碳同素异形体

碳同素异形体
碳的同素异形体一、设计思想碳的同素异形体是学生既熟悉又陌生的
知识，且知识点多而杂，由于学生知识结构与经验的限制，不能系统地研究。

因此，教学设计时，重点是通过石墨能转化为金刚石、足球烯、碳纳
米管的科学事实，帮助学生认识化学变化的本质，概括产生同素异形现象
的微观结构差异；通过金刚石、石墨微观结构的比较分析，了解微观结构
差异是导致性质差异的原因，也是形成同素异形现象的原因；初步构建宏
观物质现象的微观结构解释观念，渗透物质微观结构决定宏观性质的化学
学科基本思想；通过比较、归纳帮助学生把多而杂的知识条理化、结构化，减轻学生记忆负担，学习比较、归纳、整理化学知识的方法。

二、教学目标1、知识与技能：
（1）能说出金刚石和石墨的物理性质及主要用途；（2）能解释金刚
石和石墨物理性质不同，而化学性质相同的原因。

（3）能表述同素异形现象、同素异形体概念；
（4）能说出木炭、活性炭等无定形碳的吸附性与用途；2、过程与方法：
（2）通过对金刚石、石墨和C60的学习，初步认识共性和个性关系。

3、情感态度与价值观：
（2）通过对C60、碳纳米管的发现和研究的介绍，学会用发展的眼
光看问题。

（3）通过课堂实验、化学史话、科技等课程资源，认识研究同素异
形现象的重要意义，感受化学在研究物质、科创造物质中的魅力和社会价值，提高化学学习的热情。

三、教学方法：
观察法、归纳法、对比教学法四、教学重难点：
：
教学重点：金刚石、石墨、C60的物理性质和主要用途；
活性炭的吸附性与用途。

教学难点：同素异形体概念；
物质的结构决定性质，性质决定用途的思想。

五、教学过程：
【板书】归纳金刚石和石墨的重要用途【提问】金刚石和石墨用途不同，是因为它们的性质不同，你能猜测下它们不同的性质吗？【板书】金
刚石和石墨各自的性质【讲述】这些都是它们的物理性质，显然物理性质
是不同的，那么造成这些物理性质不同的原因是什么？结构不同。

让我们
一起来观察下它们各自的结构。

【实物展示】金刚石和石墨的结构【讲述】金刚石和石墨都是碳元素
组成的，但金刚石是正八面体结构排列的碳原子，而石墨是层状结构排列
的碳原子。

碳原子的排列方式不同，造成了它们的物理性质的巨大差异。

回答：化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的自然科学。

回答：金刚石和石墨的不同用途
思考、回答
思考
重新体会化学学科的内涵
形成自主研究的意识与能力
初步形成物质微观结构决定宏观性质的化学学科基本思想
【板书】结构（决定）性质（决定）用途【提问】金刚石和石墨的化
学性质相同吗？
【讲述】大家看粒子模型，会发现构成它们的都是一个一个的碳原子，碳原子保持了它们相同的化学性质。

果真如此吗，让我们来看看这样一个
故事。

【多媒体】金刚石燃烧实验【讲述】的确金刚石和石墨的化学性质是
相同的，因为他们都是由碳原子构成的。

它们的元素组成也相同，都是碳
元素。

然而金刚石和石墨的价格差异确非常大，同学们有没有要做点什么
研究的冲动呢？
科学家也和你们一样想到了这一点，能否找到石墨到金刚石的变化规律，即找到适当的条件将石墨的层状排列的碳原子推倒重新组合成正八面
体排列的碳原子，那么就会产生巨大的经济价值。

理论是可行的，但在实
际实验过程中，找到合适的条件确是十分艰辛的。

【多媒体】石墨转化为金刚石的发展史【板书】变化规律：高温高压
条件【讲述】可见，科学研究来不得半点虚假，石墨转化为金刚石是个严
谨而艰辛的过程。

最终，科学家获得了成功，并广泛投入于工业生产中。

【提问】那么，石墨变为金刚石的过程是物理变化还是化学变化?
【讲述】金刚石和石墨虽然都由碳元素组成，但碳原子的排列方式不同，
属于不同的物质了。

回答：相同思考保持物质化学性质的微粒就是直接构成它的微粒。

回答：把石墨变成金刚石
阅读
回答:化学变化
通过实验体会保持物质化学性质的微粒就是直接构成它的微粒形成
“点石成金”的意识，体会化学变化的本质
体验化学研究过程的严谨与艰辛
体会化学变化的本质
【提问】你们想想还用碳原子“搭积木”，你们还能搭出怎样的结构？大家互相可以讨论下。

