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金刚石、石墨和C60 教学设计
【教学目标】
1、知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质；了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途；了解木炭和活性炭具有吸附性和C60的一般常识。
2、通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式及空间结构的分析，知道物质结构、性质和用途三者之间的相互关系；通过木炭吸附作用演示实验的探究，让学生知道实验是研究问题的常用方法。
【教学重点、难点】金刚石和石墨结构、性质和用途。
【教学方法】讲授法、比较法、实验探究法。
【课时安排】1课时。
【教学过程】
导入：请学生们回忆之前学习的单质有哪些？
生：氧气、臭氧、红磷、白磷等
师：氧元素可以组成氧气和臭氧，磷元素可以组成红磷和白磷。今天我们共同走进碳氏家族，认识各有千秋的碳氏三宝。
【过渡】首先有请第一位碳氏家族的老大—金刚石。
师：请同学们参照学案阅读课本106页到108页。（2分钟）
师：老师手里有两种都是由碳元素组成的物质，请同学们来区分一下它们。
生：一只手里面是钻戒，一只手里面是石墨棒。
师：请一位同学观察金刚石，描述它的外貌。
生：无色、透明、正八面体、固体。
师：金刚石为什么能做成钻石呢？
生：硬度大？璀璨耀眼？
师：同学们同意谁的观点？（观看视频）
（得出金刚石具有折光性）
师：刚才有同学说金刚石的硬度大，那它的这个性质有什么用途呢？
（展示图片—玻璃刀）
师：同学们在生活中有没有见过玻璃刀？（没有）老师这里有一把玻璃刀，有没有哪位同学愿意上台当一回玻璃店的小工？
（学生上台划玻璃—提醒注意安全 ）
生：学生观察，得出金刚石的硬度大，并且是天然最硬的物质。
师：那么我们就可以采用相互刻划的方式来比较两种物质的硬度：若A能在B的表面留下划痕，则A的硬度大于B。
俗话说：没有金刚钻，就别揽瓷器活。
【总结一】请同学们一起来总结一下金刚石的物理性质有哪些？
【板书】一、金刚石的物理性质
1、 无色、透明、正八面体、固体
2、 硬度大
3、 几乎不导电
【过渡】我们再来认识一下金刚石的兄弟—石墨。
师：展示石墨的图片。
生：石墨是深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体。石墨很软，天然最软的矿物之一，画在纸上会留下深灰色的痕迹，所以石墨可做铅笔芯。具有导电性，可以作电极。有润滑性，也可润滑久未开启的锁。具有导电性和导热性。
【学生实验】探究石墨是否具有导电性。硬度怎么样。
【实验探究一】石墨是否具有导电性？
实验用品：电池、导线、小灯泡、石墨棒等。
实验步骤：1、连接好电池，导线，小灯泡；
2、将石墨棒连接在两根导线之间，观察小灯泡是否发光。
实验现象：
实验结论：
【实验探究二】石墨的硬度如何？
实验用品:小刀、铅笔。
实验过程：用小刀轻轻的削铅笔芯，观察。
实验现象：
实验结论：
生：分享实验现象和结论。
师：石墨的这些性质决定它有哪些用途呢？
生：铅笔、电池的电极、电刷、润滑剂、坩埚等。
（介绍铅笔）
师：(播放石墨炸弹的视频)利用了石墨的什么性质？
生：导电性。
[板书] 二、石墨的物理性质
1、 深灰色、细鳞片状、固体
2、 质软
3、 导电性
4、 滑腻
5、 熔点高
【总结二】对比金刚石和石墨。同样是由碳原子构成的单质，为什么物理性质相差这么大呢？
（展示金刚石和石墨的原子结构模型）
生：金刚石是连续网状结构，石墨是层状结构。
（得出结构—性质—用途之间的关系）
【过渡】大自然赋予了我们金刚石和石墨这一对孪生兄弟，科学家也在此基础上发现了富勒烯，我们先来认识一下这个小家族的代表人物-- C60。
