碳和碳的化合物金刚石石墨和c60教学案

第六单元碳和碳的化合物课题1.金刚石、石墨和C60教学目标知识与技能：了解金刚石、石墨的物理性质和主要用途；知道碳单质的化学性质，并能根据碳单质的物理性质、化学性质开发其不同用途过程与方法：通过对金刚石、石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；通过实验和对实验现象的观察分析，掌握碳在常温下的化学稳定性和高温时的化学活动性情感态度与价值观：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：了解金刚石和石墨的性质及用途；碳的化学性质——可燃性、还原性。难点：碳跟氧化铜等金属氧化物的反应表明碳具有还原性。教学流程：教学过程导入新课：我们都见过晶莹璀灿的金刚石，也经常使用铅笔、碳棒，冬日里还可用木炭取暖，可你们知道它们各是由什么成份组成的？它们有什么联系吗？铅笔芯、碳棒的主要成份是石墨，、木炭，还有活性炭、焦炭等都是由碳元素组成的不同单质。这节课主要学习金刚石、石墨及木炭的物理性质和用途及单质碳的化学性质。【板书】课题1.金刚石、石墨和C60【问题一】说出金刚石和石墨的物理性质【指导学生阅读课文，交流讨论小结】【板书】一、金刚石、石墨和C60的成份、物理性质及用途1.金刚石和石墨物理性质上的差异决定了用途上的差异。（1）利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。（2）利用石墨质软可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做耐高温的润滑剂。（3）石墨可导电，可以做电极，又耐高温可做高温电炉的电极。（4）利用石墨传热性能好，并在温度骤然升高时不易炸裂，可做石墨坩埚。（5）利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，性质上有如此大的差异是由于二者中碳原子的排列顺序不同，即结构决定性质，性质决定用途。【问题二】在碳元素组成的单质中，还有一类单质是无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑等。木炭、活性炭具有什么性质呢？【活动一】1．将一个装有半瓶锥形瓶，配上胶塞。把两块木炭放入带红色的水中后，塞上塞子再摇动锥形瓶，注意观察带红色的水中颜色的变化。2．把木炭放入盛满NO2气体的锥形瓶，塞好塞子，摇动片刻，观察现象。再加热锥形瓶，红棕色气体NO2又重出现，说明什么问题。解析：木炭能红色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微粒吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。【板书】2.木炭、活性炭都木炭吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质；活性炭吸附能力比木炭强，吸附毒气，制糖工业里脱色制白糖【活动二】金刚石、石墨和C60的比较：【指导学生阅读课文，交流讨论小结】【板书】3.金刚石、石墨和C60的比较：名称金刚石石墨C60外观纯净的金刚石是一种无色透明、正八面体形状的晶体石墨是一种深灰色有金属光泽不透明的细磷片状的固体。质软，有滑腻感，分子形似足球状。有金属光泽，其徵晶粉末呈黄色。导电性几乎不导电良好几乎不导电硬度天然存在的最硬物质质软质脆导热性很差良好很差用途钻头、刻刀、装饰品电极、铅笔芯、润滑剂制备新材料、新配件、医学应用教学效果检测1.下图是金刚石、石墨、C60的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是（）A．构成它们的原子大小不同B．构成它们的原子数目不同C．金刚石、石墨、C60由不同种原子构成D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列不同解析物质的结构决定了物质的性质。由图可知，金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的单质，但碳原子的排列方式不同。答案：D2.“轻轨电车”（如来新兴的城市高架交通工具，具有污染小的特点。当轻轨电车开动时，轻轨电车上裸露的“电刷”沿架空电线滑动。电刷材料中含有石墨。选择石墨作电刷材料是因为其具有下列性质：①；②；③。