初三化学碳的单质总复习教学案.docx
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初三化学碳的单质总复习教学案
2019年初三化学碳的单质总复习教学案
2019年中考化学总复习教学案
知识巧学升华
金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但由于碳原子的排列方式不同,因此它们的物理性质有很大差异。
一、碳的单质?
1.金刚石?
无色透明,正八面体形状,可作装饰品钻石,它是天然存在的最硬的物质。
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2.石墨?
石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体,很软,有滑腻感,有优良的导电性能。
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要点提示
石墨很软,在纸上划过会留下痕迹,因而常用于制铅笔芯。
以干电池用石墨为例,说明石墨具有优良的导电性能。
另外石墨的结构是分层的,每一层内每个碳原子和其他三个碳原子结合,形成正六边形,每层之间的连接不牢固,可以滑动。
3.木炭、活性炭、炭黑
木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的,它具有疏松多孔的结构。
这种疏松多孔的结构使木炭具有吸附能力。
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木炭、活性炭、炭黑、焦炭的比较
木炭吸附一些食品和工业产品的色素,吸附有异味的物质
活性炭吸附能力比木炭强,吸附毒气,制糖工业里脱色制白糖
炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料,还可以增加轮胎制品的耐磨性
焦炭冶炼金属
4.C60分子
C60是一种新的以单质形式存在的碳,是一种由60个碳原子构成的分子,它
形似足球,很稳定。
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要点提示
C60分子结构与足球相似,所以又称足球烯,这种足球结构的碳分子很稳定,一个C60分子中含有60个碳原子,每个碳原子都和其他三个碳原子结合形成正六边形,这样C60有30个六边形组成。
5.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途
金刚石石墨
物
理
性
质外观无色透明正八面体形状的固体深灰色细鳞片状固体
光泽加工琢磨后有夺目光泽有金属光泽
硬度最硬(天然存在)很软
导电性不导电优良的导电性
用途刻刀、钻石、钻头铅笔芯、电极、润滑剂
要点提示
①金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构,所以坚硬。
石墨的碳原子呈平面层状结构,层与层之间的作用力小,所以很软,能导电,有滑腻感。
除了金刚石和石墨以外,生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等,它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。
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②物质的组成结构决定体现物质的性质决定体现物质的用途
二、碳的化学性质?
在常温下,碳的化学性质不活泼。
常温下,碳受日光照射或跟空气、水分接触,都不容易发生变化。
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1.碳跟氧气的反应?
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:
氧气充足时:
C+O2CO2?
氧气不足时:
2C+O22CO
2.碳跟某些氧化物的反应?
(1)木炭和氧化铜反应,生成铜和二氧化碳:
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2CuO+C2Cu+CO2
[实验探究]木炭还原氧化铜?
原理:
C+2CuO2Cu+CO2
装置:
铁架台、大试管、酒精灯(用高锰酸钾制氧气的装置)。
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实验步骤:
①按(上图)从下到上安装好仪器,试管口略向下倾斜。
②将木炭粉和黑色氧化铜分别充分烘干后,按一定的质量比称取两种黑色粉末。
放入研钵中反复研碎、混匀。
③用药匙或小纸槽将黑色混合物放进试管底部,塞上带有橡皮塞的直角玻璃导管,玻璃导管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的试管中。
④点燃酒精灯,先预热试管,然后集中在盛有混合粉末处加强热。
几分钟后,可观察到澄清石灰水变浑浊。
⑤拔下橡皮塞,熄灭酒精灯,待试管自然冷却后,将试管中的混合物倒在一张白纸上。
⑥混合粉末中有红色的单质铜生成。
现象:
黑色粉末变成红色固体,放出的气体能使澄清石灰水变浑浊。
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要点提示
①试管口略向下倾斜。
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②实验结束先从澄清石灰水中拿出导管再停止加热。
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③待试管冷却后再把试管中的红色固体倒出来,防止生成的铜再被氧化;?
④用酒精灯加热时可用网罩提升温度,也可用酒精喷灯加热。
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氧化铜与碳的配比:
由化学方程式计算,氧化铜与碳的质量比应当是13∶1,在实际操作中,氧化铜粉与炭粉的质量比控制在(9~13)∶1的范围内效果较好。
(2)木炭还原氧化铁?
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2?
三、还原反应?
含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
含氧化合物提供氧的性质叫做氧化性,含氧化合物是氧化剂;夺取含氧化合物中氧的物质是还原剂,它的这种性质叫做还原性。
用于冶金工业,如3C+2Fe2O34Fe+3CO2
要点提示
①氧化剂和和还原剂描述的对象是反应物,还原反应和氧化反应描述的是反应过程,氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。
如:
反应2CuO+C2Cu+CO2。
氧化铜失去氧而变成单质铜,氧化铜被还原发生了还原反应。
木碳得到氧变成二氧化碳,木碳被氧化发生了氧化反应。
木炭使氧化铜还原为铜,木炭具有还原性,是一种还原剂。
氧化铜能使木炭氧化为二氧化碳,那么氧化铜具有氧化性,在这个反应中是还原剂。
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关于氧化反应、还原反应、氧化剂、还原剂的判断,可以根据下面的韵语:
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得氧氧化,失氧还原;要是问剂,恰恰相反。
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②氧化反应和还原反应同时发生,不可能在一个反应中,只有物质发生氧化反应,没有物质发生还原反应。
也就是说在同一反应中,有氧化剂,也有还原剂。
问题思路探究?
