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人教版第六单元课题1金刚石、石墨、C60评优课教案教学目标：1、知识与技能：（1）知道不同元素可以形成不同物质，同种元素也可以形成不同物质；了解金刚石、石墨和C60都是由碳元素形成的单质；（2）了解木炭、活性炭的吸附性；（3）知道金刚石、石墨和C60主要的物理性质及用途。2、过程与方法：（1）通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得物质结构、性质和用途之间的关系；（2）通过木炭、活性炭对红墨水的吸附实验，学会用对比实验来解决实际问题。3、情感、态度与价值观：（1）通过对C60、碳纳米管的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题，提高学生的科学素养；（2）通过对碳的不同单质有不同用途的讨论探究，体会物尽所用、人尽其才的道理。教学重点、难点：重点：金刚石、石墨和C60的主要物理性质；物质的结构、性质与用途之间的关系。难点：金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析。教学方法、手段：实验探究教学用品：玻璃刀、玻璃、不同型号的铅笔、碳棒、电池、小灯泡、电线若干、活性炭、红墨水、烧杯、铁架台、滤纸、漏斗、玻璃棒。教学过程：引言：同学们,我们生活在一个缤纷多彩的物质世界里，在这个物质世界里，有一个最最庞大的家庭，其成员总数已超过400万种，家庭中的每个成员都含有碳元素。这些成员中有的我们很熟悉而有的我们又非常陌生。在我们的教室里就有许多他们的成员,如同学们坐的课桌椅、用的书本，呼吸空气中的二氧化碳气体、喝的碳酸饮料,还有我们的各种衣料、使用的塑料袋、组成我们身体的蛋白质、脂肪等等都是这个家庭的成员。这些成员在我们的日常生活和国民经济中占有重要的地位，时时刻刻都能见到他们的踪影，今天我们将一起来认识其中的一些成员。师：在学习之前，请同学们先来看一则谜语。阅读时可以交流讨论，同时思考二个问题。投影并请学生朗读：兄弟二人差别大，哥哥结实身体棒，刻划玻璃做钻石，开山凿石需要它；弟弟天生软骨病，可做电极和润滑，可做坩埚耐高温，铅笔厂家要有它。问题：（1）在这则谜语中中主要介绍哪些物质？（2）这些物质分别有什么样的性质或用途呢？生：阅读、交流、讨论。师：请同学们一起回答第一个问题，在谜语中主要介绍哪些物质？生：在谜语中主要讲到了二种物质，即金刚石和石墨。师：这二种物质在我们化学上都属于碳元素组成的单质，其实由碳元素组成的单质还有很多，象C60就是其中的一种。投影并讲解：今天我们主要研究和学习金刚石、石墨和C60的有关性质、结构和用途方面的知识。投影并板书：6-1金刚石、石墨、C60师：所叙述的兄弟俩长得怎么样？相象不相象啊？生：不象。师：对，从中我们看到他们俩不仅不象，而且相差还非常的悬殊。那么我们来找找看他们究竟在哪些方面长的不一样。师：好，那么我们先来认识一下大哥金刚石。投影并讲解：有没有听说过一句著名的广告语叫:“钻石恒久远，一颗永留传”吗？提到金刚石我们马上就会联系到光彩夺目的钻石。其实刚出产的金刚石并没有这么迷人的风采，金刚石呈无色透明或带红、棕、褐和黑色，有光泽。金刚石折射光线的能力很强，经过工匠们的精心雕琢后，在光线的照射下，能呈现出极艳丽的色彩，五光十色，十分迷人。成为世界上最昂贵的珍宝，有宝石之王的称号，因此常用金刚石制成非常昂贵的装饰品钻石。同学们见到过钻石吗?可能有的同学在商店或电视甚至家里见到过钻石，不过有一颗钻石你们肯定没有见到过，请看投影。师：好，我们欣赏了美丽的世纪钻石，金刚石还有什么主要的特性。生：硬度大。师：金刚石的硬可是出了名的。我们有句古话“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这里说的金刚钻就是在钻头上镶上一颗金刚石。同学们都知道瓷器、玻璃等物质很硬很脆，一不小心就会碎裂，要按照一定的要求分割它们可就不是那么容易的事了。同学们的课桌上有一块小玻璃片，用小刀在上面刻划一下，看有没有痕迹，有没有办法把它裁割成二片。生：用小刀按照直线进行分割，不成功。师：老师这里有一把刀，看起来不如这位同学的小刀锋利，请一个同学跟我合作一下，看能不能把这块瓷片分割开来。师生合作：老师拿尺，学生用力划，然后轻轻一掰，分开了。师：我们见识到了金刚石的硬了吧。