课题1 金刚石、石墨和C60优秀完整教案

课题

课型

教

学

目

标

过程

与

方法

知识

与

技能

金刚石、石墨和C60

新课

1.了解金刚石和石墨的物理性质及主要用途; 2.知道木炭和活性炭具有吸附性; 3.知道不同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. 4.知道碳单质的化学性质. 1.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、性质和用途之间的相互关系; 2.通过木炭(或活性炭)吸附作用演示实验的探究,让学生知道对比实验是研究问题的常用方法. 3.通过对展示或演示的资料分析、归纳,进一步培养学生的观察能力和思维能力. 4.能认真观察实验现象,并会对现象分析归纳,总结出重要的知识点. 1.以发展的观点看待碳的单质. 2.树立物质的性质决定用途的观点. 3.以发展的观点看待碳的单质. 4.树立物质的性质决定用途的观点. 情感态

度与

价值观

教

教学

1.物质的结构、性质和用途之间的相互关系. 材重点

2.碳单质的化学性质. 分教学

1.理解碳单质的微观结构与它们物理性质之间的关系. 析

难点

2.碳跟某些氧化物的反应.

教学方法

探究、讨论、总结

教具

多媒体课件

课时安

排

2课时

教

学

过

程

第一课时

1、温故知新

【教师发问】1、什么叫单质？

2、同种元素可以组成不同单质吗？

【学生思考、回答】

【教师发问】1、C是什么元素？

2、你知道有哪些物质中含有碳元素吗？

3、碳元素能组成不同的单质吗？

【学生思考、回答】

【教师发问】同学们认为最昂贵的物质是什么?

[设计意图]回顾已经学过的单质的概念，且从生活走向化学——这样的有意安排,有利于激发学生的学习愿望和参与动机. 2、新知构建

[过渡语]金刚石如此坚硬耐磨,而且美丽动人,金刚石有个“孪生兄弟”叫石墨.相比起金刚石的坚硬耐磨,石墨的质地却很软,又是一副黑黑的模样.既然金刚石和石墨的性质有如此大的差异,为什么把它俩称为“孪生兄弟”.其原因在哪里呢? 一、金刚石

【展示】

玻璃刀上的金刚石. 最大的

【教师】

金刚石还有其他的性质吗?课前布置了大家到网上或书籍中查找有关碳单质的一些资料,先说说有关金刚石的一些资料. 【学生】

金刚石的化学成分是碳,它是正八面体结构,它的结晶发生在高温、高压条件下,是岩浆作用的产物.金刚石无色透明或带蓝、黄、褐和黑色,有光泽;硬度为10,是自然界硬度最大的物质;密度为3.52 g/cm3;折光率为2.42,具有强色散性.可以用来制作首饰、高硬度的

切割材料、高温导体材料等. 【教师】

谁还有不同资料要补充的吗? 【学生】

早在罗马时代,就有人把金刚石雕刻成印章,这是最早的金刚石的“工业用途”.事实上,人们从自然界里开采出来的绝大多数金刚石是用于工业的.长期以来,金刚石大多数的工业用途是利用了它坚硬、不易磨损的特性.金刚石可以用于切割玻璃,制作钻头用于地质勘探、开采石油和打井等,还可以切割水泥,甚至切割大理石等建筑材料.至今,只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷,尚无其他代用品.金刚石还是优质的磨料,金刚石砂轮用来磨削硬质合金,比碳化硅耐用一万倍. 【教师】

金刚石可以做装饰品——钻石,大家在商店里应该看过吧,纯净的金刚石是无色透明的、正八面体形状的固体,经仔细研磨后,成为装饰品——钻石,它还是自然界中存在的最硬物质,可以裁玻璃、切割大理石等. 二、石墨

【学生】

石墨的化学成分是碳,它是层状结构,灰色,有滑感,易污手;具有导电性.由于熔点高,具有抗腐蚀性等特点,用于高温制坩埚;由于具有滑感,用于机械工业的润滑剂;由于其具有导电性,又可制作电极. 【补充】

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.铅笔芯就是用石墨粉和黏土混合制成的.由于石墨的熔点高,所以石墨润滑剂可以在不适宜用普通润滑剂的高温下使用. 【教师】

石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体,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? 【学生1】

石墨很软,可以做铅笔芯. 【学生2】

石墨能导电,可以做电极. 【学生3】

石墨可以做润滑剂,因为它很滑腻. [过渡语] 金刚石是碳单质家族中最璀璨夺目的、最稀有和昂贵的,同为碳元素组成的石墨和金刚石相比,外表要暗淡许多,我们可以看一下课本提供的石墨的图片(学生看书).同学们有关于石墨的资料吗? 【教师】

铅笔是我们最熟悉的学习用品,铅笔里面其实不含铅,是由石墨和黏土混合制成的,画画用的铅笔常用“6B”的,写字用的铅笔常用“HB”的,制图用的铅笔常常是“6H”的,6B最软,颜色最深,6H最硬,HB软硬适中.“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,所以加入黏土.我们看看不同型号铅笔的笔迹. [设计意图] 作为学生必备的学习用品——铅笔,其中蕴含着丰富的化学知识.课堂上教师只有紧密联系学生的生活实际,学生活中的化学,学身边的化学,才能让学生更好地体会到化学的无处不在:“生活处处皆化学”. 【展示】

