資源簡介

金剛石、石墨和C60
一、【學習目標】
1.知識與技能
（1）了解金剛石、石墨、C60的物理性質，并知道碳單質物理性質差異的原因。
（2）理解木炭、活性炭、焦炭等物質的吸附性，以及它們在生活中的應用。
2.過程與方法
（1）通過對金剛石、石墨和C60三種不同物質的結構、性質以及用途的探究，了解物質性質與用途的內在聯系。
（2）以教師引導，學生主導學習的思路，培養學生對素材提煉、實驗探究、現象分析、知識歸納的能力。
3.情感態度與價值觀
（1）以物質由元素組成為激發點，相同元素可以組成不同物質為側重方向，激發學生熱愛科學的情感。
（2）培養學生多思考、多合作、多探究的科學精神，使學生在感受化學世界奇妙與和諧的同時，培養學生的化學素養。
二、【重點難點】
重點：金剛石、石墨、C60的物理性質。
難點：1.同一種元素組成的物質其物理性質差異性的原因。
物質結構、性質以及用途之間的關系。
三、【教學方法】
講授法、實驗探究法、小組合作法
四、【教學準備】
PPT、分子模型、玻璃刀、玻璃、錐形瓶、鉛筆、燈泡線路、紅墨水、廢舊礦泉水瓶、活性炭、煙霧粉、火柴、石棉網、鑷子、酒精燈
五、【教學課時】 1課時
六、【教學過程】
[情景設置]
（板書）課題一 金剛石、石墨和C60
初三的學習緊張而充實，緊張而充實之余不妨我們來放松一下，來欣賞一部美國大片。（播放視頻）
一顆小小的鉆石居然價值4億美元，其實他跟我們烤火所用的木炭、燒烤所用的焦炭從元素組成來看并沒有區別，他們都是由碳元素組成。
（目錄頁）碳元素不僅可以組成高貴典雅的碳單質-金剛石，還能組成平凡多能的碳單質-石墨，還能組成C60這種獨特而神奇的碳單質。
金剛石是一種高貴典雅的碳單質，金剛石哪里高貴了呢？這里（戒指），因為金剛石的堅硬與純潔往往代表著愛情。那么，純凈的金剛石到底有哪些性質和用途呢？請同學們閱讀教材P106金剛石部分，完成對應的導學案。
（學生）完成導學金剛石部分
（老師）請同學分享他的答案。
[新課教學]
接下來，我們來學習金剛石這種碳單質，研究物質，首先從他的結構開始，首先，我們把大結構變成小結構，每一個中心碳原子連接另外四個相同的碳原子，這樣形成了一個穩定的正四面體結構，當原子再連接原子之后，它就變成了一個穩定的正八面體結構，這樣不斷地連接，就變成了立體網狀結構。（展示）
這種結構傳承了一個很重要的性質-穩定（板書）。從宏觀物質上看，它無色透明，看起來還很漂亮，所以，經過打磨之后，我們就用它作為重要的裝飾品-鉆戒（板書）。同時，還因為金剛石這種緊密的牢固的結構，使任何其他礦物質都無法模仿，甚至無法被超越的。事實上啊，金剛石是天然最硬的物質。（板書）
所以，我們常用來裁玻璃，切割玻璃，作鉆頭（切割物質）?，F在，老師手里就有一把玻璃刀，它的刀頭就是由金剛石制作的。誰愿意來試一試？
實驗探究一：體驗硬度
（教師）與璀璨奪目的金剛石相比，石墨就顯得有點暗淡，這看似不起眼的石墨又有什么樣的物理性質呢？請同學們閱讀教材P107石墨部分，完成對應的導學案。
（板書）2.石墨
（學生）完成導學案石墨部分
（老師）請同學分享他的答案。
（教師）研究物質，我們還是從結構開始（展示），石墨的結構很像一個夾心餅干，我們把這種層與層的結構稱之為層狀結構。每一層都很穩定，但層與層之間卻顯得很自由。這種結構導致了石墨很軟。
實驗探究二：驗證石墨很軟
在實驗工具中找到鉛筆，并在圓圈內涂黑，然后用大指姆去觸摸、感受。
通過這個實驗證明了石墨很軟（板書），可以用來制作鉛筆芯。同時，石墨這種層層晃動的結構能不能讓電子也自由地通過呢？既然鉛筆芯是由石墨制作而成的，那么鉛筆芯能不能導電呢？讓我們拭目以待。
（演示石墨導電實驗）
通過這個實驗說明：石墨具有優良的導電性能。所以石墨可以作電極材料。電池里面的碳棒，軌道交通的電刷都是由石墨制作而成的。
這里補充一些關于鉛筆與石墨的小知識。鉛筆常有“B”和“H”之分，“B”代表“Black”黑色的，因為石墨越多，顏色越深，同時就越軟?！癏”代表“Hard”,堅硬的，“H”越高，石墨含量就越少，黏土含量越高，所以就越硬。
那么“5B”、“5H”、“HB”型號鉛筆，哪個最軟？哪個最硬？
如果你認為只有這兩個性質就表現石墨的多能，那你就錯了。那么石墨或與類似石墨結構的物質具有怎樣的性質呢？接下來，老師設計了2個實驗，請同學們根據導學案提示完成。
實驗探究三：活性炭吸附煙霧實驗
①點燃酒精燈，用鑷子夾住煙霧粉包，在火焰上方點燃，并迅速伸入到裝有活性炭的錐形瓶中，并用塞子塞緊。
②慢慢且輕輕地搖晃錐形瓶，每隔一段時間觀察煙霧變化情況。
你觀察到： ；
由此，你得到結論： 。
實驗探究四：活性炭吸附紅墨水實驗
①現有裝有紅墨水的礦泉水瓶A和裝有活性炭的礦泉水瓶B。
②將A瓶中的紅墨水倒一半到B瓶中，注意聽聲音：你聽到了什么？
③每隔一段時間觀察B瓶中的顏色深淺變化情況（可以將B瓶中的液體通過瓶蓋的小孔倒入到燒杯中），并與A瓶對比。
你聽到： ；
由此，你得到結論： 。
通過這兩個實驗說明:和石墨一樣具有疏松多孔結構的焦炭、木炭、炭黑、活性炭，他們都具體吸附性。
（教師）在尖端領域還有其他的新型的碳的單質比如C60。
（板書）3. C60
請同學們閱讀教材P108，并完成導學案相應部分。
模型展示：C60結構模型
（教師）這是C60的微觀結構模型，每個C60分子，由60個碳原子構成，男生一眼就能看出它形似什么？
（學生）足球
（教師）我們又把它稱為足球烯。這種足球結構的分子很穩定，是良好的超導材料。20世紀90年代初，C70、C240和納米碳管等碳單質相繼被發現，這些是它們的微觀結構，它們在生產生活中也發揮著重要的作用。有興趣的同學課后可以通過上網查閱資料進一步了解它們。
了解這三種物質之后，老師有2個疑問：
1.金剛石、石墨、C60 都是由碳元素組成，為什么他們的物理性質存在著如此明顯差異呢？
2.物質的結構、性質以及用途之間有怎樣的聯系呢？
七、【教學總結】
學完本課，你學到了什么呢？
八、【教學板書】
6.1 金剛石、石墨、C60
金剛石 石墨 C60
結構 立體網狀 層狀結構 球狀結構
性質 穩定，天然最硬 很軟 導電 穩定
用途 鉆石、鉆頭 鉛筆芯、電極 材料

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