資源簡介

課題1　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主要用途；了解木炭和活性炭具有吸附性；
②知道不同的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通過對金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得結構、性質和用途之間的關系；
②通過木炭、活性炭對紅墨水的吸附實驗，學會用對比實驗的方法來解決實際問題。
（3）情感態度與價值觀
①學生能以發展的觀點看待碳的單質，認識科學的發展具有階段性和局限性；
②體會物質的結構決定物質的性質，物質的性質決定物質的用途的邏輯關系。
學情分析
1．學生認知水平分析
在本單元之前，學生已學習了氧氣，并對氫氣有所認識。在本課題中，學生將學習探究碳的知識，對非金屬單質的通性形成一個較為完整的認識，擴大對物質分類知識的了解，深化對物質結構知識的理解。
2．學生能力水平分析
在技能方面，學生已有一定的基本操作能力，并能設計簡單的實驗，通過本課題的學習，可以強化他們已有的知識和技能，激發學習興趣，提高學生自主、合作、探究學習的能力，使學生真正把化學和生活聯系起來。
重點難點
重點：
緊密聯系學生的生活實際，了解金剛石和石墨的性質及用途。
難點：
認識結構與性質，性質與用途之間的關系；領悟物質的多樣性和復雜性。
教學過程
活動1【導入】【問題思考】一種元素可以組成不同的單質嗎？
【問題思考】一種元素可以組成不同的單質嗎？
元素 H N O P
單質
【提問】由碳元素組成的單質有哪些？
【投影】碳元素組成的單質有：
1．金剛石C
2．石墨 ：C（木炭、焦炭、活性炭、炭黑）
3．C60
4．C70
5．C80
6．碳納米管……
我們今天學習由碳元素組成的單質——“金剛石、石墨和C60”。
活動2【活動】【視頻】金剛石、石墨和C60
請同學們在觀看視頻的時候找出它們相關的用途，并試著說出與之相關的性質。
【視頻】金剛石、石墨和C60
活動3【活動】金剛石的結構、性質和用途
【提問】金剛石有哪些用途？
【投影】金剛石、鉆石、玻璃刀、鉆頭圖片
【提問】為什么金剛石可用來裁玻璃、作鉆探機的鉆頭？試說出其可能具有什么性質？
讓我們通過實驗驗證你的猜想。
【探究實驗一】
1．用小刀切割玻璃片。
2．用玻璃刀切割玻璃片。
得出結論：金剛石是天然存在的最硬的物質。
【設問】為什么金剛石如此堅硬？
【展示】金剛石的原子排列結構模型
【講解】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。
【問題思考】你能發現物質的結構、性質和用途之間的關系嗎？
【小結】物質的結構決定物質的性質；物質的性質決定物質的用途。
活動4【活動】石墨的結構、性質和用途
【過渡】剛才我們認識了解金剛石，下面，我們就一起來認識石墨。
【提問】石墨有哪些用途？
【投影】石墨、鉛筆、潤滑劑、石墨電極、無軌電車圖片
【提問】根據石墨的這些用途你能推測出其可能具有什么性質？
請小組內合作完成探究實驗二，驗證你的猜想。
【探究實驗二】
1．將鉛筆芯在紙上輕輕地劃過。
2．用手指輕輕地摸摸從鉛筆中削下來的黑色粉末。
3．把一根廢舊電池中的碳棒和導線連接在一起，接通電源后，觀察燈泡是否發亮。
4．分別把一根6B鉛筆芯和HB鉛筆芯與導線連接在一起，接通電源后，觀察燈泡是否發亮。
得出結論：1．石墨很軟；2．石墨有滑膩感；3．石墨有導電性。
【設問】金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質，為什么石墨卻如此軟呢？
【展示】石墨的原子排列結構模型
【講解】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，有滑感。
【歸納】“物質結構決定物質的性質，物質的性質決定物質的用途”的邏輯關系。
活動5【講授】動畫展示——石墨轉變成金剛石
【設問】金剛石、石墨的結構不同，歸根結底是因為碳原子的排列方式不同，碳原子在金剛石中排列成空間網狀，而在石墨中排列成空間層狀，那么廉價的石墨能否轉化為昂貴的金剛石？
【視頻】動畫展示——石墨轉變成金剛石。
活動6【活動】活性炭的結構、性質和用途
【提問】活性炭有哪些用途？
【投影】有關活性炭用途的圖片
【設問】在水的凈化的課題中我們通過實驗證明了活性炭能吸附紅墨水中的色素，木炭和活性炭對毒氣的吸附效果又如何呢？
【探究實驗三】向盛有紅棕色的二氧化氮氣體的兩個錐形瓶中分別加入適量活性炭和烘烤過的木炭，觀察現象。
仔細觀察實驗，并歸納實驗現象：紅棕色消失，但加入活性炭的錐形瓶比加入木炭的錐形瓶中紅棕色消失更快。
得出結論：木炭、活性炭有吸附性?；钚蕴康奈侥芰Ρ饶咎繌?，種效果更好。
【設問】為什么活性炭的吸附能力比木炭強？
【投影】木炭和活性炭的微觀結構圖——疏松多孔
【投影】木炭、焦炭、炭黑、活性炭
【講述】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，這些物質的主要成分也是碳單質，他們的結構與石墨類似。木炭、活性炭、炭黑、焦炭都具有疏松多孔的結構，決定它們具有吸附能力，可以做吸附劑。
活動7【講授】C60的結構、性質和用途
【過渡】其實，碳氏家族的單質中，還有很多神奇的結構，這些結構導致它們具有不同的、特殊的性質。C60就是其中一種。
【介紹】C60的結構：C60由C60分子構成，一個C60分子由60個碳原子構成，C60分子形似足球。
性質：穩定
用途：可用于超導、催化、材料、醫學及生物等領域。
活動8【活動】自我反省、自我糾正
請同學們一起糾正導學案上的課堂導學部分的內容。