一幅用6B铅笔画的人物头像素描. 【教师】

石墨除了做铅笔芯,还可以做电池的电极.我们取废旧电池中的碳棒来做一个导电的实验.请两位同学到讲台上来做这个实验. 【学生实验】

石墨的导电性.把一根石墨电极和导线连接在一起,接通电源后,观察灯泡发亮,证明石墨具有导电性. 【教师】

铅笔芯的成分里含有石墨,铅笔芯有没有导电性?想不想试一下? 【学生】

想!(学生很有兴趣) 【教师】

你们的铅笔盒里有铅笔芯吗?自己上来做这个实验.(多个学生轮流做这个实验) 【学生实验】

自己的铅笔芯接通电源后,也可以使灯泡发亮. 【教师】

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. 【学生】

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. 【教师】

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? 【学生】

不一样. 【教师】如果有一把长期不用而生锈的铁锁，怎样可以轻易打开？

【回答】可以把铅笔芯的粉末放到锁孔里，因为铅笔芯的成分中有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。

【共同总结】金刚石和石墨的物理性质和用途

【投影】

比较金刚石和石墨的性质和用途.

金刚石

石墨

外观

无色透明的正八面体状晶体

深灰色细鳞片状固体

光泽

加工研磨后有夺目的光泽

略有金属光泽

硬度

最硬

较软

导电无

良好

性

导热良好

良好

性

用途

钻探机钻头、刻刀、装饰品等

电极、铅笔芯、润滑剂等

【教师】

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.

【教师】

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. 【补充】

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,请告诉我们. 【学生1】

木炭是一种黑色多孔的固体.在隔绝空气的条件下加热木材,可以制得木炭.因为木炭具有疏松多孔的结构,表面积很大,能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面,可做吸附剂. 【学生2】

活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体.把木炭在隔绝空气的情况下加强热,并不断通入水蒸气,便可得到活性炭.活性炭具有比木炭更优良的吸附性,可用来净化各种气体或液体.例如,活性炭可用作电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂.防毒面具的滤毒罐里装的活性炭,可吸附毒气,而使纯净的空气通过. 【教师】

同学们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. 【学生实验】

在盛有半杯水的小烧杯里,加入一滴红墨水,使水略显红色.放入活性炭,轻轻振荡. 【教师】

由于黑色的活性炭悬浮于溶液中,现象不明显,可以用过滤的方法使溶液和活性炭

充分接触. 【学生实验】

过滤. 【教师】

看到什么现象了? 【学生】

红色消失,液体变无色. 【教师】

根据以前学过的知识,我们知道,过滤只能除去不溶性物质,所以红墨水颜色的褪去是因为活性炭具有吸附性,防毒面具就是利用活性炭来吸附毒气的. 【展示】

防毒面具(滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的).

【教师】

炭黑是一种黑色的极细粉末,由含碳的有机化合物不完全燃烧或加强热分解制得.蜡烛就是一种含碳的有机物,让它不完全燃烧,能不能制得炭黑呢? 【学生实验】

收集炭黑.点燃一支蜡烛,把冷碟子放在火焰的上方. [设计意图] 变教师演示实验为学生主动参与实验,使学生在亲身体验的过程中理解石墨的“导电性”、活性炭的“吸附性”,并亲手制得炭黑.充分体现了新课标的理念:自主、合作、探究,也让学生体验实验的乐趣. 【教师】

看到什么现象? 【学生】

有黑色物质生成. 【教师】

这就是炭黑,可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料以及橡胶轮胎的填料.大家回去后也可做这个实验.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,我们在后面的学习中将会学到它. 【教师】

现在,我们小结一下刚才学过的几种含碳的物质. 【展示】

吸附一些食品和工业产品的色素,吸附有异木炭

味的物质

吸附能力比木炭强,吸附毒气、制糖工业里脱活性炭

色制白糖

制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料,还可以增炭黑

加轮胎制品的耐磨性

焦炭

冶炼金属

【教师】

结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途,总结物质的结构、性质和用途之间有什么关系? 【学生】

结构性质用途(学生一边回答,教师一边写板书). 三、C60

【教师】

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? 【学生】

和足球相似. 【教师】

这种足球结构的碳分子很稳定.C60中60表示什么? 【学生】

一个C60分子中含有60个碳原子. 【教师】

C60是单质还是化合物?为什么?

【学生】

是单质,C60只由一种元素组成,而且是纯净物. 【教师】

目前,人们正在进一步研究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? 【学生】

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. 【教师】

20世纪90年代初,科学家又致力于一种新型的纳米材料——碳纳米管的研究,我们一起来看一下它的结构图. 【展示】

碳纳米管的结构图.

