课题1 金刚石、石墨和C60课堂实录【3】

第六单元

碳和碳的氧化物

课题1

金刚石、石墨和C60

教学目标: 知识与技能

1．了解金刚石和石墨的物理性质和用途。

2．知道单质碳的化学性质。

过程与方法

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。

情感、态度与价值观

通过对C60的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题，树立物质性质决定用途的观点。

重点难点：

重点

金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及单质碳的化学性质。

难点

碳跟某些氧化物的反应。

教学准备：

金刚石的分子模型、石墨的分子模型、C60的分子模型、玻璃刀、铅笔芯、干电池、石墨电极、导线、灯泡、小锥形瓶、试管(大小各1个)、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子、足球、红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水。

教学过程：

一、导入新课

师：我们知道不同元素可以组成不同物质，同种元素能组成单质，那么同种元素能否组成不同的物质呢？研究表明，透明的金刚石、灰色的石墨和足球状的C60都是由碳元素组成的单质(展示玻璃刀、C60的分子模型、铅笔)。它们之间有什么联系呢？这就是我们今天要学习的内容。

二、推进新课

（一）碳的单质

1．金刚石

展示金刚石及模型：

学生观察金刚石样品后，尝试描述有关金刚石的物理性质：

金刚石是无色透明的固体，呈正八面体结构。

师：金刚石可以用来切割玻璃、水泥，甚至大理石等建筑材料，制作钻头用于地质钻探、开采石油和打井等。金刚石是自然界中存在的最硬物质。

2．石墨

师：金刚石对光有折射和散射作用，但是同为碳元素组成的石墨，和金刚石相比外表要暗淡许多。

展示石墨及模型：

1

师：(1)用手触摸一下石墨，有什么感觉？(2)用石墨在纸上划一下，会有什么现象？

生：(1)石墨很软、有滑腻感。

(2)留下深灰色的痕迹。

师：石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，常用石墨作铅笔芯。此外，石墨还具有优良的导电性能，用来制作石墨电极。

实验探究1：木炭和活性炭的吸附性

在两个盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色，将研细的木炭倒入其中一个小锥形瓶里，塞上塞子，充分振荡后过滤。注意观察滴红墨水的水中颜色的变化，再与另一个小锥形瓶中未加木炭的原溶液对比。

现象：红色消失，液体变无色。

结论：红墨水颜色的褪去是因为木炭的吸附作用。

师：木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性，因此能吸附一些食品和工业产品里的色素。活性炭的吸附作用比木炭还强。

师：利用这一性质，活性炭有什么用途？

生：制作防毒面具。

展示防毒面具图片。(滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的) 师：木炭和活性炭的吸附作用还有哪些用途呢？

生：冰箱的除味剂、制糖工业的脱色剂、净水器等。

3．C60

师：随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳纳米管。

展示C60分子模型：

师：(1)C60的分子结构和什么相似？

(2)C60是单质还是化合物？

(3)C60中60表示什么？

生：(1)C60分子结构和足球相似。

(2)C60是一种单质。

(3)一个C60分子中含有60个碳原子。

师：这种足球结构的碳分子很稳定。目前，人们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，以及其在材料科学、超导体等方面的应用。

师：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光学应用等。

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。除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C70、C240、C540等。20世纪90年代初，科学家又致力于一种新型的纳米材料——碳纳米碳的研究。

师：金刚石、石墨和C60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？

2

生：三种碳的单质中碳原子的排列不同造成了性质上的差异。

物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的用途。

（二）单质碳的化学性质

师：投影资料：我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色。

师：这说明了什么？

生：常温下，碳的化学性质不活泼。

师：若升高温度，又如何呢？

师：写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式。

点燃生：C＋O2=====CO2

师：当碳不充分燃烧时，生成一氧化碳。

点燃师：跟氧气反应：C＋O2=====CO2(充分燃烧) 点燃2C＋O2=====2CO(不充分燃烧) 师：碳在高温时还有重要的性质。

师：把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管(如下图)，用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

生：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。

生：分析得出产物为二氧化碳、铜。

师：上述反应的反应物、生成物、条件都已确定，你能写出反应的化学方程式吗？

高温生：2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑

师：从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化？是谁导致了这种变化？

生：CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。

师：还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。

还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。

练习：焦炭在工业上可用来炼铁：

高温2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑

师：这个反应是否是还原反应？若属于还原反应，哪种物质具有还原性？

生：此反应是还原反应，其中碳具有还原性。

师：工业上常利用碳的还原性，制取多种金属。

教学板书：

课题1 金刚石、石墨和C60

一、碳的单质

3

1．金刚石

很硬，可用来切割玻璃

2．石墨

很软，有良好的导电性

3．C60

4．物质的结构、性质和用途之间的关系：

结构决定性质，性质反映用途。

二、单质碳的化学性质

点燃跟氧气反应：C＋O2=====CO2碳（充分燃烧）的可燃性点燃跟氧气反应：2C＋O2=====2CO化 1.

（不充分燃烧）学高温性2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑质高温还原性CO2＋C=====2CO高温2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑ 2．还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。

还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。

教学反思：

本节课以碳的知识为载体，激发学生学习化学的兴趣，培养学生学会用发展的眼光看待问题。本节课采用的是探究法进行教学，让学生感受到探究的乐趣，充分调动学生的积极性，发挥其主体作用.从不同的角度引导，进而提出结构、性质、用途之间的关系，以及一种元素能形成多种单质。课堂学习气氛浓厚，较好地完成了教学任务。

稳定性：常温下，碳的化学性质不活泼

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