【讲述】石墨层间的作用力很弱，如果取出一层来卷曲，就形成了管
状结构；再将两头封闭，就能形成各种笼状，C60就是其中的一种。

【多媒体】碳纳米管和笼状的C60结构示意图【提问】这些管状结构
和笼状结构的不同，势必造成它们的物理性质发生巨大的改变。

同时这种
笼状结构像鸟笼一样，如果你是科学家，你会想到再做怎样的创新？【讲述】笼状分子的应用研究：C60“包裹”一些金属元素做成超导材料；
“包容”治疗癌症的放射性元素，既可以达到治疗目的，又可以减少对人
体健康组织的损伤；C60还可用以制造新型、高效的化学电池。

【讲述】用碳原子“搭积木”，搭出了不同结构，也就形成了不同的
单质。

我们把金刚石、石墨、碳纳米管以及笼状的C60等互称为碳的同素
异形体，这种现象称之为同素异形现象。

【板书】一、同素异形体：由同种元素组成的不同单质。

【提问】生活中我们还会接触到一些含碳的物质，如：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等，它们是不是碳的同素异形体？【提问】这些无定形碳分别
有什么用途？【板书】活性炭——作吸附剂木炭——作燃料，也作食品工
业的吸附剂焦炭——冶炼金属思考、讨论
回答：里面填充一些物质
阅读：课本P107回答：不是，都是混合物根据阅读材料回答
发散思维，形成创新意识
形成化学服务于生产生活的学科思想
养成阅读习惯，提高自学能力知道无定形碳常见的用途，形
炭黑——制墨水【讲述】活性炭表面有很多小孔，表面积很大，能把
大量气体或染料小微粒吸附在其表面，净水器和防毒面具里都要用到它。

【多媒体】播放视频盛满NO2气体的集气瓶中，放入活性炭。

【讲述】吸附性是物理性质，发生的是物理变化。

【多媒体】展示木炭和活性炭制成的产品【提问】这些是不是碳的同
素异形体?【板书】二、无定形碳：由石墨的微笑晶体和少量杂质组成，
不属于碳的同素异形体【提问】那么我们了解的CO和CO2，以及H2O和
H2O2是不是同素异形体？【讲述】尽管组成的元素相同，但是化合物而
不是单质，就不能称之为同素异形体。

【提问】同素异形现象是个别现象还是具有一定的普遍性呢？【讲述】至今人类发现的元素有一百多种，然而发现和创造的物质有四千多万种。

物质之所以如此繁多，原因之一就是同素异形现象。

比如常见的同素异形
体还有白磷和红磷；氧气和臭氧。

大家课后查阅了解下它们的性质、结构
和用途。

【总结】今天，我们探讨了同素异形现象，重点研究了碳的三个同素
异形体，还了解了三个无定形碳的重要用途。

通过碳的同素异形体的研究，我们认识到物质的组成和结构决定了物质的性质，物质的性质又直接决定
了物质的用
观察视频：红棕色渐渐变淡，褪去。

思考：吸附性是属于什么性质
回答：不是，不是单质
成化学服务于生产生活的理念体会结构决定性质，性质决定用途验证
活性炭的吸附性
辨析同素异形体的概念
形成自主学习的能力
总结巩固本节课的重要内容
途。

六、板书:碳的同素异形体一、同素异形体：由同种元素组成的不同单质1．碳的同素异形体组成
结构
性质
用途
物质
变化规律
正八
美观
作装饰品
金刚石碳
面体
硬度大
切割玻璃元
素
层状
深灰色、软
制铅笔芯
石墨
有滑腻感
作润滑剂
能导电
做电极
熔点高
作坩埚
碳纳米管
C60
2．氧气和臭氧3．红磷和白磷二、非同素异形体1．无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质组成活性炭——作吸附剂木炭——作燃料、吸附剂焦炭——冶炼金属炭黑——制墨水2．CO和CO2
3．H2O和H2O2碳原子排列方式不同决定决定高温高压
七、教学反思
课程设计总体自我感觉比较满意，但是由于时间紧张感觉没有安排学生实验还是有些不足，另外语言可以打磨得更精炼一些，这也是我今后要注意的地方。