Giáo án Hóa học Lớp 11 - Tiết 23, Bài 15: Cacbon

Ngµy so¹n: 5 th¸ng 11 n¨m 2007 Ngµy gi¶ng: 16 th¸ng 11 n¨m 2007 Ch­¬ng 3: Cacbon – silic TiÕt 23 – bµi 15 Cacbon I – Môc tiªu bµi häc 1- VÒ kiÕn thøc. Biết vị trí của cacbon trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử cacbon. Biết tính chất vật lí (cấu trúc tinh thể, độ cứng, độ dẫn điện) và ứng dụng của một số dạng thù hình của cacbon. Biết một số thông tin về cacbon trong tự nhiên qua tài liệu, hình ảnh. Hiểu được: Cacbon có tính phi kim yếu (oxi hoá hiđro và kim loại canxi), tính khử (khử oxi, oxit kim loại và nhiều hợp chất oxi hoá) Vai trò quan trọng của cacbon đối với đời sống, trong kĩ thuật và quá trình chuyển hoá giữa các dạng thù hình của cacbon. 2- VÒ kü n¨ng: - Viết cấu hình electron nguyên tử cacbon. - Dự đoán tính chất hoá học cơ bảncủa cacbon, biết kiểm tra dự đoán và kết luận tính chất của cacbon. -Biết thực hiện một số thí nghiệm để nghiên cứu tính chất hoá học của cacbon. -Viết được các phương trình hoá học minh hoạ tính chất hoá học của cacbon và xác định đúng vai trò của cacbon trong mỗi phản ứng đó -Vận dụng được những tính chất vật lí và hoá học của cacbon để giải các bài tập và giản thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và trong kĩ thuật. -Biết sử dụng các dạng thù hình của cacbon trong các mục đích khác nhau. - Đọc sách giáo khoa và các tài liệu để thu thập xử lí thông tin và rút ra kết luận. 3 - Về tình cảm thái độ: -HS biết làm việc hợp tác với các học sinh khác để xây dựng kiến thức về cacbon. -Giáo dục tình yêu thiên nhiên và các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Biết cách sử dụng và bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên của đất nước. - Giáo dục đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, thói quen làm việc khoa học, tuân thủ những quy định an toàn trong học tập nghiên cứu và lao động sản xuất. II- ChuÈn bÞ: Giáo viên: Mô hình than chì, kim cương, fuleren, than hoạt tính (phần mềm máy tính) Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Một số hình ảnh cacbon trong tự nhiên. Một số hình ảnh ứng dụng của cacbon. Thí nghiệm phản ứng của cacbon với oxi; cacbon với axit HNO3 đặc nóng (phim) Học sinh: Xem lại kiến thức về cấu trúc tinh thể kim cương (lớp 10), tính chất hoá học của cacbon (lớp 9). III- Tæ chøc ho¹t ®éng d¹y häc: 1- Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số. 2- Kiểm tra bài cũ : Kết hợp trong quá trình học bài mới. 3- Nội dung bài mới Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung bài học GV nêu vấn đề: Trong thực tế đời sống hàng ngày chúng ta có gặp cacbon không? Nêu một vài ví dụ? HS trả lời, GV cho HS quan sát một số hình ảnh về cacbon . GV giới thiệu: Cacbon là nguyên tố đặc biệt trong bảng tuần hoàn, nó có khả năng tạo nhiều hợp chất quan trọng. Trong tiết học này chúng ta sẽ cùng nghiên cứu về nguyên tố cacbon và đơn chất cacbon. Hoạt động 1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử. GV giao phiếu học tập số 1 với nội dung: - Xác định vị trí của cacbon trong bảng tuần hoàn? - Viết cấu hình electron của cacbon? - Nêu đặc điểm cấu tạo nguyên tử cacbon? - Dự đoán các số oxi hoá của cacbon? HS tự trình bày nội dung kết hợp sử dụng bảng tuần hoàn và sách giáo khoa. GV yêu cầu nhận xét, chốt lại nội dung . Hoạt động 2: Tính chất vật lí: GV cung cấp thông tin về các