資源簡介

金剛石、石墨和C60
教學目標
1．知識與技能
(1)了解金剛石和石墨的物理性質和用途。
(2)知道不同元素可以組成不同的物質，同一種元素也可以組成不同的物質。
2．過程與方法
(1)會對展示或演示的資料分析、歸納。
(2)能認真觀察實驗現象，并會對現象分析歸納，總結出重要的知識點。
3．情感態度與價值觀
(1)以發展的觀點看待碳的單質。
(2)樹立物質的性質決定用途的觀點。
教學重點
碳單質的物理性質。
教學方法
觀察——分析——總結。
實驗探究——分析——歸納。
教具準備
教師用具：金剛石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B鉛筆芯、干電池、石墨電極、投影儀、電視媒體、防毒面具、導線、燈泡。
學生用具：藥品：紅墨水、烘烤過的木炭(活性炭)、木炭粉。
教學過程
師：碳元素在自然界里的含量不是最多的，但它形成物質的種類卻是最多的。我們今天開始學習第六單元“碳和碳的氧化物”。請同學們把書翻開。
[板書］第六單元──碳和碳的氧化物
師：我們已經知道，物質由元素組成，由同種元素組成的純凈物叫做什么？
生：由同種元素組成的純凈物叫單質。
師：不同種元素可以組成不同種單質，同一種元素可以組成不同的單質嗎？大家討論。
生；可以的。（不可以，一種元素應該只能組成一種單質。）
師：能舉例說明嗎？
生：我們學過氧元素就能組成氧氣和臭氧兩種單質。
生：磷元素可以組成白磷和紅磷。
［教師一邊小結一邊板書］同種元素可以組成不同的單質
師：碳元素能否組成不同的單質？
研究表明：金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質。今天，我們就來學習金剛石、石墨和C60。
［板書］課題1 金剛石、石墨和C60
活動一、金剛石這個名字大家不是很熟悉，但是由它作原材料的裝飾品大家都很熟悉——鉆石。教師出示世界名鉆石圖片。
學生觀察圖片得出金剛石的物理性質：無色透明、正八面體。
鉆石是碳單質的貴族，價格昂貴。今天我們學習了解的是他的物理性質，
活動一：教師出具一把小刀，一把玻璃刀并告訴學生，玻璃刀頭是用金剛石制成的。
請2名同學上講臺，一人用鉛筆刀、一人用玻璃刀切割玻璃，并談一下感受。
學生得出：小刀在玻璃上沒留下任何痕跡，玻璃刀留下劃痕。
師：由此大家可以看出金剛石有什么性質。
學生觀察圖片得出金剛石的物理性質：金剛石很硬。
教師補充：金剛石自然界目前發現的最硬的物質。
性質 用途
金剛石 無色透明、正八面體形狀的固體，折光率 2.42，具有強色散性 經仔細琢磨后，成為裝飾品──鉆石
自然界中存在的最硬物質 劃玻璃、切割大理石、加工堅硬的金屬，裝在鉆探機的鉆頭上鉆鑿堅硬的巖層等
師：金剛石是碳單質家庭中最難理奪目的、最稀有和昂貴的，而同為碳元素組成的石墨和金剛石相比外表要暗淡許多，不信我們看一下課本提供的石墨的圖片（學生看書）。同學們有關于石墨的資料嗎？
師：出示一只常用的6B鉛筆，提問：同學們鉛筆是鉛做的嗎？里面含鉛嗎？
師：其實我們的鉛筆是用石墨和粘土按照比例混合做成的。不同型號的鉛筆硬度是不一樣的，這個主要是含碳量越高的鉛筆，硬度越小。
下面我們一起來探究石墨的一些物理性質。
活動二、學生用手摸一下鉛筆芯，說感受。
生：很滑。
師：對，石墨本身具有滑膩感。
同學們根據這個性質來談談石墨在生產生活中有什么用途。
生：做潤滑劑。
師：出具一只生銹的鐵鎖。學生感覺不好開。
學生設計方案：用石墨做潤滑劑，輕易的打開了鐵鎖。在我們生活中家里的鎖生澀了我們就可以用這個方法，小小石墨有大用。
師：由于石墨的熔點高，所以石墨潤滑劑可以在不適宜普通潤滑劑的高溫下使用。
活動三：師出具電路，將鉛筆連在其中，發現鉛筆是導體。
學生得出石墨性質二：是電的良導體。
同學們根據這個性質來談談石墨在生產生活中有什么用途。
生：做電極。
師：在美伊大戰時，當時美國就用了石墨炸彈，讓伊拉克的電力設施瞬間癱瘓。就是利用了石墨的導電性。生活中，我們對于這一性質的應用非常廣泛。家里面遙控板用久了，電路老化，大家可以用鉛筆勾畫線路圖，會更加靈敏。
