Bài giảng Tuần 12 - Tiết 23 - Bài 15 : Cacbon

Tuần 12	Ngày soạn: 
Tiết 23	Ngày dạy:
Bài 15 : CACBON
MỤC TIÊU BÀI HỌC:
1. Về kiến thức:
HS biết: 	- Cấu trúc các dạng thù hình của cacbon.
HS hiểu:	- Tính chất vật lí và hoá học của cacbon.
	- Vai trò quan trọng của cacbon đối với đời sống và kĩ thuật
2. Về kĩ năng
	- Vận dụng được những tính chất vật lí và hoá học của cacbon để giải các bài tập có liên quan.
	- Biết sử dụng các dạng thù hình của cacbon trong các mục đích khác nhau
CHUẨN BỊ:
GV: 	- Mô hình than chì, kim cương, cacbon vô định hình; mẫu than gỗ, mồ hóng; phiếu học tập; bài tập trắc nghiệm.
HS: 	- Ôn lại kiến thức về: cấu tạo tinh thể kim cương; tính chất hoá học của cacbon.
PHƯƠNG PHÁP: Đàm thoại, HS hoạt động theo nhóm, kết hợp với diển giảng.
CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử
Hđ 1:
GV yêu cầu HS tự nghiên cứu sgk, thảo luận theo bàn để tự trả lời những câu hỏi sau:
- Vị trí của nguyên tố C trong bảng tuần hoàn?
- Cấu hình electron của C ® số oxi hoá có thể có? giải thích và cho ví dụ minh hoạ?
HS: Đọc sách, thảo luận và trả lời
GV: Bổ sung và kết luận: 	- C: ô thứ 6, chu kì 2, nhóm IIA
	- C: 1s2 2s2 2p2 ® số oxi hoá: -4; 0; +2 và +4
II. Tính chất vật lí:
Hđ 2:
GV: - Cacbon có các dạng thù hình chính là kim cương, than chì, Fuleren và cacbon vô định hình. (giới thiệu mô hình và mẫu vật)
HS: quan sát mẫu vật, mô hình tinh thể, kết hợp với việc đã đọc sgk ở nhà và bằng kiến thức thực tế, thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập 
GV: phát cho HS phiếu học tập số 1(còn bỏ trống)
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
* Nhóm 1 Câu 1: trình bày cấu trúc, tính chất vật lí của kim cương?
* Nhóm 2 Câu 2: trình bày cấu trúc, tính chất vật lí của than chì ?
* Nhóm 3: Câu 3: trình bày cấu trúc, tính chất vật lí của cacbon vô định hình?
* Nhóm 4 Câu 4: trình bày cấu trúc của Fuleren?
GV: chuẩn bị một bảng trống như sau
Kim cương
Than chì
C vô định hình
Fuleren 
Cấu trúc
Tính chất vật lí
GV: sau 2 phút, GV yêu cầu HS từng nhóm lần lượt đứng lên trình bày ý kiến
GV: cho các nhóm nhận xét ý kiến của nhau, tóm lượt lại và ghi vào chổ trống
GV phát cho HS phiếu học tập số 2
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
* Nhóm 1	Câu 1: Tại sao kim cương không dẫn điện và rất cứng?
* Nhóm 2	Câu 2: Tại sao than chì có ánh kim và dẫn điện tốt?
* Nhóm 3	Câu 3: Tại sao trong than chì, các lớp dễ tách ra khỏi nhau?
* Nhóm 4	Câu 4: Hấp phụ là gì? tại sao than gỗ, than xương có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch?
HS: thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi.
Nhóm 1: 
GV gợi ý: nguyên tử C trong tinh thể kim cương ở trạng thái lai hoá nào? hình dạng của obitan lai hoá đó? (lai hoá sp3, hình tứ diện đều)
C*: 
- ở trạng thái lai hoá sp3 ® giải thích được tính chất vật lí nào của kim cương? (kim cương rất cứng, khối lượng riêng lớn)
GV: trong tinh thể kim cương, mỗi nguyên tử C còn bao nhiêu electron tự do? từ đó giải thích được tính chất vật lí nào của kim cương?
HS: không có electron tự do nên kim cương không dẫn điện, dẫn nhiệt kém.
Nhóm 2
GV gợi ý: C ở trạng thái lai hoá nào? obitan lai hoá nào có dạng tam giác?
HS: lai hoá sp2 nên có dạng tam giác đều
GV: Sau khi tạo thành liên kết, mỗi nguyên tử C trong tinh thể than chì còn bao nhiêu electron chưa lai hoá? ® giải thích được tính chất gì? 
HS: mỗi nguyên tử C trong tinh thể than chì còn 1 electron chưa lai hoá ® dẫn điện, dẫn nhiệt
Nhóm 3:
HS: Vì các lớp liên kết yếu với nhau nên dễ tách khỏi nhau® dùng làm bút chì đen. 
Nhóm 4: 
HS: Hấp phụ là hiện tượng trong đó than (hoặc nhiều chất khác) có khả năng hút và giữ lại trên bề mặt mình những chất khí, hơi và chất tan
HS: Vì cấu tạo có nhiều lỗ hổng.
VD: cho mực tím đi qua than gỗ sẽ được dd không màu; Dân gian có kinh nghiệm: bỏ cục than vào nồi cơm lở bị khê
GV: Em thấy tính chất vật lí của các dạng thù hình của C có giống nhau không?(Không !)
GV: Vậy đâu là nguyên nhân của sự khác nhau đó? (Do cấu trúc tinh thể khác nhau)
GV: Tóm lại, các dạng thù hình này có cấu trúc hoàn toàn khác nhau nên cũng có những tính chất vật lí trái ngược nhau. 
