第1课时 碳的单质(教学设计)

课题1 金刚石、石墨和C60

金沙县沙土镇官田初级中学—刘恒久

本课题包括两部分。第一部分介绍碳单质，主要介绍了金刚石、石墨的重要物理性质和C60分子的结构特点。在介绍石墨的同时又穿插介绍了木炭、活性炭的吸附性及其用途，使学生树立性质决定用途，用途体现结构的观点。

第二部分通过学生回顾复习引出碳的一个重要化学性质——在加热条件下与氧气反应，又通过活动探究理解了碳能与某些氧化物反应，并能根据实验现象书写化学方程式，分析化学反应的特点后又总结出了还原反应的概念。

【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用途。

（2）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。

2.过程与方法

（1）会对展示或演示的资料进行分析和归纳。

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

3.情感、态度与价值观

（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。

【教学重点】

金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析。

【教学难点】

以人类对碳单质的认识为例，引导学生形成“科学促进发展”的观点。

【教学准备】

教师用具：玻璃刀、2B铅笔、多媒体课件、注射器、红墨水、烘烤过的木炭、活性炭。

一、导入新课 ［展示图片］

［提问］同学们，当你在美国的大街上，看见这样的两个小朋友，有人说他们是一对白人夫妇所生孪生兄弟，你们相信吗？ 如果这是事实，你是不是觉得很神奇呢？

［展示图片］

［提问］同学们看这两种物质，从外观看一个亮晶晶，一个黑乎乎，但我说他们是一对孪生兄弟，你们相信吗？

［回答］相信或不相信

［讲解］经过化学家的研究表明这一对黑白无常确实都是由碳元素组成的单质，那同学们是不是觉得碳家族有着一种神奇的色彩呢？这节课就请同学们和老师一道打开碳家族的大门去认识一下它们的成员吧。

二、推进新课

我们首先来认识亮晶晶的金刚石 （1）认识金刚石

［提问］金刚石有哪些性质和用途？观看视频后请填写下表。

［视频播放］金刚石的物理性质和用途。学生观看、填表、讨论、归纳。 ［过渡］同学们非常棒，很快就认识金刚石。

时间回朔到四百多年前，晶莹剔透的金刚石被历代王公贵族视为高贵与权势的象征。而这时，在英国，人们首次发现了一种深灰色的石头，闪着金属光泽，稍一碰它就掉落细鳞片状的粉末，它外形有些像铅，当时被称为“黑铅”，现在我们叫它石墨，而化学家则称它为“金刚石的孪生兄弟”。我们现在就来认识金刚石的孪生兄弟

（2）石墨

［提问］石墨有哪些物理性质和用途？观看视频后请填写下表。

［视频播放］石墨的物理性质和用途。学生观看、填表、讨论、归纳

［总结］通过同学们的共同努力，我们知道了石墨有这样几个重要的物理性质和用途。

［课件展示］石墨的物理性质和用途。

［过渡］其实石墨一直在我们身边，同学们能找出它究竟藏在哪里吗？（学生回答）对，看来同学们的知识面很广，但同学们对你手中的铅笔了解多少呢？

［介绍］由于石墨很软，所以常用石墨作铅笔芯，但由于太软，光用石墨作笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以增加硬度。最软的铅笔是6B，最硬的铅笔是6H，HB铅笔则软硬适中。

[过渡]在同学们的共同努力下，我们认识了金刚石、了解了石墨，并在生活中找出了石墨，接下来请同学们比较一下两者的组成，物理性质和用途，你们发现了什么了吗？

真是不比不知道，一比吓一跳：金刚石、石墨的物理性质差异如此之大，但化学家却非常肯定它们是一对孪生兄弟，这究竟是怎么回事呢？（点击出现金刚石和石墨物理性质差异大，原因是：）让我们借来孙悟空的火眼金睛，透过现象发现本质，揭开这对兄弟身上的秘密吧！（点击出现“结构”，并点击链接）

这是金刚石的结构模型，碳原子排列成空间网状结构，这使得来自任何一方的力都不能使它遭到破坏。这是石墨的结构模型，碳原子排列成层状结构，层与层之间可以自由滑动，电子也可以自由通过。（点击返回，并点击出现金刚石、石墨的结构图片）

由此可见，它们物理性质差异大的原因是什么？（学生回答，教师点击出现答案）

金刚石和石墨由于有不同的结构才有不同的性质，也才有不同的用途，那大家能说出物质的结构、性质、用途之间的关系吗？（学生回答，教师点击出现“决定”，并边点边说）很好，事实上反过来用途可以体现性质，性质可以体现结构。大家前面的知识都掌握得不错。金刚石价格不菲，而石墨相对便宜得多。但既然它们都是由碳元素组成的，如果你是科学家，你会做怎样的尝试呢？（点击链接金刚石和石墨的故事）

那石墨变成金刚石是物理变化还是化学变化？为什么？

（［教师讲解］将石墨转化成金刚石，虽然其元素没有变化，但其内部原子结构发生了改变，因此这一转变过程中产生了新的物质，是化学变化。）由这对亲兄弟的事实我们也知道了一种元素只能组成一种单质吗？由此可以说明，（点击出现“结论”）同种元素可以组成不同单质，不同单质之间的转化属于化学变化。

［过渡］石墨不但有金刚石这样的孪生兄弟，还有它的同宗弟兄——无定形碳，它们是由石墨小晶体和杂质构成的，其中有名气的要算木炭、活性炭、炭黑、焦炭了。行程中发现我们的水源被污染成红色，同学们能把它恢复成无色透明的吗？我们可以找什么来帮忙？（学生回答：活性炭、木炭。教师点击课件出现“净化水源”的相关内容。）

（教师演示实验6—1，学生观察）

事实证明，活性炭效果较好，这是为什么呢？让我们一起来看看它们的结构吧。（点击链接）木炭具有这种疏松多孔的结构，比表面积大，能把大量的气体或染料等吸附在它们的表面上，所以木炭的吸附性是它的什么性质？（物理性质）木炭在高温下通入水蒸气，除去表面上的油脂就得到了活性炭，活性炭比表面积更大，吸附能力更强，所以效果更好。

有心的同学会发现：烧烤离不开木炭。活性炭不但能帮助我们脱色、除异味，还可以用做防毒面具。我国几千年前就使用的墨是用炭黑制成的，把它填入橡胶还能增加橡胶制品的耐磨性。而焦炭主要在冶金工业上显身手。

[过渡]碳元素是人类接触最早的元素。化学家们最感兴趣的课题之一就是对碳元素的研究。很长一段时间里，人们一直认为碳的单质只有金刚石和石墨。（点击课件）直到上世纪80年代，化学家用激光照射石墨时意外得到了碳-60（板书：3、C60）它的分子形似足球，又称足球烯。由碳-60的发现过程我们知道了要有严谨的科学态度，老领域可能会有新发现，创新就在我们身边。

除C60外，更多的新的单质碳又相继被发现，如：C70、C240、C540等。

投影：一边说，一边投影C70、C240、C540等的结构图。

师：到了上世纪90年代初，科学家又致力于一种新型的纳米材料──纳米碳管的研究，这是