解析电刷沿架空电线因摩擦产生大量的热，这就要求电刷材料具有润滑、导电和耐高温的性能。而石墨恰好具有润滑、导电和耐高温的性质，因此石墨是制作电刷的理想材料。答案：①导电②润滑③耐高温（或不易氧化；或化学性质不活泼……）导引：1.利用多媒体展示几幅古画问：这些字画都已几百年乃至几千年，纸或布都已破损，但黑色（墨中含有碳）仍然不变，这说明了什么问题？2.利用多媒体展示我国一些古建筑被埋入地下且被火将表面烧成黑色的柱子。[问题三]如果将这种木头柱子直接埋入地下，你们认为有什么后果？这又说明什么问题？【板书】二、碳的化学性质【学生思考、交流、讨论、小结】【小结板书】1.在常温下，碳的化学性质不活泼。经得起风吹、日晒、雨淋。【问题四】如果升高温度，碳是否会发生反应？回忆木炭再氧气中燃烧的实验，写出反应的化学方程式，说出反应的现象。【复习回忆交流讨论小结】小结：氧气的量产物不同。这就是量变引起质变的典型例子。以煤为燃料的厨房里也经常发生。煤的主要成份是碳，当空气充足，炉火很旺时，煤燃烧充分，主要生成二氧化碳，炉火不旺时，煤燃烧不充分，生成较多量的一氧化碳。【板书】2.可燃性：2C+O22CO（氧气不充足）C+O2CO2（氧气充足）引言：碳除了有可燃性，在高温下还体现出还原性。演示实验：碳还原氧化铜引导学生观察实验装置、操作及实验现象。【学生观察并记录实验现象】【小结】试管中黑色粉末逐渐变为红色，生成的气体使澄清石灰水变浑【板书】3.还原性（与某些氧化物反应）2CuO+C2Cu+CO↑【问题五】什么叫氧化反应？什么叫还原反应？【学生阅读课文交流讨论小结】【板书】4.]物质跟氧的反应叫氧化反应；含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。【活动一】单还可用于冶金工业。例如，焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来。写出有关的化学方程式，并指出那种物质发生了氧化反应，那种物质发生了还原反应；氧化剂、还原剂。【解析】碳得氧生成二氧化碳，发生了氧化反应；氧化铁失氧生成铁，发生了还原反应。通常把夺取氧的物质叫还原剂；提供氧的物质叫氧化剂。木炭在上述反应里是还原剂，它们具有还原性，使氧化铁还原成单质铁。氧化铁是氧化剂。化学方程式：2FeO+3C4Fe+3CO↑【活动二】某实验创新小组对木炭还原氧化铜的实验进行了改进，其操作步骤如下：①取一片铜片，用砂纸除去其表面的氧化物使其表现呈光亮的红色；②用酒精灯将上述铜片烧到红热后，立即伸入到集满氧气的集气瓶中，观察到的现象为：铜片表面变成色；③在一支干燥的大试管中装入一定旦的经烘干处理过的木炭粉，再将经过②处理过的铜片部分埋入木炭粉中；④按照下图所示的装置图连接好各种仪器；⑤加热大试管，其中发生的反式为，当观察到澄清石灰水后，先移走导管，后停止加热；⑥待试管冷却后，用镊子取出铜片，洗净后观察。回答下列问题：（1）填写上述各空。（2）②中用到的夹持仪器是（填名称）。（3）⑤中“先”、“后”颠倒，造成的后果是。（4）⑥中观察到的现象是：铜片表面埋入木炭粉的部分。解析：将烧红的铜片插入到氧化成黑色的氧化铜。再将表面被氧化的铜片插入到木炭粉中，加热，由于木炭具有还原性，夺取了氧化铜中的氧，使氧化铜还原，因而铜片的表面由黑色变成红色。实验结束时，若先停止加热后移走导管，由于试管内温度降低，试管内的气体压强减小，石灰水将倒吸入大试管中，使试管炸裂。答案：（1）②黑色⑤；变浑浊（2）坩埚钳（3）石灰水倒吸入大试管中，使试管炸裂（4）由黑色变成红色教学效果检测年科学家发子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球（图Ｃ），因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成的管状大分子（图Ｄ）图Ａ、图Ｂ分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。用你所学到的化学知识回答下列问题。（1）金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是什么？（2）常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？简要说明理由。（３）请你设计一个方案，证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的（以足球烯为例，用文字简要叙述）。