資源簡(jiǎn)介

課題1 金剛石、石墨和C60
一、教材分析
本課題主要包括兩部分內(nèi)容，分別是碳的單質(zhì)和單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)。在介紹碳的單質(zhì)時(shí)，教材注意圖文結(jié)合，密切聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，并引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)物質(zhì)的性質(zhì)和用途之間的關(guān)系，幫助學(xué)生形成觀念：物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途。另外，在介紹碳單質(zhì)時(shí)，教材還注意充分反映科技進(jìn)展，介紹了碳單質(zhì)的最近研究進(jìn)展，使學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。 在介紹單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，教材注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際和已有知識(shí)，如利用古代書畫引出常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑等。單質(zhì)碳的化學(xué)主要介紹了碳與氧氣、碳與某些氧化物的反應(yīng)，這是本課題的教學(xué)重點(diǎn)。
二、學(xué)情分析
通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已有了由現(xiàn)象推知性質(zhì)、由性質(zhì)了解用途的思維，但對(duì)于結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系還不清楚，例如對(duì)于金剛石和石墨由于碳原子的排列方式不同而導(dǎo)致的它們的物理性質(zhì)和用途的巨大差異性的理解可能會(huì)感到有一定的困難。
另外，在本節(jié)課的教學(xué)中，學(xué)生容易感覺比較模糊的兩點(diǎn)是：
1．由一種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)嗎？
例如，金剛石和石墨混合在一起，雖然只含有碳元素，但金剛石和石墨不是一種物質(zhì)，它們混合在一起屬于混合物。所以說含有同種元素的物質(zhì)可能是單質(zhì)，也可能是混合物。
2．“碳”與“炭”一樣嗎？
學(xué)生在書寫物質(zhì)名稱時(shí)，常常“碳”“炭”不分。造成這種現(xiàn)象的原因是學(xué)生對(duì)“碳”是指碳元素，即核電荷數(shù)為6的一類原子的總稱理解不到位。應(yīng)告訴學(xué)生：在描述物質(zhì)組成時(shí)用“碳”，如二氧化碳、一氧化碳、碳酸鈣等；而“炭”是指具體物質(zhì)，一般指木炭、炭黑、焦炭和活性炭等。
三、課時(shí)安排
本課程共分為二課時(shí)：課時(shí)1 碳的單質(zhì)
課時(shí)2 單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)
課時(shí)1 碳的單質(zhì)
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 了解金剛石、石墨的物理性質(zhì)和主要用途，知道它們物理性質(zhì)存在明顯差異的原因。
2. 知道不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性。
3. 初步認(rèn)識(shí)“用途—性質(zhì)—結(jié)構(gòu)”三者之間的關(guān)系，并意識(shí)到科學(xué)的發(fā)展是無止境的。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途之間的關(guān)系。
難點(diǎn)：碳的不同單質(zhì)在物理性質(zhì)上差異是微粒空間排布的不同造成的。
三、教學(xué)過程
【新課引入】豐富多彩的物質(zhì)世界是由100多種元素組成的，如蠟燭主要含碳、氫、氧三種元素，玻璃主要含鈉、鈣、硅、氧四種元素，石頭主要含鈣、碳、氧三種元素。
【圖片展示】蠟燭、玻璃、石頭。
【提問】不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素可以組成不同的物質(zhì)嗎？請(qǐng)舉例說明。
【講解】同一種元素可以組成不同的物質(zhì)，如我們熟悉的白磷和紅磷均是由磷元素組成的，氧氣和臭氧均是由氧元素組成，另外我們今天將要學(xué)習(xí)的金剛石、石墨和C60均是由碳元素組成的碳單質(zhì)。
【圖片展示】金剛石、石墨和C60。
【講解】金剛石、石墨和C60均是由碳元素組成的單質(zhì)，同學(xué)們對(duì)這些物質(zhì)并不陌生，鉆石和鉛筆都是我們非常熟悉的物質(zhì)，其中鉆石是由金剛石制作而成，而鉛筆芯是由石墨制作而成。
【過渡】在之前的章節(jié)中我們了解到，物質(zhì)的性質(zhì)決定用途，而用途能體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，那么金剛石和石墨又有哪些性質(zhì)和用途呢？接下來我們一一來了解。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P106“金剛石”部分，總結(jié)金剛石的物理性質(zhì)和用途，填寫下表。
物理性質(zhì) 用途
無色透明、折光性好 裝飾品——鉆石
天然存在的最硬的物質(zhì) 鉆探機(jī)的鉆頭、裁玻璃等
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P107“石墨”部分，總結(jié)石墨的物理性質(zhì)和用途，填寫下表。
物理性質(zhì) 用途
深灰色、不透明、細(xì)鱗片狀固體；質(zhì)軟滑膩 制鉛筆芯
良好的潤(rùn)滑性 潤(rùn)滑劑，如打開銹鎖
良好的導(dǎo)電性 電極材料
【講解】金剛石和石墨的物理性質(zhì)和用途同樣體現(xiàn)了物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定了物質(zhì)的用途。
【學(xué)生活動(dòng)】（1）用小刀刮鉛筆芯，感受鉛筆芯的硬度；（2）觸摸鉛筆芯粉末，仔細(xì)體會(huì)手感；（3）用鉛筆在白紙上劃，觀察顏色。
【總結(jié)】小刀能將鉛筆芯很容易地刮下來，說明石墨質(zhì)軟；觸摸鉛筆芯粉末，能感覺到滑膩感，說明石墨有良好的潤(rùn)滑性；用鉛筆在紙上畫，也能感覺到鉛筆的順滑感，顏色為黑色。
【學(xué)生活動(dòng)】觀看視頻或教師演示實(shí)驗(yàn)，觀察石墨的導(dǎo)電性。
【總結(jié)】通過實(shí)驗(yàn)可以看到，接通電源后，燈泡發(fā)亮，斷開石墨電極后，燈泡不亮，連接上石墨電極后，燈泡重新亮起了。說明石墨具有良好的導(dǎo)電性，所以石墨可以用作電極材料，如電池中會(huì)有石墨電極。
【學(xué)生活動(dòng)】交流討論：金剛石和石墨均由碳元素組成，為什么物理性質(zhì)卻有很大差異呢？
