略

(3)药品量不足或气密性不好等

典题5(2010河南课改区，20)下图A、B、C是实验室常用的气体发生装置，装置A中①为分液漏斗，通过分液漏斗活塞的“开”“关”，可以向锥形瓶中滴加液体。

请完成下列问题：

(1)请写出在装置B中放入氯酸钾和二氧化锰混合物加热制取氧气的化学方程式： __________________。

(2)已知过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体，常温下可与水反应生成氢氧化钠和氧气。如果在实验室中用A作气体发生装置，用过氧化钠和水反应来制取一瓶干燥的氧气，所选装置的正确连接顺序是(填写管口字母)_________。若只改变A装置中的药品，仍采用已连接的整套装置，还可以用来制取的气体是_________。

(3)通过上述两种制取氧气的方法所选用发生装置的对比，可总结出选择气体发生装置应考虑的因素有哪些？

(4)装置A和C都可以作为实验室制取氢气的发生装置，A和C相比，A具有哪些优点？(答出一条即可)解析：本题考查如何选择气体发生装置及具体的操作。过氧化钠是固体，水是液体，固液反应不需加热，所以选择A或C装置制取，A与C比较A能控制反应速率。答案：(1)2KClO3 MnO2 △ 2KCl+3O2↑

(2)a接d、e接hCO2

(3)反应物的状态和反应条件等。(4)可随时加液体反应物(或通过滴加液体的快慢,控制反应的速率等)。

典题6(经典好题)某同学用如下图装置，利用碳酸饮料(如雪碧)中溶解的二氧化碳气体进行下列实验。请完成问题：

(1)写出图中a仪器的名称_________。

(2)如果a中盛有紫色石蕊试液，观察到的现象是_________产生这一现象的原因是_________。

(3)如果a中盛有澄清的石灰水，观察到的现象是_________，反应的化学方程式为__________________。

(4)实验过程中，若要使CO2迅速冒出，应怎样操作? 解析：本题考查CO2的性质和检验方法，验证的是CO2的化学性质，(1)(2)精解见左栏；CO2的溶解度与温度和压强有关，所以升温或振荡会迅速放出二氧化碳。

答案：(1)试管

(2)紫色石蕊试液变红

二氧化碳与水反应生成碳酸