答案：（1）碳原子排列不同泼，因为碳原子的最外层电子数为４，常温下不易得失碳原子（3）将足球烯放在一定量纯氧中燃烧，产物只有二氧化碳，并测得二氧化碳中的碳元素与足球烯的质量相等+6242+624(1)右图是碳原子结构示意图，碳原子的质子数是，碳元素在C+CuO澄清的石灰水元素周期表中位于第C+CuO澄清的石灰水(2)古代用墨书写或绘久仍不变色，原因是墨中主要成分碳具有性。右图是木炭还原氧化铜的实验，大试管中的反应体现了碳的还原性，其反应的化学方程式是，单质碳的还原性可以用于冶金工业。答案：（1）6；394（或四）；(2)常温下的稳定（或常温下化学性质稳定或常温下化学性质不活泼）；C+2CuO2Cu+CO2↑；42温室效应你的收获（学生讨论总结）1：金刚石和石墨的成份、物理性质及用途名称性质金刚石石墨色态无色透明固体深灰色细鳞片状固体光泽性加工后有光泽有金属光泽硬度极硬质软熔点高高传热性不传热易传热导电性不导电易导电用途钻头、玻璃刀、装饰品铅笔芯、坩埚、润滑剂、电极2：利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。3：．利用石墨质软可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做耐高温的润滑剂。4.木炭能吸附红色和棕红色炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微粒吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。吸附作用：气体或液体里的物质被吸附到固体表面的作用。 5.碳跟氧气的反应： （1）碳在氧气中充分燃烧，产物是二氧化碳C+O2CO2（氧气充足）（2）碳在氧气中不充分燃烧，产物是一氧化碳2C+O22CO（氧气不充足）6.碳跟某些氧化物的反应： 碳还原氧化铜：现象：黑色的粉末变成光亮的红色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。2CuO+C2Cu+CO↑2FeO+3C4Fe+3CO↑板书设计一、碳的几种单质1．金刚石（C）2．石墨（C）3.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。3、活性炭、木炭具有强烈的吸附性，二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!1、常温下的稳定性强2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2 :C+O2CO2不完全燃烧 (氧气不充足),生成CO：2C+O22CO3、还原性：2CuO+C2Cu+CO↑教后札记《教与学·学案》教学流程课前预习梳理1．在碳的几种单质中，硬度；能够导电的是；作为墨汁成分的是；吸附作用最强的是，能用于冶炼钢铁的是。2、1985年科学家发现了0的分子，它的一个分子中含有个碳原子，相对分子质量为，它与金刚石、石墨均是由元素组成的。3.碳的化学性质常温下碳的化学性质，随着温度的升高碳的活动性大大增强，在高温或点燃条件下能与许多物质发生化学反应。①可燃性a充分燃烧生成CO2，化学方程式为①可燃性b不充分燃烧生成CO，化学方程式为

②与氧化铜反应：木炭在高温条件下与CuO反应生成和，现象，化学方程式为1．金刚石．石墨．炭黑．活性炭木炭2.60720C单质3.比较稳定①C+O2CO22C+O22CO②CuCO2黑色粉末逐渐变为红色，生成的气体使澄清石灰水变浑2CuO+C2Cu+CO↑课堂互动探究知识点一金刚石和石墨的物理性质及用途；木炭活性炭的吸附性例1.C60具有类似足球的0有下列几种说法：①C60是一种新型的化合物；②C60和金刚石、石墨是由碳元素组成的三种不同的单质；③C60用于制造良好的超导材料；④C60的相对分子质量是720。其中正确的叙述是()A．②③B．①④C．②③④D．②④解析：由定义可知：由同种元素组成质，由不同种元素组成的纯净物叫化合物。对比C60的化学式可知，它是由60个碳原子构成的分子，所以是单质，题中①的叙述是错误的。C60、金刚石、石墨都是成的单质，但结构不同：C60有类似足球的结构，金刚石晶体是正四面体，石墨晶体则是层状结构。结构不同、性质必然不同。所以它们是由碳元素组成的不同单质。