师：展示C60结构图片。学生认真观察。
师：联系课本，讨论思考，并说出C60图中给出的信息。并找出3条。
师： C60是分子构成的；每个C60的分子是由60个碳原子构成；C60分子的结构形似足球。
[板书] 1、C60是分子构成的。
2、每个C60的分子是由60个碳原子构成。
3、C60分子的结构形似足球。
（介绍碳纳米管、石墨烯）
【过渡】我们一起认识了由碳氏家族中的单质，接下来我们来看看生活当中常常接触到的无定形碳—它是由石墨晶体和杂质组成的混合物。
【实验探究三】木炭与活性炭的吸附能力对比。
实验步骤：分别向装有木炭和活性炭的U型管中倒入相同浓度的红色液体，一段时间后对比观察两支U型管中液体颜色的情况。
实验现象：
实验结论：活性炭与木炭具有 的结构，表面积大， 具有较强的 。
活性炭的用途：防毒面具里的滤毒罐；冰箱中的除异味剂；制糖工业的脱色剂；净水剂等。
（三）无定形碳：
都是由石墨的微小晶体和少量杂质组成的，无定形碳是
（选填“纯净物”或“混合物”）。
师：木炭、活性炭用途很广，你想知道它们有什么性质及用途吗？
师：展示木炭、活性炭、焦炭和炭黑的图片及木炭结构的图片。
师：木炭具有疏松多孔的结构，所以，具有吸附性；活性炭也具有吸附性，活性炭的吸附能力比木炭强。木炭可用来吸附一些食品和工业产品的色素、吸收有异味的物质；活性炭可吸附毒气且用于防毒面具、制糖工业里脱色制白糖；焦炭可用来冶炼金属；炭黑可以用于制油墨、墨汁、鞋油及橡胶制品填充剂。
[板书] 1、木炭、活性炭具有吸附性。。
2、活性炭用途：用于防毒面具。
3、焦炭用途：可用来冶炼金属。
4、炭黑用途：用于制油墨、墨汁、鞋油及橡胶制品填充剂。
[投影]金刚石、石墨和C60的物理性质的比较
物质 结构 物理性质 用途
外观 硬度 导电性 导热性
金刚石 正八面体 透明固体 最硬 几乎不导电 很差 钻石、刻划玻璃、钻探机钻头
石墨 细鳞片状结构 深灰色、有金属光泽不透明的片状固体 质软 良好 优良 电极、铅笔芯、润滑剂
C60 足球结构 固体 质脆 几乎不导电 很差 材料、超导体
[小结]
1、金刚石很硬，可用来切割玻璃或做钻头。
2、石墨很软，可用来做铅笔芯；石墨有良好的导电性，可用来做 电极。
3、木炭、活性炭有强吸附性，可做吸附剂。
4、C60有特殊的性质，可用于材料科学、
超导体等方面。
5、结构性质用途
6、金刚石、石墨、 C60都是由碳元素组成的单质，它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。
【课堂总结】
1、请谈谈你对这节课的收获。
2、你还有什么困惑吗？能说出来大家一起探讨吗？
【反馈检测】
一、将下列左边物质与右边的用途用线连接起来。
石墨 冰箱去味剂
炭黑 作电极
金刚石 冶炼金属
焦炭 制油墨
活性炭 作钻头
二、选择
1.由同种元素组成的物质不可能是( )
A、单质 B、化合物 C、纯净物 D、混合物
2.下列关于金刚石和石墨的说法中不正确的是( )
A、它们都是由碳元素组成的单质
B、它们都是电的良导体
C、金刚石质硬,石墨质软
D、构成它们单质的碳原子排列方式不同
3.关于C60 的说法中正确的是（ ）
A、它是一种新型的碳的化合物 B、它是一种新型的碳的单质
C、它是由碳原子直接构成的 D、它的相对分子质量是60
4.下列变化中，有一种与其他三种变化有着本质区别的是（ ）
A、电解水 B、用活性炭净水
C、火药爆炸 D、实验室制取氧气
课外交流：
了解人造金刚石。
想要关注更多碳单质的资讯，可以上网寻找“度娘”获知。
【布置作业】
必做：
1、完成学案第四部分---反馈练习。
2、阅读化学·技术·社会，了解人造金刚石和金刚石薄膜。
选做：
撰写“我眼中的碳家族”小论文。
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