【教师】

谁说说关于碳纳米管的性质? 【学生1】

这是一种非常奇特的材料,它是石墨中一层或几层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有几纳米到几十纳米.这样的材料很轻,很结实.它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍.用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是再好不过的了. 【学生2】

如果用碳纳米管做绳索,是唯一可以从月球挂到地球表面,而不会被自身质量所拉断的绳索.如果用它做成从地球到月球的载人电梯,人们在月球定居就可能实现了. 【教师】

随着科学技术的发展,碳单质不断被发现,碳单质的用途也将不断扩大.学了这节课,大家有什么感受和反思吗? 【学生1】

我觉得化学是一门与生活联系非常紧密的科学,例如铅笔芯、无轨电车、防毒面具等.化学使我们的世界变得更加绚丽多彩. 【学生2】

化学以实验探究为手段,是一门不断向前发展的科学,化学新技术使我们的生活变得更加美好. 【学生3】

物质的结构决定性质,性质又决定用途. 3、课堂小结

【教师】随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，碳单质的用途也将不断扩大。学了这节课，大家有什么感受和反思吗？

4、课堂练习

【基础过关】1、下列物质中最硬的单质是 ( ) A.

木炭 B.C60 C.金刚石 D.二氧化碳

2、家用净水器常用活性炭作净水剂,这是因为活性炭( ) A.

可作催化B.疏松多孔,吸附性强

B.

无毒 D.可以把硬水转化为软水

3.金刚石和石墨的物理性质有很大的差异的原因是（ ）

A.金刚石和石墨里碳原子的排列不同B.金刚石是单质，而石墨是化合物

C.金刚石不含杂质，而石墨含杂质D.金刚石和石墨是由不同元素组成的

4、石墨可以作高温电炉的电极，是因为( ) A.能燃烧B.能传热C.很软D.耐高温能导电

5、化学物质中有一种由多个六边形组成的，形似足球的笼状分子，称为“足球烯”，化学式

为C60。关于C60的说法正确的是（ ）

A.属于单质 B.属于混合物 C.每一个C60分子都是由60个碳分子构成D.C60是实心的

6、金刚石和石墨都是（ ）

A.有金属光泽的无色透明晶体 B.电的良导体

C.非常坚硬的物质D.由碳元素组成的单质

【能力提升】“碳”的世界丰富多彩.(1)根据表中提供的信息,回答问题.

金刚石

石墨

C60 表中几种物质均是结构

由碳元素组成的 用途

作电极材料

作超导体材料

(单质、化合物、混相应的性质

硬度大

合物).

(2)“碳海绵”是已知最轻的固体材料,其主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具备高弹性和疏松多孔的结构,“碳海绵”的特性是 。

石墨转化为金刚石属于什么变化？

虽然组成元素没有改变，但碳原子的排列方式发生了改变，生成了新物质，所以发生了化学变化。

课

堂

小

结

金刚石、石墨和C60的比较:

物理性质

金刚

①无色透明、正八面体形状的固体

石

②天然存在的最硬物质

①深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体

石墨

②很软,有滑腻感

③优良的导电性

C60 特殊的物理性质,如超导

差异的原因:就在于它们的原子排列方式不同

对应的主要用途

①装饰品——钻石

②玻璃刀、钻头等

①制造铅笔芯,做润滑剂

②石墨电极

用于超导领域

作业布置

【必做题】

教材第112页练习与应用的第1题、第4题. 【选做题】

教材第112页练习与应用的第3题.

板

书

设

计

6.1 金刚石、石墨、C60

一、金刚石、石墨和C60比较

物理性质

①无色透明、正八面体形状的固体

金刚石

②天然存在的最硬物质

①深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体

石墨

②很软,有滑腻感

③优良的导电性

C60 特殊的物理性质,如超导

对应的主要用途

①装饰品——钻石

②玻璃刀、钻头等

①制造铅笔芯,做润滑剂

②石墨电极

用于超导领域

差异的原因:就在于它们的原子排列方式不同

二、木炭与活性炭的结构和性质

三、结构、性质、用途之间的关系

教

学

反

思

碳的单质主要介绍金刚石和石墨的物理性质、用途及它们物理性质差异的原因，初步让学生了解结构解决性质，性质解决用途，培养学生以发展的观点看待碳的单质。一节课下来，我的引导、学生的活动、师生的互动、教学的各环节都比较顺利，突出重点，较好的突破了难点，达到了预期的教学目标。

利用小组合作自主学习开展教学教师设计学习任务，引导学生小组合作学习，让学生阅读课本并完成学案,并让小组汇报,教师最后点拨,增加了学生主动学习的能力，通过自主探究和小组合作,学生教学生,使学生成为课堂的主人,这堂课较好的贯彻了“自主、合作、研究”的学习方式，课堂上充分发挥了教师引导学生主体的教学思想让学生感受到了小组合作探究学习的乐趣。本节课还存在

着一些不足,在细节的引导方面不够细致,应该把更多时间交给学生,让学生主动探究,另外知识的拓展不够多在讲解C60时较少介绍些新的碳材料以及他们在科学中的用途,可以在此呈现一些精彩的图片激发学生学习化学的兴趣，感受化学在生活的用途。