题中②的叙述正确。根据C60的化学式可知，它的相对分子质量为60×12=720，题中④的叙述正确。答案：C。例2.某校同学在学完“碳的节后，自制了三个简易净水器（如图所示），并分别向其中添加了如下表所示物质，做了三个对比实验。首先取一个大烧杯，装满水，并向其中滴加几滴红墨水，搅拌均匀后，将其分成等体积的三份，再分别倒入三个净水器中，同学们把观察到的溶液的颜色变化情况，记录如下。（1）通过对上表的比较，写出你发现的问题是：①②（2）通过实验，你得出的结论是（答出一点即可）。解析：。活性炭质量越大，和溶也就越大，吸附能力就越强，因此溶液从红色变浅到红色消失。实验二和实验三只是加入物质的不同，才导致了现象的不同，说明物质本身的性质也影响其吸附能力的大小。吸附剂同是2g，加入活性炭的溶液红色消失，加入木炭的溶液红色变浅，说明活性炭的吸附能力比木炭强。抓住了这些差异，就不难发现问题了。答案：（1）①实验一和为什么都是活性炭，实验二红色消失，而实验一红色变浅？②实验二和实验三相比，为什么等质量的木炭和活性炭，实验二红色消失，而实验三红色变浅？（2）活性炭吸附作用比木炭强（或吸附剂（活性碳）的用量必须足够，才能达到最佳效果；或接触面积越大，吸附作用越强。其他合理答案也可）【知识点二】单质碳的化学性质例3.我国的黑白山水画用的墨汁主要成分为炭黑的微粒，用这种墨汁画的国画千百年都不易褪色，这是因为墨汁中的炭()A．具有氧化性B．具有还原性C．具有吸附性D．常温下化学性质稳定解析：常温下碳跟水、氧化剂接触不易起化学反应．答案：D概括整合一、碳的几种单质1、金刚石（C）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。2、石墨（C）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.活性炭、木炭具有强烈的吸附性，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。二、.单质碳的化学性质:1、常温下的稳定性强2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2 :C+O2点燃CO2不完全燃烧 (氧气不充足),生成CO：2C+O2点燃2CO3、还原性：C+2CuO高温2Cu+CO2↑（置换反应）应用：冶金工业 现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑巩固练习1．初始，人们用铅做成的铅棒写字，以后又用碳棒代替铅棒，然后才发展到现在用的普通铅笔。部分普通铅笔的种类标号及其笔芯原料的配比如下表：种类石墨粘土种类石墨粘土4H72．6％27．4％HB81．3％18．7％3H73．6％26．4％2B85．5％14．5％2H74．0％26．0％3B87．0％13．0％H75．2％24．8％根据上表，回答下列问题：(1)用普通铅笔写字代替用铅棒、碳棒写字，有什么优越之处?(2)HB、2H、3H、3B、2B铅笔的硬度由大到小的顺序。2．“文房四宝”中徽墨、安徽省享誉中外的文化瑰宝。徽墨是由松枝不完全燃烧后生成的烟炱加工制成的，用其写字作画永不变色。徽墨中主要成分的化学式是。宣纸的主要成分为纤维素，为了证明宣纸中含有碳元素，可以采用的实验方法是。3．当你取回干洗后的衣服时在衣服上的洗涤剂散发出的淡淡香味，这时，你已在不知不觉间吸入了一种可致癌的有毒气体——四氯乙烯(C2C14)。(1)四氯乙烯中碳、氯元素的质量比是，(2)香港特别行新法律，要求用装有活性炭的新型干洗机取代旧款干洗机，这样可将有毒气体的含量约降至原来的三十分之一。这种方法主要利用了活性炭的性。4.“石墨炸弹”，爆炸后释放出大量纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上，使设备短路而停电。石墨纤维能使设备短路的原因是。5．将装有木炭粉和氧化铜的试管加热一段时间，发现试管内固体质量减少了，减少的这部分质量是参加反应的（）A．碳元素的质量B．铜元素和氧元素的质量C．铜元素的质量D．氧元素和碳元素的质量提高作业6.3、在国际上为了使作为历史资料的重要文件，在长期保存中签署的姓名清晰，则签署文件时一般用（）A．蓝墨水 B．碳素墨水 C．蓝黑墨水 D．墨汁7.可以把金刚石、石墨、氧气归为一类物质，下列物质中与它们同一类型的是（）A．水B．食盐C．硫粉D．