高中鲁科版第1节 碳的多样性教案设计

 第3章 第1节   碳的多样性

一、教学目标

（一）知识与技能目标

1、通过介绍各种碳单质，使学生了解同素异形体的概念，知道碳有三种同素异形体，它们的物理性质有较大的差别，导致物理性质相异的主要原因是碳原子的排列不同。

2、知道含碳元素的化合物种类繁多，一般分为含碳的无机化合物和有机化合物两大类，通过活动探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，初步体会它们性质的差异。

3、根据生产、生活中的碳元素转化的实例，了解碳单质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐之间的转化，从而进一步了解它们的性质。使学生能够解释与含碳化合物有关的现象和解决简单问题，如水垢的形成与消除、木炭燃烧的现象、工业上炼铁的原理等，体会化学在人类生产、生活中的应用，激发学生学习化学的兴趣。

（二）过程与方法目标

1、通过探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，培养学生利用实验科学探究的能力。

2、体会将自然界中的转化与实验室中的转化统一起来的科学思维方法。

（三）情感态度与价值观目标

1、通过实验探究激发学生探究化学的兴趣，发扬合作学习的精神，养成严谨科学的学习习惯。

2、了解人们经常利用科学知识实现碳元素的转化，为人们服务的案例，体会化学科学的伟大，增强求知的欲望。

3、通过介绍人类的活动破坏了自然界中碳转化的平衡所造成的后果，激发学生应用化学知识，维护生态平衡的热情和责任。

二、重点、难点

（一）知识上重点、难点

重点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。

难点：碳元素之间的转化，碳酸钠与碳酸氢钠的性质。

（二）方法上重点、难点

通过探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，进一步熟悉研究物质性质的基本程序，培养学生利用实验科学探究的能力。

三、教学准备

（一）学生准备

1、  预习 第一节 碳的多样性

2、  查阅资料，了解C60、碳纳米管的用途，大胆想像，对于C60 这种结构独特的物质，化学家们可能进行哪些研究工作？

3、  设计活动探究方案

（二）教师准备

1、  将学生每四人编为一组；

2、  编制“活动·探究”活动报告及评价表；

3、  针对学生设计的活动探究方案配合实验老师准备实验器材与药品。

【引入】在初中我们接触过碳，知道碳既是构成生物体的基本元素，又是构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素。碳以多种形态存在于自然界中。今天，我们一起来感受碳的多样性。

【指导阅读】 阅读P60第一部分：多种多样的碳单质。

【展示模型】 展示C60、石墨、金刚石的球棍模型

【设问】 通过初中的学习和刚才的阅读，你已获得了有关碳单质的哪些内容？你还有哪些疑问？（该部分内容由学生归纳，老师点评）

已经了解的知识和可能提出的问题归纳如下：

1、  三者的结构特点（简单介绍碳原子的排列情况）；

2、  同素异形体的概念。（由同一种元素组成的性质不同的几种单质，叫做该元素的同素异形体）。

3、  碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？（碳原子的排列不同，在这里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻为建筑用的砖，把金刚石、石墨、C60比喻成用砖盖成的建筑物，用相同的砖但不同的方式盖成的建筑物，其外型不同，牢固程度可能会存在较大差异。）

4、  碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？（相同。因为由同种元素组成。）

5、  如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？（介绍史实：1797年英国化学家钱南为了测出金刚石的成分，做了一个非常昂贵的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的箱子里进行燃烧（箱子是纯金制的），结果却令人非常意外—箱子里的气体成分竟然是二氧化碳。）

<思考>：为了证明金刚石是由碳元素组成的，钱南测出生成气体的成分是CO2后，还需测定其他数据吗？

6、了解C60、碳纳米管的相关知识。建议课前布置任务，课堂上让学生交流。老师做好表现性评价记录。

【过渡】 尽管碳元素有多种同素异形体，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白质、淀粉、天然气等有机化合物；CO2、碳酸盐等无机化合物。下面，我们一起来探讨有着重要用途的两种含碳无机化合物——碳酸钠、碳酸氢钠。

【方法导引】 你已经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸钠和碳酸氢钠是否具有类似的化学性质呢？（引导学生通过对比类似物质性质的方法来预测和设计实验方案，避免实验的盲目性。）

【活动探究】 Na2CO3 和 NaHCO3 的化学性质。

<实施步骤>：

1、分组（将学生每四人分为一组，建议提前完成分组）

          2、提出假设

3、探讨实验方案

4、实验并做好记录

          5、找两个小组汇报活动成果，教师做好表现性评价。

【归纳点评】根据汇报成果由学生归纳Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质，教师点评并板书。

            Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

            NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

2NaHCO3======Na2CO3+H2O+CO2↑

   <练习>：写出相关反应的离子方程式。

【问题讨论】

（1）       如何鉴别一种固体物质是Na2CO3还是NaHCO3？

（2）       碳酸盐和碳酸氢盐之间如何转化？

（3）Na2CO3 和 NaHCO3化学性质不同的原因是什么？

【活动探究建议】教师需要充分预计到探究活动中出现的各种情况以及解决的方法，试剂、仪器的准备要为学生的探究提供完全开放的环境。例如：

1、  实验药品应多提供几种常见的酸供学生选择，应提供一些盐（如氯化钡等）溶液。

2、  提供的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、盐酸的物质的量浓度应该有相同，有不同，供学生做对比实验时选择。（例如：学生可能会做实验对比生成气体的速率，进而讨论生成气体速率不同的原因。）

3、  因为NaHCO3溶液与NaOH溶液的反应无明显现象，故应设计实验进行证明。

4、  对上述各项有进行或进行得较好的小组或个人给予充分的肯定并记录在档案袋中。

【复习提问】 Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质有哪些？

【引入新课】通过前面的学习，我们知道碳及其化合物间可以相互转化。那么，在自然界和生产、生活中碳及其化合物间是怎样转化的呢？

【指导阅读】 阅读P64-66  自然界中碳及其化合物间的转化。

【讨论交流】学生交流，教师点评并做好表现性评价。

（1）CO2是通过哪些途径进入大气中的？

（2）海水中的含碳物质是从哪里来的？

（3）若大气中没有CO2会怎么样？CO2过量又会怎么样？

【过渡】 碳的化合物在自然界中的转化创造了许多奇迹，自然界中美妙的石笋、钟乳石和石柱的形成，都与这种转化密切相关（展示一些有关溶洞的图片）。下面，我们用实验来模拟溶洞的形成。

【活动探究】 通过阅读材料，讨论溶洞形成的原因，设计和实施简单的实验--模拟溶洞的形成。

<实施步骤>：

      1、指导阅读P65-模拟溶洞的形成。

2、讨论溶洞形成的原因

3、设计模拟实验的方案

4、实施模拟实验

5、完成下列表格

6、通过模拟实验进一步体会钟乳石、石柱的形成过程。

【指导阅读】 阅读P66-67  -生产和生活中碳及其化合物间的转化。

【交流研讨】 学生通过交流、研讨，回答下列问题：

        1、描述高炉炼铁过程中碳元素所发生的化学变化，写出相关反应的化学方程式。

         2、用化学反应方程式描述下面转化过程，指出所发生的氧化还原反应的氧化剂和还原剂。

                                     C

CO             CO2

         3、水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？如何除去水壶中的水垢？写出相关反应的化学方程式

         4、在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转化的实例？

【概括整合】 学生自主完成P68的概括••整合。

【布置作业】P69 1、2、3、4。