化学《金刚石、石墨和C60》教案 石墨和金刚石

化学《金刚石、石墨和C60》教案 石墨和金刚石

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化学《金刚石、石墨和C60》教案 石墨和金刚石1

　　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.知道碳单质的化学性质。

　　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。

　　教学重难点

　　重点　金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳单质的化学性质。

　　难点　碳跟某些氧化物的反应。

　　教学工具

　　仪器：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 药品：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

　　碳的单质

　　1.金刚石

　　师：展示金刚石及模型：

　　生：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，呈现正八面体结构。

　　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。

　　师：展示石墨及模型：

　　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。

　　师：展示石墨的用途。投影课本上图6-2。

　　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，注意观察带红色的水中颜色的变化。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，活性炭会有什么用途?

　　生：制作防毒面具。

　　师：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。

　　师：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)它是一种单质。

　　(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，人们正在迸一步地研究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：出示资料：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——纳米碳管的研究。

　　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?

　　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。

　　物质的结构决定反映物质的性质决定反映物质的用途

　　单质碳的化学性质——常温下不活泼

　　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。

　　生：C+O2CO2

　　师：当碳不充分燃烧时，生成一氧化碳。

　　师：跟氧气反应：C+O2CO2(充分燃烧)

　　2C+O22CO(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：交流现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。

　　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?

　　生：2CuO+C2Cu+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：

　　2Fe2O3+3C4Fe+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。

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　　教学目标

　　1、 知识目标：知道不同的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;了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途;了解木炭和活性炭具有吸附性。

　　2、 能力目标：通过对金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式及空间结构的分析，知道物质的结构、性质和用途三者之间的相互关系;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的方法。

　　3、 情感目标：通过对案单质新的形态的`发现及其简单的介绍，学生能以发展的观点看待碳的单质，认识科学的发展具有阶段性和局限性。

　　教学重难点

　　物质的结构、性质和用途三者之间的相互关系。

　　教学过程

　　实物展示炭雕(活性炭)、铅笔(石墨)、玻璃刀、钻石吊坠。

　　问：从外观看这些物品区别很大，它们有什么联系呢?

　　介绍这些物品的组成

　　它们是一家人，都是由碳元素组成的，是我们今天学习的内容。碳家族人丁兴旺，是组成物质最多的元素。其中最光耀的是老大金刚石。

　　问：根据老师展示的物品和你的生活经验，你知道金刚石的哪些应用?追问相关的性质是什么?

　　关于金刚石的用途还有补充的吗?

　　金刚石确实硬吗?想看看吗

　　演示实验：玻璃刀割玻璃

　　结论：真是没有金刚钻不揽瓷器活 板书：硬

　　请看视频

　　通过视频我们知道金刚石还有什么用途?对应的性质是什么?

　　问：性质与用途是什么关系?

　　板书：性质决定用途;用途可以体现性质

　　碳老大骨头硬光彩照人身价百万，有多少人对它爱不释手

　　请看视频

　　金刚石的同胞兄弟石墨有什么用途呢?

　　老师演示实验：

　　用铅笔芯连接使音乐贺卡歌唱

　　钻石连接观察贺卡唱歌

　　板书：软 导电(石墨)

　　金刚石：不导电

　　石墨的用途还有补充的吗?

　　请看视频。

　　上面的资料告诉我们

　　石墨在生产生活和航天领域中都有应用。你知道它可以用来制炸弹吗?1999年美国在科索沃战争中使用了石墨炸弹。请看视频

　　通过以上了解你能说出石墨有什么用途?对应什么性质?

　　都是碳元素组成的单质，为什么性质有这么大的区别呢?

　　展示原子模型和课件

　　板书：结构 决定性质 决定用途

　　展示金刚石石墨原子模型问：哪个是金刚石?

　　放在学生手上，问他是科学家，他会怎么做?

　　石墨能制成金刚石么?

　　重新组装

　　问题：石墨制成金刚石是什么变化?(讨论)

　　石墨在高温高压及催化剂的条件下可以转化为人造金刚石

　　问：C60也是碳的单质，能否转化为金刚石?课件给出C60 原子图

　　请看视频C60

　　C60，由于其特殊的性质和用途深得科技工作者的喜爱。

　　碳家还有新成员，请看

　　介绍科技前沿(视频)

　　主要介绍碳纳米管

　　如果要你选一根绳子登上月球，你先钢绳还是碳纳米管?

　　和石墨结构相似的物质还有木炭、活性炭等

　　演示实验：活性炭除去红棕色气体中的颜色

　　看看这瓶子是什么颜色的?

　　加活性炭有什么现象?

　　过一会再观察

　　展示红色的溶液

　　问：用什么方法能让其变成无色呢?

　　我们用含碳的物质把颜色去掉

　　木炭与石头放在学生抽屉里

　　同学们找找你的抽屉里有什么?

　　有什么区别?

　　木炭体积大而质量小说明了什么

　　板书：木炭 活性炭疏松多孔

　　活性炭是由木炭经过处理后得到的，其表面积更大，吸附效果更好。

　　比较哪一组做的好

　　再观察红棕色的瓶子

　　观察红棕色瓶子里的色变浅了，变瘪了的原因是什么?

　　吸附性，压强减小

　　板书：活性炭具有吸附性

　　活性炭的用途：净水器，炭雕

　　防毒面具

　　防毒面具为何可以吸附毒气，不吸附氧气呢?

　　与沸点有关，沸点越高，越容易被吸附

　　钻石的广告语是：钻石恒久远，一颗永流传

　　你能不能给石墨一句广告语呢?

　　一首小诗，在家一起读一下

　　你有什么感受?

　　石墨平凡而蕴藏着伟大，普通而无么奉献。

　　学完本课你有什么收获?

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