资源简介

金刚石 石墨和C60
教学目标
1、 知识与技能：
（1） 知道不同元素可以形成不同物质，同种元素也可以形成不同物质；
（2） 了解金刚石和石墨的物理性质和用途
（3） 了解木炭、活性炭的吸附性
2、 过程与方法：
（1） 通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得物质结构、性质和用途之间的关系；
（2） 通过木炭、活性炭对红墨水的吸附实验，学会用对比实验的方法来解决实际问题。
3、 情感、态度与价值观：
通过对C60、碳钠米管的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题、提高学生的科学素质。
教学重点、难点
重点：金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。
难点：物质的结构、性质和用途之间的关系
教学准备
（1） 验证石墨导电性实验仪器：6B铅笔芯、干电池、投影仪、多媒体、导线、灯泡；
（2） 探究活性炭吸附性的实验：①仪器：锥形瓶
②药品；红墨水、活性炭
教学过程
师：我们已经知道，物质由元素组成，由同种元素组成的纯净物叫做什么？
生：由同种元素组成的纯净物叫单质。
师：不同种元素可以组成不同种单质，同一种元素可以组成不同的单质吗？大家讨论。
生；不可以，一种元素应该只能组成一种单质。
生：可以的。
师：能举例说明吗？
生：我们学过氧元素就能组成氧气和臭氧两种单质。
生：磷元素可以组成白磷和红磷。
［教师一边小结一边板书］同种元素可以组成不同的单质
师：碳元素能否组成不同的单质？研究表明：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。今天，我们就来学习金刚石、石墨和C60。
［板书］课题1 金刚石、石墨和C60
师：我们先来看一组图片
［实物投影]钻石
师：大家阅读课本第104页，参照书上的图片和资料，完成下列表格,然后叫同学来回答。
性质 用途
金刚石
生：金刚石是无色、透明、正八面体形状的固体，溶点较高，不导电。
生：刻划玻璃，切割大理石，做钻头和钻石等。
教师小结：纯净的金刚石是无色透明的、正八面体形状的固体，经仔细琢磨后，成为装饰品──钻石，它还是天然界中存在的最硬物质，可以划玻璃、切割大理石等。
[投影]金刚石的性质和用途
性质 用途
金刚石 无色透明、正八面体形状的固体，折光率 2.42，具有强色散性 经仔细琢磨后，成为装饰品──钻石
自然界中存在的最硬物质 划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层等
过渡：金刚石是碳单质家庭中最难理夺目的、最稀有和昂贵的，而同为碳元素组成的石墨和金刚石相比外表要暗淡许多，不信我们看一下课本提供的石墨的图片（学生看书）。同学们石查找一下有关墨的一些物理性质和用途？并完成以下表格：
性质 用途
石墨
生：石墨是层状结构，灰色，略有金属光泽，有滑感，易污手；具有导电性。
师:还有没有同学补充？
生：跟金刚石相反，石墨是自然界最软的矿物之一。用石墨在纸上划过，会留下深灰色的痕迹。
教师小结：石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体，很软，具有优良的导电性，很滑腻。石墨的这些性质决定它有哪些用途呢？
生：石墨很软，可以做铅笔芯。
生：石墨能导电，可以做电极。
生：石墨可以做润滑剂，因为它很滑腻。
师：回答的非常好
[投影]石墨的性质和用途
性质 用途
石墨 深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体
很软 铅笔芯
能导电 电极
滑腻 润滑剂
师：铅笔是我们最熟悉的学习用品，铅笔里面其实不含铅，是石墨和粘土混合而成的。 “H”代表Hard，坚硬的，“B”代表 BlaCk，黑的。由于石墨太软，只用石墨做铅笔芯，易断又易磨损，所以加入粘土。
师：铅笔芯的成分里含有石墨，铅笔芯有没有导电性？想不想试验一下？
生：想！（学生很有兴趣）
师：那你们用桌上的仪器验证一下这个导电的实验
［学生实验]铅笔的导电性。把一根削好的铅笔和导线连接在一起，接通电源后，观察灯泡发亮，证明铅笔具有导电性。
师：如果有一把长期不用而生锈的铁锁，怎样轻易打开它呢？想一想？
生：把铅笔芯的粉末放到锁孔里。因为铅笔芯的成分里有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。
师：好，这个实验留给同学们回家去做。学习了金刚石和石墨，它们的性质和用途一样吗？
生：不一样。
[投影］比较金刚石和石墨的性质和用途
金刚石 石墨
外观 无色透明正八面体状固体 深灰色鳞片状固体
光泽 加工琢磨后有夺目光泽 略有金属光泽
硬度 最硬 较软
导电性 无 良好
导热性 良好 良好
用途 钻探机钻头、刻刀、装饰品等 电极、铅笔芯、润滑剂等
师：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，物理性质为什么有这么大的差异呢？
［展示]金刚石和石墨的原子排列结构模型
师：金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构，所以坚硬。石墨的碳原子呈平面层状结构，层与层之间的作用力小，所以很软，能导电，有滑感。
小结： 结构 决定 性质 决定 用途
师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得重要进展的是C60分子。大家看书，C60的分子结构和什么相似？
生：和足球相似。
师：这种足球结构的碳分子很稳定。C60中60表示什么？
生：一个C60分子中含有60个碳原子。
师：C60是单质还是化合物？
生：是单质。
师：目前，人们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，以及在材料科学、超导体等方面的应用。C60具有广泛的应用前景，谁能说说这方面的信息吗？
生：除了超导领域外，C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景：①气体的贮存；②有感觉功能的传感器；③增强金属的强度；④新型的催化剂；⑤光学应用；⑥对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。
师：除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C70、C240、C540等。
除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。谁查到了有关木炭和活性炭的资料吗？请告诉我们。
生1：木炭是一种黑色多孔的固体，有吸附性。
生2：活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体，活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用来净化各种气体或液体。
师：同学的资料中提到的吸附性，我们在水的净化里提到过，我们今天做一个活性炭吸附有色物质的实验，来证明一下它的吸附性。
[教师演示实验]在盛有半杯水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。放入活性炭，轻轻振荡。
师：由于黑色的活性炭悬浮于溶液中，现象不明显，可以用过滤的方法除去活性炭。
师：看到什么现象了？
生：红色消失，液体变无色。
师：根据以前学过的知识，我们知道，过滤只能除去不溶性物质，所以红墨水颜色的退去是因为活性炭的吸附作用。活性炭不仅能吸附色素，还能吸附气体
[展示]防毒面具（滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的）
师：炭黑是一种黑色的极细粉末，可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料。
师：焦炭的主要用途是冶炼金属，是工业上冶炼生铁的一种原料，我们在后面的单元里将会学到它。
现在，我们小结一下刚才学过的几种含碳的物质。
[投影]
木炭 吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质
活性炭 吸附能力比木炭强，吸附毒气，制糖工业里脱色制白糖
炭黑 制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性
焦炭 冶炼金属
师：结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的结构、性质和用途之间有什么关系？
生：结构决定性质，性质又决定用途（学生一边回答，教师一边板书）
师：本节课的内容我们就上到这里，现在做一些练习来巩固一下今天所学的内容。
[学生练习]练习后当堂订正。
师：回去后阅读“化学·技术·社会”中的“人造金刚石和金刚石薄膜”。今天这节课就上到这儿，下课。

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