資源簡介

金剛石 石墨和C60
教學(xué)目標(biāo)
1、 知識與技能：
（1） 知道不同元素可以形成不同物質(zhì)，同種元素也可以形成不同物質(zhì)；
（2） 了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和用途
（3） 了解木炭、活性炭的吸附性
2、 過程與方法：
（1） 通過對金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系；
（2） 通過木炭、活性炭對紅墨水的吸附實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)用對比實(shí)驗(yàn)的方法來解決實(shí)際問題。
3、 情感、態(tài)度與價(jià)值觀：
通過對C60、碳鈉米管的發(fā)現(xiàn)及研究的介紹，學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看問題、提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn)：金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。
難點(diǎn)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系
教學(xué)準(zhǔn)備
（1） 驗(yàn)證石墨導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)儀器：6B鉛筆芯、干電池、投影儀、多媒體、導(dǎo)線、燈泡；
（2） 探究活性炭吸附性的實(shí)驗(yàn)：①儀器：錐形瓶
②藥品；紅墨水、活性炭
教學(xué)過程
師：我們已經(jīng)知道，物質(zhì)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(zhì)。
師：不同種元素可以組成不同種單質(zhì)，同一種元素可以組成不同的單質(zhì)嗎？大家討論。
生；不可以，一種元素應(yīng)該只能組成一種單質(zhì)。
生：可以的。
師：能舉例說明嗎？
生：我們學(xué)過氧元素就能組成氧氣和臭氧兩種單質(zhì)。
生：磷元素可以組成白磷和紅磷。
［教師一邊小結(jié)一邊板書］同種元素可以組成不同的單質(zhì)
師：碳元素能否組成不同的單質(zhì)？研究表明：金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)。今天，我們就來學(xué)習(xí)金剛石、石墨和C60。
［板書］課題1 金剛石、石墨和C60
師：我們先來看一組圖片
［實(shí)物投影]鉆石
師：大家閱讀課本第104頁，參照書上的圖片和資料，完成下列表格,然后叫同學(xué)來回答。
性質(zhì) 用途
金剛石
生：金剛石是無色、透明、正八面體形狀的固體，溶點(diǎn)較高，不導(dǎo)電。
生：刻劃玻璃，切割大理石，做鉆頭和鉆石等。
教師小結(jié)：純凈的金剛石是無色透明的、正八面體形狀的固體，經(jīng)仔細(xì)琢磨后，成為裝飾品──鉆石，它還是天然界中存在的最硬物質(zhì)，可以劃玻璃、切割大理石等。
[投影]金剛石的性質(zhì)和用途
性質(zhì) 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(qiáng)色散性 經(jīng)仔細(xì)琢磨后，成為裝飾品──鉆石
自然界中存在的最硬物質(zhì) 劃玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬，裝在鉆探機(jī)的鉆頭上鉆鑿堅(jiān)硬的巖層等
過渡：金剛石是碳單質(zhì)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(xué)生看書）。同學(xué)們石查找一下有關(guān)墨的一些物理性質(zhì)和用途？并完成以下表格：
性質(zhì) 用途
石墨
生：石墨是層狀結(jié)構(gòu)，灰色，略有金屬光澤，有滑感，易污手；具有導(dǎo)電性。
師:還有沒有同學(xué)補(bǔ)充？
生：跟金剛石相反，石墨是自然界最軟的礦物之一。用石墨在紙上劃過，會(huì)留下深灰色的痕跡。
教師小結(jié)：石墨是深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)磷片狀固體，很軟，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，很滑膩。石墨的這些性質(zhì)決定它有哪些用途呢？
生：石墨很軟，可以做鉛筆芯。
生：石墨能導(dǎo)電，可以做電極。
生：石墨可以做潤滑劑，因?yàn)樗芑仭?br/>師：回答的非常好
[投影]石墨的性質(zhì)和用途
性質(zhì) 用途
石墨 深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)磷片狀固體
很軟 鉛筆芯
能導(dǎo)電 電極
滑膩 潤滑劑
師：鉛筆是我們最熟悉的學(xué)習(xí)用品，鉛筆里面其實(shí)不含鉛，是石墨和粘土混合而成的。 “H”代表Hard，堅(jiān)硬的，“B”代表 BlaCk，黑的。由于石墨太軟，只用石墨做鉛筆芯，易斷又易磨損，所以加入粘土。
師：鉛筆芯的成分里含有石墨，鉛筆芯有沒有導(dǎo)電性？想不想試驗(yàn)一下？
生：想！（學(xué)生很有興趣）
師：那你們用桌上的儀器驗(yàn)證一下這個(gè)導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)
［學(xué)生實(shí)驗(yàn)]鉛筆的導(dǎo)電性。把一根削好的鉛筆和導(dǎo)線連接在一起，接通電源后，觀察燈泡發(fā)亮，證明鉛筆具有導(dǎo)電性。
師：如果有一把長期不用而生銹的鐵鎖，怎樣輕易打開它呢？想一想？