事实上,金刚石是自然界中最硬的矿物,利用金刚石的硬度,常用它来刻划玻璃、切割大理石、安装在钻探机上的钻头上穿凿坚硬的岩石层等。那接下来我们来认识一下石墨。师：石墨的外表怎样来描述？生：灰黑色细鳞片状。师：请同学们翻开书本，一起看一下石墨还有哪些特点？师生一起总结：石墨很软，有滑腻感，能导电，耐高温等。师：用石墨在纸上轻轻一划就会留下一道痕迹，工业上常用石墨来制铅笔芯。同学们从读书起就开始使用铅笔,在使用中我们发现,有的铅笔写出来的字又浓又黑,而有的却很淡,有的很容易磨损,一支铅笔用不了多长时间,也有的很脆,很容易折断,你知道是怎么回事吗?铅笔是否含有铅呢?铅笔芯是铅做的吗？是的，它是用铅做的。不过这是五百多年前的事情，用铅做的笔写字看起来不太清楚。到了近代，人们就用石墨来制造铅笔了。但是石墨太软，光用石墨作铅笔芯，既容易断又容易磨损，因此，生产上常在石墨粉末中掺入一些黏土粉末以增加硬度。黏土掺得越多，硬度就越大，但颜色也就越淡。所以铅笔芯有浓淡软硬的区别,在铅笔上就用不同的符号来表示,请同学们找一下是用什么符号来表示的呀?师：请几位学生说说自己铅笔的型号。师：数字同学知道可以比较大小,那字母H和B都表示了什么意思呢？H是英文Hard的第一个字母，B是英语Black的第一个字母。通过H、B和一些数字的组合，就是帮助我们辨别铅笔芯中含石墨及黏土的含量。H的数字越大（最大有10H）， 表明笔芯硬度越高， 黑度越低； B的数字越大（最大有9B）， 则铅芯越软， 也越黑。下表是部分普通铅笔的标号及铅笔芯原料的配比。投影：部分普通铅笔的标号及铅笔芯原料的配比标号6H2HHHB2B6B石墨（质量分数）52.1%74.0%75.2%81.3%85.5%92.2%黏土（质量分数）47.9%26.0%24.8%18.7%14.5%7.8%现在同学们了解了铅笔上不同标号的意思了吗？在生活中啊同学们应做个有心人，也许我们身边的一个不起眼的数字或符号也包含着很多的科学道理呢！（101是中华绘图笔；303是三星绘图笔；266是菲菲牌铅笔）请同学们用小刀在纸上削一点铅笔芯的粉末，用手摸一下，有什么感觉？投影思考题：如果有一把长期不用而生锈的铁锁，为了打开它,一般我们可采用什么方法?那通过刚才的感受与体验, 想一想还有没有其他的方法了。生：把铅笔芯的粉末放到锁孔里。因为铅笔芯的成分里有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。师：好，这个实验留给同学们回家去做，好吗？师：石墨除了做铅笔芯、润滑剂外，我们还经常把石墨做成电池的电极，这是由于石墨具有优良的导电性能。同学们打开过干电池吗？一般我们不要随意的打开电池，因为在电池里面会含有一些有害的物质，也不要随意丢弃，它对土壤的结构有很大的破坏性，废旧电池我们一般要回收后由专门人员进行处理。这是老师请人从干电池中取出来的一个电极，主要成分就是石墨，也称为碳棒。现在我们来试试这个石墨棒的导电情况。讲解：这是一个试验导电的简单装置。把一根石墨电极和导线连接在一起，接通电源后，观察灯泡发亮，证明石墨具有导电性。师：铅笔芯的成分里含有石墨，那铅笔能否导电？那现在我们一起来试验一下铅笔芯的导电情况。请同学们分组完成实验，试验你们铅笔芯的导电。师：同学们看到的灯泡都亮吗？这二支铅笔都能导电吗？这说明了什么？师：“处处留心皆学问”，可不是吗？一支小小的铅笔，给我们探究出这么多有价值的知识。师：通过以上的探究与学习，我们看到金刚石和石墨这俩兄弟无论是外表还是性质，都存在着很大的差异，现在我们来总结一下。师：金刚石和石墨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？这我们要从这二种物质的结构上来找答案。展示并讲解：这是金刚石的结构模型,从中我们看到, 在金刚石的内部的碳原子在三维空间形成了一个连续的、坚固的骨架结构,并向空间发展成立体网状结构，这种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强,要破坏它很困难，需要很高的能量，这种刚性结构给金刚石以极高的硬度和极高的密度等。再来看看石墨的结构模型。石墨内部的碳原子呈层状排列，石墨就是由多个这样的“层”重叠在一起构成的。在石墨中，同一层上的碳原子之间连接的很紧密，三个碳原子联系很牢，所以在层平面方向有很好的导电性质。