第六單元碳和碳的化合物一、單元課標解讀1.內(nèi)容要求課標內(nèi)容要求1.物質(zhì)的性質(zhì)與應用（1）認識碳單質(zhì)的多樣性及物理性質(zhì)差異；（2）通過實驗探究二氧化碳的性質(zhì)（溶解性、與水的反應、與石灰水的反應）；（3）了解化石燃料（煤、石油、天然氣）的成分及綜合利用途徑（焦化、液化、氣化）；（4）理解物質(zhì)性質(zhì)決定用途（如活性炭吸附、干冰制冷、石墨烯材料應用）。2.物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)（1）認識碳元素是組成有機物的基礎(chǔ)元素；（2）從原子排列方式差異解釋碳單質(zhì)性質(zhì)差異（如金剛石/石墨結(jié)構(gòu)模型）。3.物質(zhì)的化學變化（1）掌握碳單質(zhì)的化學性質(zhì)（可燃性、還原性）（2）理解二氧化碳參與的反應（碳酸生成、光合作用）；（3）認識化石燃料燃燒的產(chǎn)物及能量轉(zhuǎn)化。4.科學探究與化學實驗必做實驗：（1）二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)探究（2）燃燒條件的探究?；瘜W與社會·跨學科實踐分析碳循環(huán)對維持生態(tài)平衡的意義；設(shè)計低碳行動方案（如調(diào)查家用燃料變遷、垃圾回收利用）；討論溫室效應與碳中和的社會性議題。2.學業(yè)要求課標學業(yè)要求1.知識理解與應用（1）能列舉碳單質(zhì)的種類及典型用途（如金剛石切割工具、石墨電極）；（2）能用化學方程式表示碳與氧氣、二氧化碳與水的反應；（3）能解釋自然界中碳循環(huán)的過程及意義。2.實驗探究能力（1）能獨立完成二氧化碳的制取與性質(zhì)實驗，規(guī)范操作并記錄現(xiàn)象；（2）能設(shè)計實驗驗證活性炭的吸附性、燃燒條件探究方案。3.問題解決能力（1）基于物質(zhì)性質(zhì)分析實際問題（如防毒面具中的活性炭、干冰人工降雨）；（2）運用“性質(zhì)決定用途”的化學觀念，評價化石燃料綜合利用的合理性；（3）參與跨學科實踐（如設(shè)計低碳方案、水質(zhì)檢測），提出可行性建議。4.社會責任感（1）能辯證分析化石燃料使用的利與弊（2）形成節(jié)約資源、綠色發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展觀。3.學科核心素養(yǎng)要求核心素養(yǎng)具體要求化學觀念1.元素觀：認識碳元素是生命物質(zhì)的基礎(chǔ)；2.變化觀：理解碳單質(zhì)與二氧化碳的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律；3.能量觀：認識化石燃料燃燒中的能量轉(zhuǎn)化?？茖W思維1.分類與比較：基于結(jié)構(gòu)差異區(qū)分碳單質(zhì)性質(zhì)；2.證據(jù)推理：通過實驗現(xiàn)象推斷二氧化碳性質(zhì)（如使石灰水變渾濁）；3.模型認知：用原子排列模型解釋金剛石硬度、石墨導電性?？茖W探究與實踐1.實驗設(shè)計：完成二氧化碳制取及性質(zhì)探究實驗；2.跨學科實踐：開展“家用燃料變遷調(diào)查”“水質(zhì)檢測”等活動，融合技術(shù)、工程方法解決問題?？茖W態(tài)度與責任1.社會責任：關(guān)注溫室效應、碳中和等社會議題，踐行低碳生活；2.科學倫理：認識化石燃料合理開發(fā)與環(huán)境保護的平衡；3.創(chuàng)新意識：贊賞碳材料（如石墨烯）的科技價值。二、單元概述與結(jié)構(gòu)1.單元概述本單元圍繞碳和碳的化合物展開系統(tǒng)學習，碳元素雖在地殼中含量僅0.09%，卻與生命、能源、材料等領(lǐng)域密切相關(guān)，是構(gòu)建物質(zhì)世界的重要元素。單元內(nèi)容分為三部分，第一部分認識碳單質(zhì)，介紹了金剛石、石墨、C??等碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途，以及木炭、活性炭等無定形碳的應用，同時闡述了碳單質(zhì)在常溫下化學性質(zhì)不活潑，高溫或加熱時能與氧氣、金屬氧化物及非金屬氧化物反應的化學性質(zhì)，重點講解了碳的還原性及相關(guān)反應方程式；第二部分探究二氧化碳的性質(zhì)與制法，涵蓋二氧化碳的物理性質(zhì)（無色無味、密度比空氣大、能溶于水，干冰易升華）、化學性質(zhì)（與水反應生成碳酸、與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀、不燃燒也不支持燃燒），實驗室制取二氧化碳的原理、裝置設(shè)計與注意事項，以及二氧化碳在滅火、制碳酸飲料、作氣體肥料等方面的應用；第三部分綜合利用化石燃料，說明煤、石油、天然氣等化石燃料的成因與主要成分，其燃燒釋放能量的原理及在能源供應中的作用，分析了化石燃料燃燒帶來的環(huán)境問題，同時介紹了煤的焦化、液化、氣化及石油的分餾與化工轉(zhuǎn)化等綜合利用方式，探討了能源結(jié)構(gòu)清潔化、低碳化的發(fā)展方向。