“碳的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)中兩個實驗的應(yīng)用

徐春蕓

摘要：在初中化學(xué)教材中“碳的化學(xué)性質(zhì)”這一節(jié)的教學(xué)中，就兩個實驗做了補(bǔ)充和改進(jìn)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：化學(xué)性質(zhì);實驗改進(jìn);化學(xué)教學(xué)

文章編號：1008-0546（2019）03-0086-03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.028

“碳的化學(xué)性質(zhì)”是人教版義務(wù)教育教科書化學(xué)九年級上冊第六單元課題1“金剛石、石墨和c60”第二課時的內(nèi)容。本單元是繼第二、四單元學(xué)習(xí)空氣、氧氣和水以后，學(xué)習(xí)的又一個元素化合物知識的單元。學(xué)習(xí)碳及其氧化物的性質(zhì)以及它們之間的衍變關(guān)系，為以后學(xué)習(xí)燃料及其利用、金屬和金屬材料、酸和堿等單元的內(nèi)容打下一定基礎(chǔ)，具有承上啟下的地位。本節(jié)課是本單元的開始，為后面進(jìn)一步學(xué)習(xí)碳的氧化物起著鋪墊的作用。除了碳的化學(xué)性質(zhì)等陳述性知識，背后還承載著認(rèn)識物質(zhì)的科學(xué)思想和方法的工具性功能和價值。

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了氧氣的性質(zhì)，并對氫氣有所認(rèn)識，已經(jīng)獲得了不少有關(guān)碳的知識，知道了碳具有可燃性。但從得失氧的角度認(rèn)識物質(zhì)的氧化性和還原性、從定量的角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的觀念有待建立。認(rèn)識碳的化學(xué)性質(zhì)是本節(jié)的教學(xué)重點，而其中認(rèn)識碳的還原性和還原反應(yīng)概念的構(gòu)建則是本節(jié)的難點。為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，突破重難點，我著重設(shè)計了兩個實驗活動。

一、實驗一認(rèn)識碳的可燃性

1.實驗?zāi)康?/p>

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識碳的可燃性的同時，將對比思想、守恒思想以及實驗方法等滲透在其中，幫助學(xué)生初步構(gòu)建元素觀，認(rèn)識定量研究對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重大作用，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.實驗用品

一氧化碳檢測儀、分別裝有不同氣體（氧氣、二氧化碳、一氧化碳、木炭在氧氣中燃燒后的氣體）樣本的集氣瓶。

3.實驗教學(xué)過程

首先回顧舊知識，由木炭在氧氣中的燃燒，引出碳單質(zhì)的可燃性。

接著提出問題：根據(jù)反應(yīng)物的元素組成，請你推測，木炭在氧氣中燃燒，還可能生成什么氣體？

因為學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了第五單元質(zhì)量守恒定律的相關(guān)內(nèi)容，所以很容易猜想到一氧化碳，進(jìn)而想到可以通過實驗證明一氧化碳的生成。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，進(jìn)行有依據(jù)的猜測，可以幫助學(xué)生強(qiáng)化元素守恒的思想，初步構(gòu)建元素觀。

在講解碳的不充分燃燒時，教材沒有安排實驗，學(xué)生缺少直觀的認(rèn)識，所以我在這里補(bǔ)充了一個實驗。利用一氧化碳檢測儀，分別對氧氣、二氧化碳、一氧化碳及木炭在氧氣中燃燒后的氣體進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)將探頭伸入盛有氧氣和二氧化碳的集氣瓶時，檢測儀不報警;而伸入盛有一氧化碳和木炭在氧氣中燃燒后的集氣瓶時，檢測儀報警。這組實驗操作簡單，現(xiàn)象明顯。通過對比實驗，讓學(xué)生知道碳不完全燃燒會產(chǎn)生一氧化碳。再通過化學(xué)方程式的書寫，從定量的角度，認(rèn)識反應(yīng)的本質(zhì)，得出反應(yīng)物的量不同，產(chǎn)物可能不同的結(jié)論。

接下來，進(jìn)一步拓展提升：讓學(xué)生分析木炭在氧氣中燃燒后的集氣瓶中可能的氣體組成。容易出現(xiàn)的錯誤猜想是一氧化碳與氧氣共存的情況，在此處要注意引導(dǎo)學(xué)生分析，得出正確結(jié)論。