dạng thù hình của cacbon, chốt cho HS biết hai nội dung: GV giao phiếu học tập số 2 : chia học sinh làm 3 nhóm, yêu cầu thảo luận sau đó các nhóm cử đại diện lên trình bày nội dung. Nhóm 1 thực hiện nội dung về kim cương, nhóm 2 thực hiện nội dung về thanchì, nhóm 3 thực hiện nội dung về fuleren. GV hướng dẫn học sinh thu thập thông tin tử tài liệu giáo khoa và trong thực tế để điền kết quả vào bảng : Chương 3 CACBON - SILIC Tiết 23 - Bài 15 Cacbon I, Vị trí và cấu hình electron nguyên tử. - Vị trí trong bảng tuần hoàn: ô thứ 6, nhóm IV A, chu kì 2. - Cấu hình electron: 1s22s22p2 - Lớp ngoài cùng có 4 electron - Các số oxi hoá của cacbon: -4; 0; +2; +4. II, Tính chất vật lí: - Cacbon đơn chất có nhiều dạng thù hình. Đó là kim cương, than chì, fuleren, ceraphit, Lonsdaleit, cacbon ống nano, cacbon xốp nano, cacbon vô định hình (than gỗ, than xương, than muội...) - Mỗi dạng thù hình có tính chất vật lí khác nhau. Tiêu biểu là kim cương, than chì (graphit), Fuleren Kim cương Than chì Fuleren Tính chất lí học Trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhệt kém, rất cứng Màu xám đen, mềm, có tính dẫn điện (yếu hơn kim loại) Tinh thể màu đỏ tía, không hoà tan trong dung môi Cấu tạo Mỗi nguyên tử C liên kết với 4 nguyên tử C khác nằm trên các dỉnh của hình tứ diện đều bằng liên kết cộng hoá trị bền, mỗi nguyên tử C ở trên đỉnh lại liên kết với 4 nguyên tử C khác. - Cấu trúc lớp, - Mỗi nguyên tử cacbon liên kết với 3 nguyên tử cacbon ở đỉnh của một tam giác đều. - Các lớp liên kết với nhau bằng tương tác yếu. Gồm các phân tử C60, C70. Phân tử có cấu trúc hình cầu rỗng, gồm 32 mặt với 60 đỉnh là 60 nguyên tử C Ứng dụng Đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính, bột mài Làm điện cực, nồi nấu chảy hợp kim chịu nhiệt, chất bôi trơn, bột mài Tổng hợp dược liệu, vật liệu cho quang điện tử, dầu nhớt cao cấp GV cho HS quan sát hình ảnh mô hình cấu tạo mạng tinh thể kim cương, than chì, fuleren, GV lưu ý than hoạt tính. Hoạt động 3: Tính chất hoá học GV giao phiếu học tập số 3: - Dạng tồn tại nào của cacbon hoạt động hoá học nhất.? - Hãy dự đoán tính chất hoá học cơ bản của cacbon.(Từ vị trí và cấu tạo nguyên tử của cacbon) - Viết các phản ứng hoá học và cho biết vai trò của cacbon trong mỗi phản ứng đó? - Kết luận về tính chất hoá học của cacbon. HS học tập theo hướng dẫn của GV: - Có thể nhớ lại hoặc nghiên cứu sách giáo khoa để dự đoán và nêu ra phản ứng minh hoạ tính chất hoá học của cacbon là tính khử (tác dụng với oxi và oxit kim loại); tính oxi hoá (tác dụng với hiđro và với kim loại) GV cho HS tái hiện tại các thí nghiệm phản ứng của cacbon với O2 và HNO3, và giới thiệu về phản ứng của cacbon với H2 và kim loại, HS viết phương trình hoá học của phản ứng và xác định vai trò của cacbon trong mỗi phản ứng. GV lưu ý: Phản ứng của cacbon với oxi ở sinh ra CO, là chất khí rất độc do đó khi đun bếp than, không nên để bếp ở trong phòng kín, tránh ngạt thở. Phản ứng toả nhiều nhiệt, liên hệ với thực tế đời sống hàng ngày về phản ứng đốt cháy cacbon. Cho HS xem phim. Chú ý thao tác thí nghiệm tạo NO2 rất độc. Hoạt động 4: ứng dụng GV nêu phiếu học tập số 4: Hãy nêu một số ứng dụng của cacbon? Gợi ý: Suy ra từ tính chất vật lí, hoá học của cacbon và liên hệ những hiểu biết thực tế đời sống GV hướng dẫn HS suy luận từ tính chất lí hoá học của cacbon. Một số ứng