生：把鉛筆芯的粉末放到鎖孔里。因?yàn)殂U筆芯的成分里有石墨，石墨具有潤滑性，可以做潤滑劑。
師：好，這個(gè)實(shí)驗(yàn)留給同學(xué)們回家去做。學(xué)習(xí)了金剛石和石墨，它們的性質(zhì)和用途一樣嗎？
生：不一樣。
[投影］比較金剛石和石墨的性質(zhì)和用途
金剛石 石墨
外觀 無色透明正八面體狀固體 深灰色鱗片狀固體
光澤 加工琢磨后有奪目光澤 略有金屬光澤
硬度 最硬 較軟
導(dǎo)電性 無 良好
導(dǎo)熱性 良好 良好
用途 鉆探機(jī)鉆頭、刻刀、裝飾品等 電極、鉛筆芯、潤滑劑等
師：金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，物理性質(zhì)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(jié)構(gòu)模型
師：金剛石的碳原子在空間構(gòu)成連續(xù)、堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)，所以堅(jiān)硬。石墨的碳原子呈平面層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的作用力小，所以很軟，能導(dǎo)電，有滑感。
小結(jié)： 結(jié)構(gòu) 決定 性質(zhì) 決定 用途
師：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，除了金剛石、石墨外，還有一些新的以單質(zhì)形式存在的碳，其中，發(fā)現(xiàn)較早并在研究中取得重要進(jìn)展的是C60分子。大家看書，C60的分子結(jié)構(gòu)和什么相似？
生：和足球相似。
師：這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。C60中60表示什么？
生：一個(gè)C60分子中含有60個(gè)碳原子。
師：C60是單質(zhì)還是化合物？
生：是單質(zhì)。
師：目前，人們正在進(jìn)一步地研究C60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及在材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的應(yīng)用。C60具有廣泛的應(yīng)用前景，誰能說說這方面的信息嗎？
生：除了超導(dǎo)領(lǐng)域外，C60在以下幾個(gè)方面也具有廣泛的應(yīng)用前景：①氣體的貯存；②有感覺功能的傳感器；③增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度；④新型的催化劑；⑤光學(xué)應(yīng)用；⑥對癌細(xì)胞具有殺傷效應(yīng)等醫(yī)療功能。
師：除C60外，一些新的單質(zhì)碳也相繼被發(fā)現(xiàn)，如：C70、C240、C540等。
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(zhì)構(gòu)成。誰查到了有關(guān)木炭和活性炭的資料嗎？請告訴我們。
生1：木炭是一種黑色多孔的固體，有吸附性。
生2：活性炭是黑色粉末狀和顆粒狀的固體，活性炭具有比木炭更優(yōu)良的吸附性能，可用來凈化各種氣體或液體。
師：同學(xué)的資料中提到的吸附性，我們在水的凈化里提到過，我們今天做一個(gè)活性炭吸附有色物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，來證明一下它的吸附性。
[教師演示實(shí)驗(yàn)]在盛有半杯水的小錐形瓶里，加入一滴紅墨水，使水略顯紅色。放入活性炭，輕輕振蕩。
師：由于黑色的活性炭懸浮于溶液中，現(xiàn)象不明顯，可以用過濾的方法除去活性炭。
師：看到什么現(xiàn)象了？
生：紅色消失，液體變無色。
師：根據(jù)以前學(xué)過的知識，我們知道，過濾只能除去不溶性物質(zhì)，所以紅墨水顏色的退去是因?yàn)榛钚蕴康奈阶饔谩；钚蕴坎粌H能吸附色素，還能吸附氣體
[展示]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(xì)粉末，可用于制造油墨、油漆、鞋油、顏料。
師：焦炭的主要用途是冶煉金屬，是工業(yè)上冶煉生鐵的一種原料，我們在后面的單元里將會(huì)學(xué)到它。
現(xiàn)在，我們小結(jié)一下剛才學(xué)過的幾種含碳的物質(zhì)。
[投影]
木炭 吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品的色素，吸附有異味的物質(zhì)
活性炭 吸附能力比木炭強(qiáng)，吸附毒氣，制糖工業(yè)里脫色制白糖
炭黑 制造墨、油墨、油漆、鞋油和顏料，還可以增加輪胎制品的耐磨性
焦炭 冶煉金屬
師：結(jié)合金剛石、石墨和木炭的性質(zhì)和用途，討論物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間有什么關(guān)系？
生：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)又決定用途（學(xué)生一邊回答，教師一邊板書）
師：本節(jié)課的內(nèi)容我們就上到這里，現(xiàn)在做一些練習(xí)來鞏固一下今天所學(xué)的內(nèi)容。
[學(xué)生練習(xí)]練習(xí)后當(dāng)堂訂正。
師：回去后閱讀“化學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”中的“人造金剛石和金剛石薄膜”。今天這節(jié)課就上到這兒，下課。

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