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2019-2020年高中化學(xué) 第3章 自然界中的元素 第1節(jié) 碳的多樣性教案 魯科版必修1 【引入】在初中我們接觸過(guò)碳，知道碳既是構(gòu)成生物體的基本元素，又是構(gòu)成地殼中巖石和化石燃料的主要元素。碳以多種形態(tài)存在于自然界中。今天，我們一起來(lái)感受碳的多樣性。 【指導(dǎo)閱讀】 閱讀P60第一部分：多種多樣的碳單質(zhì)。 【展示模型】 展示C60、石墨、金剛石的球棍模型 【設(shè)問(wèn)】 通過(guò)初中的學(xué)習(xí)和剛才的閱讀，你已獲得了有關(guān)碳單質(zhì)的哪些內(nèi)容？你還有哪些疑問(wèn)？（該部分內(nèi)容由學(xué)生歸納，老師點(diǎn)評(píng)） 已經(jīng)了解的知識(shí)和可能提出的問(wèn)題歸納如下： 1、 三者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（簡(jiǎn)單介紹碳原子的排列情況）； 2、 同素異形體的概念。（由同一種元素組成的性質(zhì)不同的幾種單質(zhì)，叫做該元素的同素異形體）。 3、 碳的各種單質(zhì)的物理性質(zhì)相異的主要原因是什么？（碳原子的排列不同，在這里可以采用比喻的方法，把碳原子比喻為建筑用的磚，把金剛石、石墨、C60比喻成用磚蓋成的建筑物，用相同的磚但不同的方式蓋成的建筑物，其外型不同，牢固程度可能會(huì)存在較大差異。） 4、 碳的各種單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)是否相同？為什么？（相同。因?yàn)橛赏N元素組成。） 5、 如何證明石墨、金剛石都是由碳元素組成？（介紹史實(shí)：1797年英國(guó)化學(xué)家錢南為了測(cè)出金剛石的成分，做了一個(gè)非常昂貴的實(shí)驗(yàn)。他將金剛石放在密閉的、充滿氧氣的箱子里進(jìn)行燃燒（箱子是純金制的），結(jié)果卻令人非常意外—箱子里的氣體成分竟然是二氧化碳。） <思考>：為了證明金剛石是由碳元素組成的，錢南測(cè)出生成氣體的成分是CO2后，還需測(cè)定其他數(shù)據(jù)嗎？ 6、了解C60、碳納米管的相關(guān)知識(shí)。建議課前布置任務(wù)，課堂上讓學(xué)生交流。老師做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)記錄。 【過(guò)渡】 盡管碳元素有多種同素異形體，但它在自然界主要是以化合物的形式存在的。例如：蛋白質(zhì)、淀粉、天然氣等有機(jī)化合物；CO2、碳酸鹽等無(wú)機(jī)化合物。下面，我們一起來(lái)探討有著重要用途的兩種含碳無(wú)機(jī)化合物——碳酸鈉、碳酸氫鈉。 【方法導(dǎo)引】 你已經(jīng)知道了碳酸鈣的化學(xué)性質(zhì)，碳酸鈉和碳酸氫鈉是否具有類似的化學(xué)性質(zhì)呢？（引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)比類似物質(zhì)性質(zhì)的方法來(lái)預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，避免實(shí)驗(yàn)的盲目性。） 【活動(dòng)探究】 Na2CO3 和 NaHCO3 的化學(xué)性質(zhì)。 <實(shí)施步驟>： 1、分組（將學(xué)生每四人分為一組，建議提前完成分組） 2、提出假設(shè) 3、探討實(shí)驗(yàn)方案 4、實(shí)驗(yàn)并做好記錄 5、找兩個(gè)小組匯報(bào)活動(dòng)成果，教師做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)。 【歸納點(diǎn)評(píng)】根據(jù)匯報(bào)成果由學(xué)生歸納Na2CO3 和 NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)，教師點(diǎn)評(píng)并板書。 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 加熱 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 2NaHCO3======Na2CO3+H2O+CO2↑ <練習(xí)>：寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。 【問(wèn)題討論】 （1） 如何鑒別一種固體物質(zhì)是Na2CO3還是NaHCO3？ （2） 碳酸鹽和碳酸氫鹽之間如何轉(zhuǎn)化？ 碳酸氫鹽 H2CO3 加熱，加堿 碳酸鹽 （3）Na2CO3 和 NaHCO3化學(xué)性質(zhì)不同的原因是什么？ 【活動(dòng)探究建議】教師需要充分預(yù)計(jì)到探究活動(dòng)中出現(xiàn)的各種情況以及解決的方法，試劑、儀器的準(zhǔn)備要為學(xué)生的探究提供完全開(kāi)放的環(huán)境。