问题1:
吸附(作用)是物理变化还是化学变化?
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思路:
吸附是各种固体表面都有的性质。
一定质量的吸附剂,吸附能力的大小决定于其表面积的大小,表面积越大,吸附能力越强。
被吸附的气体物质的分子越大(半径越大)相对分子质量越大,沸点越高,越易被吸附。
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探究:
木炭和活性炭的吸附是将被吸附物(有色液体、气体、有毒气体等)吸在表面(细管道内),这个变化并没有新物质生成,因此是物理变化。
由于活性炭是将木炭在隔绝空气的条件下,通过水蒸气气流加强热得到的,所以管道更为疏通,因而吸附性强于木炭。
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问题2:
同一种元素可以组成不同的单质吗?
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思路:
由于同一种元素可以组成不同种单质,元素已经发现了109种,那么单质的种类就要更多了。
注意元素和单质是不同的概念,单质一定是由同一种元素组成的,但一种元素不一定只形成一种单质。
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探究:
同一种元素不仅能够组成一种单质,有的还能组成多种单质,如碳元素可组成金刚石、石墨、C60等几种单质;磷元素可组成红磷、白磷等单质;氧元素可组成氧气、臭氧等单质。
典题热题新题
例1:
碳元素有金刚石、石墨和无定形碳等多种单质,下列关于碳单质的叙述正确的是()
A.都是黑色固体B.碳原子的排列方式都相同?
C.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳D.都能使红墨水褪色?
思路解析:
金刚石是无色透明的,所以A选项不对;这几种物质正是因为碳原子排列方式不同所以结构不同,是不同的物质,所以B选项错;金刚石、石墨和无定形碳都是碳元素形成的单质,其燃烧产物相同,都是二氧化碳;这三种物质中,只有无定形碳是疏松多孔的物质,具有吸附性,能使红墨水褪色,所以D选项错。
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答案:
C
深化升华
该题考查了对同种元素可以组成不同单质的理解,进一步提高了对组成结构决定性质、性质决定用途基本原理的认识。
金刚石、石墨和无定形碳等单质都是由碳元素组成的,虽组成元素完全一样,但因结构不同,又是完全不同的几种物质,性质差别很大。
如金刚石无色透明、硬度极大、不导电,石墨呈灰黑色、质软、具有良好的导电性,木炭、活性炭有较强的吸附性等,用途也各不相同。
例2:
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(图C),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(图D)。
图A、图B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。
思路解析:
由于碳原子排列方式的不同,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。
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答案:
(1)碳原子的排列方式不同。
(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减少的质量。
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分析题目时应将足球烯和碳纳米管的结构、性质与金刚石和石墨的结构、性质相联系。
例3:
据《美国化学杂志》报道,中国科学家以二氧化碳为碳源,金属钠为还原剂,在470℃、80MPa下合成出金刚石,具有深远意义。
下列说法不正确的是()?
A.由二氧化碳合成金刚石是化学变化?
B.金刚石是碳的一种同位素?
C.钠被氧化最终生成碳酸钠?
D.金刚石中只含有非极性共价键?
思路解析:
判断过程属于物理变化还是化学变化的关键是看是否产生新的物质,由二氧化碳合成金刚石产生新的物质属于化学变化,金刚石是一种单质而不是元素。
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答案:
B?
深化升华
此题综合性较强,考查的知识点较多,既有概念方面的问题,又有化学性质方面的问题,如钠被氧化最终生成碳酸钠,还有理论方面的问题,如共价键。
只要这些基本知识比较扎实,此问题不难解决。
例4:
水煤气厂生产煤气,将水加热成蒸气,通过赤热的碳,得到氢气和一氧化碳。
王老师为了说明其化学原理,画出了如图所示的卡通片,其中A图表示?
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(物质),是剂;B图表示(物质),是剂;写出该反应的化学方程式。
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AB?
思路解析:
根据氧化还原反应的原理,氧化剂给出氧原子,还原剂得到氧原子,从反应H2O+CH2+CO可看出,H2O给出氧原子,是氧化剂;碳得到氧原子,是还原剂。
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答案:
H2O氧化C还原H2O+CH2+CO
深化升华
本题首先要学会读图片,根据图片提供的信息,给出氧原子的应该是水,得到氧原子的应该是碳。
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- 初三化学 单质 复习 教学
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