dụng đã nghiên cứu trong phần tính chất vật lí .HS tự thu thập từ tài liệu và liên hệ thực tiễn ứng dụng của cacbon vô định hình. GV cho HS quan sát hình ảnh ứng dụng của cacbon. Hoạt động 5: Trạng thái tự nhiên và điều chế. Phiếu học tập số 5: Hãy cho biết trạng thái tự nhiên của cacbon? Gợi ý: Cacbon trong tự nhiên tồn tại ở dạng đơn chất hay hợp chất? Kể tên một số chất trong tự nhiên chứa cacbon? GV tổ chức cho HS tự nghiên cứu tài liệu để biết trạng thái tồn tại của cacbon trong tự nhiên. GV cho HS quan sát hình ảnh một số dạng tồn tại của cacbon trong tự nhiên: các loại khoáng vật, than đá, giới thiệu đôi nét về sự hình thành nguồn cacbon đơn chất trong tự nhiên và sự cần thiết tiết kiệm khi khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên này. GV tổ chức cho HS nghiên cứu tài liệu, liên hệ với thực tiễn để biết phương pháp điều chế các dạng thù hình của cacbon. III, Tính chất hoá học. Cacbon vô định hình là hoạt động hơn cả về mặt hoá học. Ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ, còn khi đun nóng nó phản ứng được với nhiều chất. Trong các phản ứng oxi hoá - khử, cacbon có thể tăng hay giảm số oxi hoá, nên nó thể hiện tính khử hoặc tính oxi hoá. Tuy nhiên tính khử vẫn là tính chất chủ yếu của cacbon. 1, Tính khử. a, Tác dụng với oxi. Phản ứng toả nhiều nhiệt, ở nhiệt độ cao: Do đó sản phẩm khi đốt cacbon trong không khí, ngoài CO2 còn có một ít khí CO. b, Tác dụng với hợp chất. Ở nhiệt độ cao, cacbon có thể khử được nhiều oxit, phản ứng với nhiều chất oxi hoá khác như HNO3, H2SO4 đặc, KClO3 VD: 2, Tính oxi hoá. a, Tác dụng với hiđro. Ở nhiệt độ cao và có chất xúc tác: ( metan) b, Tác dụng với kim loại. Ở nhiệt độ cao, C tác dụng được với một số kim loại tạo thành cacbua kim loại: VD: Nhôm cacbua IV. Ứng dụng Mỗi dạng thù hình của cacbon có ứng dụng riêng do cấu tạo và tính chất của chúng. Kim cương: chế tạo mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, làm bột mài Than chì: làm điện cực, nồi nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế tạo các chất bôi trơn, làm bút chì đen. Than cốc làm chất khử trong luyện kim Than gỗ dùng để chế tạo thuốc nổ đen, thuốc pháo Loại than có hoạt tính hấp phụ mạnh được gọi là than hoạt tính, dùng trong mặt nạ phòng độc, công nghiệp hoá chất. Than muội dùng làm chất độn cao su, sản xuất mực in, xi đánh giày V, Trạng thái tự nhiên. HS thu thập từ tài liệu và một số hình ảnh tư liệu. Cacbon trong tự nhiên tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất, có những khu vực với trữ lượng lớn. VI, Điều chế. Ngoài các dạng cacbon đơn chất trong tự nhiên có thể khai thác còn điều chế cacbon nhân tạo. HS tự tóm tắt những nội dung chính của các phương pháp điều chế . Hoạt động 6: Củng cố bài.về nhà: GV giao nhiệm vụ cho HS : Ph¸t phiÕu häc tËp 6 ®Ó cñng cè bµi häc víi néi dung. 1- Kim c­¬ng vµ than ch× lµ 2 d¹ng thï h×nh cña cacbon v×: A- Cã cÊu t¹o m¹ng tinh thÓ gièng nhau. B- §Òu do nguyªn tè cacbon t¹o nªn. C- Cã tÝnh chÊt vËt lÝ t¬ng tù nhau. D- Cã tÝnh chÊt ho¸ häc kh«ng gièng nhau. H·y chän ®¸p ¸n ®óng 2- H·y chØ râ vai trß cña c¸c bon trong nh÷ng ph¶n øng sau. A- C + O2 ® CO2 C- 3C + 4Al ® Al4C3 B- C + 2CuO ® 2Cu + CO2 D- C + H2O ® CO + H2 - Bài tập 2, 3 sách giáo khoa Hoá học lớp 11 trang 70. - Hướng dấn làm bài tập 4, 5 sách giáo khoa - Bài tập 3.1 đến 3.5 sách Bài tập Hoá học 11.