單元編寫側(cè)重點在于立足碳元素的核心地位，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的邏輯主線，通過對比不同碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異解釋其性質(zhì)與用途的不同，結(jié)合實驗探究（如二氧化碳溶于水的實驗、實驗室制取二氧化碳的裝置設(shè)計）增強知識的實踐性，聯(lián)系生活實際（如碳酸飲料、舞臺煙霧、化石燃料的日常應用）與環(huán)境問題（溫室效應、大氣污染），體現(xiàn)化學知識的應用價值與社會責任，同時注重知識的連貫性與系統(tǒng)性，從碳單質(zhì)到含碳化合物，再到化石燃料的綜合利用，逐步拓展碳元素的知識體系。學生學習時需注意以下幾點：一是重視結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、用途的關(guān)聯(lián)，理解碳原子的結(jié)合方式不同是碳單質(zhì)性質(zhì)差異的根本原因，學會根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)推導用途，依據(jù)用途反推物質(zhì)性質(zhì)；二是熟練掌握重要化學方程式的書寫與配平，如碳的燃燒反應、二氧化碳的生成與檢驗反應、化石燃料燃燒反應等，明確反應條件對反應產(chǎn)物的影響（如碳與氧氣反應時氧氣充足與否生成不同產(chǎn)物）；三是強化實驗探究能力，理解實驗室制取氣體的一般思路，掌握二氧化碳制取裝置的選擇依據(jù)、操作注意事項，能通過實驗現(xiàn)象分析物質(zhì)性質(zhì)；四是關(guān)注知識的實際應用與環(huán)境意義，結(jié)合生活實例理解碳和碳的化合物的作用，認識化石燃料合理利用與環(huán)境保護的重要性，樹立綠色化學與可持續(xù)發(fā)展的理念；五是注重知識的梳理與整合，構(gòu)建碳及其化合物的轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)，理清不同物質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系，形成完整的知識體系。課題內(nèi)容概述與編寫意圖課題內(nèi)容概述編寫意圖第一節(jié)認識碳單質(zhì)對比金剛石、石墨、C??的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及用途；探究碳的化學性質(zhì)（還原性）；拓展石墨烯等新型碳材料。通過同素異形體現(xiàn)象，強化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”；結(jié)合科技創(chuàng)新（石墨烯），培養(yǎng)科學思維與創(chuàng)新意識。第二節(jié)探究二氧化碳實驗探究CO?的物理性質(zhì)（溶解性）、化學性質(zhì)（與水、石灰水反應）；實驗室制法（石灰石+稀鹽酸）。以實驗為核心，培養(yǎng)觀察能力與探究能力；聯(lián)系生活（滅火、溫室效應），深化STS教育。第三節(jié)綜合利用化石燃料化石燃料的燃燒與能量轉(zhuǎn)化；煤的焦化/液化/氣化、石油分餾及化工應用；清潔能源發(fā)展方向。強調(diào)資源綜合利用與可持續(xù)發(fā)展；滲透“綠色化學”理念，培養(yǎng)社會責任意識。2.單元結(jié)構(gòu)三、單元教學目標與重難點1.教學目標（1）認識碳單質(zhì)的多樣性（金剛石、石墨、C??等），理解其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途的關(guān)系。（2）掌握二氧化碳的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)及實驗室制法，理解其在自然界和生活中的作用。