最后，師生共同總結(jié)出利用數(shù)軸法，理論上判斷碳與氧氣反應(yīng)后產(chǎn)物的方法：當(dāng)碳與氧氣的質(zhì)量比為3：4時，恰好反應(yīng)，氣體為CO;當(dāng)碳與氧氣的質(zhì)量比為3：8時，恰好反應(yīng)，氣體為cO2;當(dāng)碳與氧氣的質(zhì)量比大于3/8小于3/4時，恰好反應(yīng)，氣體為CO2和CO;當(dāng)碳與氧氣的質(zhì)量比大于3/4時，碳過量，氣體只有CO;當(dāng)碳與氧氣的質(zhì)量比小于3/8時，氧氣過量，氣體為cO2和O2。

二、實驗二認(rèn)識碳的還原性

1.實驗?zāi)康?/p>

認(rèn)識碳的還原性的關(guān)鍵就是實驗的成功。在對實驗進(jìn)行改進(jìn)后，實驗現(xiàn)象明顯。結(jié)合化學(xué)方程式，再借助直觀的動畫，并通過與前面所學(xué)的氧化反應(yīng)進(jìn)行對比，讓學(xué)生真切感受到還原反應(yīng)“奪氧”的過程，難點自然迎刃而解。

2.實驗用品

試管、濾紙、氧化銅、酒精燈、鐵架臺、坩堝鉗、澄清石灰水、一氧化碳檢測儀、稀硫酸、蒸發(fā)皿。

3.實驗教學(xué)過程

在教材中是通過碳與氧化銅的反應(yīng)來說明碳的還原性。碳的還原性和還原反應(yīng)是這節(jié)課的教學(xué)難點，只有基于實驗事實，從得失氧的角度加以分析，才能突破教學(xué)難點。因此，實驗的成功，是達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，突破教學(xué)重難點的保證。然而若按傳統(tǒng)方法進(jìn)行該實驗，不僅耗時長，而且成功率低，往往看不到紅色的銅生成。原因可能是碳和氧化銅的晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，引發(fā)反應(yīng)的溫度較高;此反應(yīng)為固相間的反應(yīng)，反應(yīng)在表面進(jìn)行等。為了能夠在短時間內(nèi)顯現(xiàn)出明顯的效果，在研究相關(guān)文獻(xiàn)、并多次實驗的基礎(chǔ)上，我對課本原有實驗進(jìn)行了一些改進(jìn)。主要的改進(jìn)點是碳的來源--這里選擇濾紙。濾紙的主要成分是纖維素，在加熱過程中纖維素脫水碳化，生成活性極高的還原性炭。實驗時，將1g氧化銅粉末均勻涂滿整張濾紙，卷起后放入試管進(jìn)行實驗。實驗時觀察到澄清石灰水變渾濁，收集反應(yīng)生成的氣體，并用一氧化碳檢測儀檢測，檢測儀不報警;反應(yīng)停止后，試管中可以觀察到紅色的物質(zhì)，再經(jīng)過后續(xù)實驗，利用稀硫酸進(jìn)行產(chǎn)物檢驗，證明紅色物質(zhì)是銅。由此可知，反應(yīng)的產(chǎn)物是銅和二氧化碳。

也可以把均勻涂滿氧化銅粉末的濾紙直接點燃，移入蒸發(fā)皿?？梢杂^察到濾紙燃燒時，火焰黃中帶綠，燃燒過的地方亦呈現(xiàn)瞬間紅熱狀。燃燒結(jié)束后，蒸發(fā)皿內(nèi)幾乎全為紅色灰燼。在實驗成功的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生書寫化學(xué)方程式，再借助動畫來幫助學(xué)生更好地理解還原反應(yīng)，并通過與前面所學(xué)的氧氣氧化性的對比，加深對碳的還原性的認(rèn)識。

4.實驗圖片，見圖4～圖6。

三、結(jié)束語

實驗一是為了講解碳的可燃性。在學(xué)生已知碳的可燃性，并知道碳與氧氣反應(yīng)可以生成二氧化碳的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步拓展提升，我借助一氧化碳檢測儀，先從定性的角度對碳與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行再探究。再結(jié)合化學(xué)方程式，從定量的角度對化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)進(jìn)行分析，實現(xiàn)了從定性到定量的飛躍。同時幫助學(xué)生初步樹立條件不同，產(chǎn)物可能不同的思想。

實驗二是認(rèn)識碳的還原性，這是本節(jié)課的教學(xué)重難點。我從三個方面來突破這個難點。首先對實驗進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后，保證了實驗的成功率，可以在短時間內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的現(xiàn)象;在實驗成功的基礎(chǔ)上，結(jié)合化學(xué)方程式，借助反應(yīng)的微觀動畫，同時與前面所學(xué)的氧化反應(yīng)和氧化性進(jìn)行對比，使學(xué)生從直觀形象的角度認(rèn)識碳的還原性。