课题1 金刚石、石墨和C60全国优秀课堂实录

课题1 金刚石、石墨和C60 开场：我先作一个自我介绍，我姓潘，来自南昌。之前，我参加了一场婚礼，你们参加过别人的婚礼吗？你觉得在婚礼中最让你感动的场面是什么？

（学生七嘴八舌）

老师：而让我最感动的是结婚双方互赠爱情信物的那一刻。在现代婚礼中最常用于做爱情信物的是什么呢

（学生七嘴八舌）

老师：那你们知道钻石第一次是怎么被发现的吗？

学生：

引言：1870年，在南非的一个小镇（镇名-金伯利）上，人们发现了一种坚硬的岩石，与普通岩石不同的是，这种岩石在光照下可发出璀璨夺目的光芒。这种岩石就是金刚石（加工后被名为钻石）。从那以后这种被深埋在距离地表数百公里，历经数亿年才能形成的珍贵宝石成为后人的爱情信物，它晶莹剔透、能发出璀璨夺目的光芒，非常美丽漂亮。今天，老师也带来了一颗，它非常小，价格也极其昂贵，1克拉==0.2克==10万人民币左右。那这么昂贵的钻石是有什么元素组成的呢？（学生思考）。如果我告诉你们昂贵的钻石居然和同学们常见的价格低廉的木炭是同一种元素碳元素组成的，你们信吗？你们不信，我反正是信的，钻石就是由碳元素组成的一种重要的碳单质，与钻石有着相同组成的还有另一种重要的单质石墨。今天我们就一起去探寻这些由碳元素组成的碳单质的奥秘。（2分钟）

【字幕】课题1 金刚石、石墨和C60

【提问】在同学们的桌面上有几支型号不同的铅笔，你们想一想铅笔为什么叫铅笔？是因为它里面含铅吗？

学生：有或没有。

老师：对，正如大多数同学所说，其实铅笔芯中没有铅，铅笔芯是由石墨和粘土制成的。它之所以叫铅笔是因为其中的铅笔中的石墨的颜色像铅的颜色，故得名为铅笔。那请同学们分组讨论研究你们桌面上的铅笔，根据学案的提示，分析猜想石墨可能有哪些物理性质。通过观察、实验得出结论，然后将学案表格1补充完整中

【字幕】一：石墨的性质和用途

表格1

颜色

外形

光泽

硬度

导电性

润滑性

熔点

性质

用途

3850℃

注：硬度：固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗压力的能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。

学生实验讨论完成学案中的表格1 老师评价补充。（不同型号的铅笔为什么粗细不同?不同型号的铅笔为什么导电性不同？等）

【提问】石墨为什么可以作铅笔呢？

学生：因为在石墨在纸上划一下会留下痕迹。

老师：对，也就是利用了石墨的深灰色和它很软的性质，可见物质的用途往往与物质的性质有着密切的联系，那么除了利用石墨的颜色和软以外，我们能否利用石墨的其他性质呢？

学生和老师：可以，利用的导电性-----石墨电极（展示干电池中的碳棒）；利用石墨的润滑性-----润滑剂（思考：被锈蚀的锁具如何润滑？）；利用石墨的熔点高-----坩埚，其实在利用某种物质时，我们往往会考虑其几个性质。如：石墨作润滑剂可以在高温（200℃--2000℃）下润滑，比其他的润滑剂作用更持久，更安全，所以用石墨制成高温润滑剂。还有（展示图片）讲解（10分钟左右）

老师：石墨的用途很多，而与它有着相同组成的金刚石（展示图片对比）又有一些什么样的性质和用途呢？分析图片

【字幕】二、金刚石的性质和用途

表格2：金刚石的性质和用途

颜色

外形

光泽

硬度

导电性

润滑性

熔点

性质

用途

3550℃

学生讨论完成学案中的表格2 老师评价补充并展示图片

老师：比较金刚石和石墨，我们发现它们虽然都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质却存在很大的差异，这是为什么呢？

【字幕】为什么金刚石、石墨的物理性质存在如此大的差异呢？

老师：这与它们的微观结构有着密不可分的关系。

展示模型（我已制作好了）

老师：同学们仔细观察，它们的结构有何不同。

学生思考，可能没有收获。

老师：我们先来研究石墨的结构，我们可以看到，石墨中的碳原子是

排列的

学生：一层一层排列的

老师：现在我请一位同学上来，用适当的力来压这个模型，看看会有什么现象？

学生;模型层与层之间容易滑动

老师：这种结构使得石墨具备了什么性质？

学生：滑、软

思考：铅笔写字时，是从哪儿断开的？

学生：层与层之间断开。

老师：再请这位同学用同样的力来压金刚石的模型

学生：压不动。

老师：这使得金刚石具有什么性质？

学生：硬。

老师：对，那石墨为什么会具有导电性，而金刚石却不会导电呢？

学生思考，但不会有答案。

老师：同学们注意观察，石墨中层层间的碳原子作用力非常的小，这意味着它们之间并没有真正的化学键，也就是说层与层之间的碳原子并不是相连的，那么我们可以看到实际上每个碳原子只与三个碳原子相连，根据核外电子排布，我们知道碳原子的最外层有

个电子，这样还有一个闲置的电子可以自由移动，所以就使石墨具有了导电性，而与石墨不同的金刚石，同学可以看到，在金刚石中的每一个碳原子都连接4个碳原子，所以金刚石不能导电。可见物质的性质是由什么决定的？

学生：结构

老师：所以金刚石和石墨的物理性质存在很大的差异的原因就是：微观上，原子的排列方式不同

老师：通过上面对金刚石和石墨的结构、性质、用途的分析，我们不能看出结构、性质和用途间的关系了。

学生：结构决定性质，性质决定用途

【字幕】结构决定性质，性质决定用途

【提问】：石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，那它们是同种物质吗？

学生：不是

老师：我们前面有没有学过由同一种元素组成的不同单质呢？

【字幕】同种元素能组成不同的单质吗？

学生：氧气和臭氧。

老师：如果将氧气和臭氧混合在一起，那是纯净物还是混合物呢？为什么？

学生：是混合物，因为它们是不同的单质。

老师：那也就是说，同一种元素组成的不一定是单质，还可能是混合物。与上面一样，如果将石墨和金刚石混合在一起，得到的是纯净物还是混合物呢？

学生：是混合物。

老师：那如果我通过给石墨加压，使石墨变为昂贵的金刚石是物理变化还是化学变化呢？为什么？

学生：是化学变化，因为金刚石和石墨是不同的碳单质。

老师：很好，金刚石和石墨是不同的碳单质，以后我们还会接触到由同种元素组成的不同单质，比如碳元素除了能组成金刚石和石墨这两种不同的碳单质外，科学家近年来还发现了由碳元素组成的一些新型的碳单质

【视频】科学前沿

老师：在视频中介绍了几种新型碳单质，我今天也带来了C60的分子模型，同学们请看，C60的模型与金刚石和石墨完全不同，它是由60个碳原子构成的一个分子，性质上也与金刚石和石墨有着很大的差异，如它可作超导材料等。

老师：在我们的生活中也有一些由碳元素组成的不定型碳。如我们曾经接触过的木炭和活性炭，还有焦炭和炭黑。

【字幕】