資源簡介

金剛石、石墨和C60的教學(xué)價值
山東臨邑二中 張振奎
金剛石、石墨和C60，這一課題中包括兩部分內(nèi)容：1、碳的單質(zhì)；2、碳的化學(xué)性質(zhì)。在碳的單質(zhì)這一部分中首先通過引言“同一種元素可以組成不同的物質(zhì)嗎？”將學(xué)生引入了“同一種元素可以組成不同的單質(zhì)”的教學(xué)情境之中，文后又通過資料說明：透明的金剛石、灰色的石墨和足球狀的C60都是由碳元素組成的單質(zhì)。并且，再次出明確指出“是由于它們的原子排列方式不同，因此他們的性質(zhì)存在差異”。在這部分引言中教材向?qū)W生揭示了這一化學(xué)信息：不僅是不同的元素可以組成不同的單質(zhì)，而且同一種元素也可以組成不同的單質(zhì)。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生感受物質(zhì)多樣性的原因（這僅僅是從單質(zhì)的角度上進(jìn)行考慮的）。并且，同種元素之所以能夠組成不同的單質(zhì)，是因?yàn)樽鳛榛瘜W(xué)變化中最小的粒子——原子的排列方式不同造成的。到這里，教材向?qū)W生展示了化學(xué)學(xué)習(xí)中的基本線索：物質(zhì)是由元素組成的——元素是同一類（核電荷數(shù)相同）原子的總稱——原子之間通過不同的排列方式構(gòu)成不同的（分子）物質(zhì)。
在碳的單質(zhì)中，介紹了金剛石、石墨、C60，，都是通過實(shí)物（C60無）、原子結(jié)構(gòu)模型和用途的照片（C60無）的方式向?qū)W生解釋了這三種不同的物質(zhì)之間差異，使學(xué)生從宏觀、微觀和用途等不同的角度對同種元素組成的不同單質(zhì)進(jìn)行全面的認(rèn)識。
對于金剛石、石墨、C60的微觀模型來說，也具有很好的情感教育價值：以“團(tuán)結(jié)就是力量”引導(dǎo)學(xué)生通過觀察到得在金剛石中每一個碳原子都是直接或間接地連接在一起，感悟正是這種內(nèi)部的團(tuán)結(jié)鑄就了“自然界中最硬的物質(zhì)”這一優(yōu)秀品質(zhì)；以石墨中碳原子之間的層狀結(jié)構(gòu)的存在引導(dǎo)學(xué)生感受“由于層與層之間”的相互滑動而致使石墨具有滑膩性；以C60的球狀結(jié)構(gòu)感受其良好的穩(wěn)定性。
木炭作為由微小的石墨晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的另一種碳 ，其顯著的物理性質(zhì)——吸附性在工業(yè)和日常生活中是有著廣泛用途的。教材中用木炭吸附紅墨水中的色素，這一設(shè)計(jì)顯得有點(diǎn)滯后。盡管在水的凈化中只給出了活性炭凈水器的示意圖，但在文中也指出了“可以吸附到一些溶解的雜質(zhì)”。課后的第5題用木炭吸附紅棕色的二氧化氮，倒是可以轉(zhuǎn)嫁到教學(xué)中的，這樣不僅可以給學(xué)生帶來鮮明的視覺感受，而且，還可以將瓶塞換成連有導(dǎo)管的單孔塞，將導(dǎo)管的一端插入盛有水的燒杯中，用彈簧夾夾住乳膠管，待瓶內(nèi)紅棕色消失以后打開彈簧夾，觀察現(xiàn)象。（或者將褪色后的集氣瓶進(jìn)行加熱處理，引導(dǎo)學(xué)生觀察瓶內(nèi)紅棕色復(fù)現(xiàn)，進(jìn)而辯證地認(rèn)識木炭的吸附性與溫度的關(guān)系）。
碳的化學(xué)性質(zhì)中涉及到三個方面：常溫下的穩(wěn)定性、與氧氣反應(yīng)（可燃性）、與氧化銅反應(yīng)（還原性）。碳的穩(wěn)定性可以引導(dǎo)學(xué)生從碳原子的結(jié)構(gòu)入手，認(rèn)識到碳原子若要達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的選擇方式是要么得到4個電子，要么失去4個電子，這兩點(diǎn)做起來都比較困難，故而，碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。這樣有引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度解釋宏觀現(xiàn)象化學(xué)思維方式上來，是很有教育價值的。
碳與氧氣的反應(yīng)，在前面學(xué)生已經(jīng)接觸到了，在這里僅屬于歸結(jié)性的。碳與氧化銅的反應(yīng)使學(xué)生接觸到的第一個固相物質(zhì)之間的反應(yīng)，由于其反應(yīng)溫度要求較高，并且氧化銅在高溫下會發(fā)生分解生成紅色的氧化亞銅，因此這是一個具有相當(dāng)難度的實(shí)驗(yàn)。但這個實(shí)驗(yàn)承載著引領(lǐng)學(xué)生全面認(rèn)識碳的化學(xué)性質(zhì)，形成氧化還原反應(yīng)概念的重要價值，我在教學(xué)中嘗試用Φ15×150的試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。而對于碳在這一方面用途，其目的是幫助學(xué)生形成以“組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途”化學(xué)視角認(rèn)識有關(guān)元素化合物的知識。
另外，教材中通過人造金剛石和金剛石薄膜、C60分子及管碳等緊密聯(lián)系社會和高新科技教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生養(yǎng)成以發(fā)展的觀點(diǎn)審視科技的進(jìn)步。
總之，在這一課題中圖文并茂，教材內(nèi)容豐富，趣味性和可讀性較強(qiáng)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)了從物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物質(zhì)的多樣性存在原因，從微觀角度解釋物質(zhì)的性質(zhì)，以發(fā)展的觀點(diǎn)審視化學(xué)科技的進(jìn)步，和對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育教學(xué)觀念。

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