资源简介

课题1　金刚石、石墨和C60
教学目标
（1）知识与技能
①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；
②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。
（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
①学生能以发展的观点看待碳的单质，认识科学的发展具有阶段性和局限性；
②体会物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途的逻辑关系。
学情分析
1．学生认知水平分析
在本单元之前，学生已学习了氧气，并对氢气有所认识。在本课题中，学生将学习探究碳的知识，对非金属单质的通性形成一个较为完整的认识，扩大对物质分类知识的了解，深化对物质结构知识的理解。
2．学生能力水平分析
在技能方面，学生已有一定的基本操作能力，并能设计简单的实验，通过本课题的学习，可以强化他们已有的知识和技能，激发学习兴趣，提高学生自主、合作、探究学习的能力，使学生真正把化学和生活联系起来。
重点难点
重点：
紧密联系学生的生活实际，了解金刚石和石墨的性质及用途。
难点：
认识结构与性质，性质与用途之间的关系；领悟物质的多样性和复杂性。
教学过程
活动1【导入】【问题思考】一种元素可以组成不同的单质吗？
【问题思考】一种元素可以组成不同的单质吗？
元素 H N O P
单质
【提问】由碳元素组成的单质有哪些？
【投影】碳元素组成的单质有：
1．金刚石C
2．石墨 ：C（木炭、焦炭、活性炭、炭黑）
3．C60
4．C70
5．C80
6．碳纳米管……
我们今天学习由碳元素组成的单质——“金刚石、石墨和C60”。
活动2【活动】【视频】金刚石、石墨和C60
请同学们在观看视频的时候找出它们相关的用途，并试着说出与之相关的性质。
【视频】金刚石、石墨和C60
活动3【活动】金刚石的结构、性质和用途
【提问】金刚石有哪些用途？
【投影】金刚石、钻石、玻璃刀、钻头图片
【提问】为什么金刚石可用来裁玻璃、作钻探机的钻头？试说出其可能具有什么性质？
让我们通过实验验证你的猜想。
【探究实验一】
1．用小刀切割玻璃片。
2．用玻璃刀切割玻璃片。
得出结论：金刚石是天然存在的最硬的物质。
【设问】为什么金刚石如此坚硬？
【展示】金刚石的原子排列结构模型
【讲解】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。
【问题思考】你能发现物质的结构、性质和用途之间的关系吗？
【小结】物质的结构决定物质的性质；物质的性质决定物质的用途。
活动4【活动】石墨的结构、性质和用途
【过渡】刚才我们认识了解金刚石，下面，我们就一起来认识石墨。
【提问】石墨有哪些用途？
【投影】石墨、铅笔、润滑剂、石墨电极、无轨电车图片
【提问】根据石墨的这些用途你能推测出其可能具有什么性质？
请小组内合作完成探究实验二，验证你的猜想。
【探究实验二】
1．将铅笔芯在纸上轻轻地划过。
2．用手指轻轻地摸摸从铅笔中削下来的黑色粉末。
3．把一根废旧电池中的碳棒和导线连接在一起，接通电源后，观察灯泡是否发亮。
4．分别把一根6B铅笔芯和HB铅笔芯与导线连接在一起，接通电源后，观察灯泡是否发亮。
得出结论：1．石墨很软；2．石墨有滑腻感；3．石墨有导电性。
【设问】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么石墨却如此软呢？
【展示】石墨的原子排列结构模型
【讲解】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，有滑感。
【归纳】“物质结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途”的逻辑关系。
活动5【讲授】动画展示——石墨转变成金刚石
【设问】金刚石、石墨的结构不同，归根结底是因为碳原子的排列方式不同，碳原子在金刚石中排列成空间网状，而在石墨中排列成空间层状，那么廉价的石墨能否转化为昂贵的金刚石？
【视频】动画展示——石墨转变成金刚石。
活动6【活动】活性炭的结构、性质和用途
【提问】活性炭有哪些用途？
【投影】有关活性炭用途的图片
【设问】在水的净化的课题中我们通过实验证明了活性炭能吸附红墨水中的色素，木炭和活性炭对毒气的吸附效果又如何呢？
【探究实验三】向盛有红棕色的二氧化氮气体的两个锥形瓶中分别加入适量活性炭和烘烤过的木炭，观察现象。
仔细观察实验，并归纳实验现象：红棕色消失，但加入活性炭的锥形瓶比加入木炭的锥形瓶中红棕色消失更快。
得出结论：木炭、活性炭有吸附性。活性炭的吸附能力比木炭强，种效果更好。
【设问】为什么活性炭的吸附能力比木炭强？
【投影】木炭和活性炭的微观结构图——疏松多孔
【投影】木炭、焦炭、炭黑、活性炭
【讲述】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，这些物质的主要成分也是碳单质，他们的结构与石墨类似。木炭、活性炭、炭黑、焦炭都具有疏松多孔的结构，决定它们具有吸附能力，可以做吸附剂。
活动7【讲授】C60的结构、性质和用途
【过渡】其实，碳氏家族的单质中，还有很多神奇的结构，这些结构导致它们具有不同的、特殊的性质。C60就是其中一种。
【介绍】C60的结构：C60由C60分子构成，一个C60分子由60个碳原子构成，C60分子形似足球。
性质：稳定
用途：可用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。
活动8【活动】自我反省、自我纠正
请同学们一起纠正导学案上的课堂导学部分的内容。
（一）金刚石
1．结构：
2．性质：纯净的金刚石是_______色透明固体。金刚石是天然存在的 的物质。