【總結(jié)】因?yàn)榻饎偸褪刑荚优帕蟹绞讲煌＝饎偸校總€(gè)碳原子都與4個(gè)碳原子相連，構(gòu)成正四面體，以這個(gè)骨架無限延伸構(gòu)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，導(dǎo)致金剛石的硬度非常大。而石墨是層狀的結(jié)構(gòu)，每一層內(nèi)的碳原子以平面正六邊形的形式連接并無限延伸，形成了石墨單層。層與層之間有作用力，這種作用力較弱，可以滑動(dòng)，所以石墨質(zhì)軟，且由滑膩感。
【講解】物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)的物理性質(zhì)，而物理性質(zhì)又可以體現(xiàn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
【思考】石墨在一定條件下能夠變成金剛石，這屬于物理變化還是化學(xué)變化？
【總結(jié)】石墨在一定條件下變成金剛石，則物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，說明在此過程中有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化。我國(guó)石墨轉(zhuǎn)化為金剛石技術(shù)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)已成為人造金剛石生產(chǎn)大國(guó)，人造金剛石亦被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和工藝行業(yè)。
【過渡】在日常生活中，還有一些物質(zhì)如：木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的主要成分也是碳的單質(zhì)，而它們的結(jié)構(gòu)則與石墨類似，這些含碳物質(zhì)統(tǒng)稱為無定形碳，活性炭大家并不陌生，在水的凈化的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解了它具有吸附性，可以吸附水中的色素和異味，下面，我們?cè)偻ㄟ^實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下活性炭的性質(zhì)吧！
【學(xué)生活動(dòng)】觀看實(shí)驗(yàn)視頻或教師演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
【總結(jié)】
現(xiàn)象 液體顏色有紅色逐漸變淺，最后褪為無色
分析 活性炭有吸附性，吸附了水中的色素，水的顏色逐漸變淺直至無色
【講解】活性炭、木炭都具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，表面積很大，具有較強(qiáng)的吸附性，能吸附水中的色素。
【總結(jié)】
（1）木炭是自然界中最常見的物質(zhì)，它同具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它具有吸附能力。利用木炭的這個(gè)性質(zhì)可以來吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品的色素，也可以用來吸附有異味的物質(zhì)。
（2）活性炭是常用的吸附劑，它的吸附作用比木炭還要強(qiáng)，防毒面具里的濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的。人們還常用它來吸附裝修過程中產(chǎn)生的有害氣體和水的凈化處理等。
（3）焦炭是煙煤在隔絕空氣的條件下，加強(qiáng)熱得到的一種固體，常用于高爐煉鐵等。
（4）炭黑是一種輕而極細(xì)的黑色粉末，是一些含碳化合物在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的。可用于制造黑色染料、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。
【過渡】隨著科學(xué)的發(fā)展，一些新的以單質(zhì)形式存在的碳不斷的被人們發(fā)現(xiàn)，如C60。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P108“C60”部分，總結(jié)C60的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。
【總結(jié)】C60（又稱碳60），每個(gè)C60分子是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的，因形似足球又稱足球烯，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。C60的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它具有一些特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，有可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域。
【講解】另外還有很多的碳單質(zhì)在科學(xué)家的不斷探索中被發(fā)現(xiàn)，如石墨烯，碳納米管等。
【補(bǔ)充1】石墨烯：英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的海姆和他的同事用類似于膠帶粘、撕的方法從石墨中分離出僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片——石墨烯，他們也因此而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯因?yàn)楹穸扰c一個(gè)碳原子的直徑相當(dāng)，僅為3.35×10-10m，是目前人工制得的最薄的材料。而石墨烯的這種單層結(jié)構(gòu)決定了它有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和其他奇特性能，激勵(lì)科學(xué)家們不斷探索。2019年我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)世界上最小尺寸的石墨烯折疊，折疊后，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)變化，使它很多性質(zhì)被優(yōu)化，或者具備原先不具備的性能。科學(xué)家預(yù)測(cè)，如果電動(dòng)車使用石墨烯電池，可能花兩三分鐘就可以把電充滿。廣闊的應(yīng)用前景為我們的生活提供便利。
【補(bǔ)充2】碳納米管：是由石墨薄層卷曲而成的碳管，直徑在幾納米到幾十納米之間，由于它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，柔韌性異常的好，可用于制備高強(qiáng)度材料。
【播放視頻】科普視頻：碳的“七十二變”。
【課堂小結(jié)】
【課堂練習(xí)】略
四、板書設(shè)計(jì)
課題1 金剛石、石墨和C60
第一課時(shí) 碳的單質(zhì)
1.
2. 金剛石、石墨、C60物理性質(zhì)差異大的原因：碳原子的排列方式不同。
3. 木炭、活性炭：有吸附性。

展開更多......

收起↑