III. Tính chất hoá học 
Hđ 3:
GV: hỏi:
- Dựa vào độ bền tinh thể, em hãy so sánh khả năng hoạt động hoá học của kim cương, than chì và cacbon vô định hình.
- Dựa vào các số oxi hoá cao nhất và thấp nhất của nguyên tố C, em hãy dự đoán tính chất hoá học của đơn chất Cacbon?
HS: 
- Khả năng hđ hoá học: cacbon vô định hình > than chì > kim cương.
- Trong hợp chất, nguyên tố C có các số oxi hoá: 
 -4 C0 +4 
® Cacbon thể hiện tính khử và tính oxi hoá. Tuy nhiên tính khử vẫn đặc trưng hơn 
1. Tính khử:
GV: cacbon thể hiện tính khử khi tác dụng những chất nào? 
HS: với oxi, với phi kim và nhiều hợp chất có tính oxi hoá. 
a. Tác dụng với oxi
GV: Em thấy than phản ứng với oxi trong điều kiện nào và phản ứng xãy ra như thế nào ? 
HS: than cháy trong không khí khi đốt nóng, phản ứng toả nhiều nhiệt
C + O2 ® CO2 < 0 
Ứng dụng của tính chất này? (làm chất đốt)
GV: Thế kim cương và than chì có phản ứng với oxi không? (có! nhưng than chì và nhất là kim cương chỉ cháy trong oxi tinh khiết ở nhiệt độ khá cao: 700-8000C)
GV: khi hít nhiều khí bay lên từ bếp than, ta có thể thấy khó chịu, đau đầu, đó có phải do khí CO2 gây ra hay không? (không.)
GV: trong than có thể lẫn nhiều tạp chất, khi đốt cháy có thể tạo ra nhiều chất khí có hại. Ngoài ra, khi đốt than còn có phản ứng tạo ra khí cacbon monooxit theo phương trình sau
CO2 + C D 2CO > 0
Hb + CO ® HbCO ® làm cho hemoglobin mất khả năng vận chuyển oxi đến các mô do đó người thở phải nhiều khí CO bị ngạt thở và có thể dẫn đến tử vong. 
GV: Thực tế cho thấy: sản phẩm cháy của cacbon ở trên 9000C chủ yếu là CO, còn ở dưới 4500C thì chủ yếu là CO2.
® Vậy việc đốt than có làm ô nhiễm môi trường không?
GV: Ngoài oxi, cacbon còn tác dụng với lưu huỳnh khi đốt nóng tạo nên cacbon đisunfua CS2, nhưng cacbon không tác dụng được trực tiếp với halogen.
b. Tác dụng với hợp chất 
GV: Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được nhiều hợp chất, em hãy hoàn thành các phản ứng sau
C + CuO Cu + CO
C + ZnO Zn + CO
C + 4HNO3(đặc) CO2 + 4NO2 + 2H2O
2C + SiO2 Si + 2CO 
GV: trong công nghiệp luyện kim, người ta dùng than cốc để điều chế một số kim loại.
GV: trong các phản ứng trên, số oxi hoá của C biến đổi như thế nào ? cacbon đóng vai trò gì?
HS: Từ 0 đến +2, +4
® trong phản ứng với oxi và một số hợp chất, C thể hiện tính khử.
2. Tính oxi hoá 
GV: Cacbon sẽ thể hiện tính oxi hoá khi nào ? 
HS: C thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với các chất có tính khử như kim loại, Hiđro
a. Với hiđro
C + 2H2 CH4
b. Tác dụng với kim loại 
GV: Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng được với một số kim loại tạo thành cacbua kim loại 
VD: Ca + 2C CaC2 (canxi cacbua)
4Al + 3C Al4C3 (nhôm cacbua)
GV: trong các phản ứng với kim loại và hiđro, số oxi hoá của cacbon thay đổi như thế nào ? vai trò của C trong các phản ứng đó? 
HS: Từ 0 xuống -1; -4
® cacbon thể hiện tính khử
GV: Vậy em có kết luận chung gì về tính chất hoá học của cacbon?
* Kết luận : cacbon vừa thể hiện tính oxi hoá vừa thể hiện tính khử
GV bổ sung: nhưng tính khử điển hình hơn.
IV. Ứng dụng
Hđ 4:
GV: Em hãy kể những ứng dụng của cacbon mà em được biết? (làm đồ trang sức, làm bút chì, làm mặt nạ phòng độc, làm mực in...)
GV treo bảng ứng dụng của cacbon lên bảng, hs quan sát
GV: tại sao chúng được ứng dụng như trên? (do tính chất )
Phản ứng thuốc nổ đen:
2KNO3 + S + 3C N2 + 3CO2 + K2S 
(75%) (10%) (15%)
GV: Các ứng dụng của cacbon đều xuất phát từ đâu? (Xuất phát từ đặc điểm cấu trúc, tính chất vật lí, tính chất hoá học của chúng.)
V. Trạng thái thiên nhiên. 
Hđ 5:
GV: Dựa vào sgk và kiến thức thực tế, em hãy cho biết trạng thái thiên nhiên của Cacbon?
HS:- cacbon tự do: kim cương, than chì; 
- các khoáng vật như canxit...; 
- than mỏ; dầu mỏ; khí đốt;
- trong cơ thể động thực vật...
VI. Điều chế:
H đ 6:
GV: Các em đã nghiên cứu sgk, vậy các em hãy cho biết cách điều chế kim cương nhân tạo, than chì nhân tạo, than cốc, than gỗ, than muội?
Hđ 7: Củng cố: 
GV: Qua bài này, các em cần nắm được cấu trúc, tính chất vật lí của 3 dạng thù hình chính của cacbon. Đồng thời, em cũng cần phải biết tính chất hoá học, ứng dụng và cách điều chế chúng.