第六单元课题1《金刚石、石墨和C60》

课题1 金刚石、石墨 和 C60教学设计 广州市育才中学东校区 黎绮芬教学目标1、知识与技能：(1)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；(2)了解金刚石、石墨、C60等的物理性质，并联系性质了解它们的主要用途；(3)了解木炭和活性炭具有吸附性；2、过程与方法：(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、性质和用途三者之间的相互关系；(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见方法。3、情感、态度与价值观：通过对C60、碳钠米管的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题、提高学生的科学素质。教材分析 本部分教材主要讲述了金刚石、石墨、木炭等的物理性质，以及它们的主要用途。通过对碳单质的学习，进一步理解元素和单质这两个基本概念的区别和联系。教学重点金刚石、石墨的重要物理性质和用途。教学难点金刚石和石墨物理性质差异很大的原因。教学方法观察法、讲述法、讨论法教学准备1、实验6-1所需的有关器材及药品 2、金刚石、石墨球棍模型、防毒面具教学策略分析：充分利用生动的例子和对比分析的方法，让学生比较出同是碳元素组成的两种单质在物理性质上有很大的差异，再分析性质的不同主要是由于它们的结构中碳原子的排列方式不同，从而使学生对物质的结构、性质和用途之间的关系有一个初步的认识。教学过程：教学流程 教师活动 学生活动 设计意图设问引入世界上含有哪一种元素的物质最多吗？积极思考并抢答引起学生对学习新知识的好奇心讲解演示以生动的语言介绍金刚石的特性以及演示玻璃刀刻划玻璃边听边思考、观察通过生动的语言和演示实验让学生对金刚石的性质有更感性的认识讲解演示从学生身边熟悉的物质出发介绍石墨的性质以及性质决定的用途边听边思考、观察、并动手做简单的实验让学生感受身边的化学，认识石墨的性质和用途比较分析用表格的形式比较金刚石和石墨各方面的差异学生总结归纳培养学生归纳知识的能力，并且通过比较的方法更明显地体现出金刚石和石墨的差异性了解差异性的原因通过展示两者的结构图，分析差异的原因了解物质的性质由物质的结构决定让学生了解物质的结构决定性质，性质决定用途播放短片播放金刚石和石墨的短片学生观看短片使学生拓展知识面设问：先来考大家一个问题：世界上中含有哪一种元素的物质最多呢？对了，就是碳元素。碳元素是物质世界中最丰富的元素，含碳元素的物质已经超过1000多万种今天我们先来认识碳氏家族的两兄弟“硬汉子”和“软骨头”吧。“硬汉子”就是我手上这一小粒的金刚石，这小小的金刚石有什么本领呢？我们来比比看。我这里有一块玻璃，一把锋利的小刀，哪个同学愿意上来，你用小刀，我用金刚石，看看谁能把玻璃整齐地切开。不能弄碎哦。（演示）：玻璃刀切割玻璃，学生用小刀划玻璃。（讲述）：这把其实叫做玻璃刀。上面的金刚石虽小，可是它是自然界中硬度最大的物质。不仅可以刻划玻璃，还可以把它装在钻探机的钻头上切割坚硬的岩层，或者切割水泥、大理石。我们一起来看看金刚石的外型特点吧：它是无色透明的正八面体固体，折光率和散射性都很强，经过打磨，就是璀璨夺目的钻石。下面我们再来认识一下“软骨头”石墨，它是自然界中最软的矿物之一，它是一种深灰色的有金属光泽但不透明的固体。石墨在纸上画过会留下痕迹，所以可以用来书写和画画，我们身边有没有含有石墨的物质呢？有啊，我们经常用的铅笔，铅笔芯不是铅哦，是石墨和粘土混合而成的，你还知道有什么物质是用石墨做成的呢？（生）：电池中的碳棒，也是用石墨制成的。（问）：那说明石墨有什么性质呢？（生）：导电性。利用这点性质，石墨可用作电极。既然铅笔芯含有石墨，那铅笔芯有没有导电性呢？我们来试试看吧！（学生演示）：铅笔芯导电为什么课本建议用6B铅笔芯呢？其他标号的铅笔芯也可以导电吗？灯泡亮度一样吗？（课后继续探究）下面一起来观看以下有关铅笔芯的小片断，推断一下石墨还具有什么性质呢？