例如： 1、 實(shí)驗(yàn)藥品應(yīng)多提供幾種常見(jiàn)的酸供學(xué)生選擇，應(yīng)提供一些鹽（如氯化鋇等）溶液。 2、 提供的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、鹽酸的物質(zhì)的量濃度應(yīng)該有相同，有不同，供學(xué)生做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇。（例如：學(xué)生可能會(huì)做實(shí)驗(yàn)對(duì)比生成氣體的速率，進(jìn)而討論生成氣體速率不同的原因。） 3、 因?yàn)镹aHCO3溶液與NaOH溶液的反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象，故應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。 4、 對(duì)上述各項(xiàng)有進(jìn)行或進(jìn)行得較好的小組或個(gè)人給予充分的肯定并記錄在檔案袋中。 第二課時(shí) 【復(fù)習(xí)提問(wèn)】 Na2CO3 和 NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)有哪些？ 【引入新課】通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道碳及其化合物間可以相互轉(zhuǎn)化。那么，在自然界和生產(chǎn)、生活中碳及其化合物間是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？ 【指導(dǎo)閱讀】 閱讀P64-66 自然界中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化。 【討論交流】學(xué)生交流，教師點(diǎn)評(píng)并做好表現(xiàn)性評(píng)價(jià)。 （1）CO2是通過(guò)哪些途徑進(jìn)入大氣中的？ （2）海水中的含碳物質(zhì)是從哪里來(lái)的？ （3）若大氣中沒(méi)有CO2會(huì)怎么樣？CO2過(guò)量又會(huì)怎么樣？ 【過(guò)渡】 碳的化合物在自然界中的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了許多奇跡，自然界中美妙的石筍、鐘乳石和石柱的形成，都與這種轉(zhuǎn)化密切相關(guān)（展示一些有關(guān)溶洞的圖片）。下面，我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬溶洞的形成。 【活動(dòng)探究】 通過(guò)閱讀材料，討論溶洞形成的原因，設(shè)計(jì)和實(shí)施簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)--模擬溶洞的形成。 <實(shí)施步驟>： 1、指導(dǎo)閱讀P65-模擬溶洞的形成。 2、討論溶洞形成的原因 3、設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)的方案 4、實(shí)施模擬實(shí)驗(yàn) 5、完成下列表格 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 有關(guān)的化學(xué)方程式 （或離子方程式） 6、通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步體會(huì)鐘乳石、石柱的形成過(guò)程。 【指導(dǎo)閱讀】 閱讀P66-67 -生產(chǎn)和生活中碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化。 【交流研討】 學(xué)生通過(guò)交流、研討，回答下列問(wèn)題： 1、描述高爐煉鐵過(guò)程中碳元素所發(fā)生的化學(xué)變化，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 2、用化學(xué)反應(yīng)方程式描述下面轉(zhuǎn)化過(guò)程，指出所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的氧化劑和還原劑。 C CO CO2 3、水垢的主要成分是什么？它是怎樣形成的？如何除去水壺中的水垢？寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 4、在生產(chǎn)和生活中還有哪些碳及其化合物間轉(zhuǎn)化的實(shí)例？ 【概括整合】 學(xué)生自主完成P68的概括??整合。 【布置作業(yè)】P69 1、2、3、4。 【研究性學(xué)習(xí)課題】 查找氮循環(huán)的資料，小組合作畫出氮循環(huán)圖示，寫出短文。重點(diǎn)說(shuō)明氮循環(huán)中涉及到哪些含氮元素的物質(zhì)，它們是如何轉(zhuǎn)化的？