但是各层之间的距离很大，层与层之间联系力非常弱，强度也小的多，因此受力后层间就很容易滑动，所以石墨较软。物质结构方面的知识很复杂也很深奥，在我们今后还将进一步的进行学习。在这里我们可以打个通俗比方：同样是砖头砌成的一堵墙，牢固程度会完全一样吗？肯定不一样，有的墙中砖与砖之间排列紧密，非常牢固，但有的墙中砖与砖之间有很大的空隙，就是我们所说的空心墙，这样的墙壁受外力后就容易到塌。也就是说同样是砖，由于它的排列不同会影响到墙壁的牢固程度。当然这只是一个比喻，现在同学们应该理解了：碳的不同单质在物理性质上存在着很大的差异的原因是由于碳原子排列的不同。师：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、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。在水的净化过程中，我们曾经提到用活性碳可以吸附水中异味及杂质，木炭也有相类似的性质。下面我们共同来完成一个实验。学生分组实验：在小烧杯中注入30 mL40 mL蒸馏水，加入少许红墨水至呈现浅红色为止，将其均分入两个小锥形瓶(或大试管)里。取0.5 g干燥木炭，在研钵中研细后，倒入其中一个小锥形瓶里，充分振荡后静置片刻，观察上层清液，再与另一个小锥形瓶中未加木炭的原溶液对比。师：有的组放的木炭较少，已经能够观察到变化了，有的变淡了，也有的变无色了。为了看清现象，我们将一组同学的液体进行一下过滤。请同学们观察老师的过滤操作，回想一下过滤操作的要点。好，同学们看到流下来的液体基本已呈无色了，那红色素跑到哪去了？学生朗读：因为木炭具有疏松多孔的结构，有效表面积很大，能把气体或溶液中的一些细微颗粒吸附在它的表面，可做吸附剂。活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用来净化各种气体或液体。例如，活性炭可用做电冰箱的去味剂，在制糖厂里，工人们往红糖水里加一些活性炭，经过搅拌和过滤，可以得到无色的精液，再减压蒸发水分，红糖就变成晶莹的白糖了。防毒面具的滤毒罐里装的活性炭，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。展示：防毒面具（滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的）师：防毒面具主要分面罩、呼吸管和滤毒罐三部分。师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得重要进展的是C60分子。我们看一下，C60的分子结构外形和什么相似？师：这种足球结构的碳分子很稳定。C60中60表示什么？生：一个C60分子中含有60个碳原子。师：C60是单质还是化合物？生：是单质。师：目前，人们已经在超导体方面发现了C60具有非常优异的性能，另外在增强金属的强度、光学应用、对癌细胞具有杀伤效应等方面也有着巨大的功效。科学家们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，期待着它在其它领域也能发挥更大的作用，请同学们回去后阅读讲义材料，有条件上网查一些这方面的资料。师：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，这是纳米碳管的结构图，现在我们看一段视频，进一步了解一些有关纳米碳管的知识（请看视频）。在视频中同学们看到纳米碳管在强度上比钢高了100倍，当然这只是其中的一个性能，纳米碳管还有很多其他方面的优越性能，可以预料，碳单质中的这些新成员在我们的生活中必将发挥着越来越大的作用。板书设计：一、几种常见的碳单质1、金刚石、石墨等碳的单质在物理性质上有很大的差异。2、原因：碳原子排列的不同。3、木炭、活性炭具有吸附性。4、C60又名足球烯，性质稳定。二、结构决定性质，性质决定用途。附：教学设计说明碳的单质主要介绍了金刚石的“硬”、石墨的“软”和导电性以及C60分子的结构特点。由于木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，因此木炭的吸附性放在有关石墨的内容中介绍。在介绍碳的单质时，教材注意图文结合及联系最新科技成就，使学生以发展的眼光来看待碳的单质，使他们认识到随着科技的发展，碳单质的一些新形态也将被发现，碳单质的用途也将不断扩大。本节课的设计紧密联系学生的生活实际，安排众多小而具有说服力的实