（一）金剛石
1．結構：
2．性質：純凈的金剛石是_______色透明固體。金剛石是天然存在的 的物質。
3．用途：可作鉆石、可用來_______、切割大理石、加工堅硬的金屬，以及作_______。
（二）石墨
1．結構：
2．性質：石墨是一種_______色、有金屬光澤不透明固體。石墨很_______；有_______；有優良的_______性能。
3．用途：可作______________；可作______________；可作______________。
（三）木炭、焦炭、活性炭、炭黑
1．結構：
2．性質：
3．用途：可作______________。如木炭可用來吸附一些食品和工業產品里的 和有______________的物質?；钚蕴康奈叫员饶咎窟€要強， 里的濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的，制糖工業中也利用______________來脫色以制白糖。日常生活中干茶葉渣、干煤渣也有吸附能力。
（四）C60
1．結構：C60由_______構成，一個C60分子由_______構成，C60分子形似_______。
2．性質：__________________________________________。
3．用途：可能應用于_______、_______、_______、 _______及_______等領域。
小結
1.一種元素可以組成多種單質。如：金剛石、石墨和C60都是由_______元素組成的單質。
2.物質的結構決定性質，性質決定用途。金剛石、石墨和C60具有不同的用途是因為它們的_______不同，它們的性質不同是因為它們的結構不同，也就是碳原子的_______不同。
3. “碳”和“炭”的書寫場合：在“木炭”、“焦炭”、“活性炭”、“炭黑”這四種具體的碳的單質中用“_______”外，其余情況下常用“_______”。
活動9【測試】知識競答
下列說法或做法是否正確？
金剛石、石墨、C60都屬于碳單質。
用活性炭檢驗軟、硬水。
用活性炭除去冰箱的異味。
石墨可用來制作鉛筆芯。
活性炭吸收異味屬于化學變化。
石墨作鉛筆芯主要利用了石墨______的性質。
用金剛石切割玻璃利用了_________的性質。
活性炭作凈水劑利用了__________的性質。
用右圖的簡易凈水器處理河水，活性炭主要起______的作用。
活性炭吸附冰箱內異味利用了_________的性質。
活動10【活動】盤點收獲
小組內回憶、歸納、交流這節課學到了什么？
活動11【練習】分層練習
完成導學案上的分層練習：課堂精練。
1.碳的單質主要有______________、______________和______________，由于它們的______________不同，因此它們的物理性質存在很大的差異。
2．關于金剛石和石墨的下列說法中，不正確的是( )
A．它們都是由碳元素組成的單質 B．它們都是電的良導體
C．金剛石、石墨里的碳原子排列方式不同 D．金剛石質硬，石墨質軟
3．下列物質可用在防毒面具中的是（ ）
A．活性炭 B．金剛石 C．石墨 D．二氧化錳
4．活性炭和木炭能使紅棕色NO2氣體及紅墨水褪色是因為（ ）
A．它們都呈顆粒狀，而且是黑色 B．它們的主要成分是碳
C．它們有疏松多孔的結構 D．它們的密度小
5．活性炭可以做電冰箱的除味劑，這是利用它的( )
A．氧氣性 B．還原性 C．吸附性 D．揮發性
6．用金剛石、石墨、活性炭、C60四種物質填空：
能用作鉆探機鉆頭的是______________
（2）能用作電極材料的是______________
（3）能用于超導體的是______________
（4）能用于電冰箱除臭的是______________
能用作鉛筆芯的原料是______________
（6）能用于防毒面具濾毒灌的是________________
活動12【作業】完成課后作業
完成導學案上的分層練習：鞏固過關、拓展提升。
鞏固過關
1．據報道：今年高考、中考臨近時，個別不法商販唯利是圖，制造、銷售假冒偽劣的“2B”鉛筆，此類鉛筆石墨含量低，光電閱讀機讀不出答案，會嚴重影響考生成績，給家庭、社會帶來危害。用石墨制鉛筆，除了顏色外主要是利用石墨的（ ）
A．質硬 B.吸附性 C. 導電性 D. 質軟
2．2003年2月1日，美國“哥倫比亞”號航天飛機在空中失事。有專家分析認為，其原因可能是航天飛機殼底部的石墨瓦在空中脫落，擊中機翼。航天飛機表面覆蓋石墨瓦可以起隔熱和保護作用，這主要是因為石墨（ ）
能導電 B.熔點高、耐高溫，化學性質穩定
C.密度小 D.硬度小，有潤滑作用
3．“以崇尚科學為榮，以愚昧無知為恥”。下列敘述缺乏科學依據的是（ ）
A.璀燦奪目的天然鉆石是由碳元素組成的
B.長期未用而難開啟的鐵鎖，可在鎖孔中加入少量鉛筆芯來作潤滑劑
C.碳元素形成的單質并非都是黑色的
D.小孩經常咬鉛筆芯，會導致鉛中毒
4.用石墨加工制成人造金剛石，這是屬于_________變化?；钚蕴亢湍咎磕苁辜t棕色NO2氣體及紅墨水褪色這一過程屬于_________變化。
5．點燃一支蠟燭，用冷碟底放在蠟燭火焰的上方，過一會兒，你可以在冷碟底收集到你自已親手制得的炭黑，這個實驗說明石蠟（蠟燭的主要成分）中含有______________元素。
6．以美國為首的北約軍隊空襲南聯盟的發電廠時，使用了一種“石墨炸彈”。這種炸彈爆炸后釋放出大量纖維狀的石墨覆蓋在發電廠的設備上，使設備短路而停電，石墨纖維能使設備短路的原因是________________。

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