（3）了解化石燃料的組成、燃燒產(chǎn)物及綜合利用途徑，樹立資源合理利用與環(huán)境保護意識。（4）通過實驗探究（如二氧化碳溶解性、還原性實驗），發(fā)展科學探究能力與證據(jù)推理素養(yǎng)。（5）認識碳循環(huán)對生態(tài)平衡的重要性，辯證看待二氧化碳的“功”與“過”。2.教學重點（1）碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異與性質(zhì)、用途的聯(lián)系。（2）二氧化碳的性質(zhì)（溶解性、與水和石灰水反應）及實驗室制法。（3）碳和一氧化碳的還原性及其應用。（4）化石燃料的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展。3.教學難點（1）從微觀結(jié)構(gòu)（原子排列方式）解釋碳單質(zhì)性質(zhì)差異（如金剛石硬度大、石墨導電）。（2）二氧化碳與水反應生成碳酸的可逆性探究。（3）還原反應的概念理解（以碳還原氧化銅為例）。（4）化石燃料綜合利用的工業(yè)流程（煤的焦化、液化、氣化）及產(chǎn)物分析。4.學情分析已有知識基礎(chǔ)：1.已學知識 （1）掌握物質(zhì)分類核心概念，能區(qū)分純凈物與混合物、單質(zhì)與化合物，明確單質(zhì)由同種元素組成，為理解碳單質(zhì)的類別屬性奠定理論基礎(chǔ)。（2）了解原子、分子的構(gòu)成及物質(zhì)的微觀構(gòu)成規(guī)律，知曉微粒結(jié)合方式的差異會影響物質(zhì)性質(zhì)，可初步解釋碳單質(zhì)性質(zhì)不同的本質(zhì)原因。（3）熟練掌握化學方程式的書寫、配平及含義解讀，理解化學反應的基本特征與能量變化，能應對本單元中碳相關(guān)反應方程式的學習。（4）明確物理變化與化學變化的本質(zhì)區(qū)別，能判斷常見變化類型，為分析碳單質(zhì)燃燒、二氧化碳制備等過程中的變化提供判斷依據(jù)。2.學生已有基礎(chǔ)（1）具備氧氣的性質(zhì)、實驗室制取與收集的相關(guān)知識，掌握實驗室制取氣體的一般思路（反應原理、裝置選擇、檢驗驗滿等），可遷移應用于二氧化碳的實驗室制法探究。（2）擁有基礎(chǔ)實驗操作技能，能規(guī)范完成藥品取用、試管振蕩、加熱、氣體收集等操作，滿足本單元二氧化碳性質(zhì)驗證、制取等實驗的操作需求。（3）知曉鉆石、木炭、活性炭、煤、石油、天然氣等含碳物質(zhì)的日常用途，對溫室效應等環(huán)境問題有初步認知，能建立生活經(jīng)驗與化學知識的關(guān)聯(lián)。（4）結(jié)合生物學科知識了解植物光合作用需要二氧化碳，具備簡單的數(shù)據(jù)分析與圖表解讀能力，可輔助理解二氧化碳的生態(tài)意義及能源消費結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容?？赡苡龅降睦щy：（1）難以理解同種碳原子構(gòu)成的碳單質(zhì)性質(zhì)、用途差異大，無法關(guān)聯(lián)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀特性。（2）本單元化學方程式多且反應條件特殊，易出現(xiàn)配平錯誤、條件遺漏等問題。（3）遷移氧氣制取思路設(shè)計二氧化碳制取裝置時，對裝置選擇邏輯理解不透徹。（4）混淆二氧化碳與水的不同反應（生成碳酸、光合作用），難辨反應差異本質(zhì)。解決方法：（1）借助結(jié)構(gòu)模型+對比表格，強化“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途”邏輯，結(jié)合實例加深理解。（2）分類梳理方程式，標注關(guān)鍵反應條件，通過專項訓練和易錯點辨析鞏固書寫。（3）對比氧氣與二氧化碳制取差異，提煉氣體制取通用思路，小組討論裝置優(yōu)缺點。（4）結(jié)合實驗現(xiàn)象和反應方程式，明確反應條件、反應物差異，區(qū)分反應類型與產(chǎn)物。與后續(xù)知識的關(guān)聯(lián)：本單元碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識，為后續(xù)學習有機物奠定基礎(chǔ)。有機物均以碳骨架為核心，碳單質(zhì)的成鍵特點可幫助理解有機物中碳原子的結(jié)合方式與結(jié)構(gòu)多樣性。二氧化碳的制備原理、氣體收集與檢驗方法，是后續(xù)學習其他氣體（如氫氣、氨氣等）制取的重要參考，進一步強化實驗室制取氣體的通用思路與實驗設(shè)計邏輯。