【播放学生拍摄的开锁片断】：石墨有润滑性【小结】石墨的性质决定用途（过渡）：刚才我们分析了金刚石、石墨各自的性质和用途。（讲述）：为什么说它们是两兄弟呢？原来这璀璨夺目稀有昂贵的金刚石和黑乎乎的石墨都是有碳元素组成的单质，在18世纪化学家拉瓦锡通过实验证明了它们确实是都由碳元素组成的，引起了当时贵族们的震惊，他们都不相信价值连城的钻石和低贱的石墨竟然是一家，都是碳元素组成的。下面我们来比较一下这两兄弟的性质。（质疑）：那你们知道它们在物理性质上为什么有那么大的差别呢？请同学们结合课本的内容讨论一下，是什么原因引起性质的差异的？（展示）金刚石和石墨的立体图片，让学生观察它们在结构上有什么不同：（学生讨论后上讲台讲解分析）：金刚石是空间网状结构，每个碳原子都非常稳固，因此决定了它的硬度非常大的性质；石墨是层状结构，层与层之间容易滑动，因此决定它的硬度较小，有润滑性，能导电等性质，从而可以看出物质的结构决定其性质。这里要注意不是碳原子的结构不同，每个碳原子都是一样的，只是碳原子的排列方式不同。那么能不能让廉价的石墨变成昂贵的金刚石呢？其实科学家们经过了不懈的努力，在20世纪50年代已经制造出人造金刚石了，但是这样的金刚石没有璀璨夺目的光彩，暗黄色，晶体也不规整，但其硬度也很大，所以一般只用于工业钻探。（过渡）：从以上的比较我们可以看出同种元素可以组成不同的单质，那么在碳氏家族里还有没有其他的单质兄弟呢？有的，就是碳60。碳60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球。目前，人们对碳60分子的结构和性质的认识正在不断深入。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、炭黑和焦碳等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。下面请同学们观察实验，通过实验现象说明木炭、活性炭具有什么性质？（演示）：木炭吸附红棕色气体二氧化氮为什么红棕色的气体颜色会逐渐变浅了呢？（因为木炭具有吸附性，吸附了气体）为什么木炭有吸附能力呢？是因为木炭具有疏松多孔的结构，利用这个性质来吸附一些食品和工业产品的色素。还可以吸附有异味的物质。如可以放进冰箱里除异味呢，还可以放进鞋子里去除臭味呢。我们在学习水的净化方法时，活性炭也有吸附性。这里有一些红墨水，用活性炭看看能否去除色素。红墨水变成黑墨水了，怎么知道是不是能除去色素呢？（活性炭是固体，使固体和液体分开，可以用什么方法呢？）有同学可能会有疑问：过滤能否就把色素滤去了呢？那我们就一起做一个对比实验吧。请一个同学上来过滤红墨水看看。（演示）：活性炭吸附红墨水 （对比实验）直接过滤红墨水活性炭的表面积很大，它的吸附性比木炭还要强，防毒面具的滤毒灌就是利用活性炭来吸附毒气的。（小结）木炭、活性炭性质和用途（讨论）结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质与用途有什么关系。物质的性质决定用途。（投影）C60分子的发现（设问）由于C60分子结构与足球相似，它的结构很稳定。C60中60表示什么？它是单质还是化合物？（讲述）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具有广泛前景，谁能说说这方面的信息？除C60外，一些新的单质也被相继发现，如：C70、C240、C540等。（讲述）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，我们一起来看一下它的结构图。（投影）纳米碳管的结构图（设问）谁能说说关于纳米碳管的性质？（讲述）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？（小结）学完这堂课我们应该知道：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，如金刚石、石墨、C60等都是由碳元素组成的单质；木炭和活性炭具有吸附性；物质的结构决定性质，性质又决