[投影]石墨的性質和用途
性質 用途
石墨 深灰色、有金屬光澤、不透明的細磷片狀固體
很軟 鉛筆芯
能導電 電極
滑膩 潤滑劑
[投影］比較金剛石和石墨的性質和用途
師：科學家發現，除了金剛石、石墨外，還有一些新的以單質形式存在的碳，其中，發現較早并在研究中取得重要進展的是C60分子。大家看書，C60的分子結構和什么相似？
生：和足球相似。
師：這種足球結構的碳分子很穩定。C60中60表示什么？
生：一個C60分子中含有60個碳原子。
師：C60是單質還是化合物？
生：是單質。
師：目前，人們正在進一步地研究C60分子的結構和性質，以及在材料科學、超導體等方面的應用。C60具有廣泛的應用前景，誰能說說這方面的信息嗎？
生：除了超導領域外，C60在以下幾個方面也具有廣泛的應用前景：①氣體的貯存；②有感覺功能的傳感器；③增強金屬的強度；④新型的催化劑；⑤光學應用；⑥對癌細胞具有殺傷效應等醫療功能。
師：金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質，物理性質為什么有這么大的差異呢？
［展示]金剛石和石墨的原子排列結構模型
師：金剛石的碳原子在空間構成連續、堅固的骨架結構，所以堅硬。石墨的碳原子呈平面層狀結構，層與層之間的作用力小，所以很軟，能導電，有滑感。
得出結論：金剛石與石墨的性質差異巨大是因為原子排列方式不同
師：結合金剛石、石墨和木炭的性質和用途，討論物質的結構、性質和用途之間有什么關系？
生：結構決定性質，性質又決定用途（學生一邊回答，教師一邊板書）
除了金剛石和石墨以外，生活中我們還常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它們主要由石墨的微小晶體和少量雜質構成。
生1：木炭是一種黑色多孔的固體。在隔絕空氣的條件下加熱木材，可以制得木炭。因為木炭具有疏松多孔的結構，表面積很大，能把氣體或溶液中的一些物質吸附在它的表面，可做吸附劑。
生2：活性炭是黑色粉末狀和顆粒狀的固體。把木炭在隔絕空氣的情況下加強熱，并不斷通入水蒸氣，便可得到活性炭。活性炭具有比木炭更優良的吸附性能，可用來凈化各種氣體或液體。例如，活性炭可用做電冰箱的去味劑和制糖工業的脫色劑。防毒面具的濾毒罐里裝的活性炭，可吸附毒氣，而使純凈的空氣通過。
師：同學的資料中提到的吸附性，我們在水的凈化里提到過，活性炭具有吸附有色物質的性質。
師：根據以前學過的知識，我們知道，過濾只能除去不溶性物質，所以紅墨水顏色的退去是因為活性炭的吸附作用。活性炭不僅能吸附色素，還能吸附氣體，防毒面具就是利用活性炭來吸附毒氣的。
[展示圖片]防毒面具（濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的）
師：炭黑是一種黑色的極細粉末，可用于制造油墨、油漆、鞋油、顏料以及橡膠輪胎的填料。
焦炭的主要用途是冶煉金屬，是工業上冶煉生鐵的一種原料，我們在后面的單元里將會學到它。
師：如果其他同學還有想法，我們課后接著交流。學完這堂課，我們應該知道：1．不同種元素可以組成不同的物質，同一種元素也可以組成不同的物質。如金剛石、石墨和C60等都是由碳元素組成的單質。2．木炭和活性炭具有吸附性。
師：現在做課后練習來鞏固一下今天所學的內容。
[學生練習]練習后當堂訂正。
師：回去后閱讀“化學·技術·社會”中的“人造金剛石和金剛石薄膜”。今天這節課就上到這兒，下課。
（伴隨著下課的音樂聲這堂課結束了）
板書設計：
課題：金剛石 石墨 C60
主要物理性質 對應用途
金剛石 無色透明、正八面體狀天然最硬的物質 裝飾品鉆石 玻璃刀、鉆探機 的鉆頭、
石墨 灰黑色不透明；很軟；有滑膩感； 具有導電性 鉛筆芯 潤滑劑 電 極
C60 材料科學、超導體、光學、新型的催化劑
2、碳原子的排列方式不同
3、結構（決定）性質（決定）用途

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