碳的還原性及氧化還原反應規(guī)律，將延伸到高中化學中復雜氧化還原反應的分析，為理解金屬冶煉、電化學等知識提供核心理論支撐，深化對反應本質(zhì)的認知?；剂系木C合利用與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容，銜接后續(xù)環(huán)境化學、能源化學知識，助力理解清潔能源開發(fā)、碳循環(huán)與碳中和等熱點問題，構(gòu)建“資源利用環(huán)?！钡南到y(tǒng)思維。四、分課題教學目標與教學建議第一節(jié)認識碳單質(zhì)教學目標教學建議1.舉金剛石、石墨、C??等碳單質(zhì)，描述其物理性質(zhì)及典型用途（如金剛石切割、石墨電極）。2.通過結(jié)構(gòu)模型對比，理解碳原子排列方式不同導致性質(zhì)差異。3.通過實驗探究碳的化學性質(zhì)（可燃性、還原性），書寫相關(guān)化學方程式。4.了解碳材料前沿進展（石墨烯、碳納米管），感悟科技創(chuàng)新精神。1.情境導入：展示鉆石首飾、鉛筆芯、活性炭包等實物，引導學生思考“為何成分相同卻用途迥異”。2.結(jié)構(gòu)對比：利用教材圖61至63的模型，動態(tài)演示金剛石（空間網(wǎng)狀）、石墨（層狀）、C60（球狀）結(jié)構(gòu)，對比物性差異。3.還原性探究：演示“碳還原氧化銅”實驗，引導學生觀察現(xiàn)象（黑色變紅色、石灰水變渾），分析還原反應本質(zhì)。4.前沿拓展：播放石墨烯發(fā)現(xiàn)過程的紀錄片片段，組織討論“撕膠帶法”對科學探究的啟示。5.聯(lián)系生活：分析木炭取暖、一氧化碳中毒案例，強調(diào)碳燃燒的充分性及安全用碳意識。第二節(jié)探究二氧化碳的性質(zhì)與制法教學目標教學建議1.描述二氧化碳的物理性質(zhì)（無色無味、密度大于空氣、能溶于水）及固態(tài)形式（干冰）的應用。2.通過實驗探究二氧化碳的化學性質(zhì)：與水反應生成碳酸、與石灰水反應生成沉淀。3.掌握實驗室制取二氧化碳的原理（石灰石+稀鹽酸）、裝置及檢驗方法。4.辯證認識二氧化碳的生態(tài)價值（光合作用）與溫室效應問題。1.性質(zhì)探究：分組實驗：①向集滿CO?的礦泉水瓶加水，觀察瓶變癟；②滴石蕊試液→加熱，分析碳酸的不穩(wěn)定性。2.制法設(shè)計：提供錐形瓶、長頸漏斗等儀器，引導學生設(shè)計“固液常溫型”制取裝置，對比教材圖68優(yōu)化方案。3.生活應用：討論干冰保鮮、舞臺煙霧的原理；模擬“菜窖燭火試驗”，強調(diào)CO?濃度過高的危險性。4.創(chuàng)新實驗：開展家庭小實驗：用雞蛋殼（CaCO?）與食醋反應制CO?，驗證其滅火性質(zhì)（如熄滅蠟燭）。第三節(jié)綜合利用化石燃料教學目標教學建議1.列舉煤、石油、天然氣等化石燃料的組成及燃燒產(chǎn)物，認識其作為能源的重要性。2.解釋化石燃料燃燒造成的環(huán)境問題（SO?/NO?污染、溫室效應）。3.說明煤的綜合利用途徑（焦化、液化、氣化）及石油分餾產(chǎn)品的用途。4.討論開發(fā)清潔能源（氫能、太陽能等）的必要性，形成可持續(xù)發(fā)展觀。1.燃燒分析：對比煤、汽油、天然氣燃燒的化學方程式，歸納產(chǎn)物差異，討論脫硫技術(shù)對減排的意義。2.綜合利用：繪制煤焦化產(chǎn)物（焦炭、煤焦油、焦爐氣）用途思維導圖；展示石油分餾塔模型，解釋分餾原理。3.能源結(jié)構(gòu)：分析教材圖610火電流程及“我國能源消費結(jié)構(gòu)”數(shù)據(jù)圖，辯論“減煤增綠”的可行性策略。4.社會調(diào)查：開展“家用燃料變遷”調(diào)研（柴薪→煤→液化氣→天然氣），撰寫報告并提出節(jié)能建議。五、單元課時安排課題名稱課時分配內(nèi)容要點第一節(jié)

認識碳單質(zhì)1課時介紹金剛石（正四面體結(jié)構(gòu)、硬度大，用于切割）、石墨（層狀結(jié)構(gòu)、質(zhì)軟導電，作鉛筆芯/電極）、C60的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)；講解碳單質(zhì)化學性質(zhì)：常溫穩(wěn)定、點燃時的完全/不完全燃燒、高溫還原氧化銅，明確“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。第二節(jié)

探究二氧化碳的性質(zhì)與制法1課時實驗感知CO?無色無味、密度大、能溶于水（干冰升華用途）；驗證其化學性質(zhì)：與水生成碳酸（石蕊變色）、使澄清石灰