3．用途：可作钻石、可用来_______、切割大理石、加工坚硬的金属，以及作_______。
（二）石墨
1．结构：
2．性质：石墨是一种_______色、有金属光泽不透明固体。石墨很_______；有_______；有优良的_______性能。
3．用途：可作______________；可作______________；可作______________。
（三）木炭、焦炭、活性炭、炭黑
1．结构：
2．性质：
3．用途：可作______________。如木炭可用来吸附一些食品和工业产品里的 和有______________的物质。活性炭的吸附性比木炭还要强， 里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用______________来脱色以制白糖。日常生活中干茶叶渣、干煤渣也有吸附能力。
（四）C60
1．结构：C60由_______构成，一个C60分子由_______构成，C60分子形似_______。
2．性质：__________________________________________。
3．用途：可能应用于_______、_______、_______、 _______及_______等领域。
小结
1.一种元素可以组成多种单质。如：金刚石、石墨和C60都是由_______元素组成的单质。
2.物质的结构决定性质，性质决定用途。金刚石、石墨和C60具有不同的用途是因为它们的_______不同，它们的性质不同是因为它们的结构不同，也就是碳原子的_______不同。
3. “碳”和“炭”的书写场合：在“木炭”、“焦炭”、“活性炭”、“炭黑”这四种具体的碳的单质中用“_______”外，其余情况下常用“_______”。
活动9【测试】知识竞答
下列说法或做法是否正确？
金刚石、石墨、C60都属于碳单质。
用活性炭检验软、硬水。
用活性炭除去冰箱的异味。
石墨可用来制作铅笔芯。
活性炭吸收异味属于化学变化。
石墨作铅笔芯主要利用了石墨______的性质。
用金刚石切割玻璃利用了_________的性质。
活性炭作净水剂利用了__________的性质。
用右图的简易净水器处理河水，活性炭主要起______的作用。
活性炭吸附冰箱内异味利用了_________的性质。
活动10【活动】盘点收获
小组内回忆、归纳、交流这节课学到了什么？
活动11【练习】分层练习
完成导学案上的分层练习：课堂精练。
1.碳的单质主要有______________、______________和______________，由于它们的______________不同，因此它们的物理性质存在很大的差异。
2．关于金刚石和石墨的下列说法中，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、石墨里的碳原子排列方式不同 D．金刚石质硬，石墨质软
3．下列物质可用在防毒面具中的是（ ）
A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D．二氧化锰
4．活性炭和木炭能使红棕色NO2气体及红墨水褪色是因为（ ）
A．它们都呈颗粒状，而且是黑色 B．它们的主要成分是碳
C．它们有疏松多孔的结构 D．它们的密度小
5．活性炭可以做电冰箱的除味剂，这是利用它的( )
A．氧气性 B．还原性 C．吸附性 D．挥发性
6．用金刚石、石墨、活性炭、C60四种物质填空：
能用作钻探机钻头的是______________
（2）能用作电极材料的是______________
（3）能用于超导体的是______________
（4）能用于电冰箱除臭的是______________
能用作铅笔芯的原料是______________
（6）能用于防毒面具滤毒灌的是________________
活动12【作业】完成课后作业
完成导学案上的分层练习：巩固过关、拓展提升。
巩固过关
1．据报道：今年高考、中考临近时，个别不法商贩唯利是图，制造、销售假冒伪劣的“2B”铅笔，此类铅笔石墨含量低，光电阅读机读不出答案，会严重影响考生成绩，给家庭、社会带来危害。用石墨制铅笔，除了颜色外主要是利用石墨的（ ）
A．质硬 B.吸附性 C. 导电性 D. 质软
2．2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在空中失事。有专家分析认为，其原因可能是航天飞机壳底部的石墨瓦在空中脱落，击中机翼。航天飞机表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨（ ）
能导电 B.熔点高、耐高温，化学性质稳定
C.密度小 D.硬度小，有润滑作用
3．“以崇尚科学为荣，以愚昧无知为耻”。下列叙述缺乏科学依据的是（ ）
A.璀灿夺目的天然钻石是由碳元素组成的
B.长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯来作润滑剂
C.碳元素形成的单质并非都是黑色的
D.小孩经常咬铅笔芯，会导致铅中毒
4.用石墨加工制成人造金刚石，这是属于_________变化。活性炭和木炭能使红棕色NO2气体及红墨水褪色这一过程属于_________变化。
5．点燃一支蜡烛，用冷碟底放在蜡烛火焰的上方，过一会儿，你可以在冷碟底收集到你自已亲手制得的炭黑，这个实验说明石蜡（蜡烛的主要成分）中含有______________元素。
6．以美国为首的北约军队空袭南联盟的发电厂时，使用了一种“石墨炸弹”。这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上，使设备短路而停电，石墨纤维能使设备短路的原因是________________。

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