空气8、下列几种情况能证明“金刚石和石墨由相同元素组成”的事实是A．它们的熔点都很高B．它们都不溶于水C．完全燃烧后都得到同一产物二氧化碳D．在一定条件下可以把石墨转化为金刚石9.铜粉和碳粉的混合物在空气中充分灼烧后，最终得到的黑色物质与原混合物质量相等，则碳粉在原混合物中的质量分数为()A．20%B．80%C．%D．%10．有同种元素组成的不同单质，叫做该元素的同素异形体。下列几组物质中，属于同素异形体的是（）①冰．干冰②金刚石．石墨③白磷．红磷④CO．CO2⑤O2．O3A．①④B．①②③C．②③⑤D．②④⑤11.如图，将并冷却后的木炭（或活性炭），投入到盛满红棕色二氧化氮气体的集气瓶中，轻轻摇动，红棕色逐渐消失，这是因为

；倒扣的漏斗内水面

（填“上升”、“下降”或“不变”）。1．(1)软硬可以任意调节，颗粒更细腻(2)3H、2H、HB、2B、3B2．C将其点燃后产生的气体通人澄清石灰水中观察到石灰水变浑浊3．(1)12︰7l，(2)吸附性4.石墨是电的良导体解析：金刚石、石墨、氧气都属于单质。解析：此题为无数据计算题，解题时需要创造性地找出数据，确定等量关系。2Cu+O22CuO，增加了氧元素的质量C+O2CO2，减少了碳元素的质量根据质量守恒守律：m(混合物)=m(Cu)+m(C)=m(CuO)=m(Cu)+m(O)即生成物氧化铜中氧的质量等于原混合物中碳粉的质量，所以：答案：A。11.木炭具有吸附性上升化苑漫步一、教学目标知识与技能：通过练习进一步掌握金刚石、石墨、C60的性质及用途；熟悉碳在不同条件下的燃烧产物过程与方法：通过练习使学生明白物质化学性质的活泼与稳定都是相对的。初步了解化学反应中的能量变化，初步学会研究碳单质的化学性质的方法。情感、态度与价值观：通过对碳的同用途的讨论探究，体会物尽所用、人尽其才的道理。使学生领悟内因是变化依据，外因是变化条件，使学生再一次理解结构，性质，用途三者间的辨证关系，培养学生归纳整理，寻找规律的能力。二、教学重点难点：重点：金刚石、石墨、C60的性质；碳在不同条件下的燃烧产物。难点：碳还原氧化铜三、教学流程生：练→学生练习←做题认真、准确、迅速↓↓生：议→交流，核对答案←学生自检，同桌交流↓↓师、生：馈→反馈情况 ←学生找出错题及错因↓↓师、生：议、结→纠评补短，巩固知识←出示易错题，分析错因，归纳本节所学知识夯实基础年科学家发现了一种新为C60，形状类似足球，又名足球烯，有金属光泽。下列对C60说法错误的是（）A．这是一种单质B．它是一种化合物C．它的一个分子中含有60个碳原子D．它的相对分子质量为7202.能证明木炭、金刚石、石墨的主要成分都是碳元素的方法是（）A．分别置于氧气中燃烧，都能得到一种产物CO2 B．观察它们的颜色来判断C．测定三种物质的密度来判断D．测定它们的硬度来判断3.美国军队轰炸阿富汗塔利班时使单质的导弹，造成塔利班的供电设施大面积被破坏。你认为这种碳单质可能是（）A．金刚石B．石墨C．炭黑D．活性炭4.根据质量守恒定律，6g碳在20g氧气中充分燃烧生成CO2的质量为（）A．26gB．44gC．13gD．22g5．在试管里盛有少量的黑色粉末，加强热后在有红色固体生成的同时还生成无色无味能使澄清石灰水弯浑浊的气体。则黑色粉末是（）A．二氧化锰粉末B．氧化铜和碳粉的混合物C．四氧化三铁和碳粉的混合物D．石墨和木炭粉的混合物综合提升6..碳纳米管被最有前途的新型材料。碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米（1nm=10-9m）的空心管。下列说法错误()A.碳纳米管材料是一种新型的有机化合物B.碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳C.碳纳米管材料管道多，表面积大，吸附能力强D.碳纳米管材料在常温下化学性质稳定72022年5月29日央视《每周质量日报》报道，市场上发现假冒的2B铅笔。下列说法错误的是（）A.铅笔芯中含有石墨B.铅笔芯是用铅做的C.2B铅笔芯可以导电D.铅笔芯在氧气中灼烧能生成CO28.我们所使用的铅和黏土按一定比例混合制成的，铅笔的型号通常用“H”和“B”来表示，“B”前的数字越大，铅笔芯中石墨含量越高，铅笔芯越“软”；“H”前的数字越大，铅笔芯中黏土含量越高，石墨越少，铅笔芯越“硬”。下列各型号的铅笔芯中，石墨含量最高的是（）。A.6HB.2HC.2BD.6B9．测定①刚玉②石英③石墨④金刚石四种物质的硬度的实验记录如下：（1）用金刚石刻划均使其它三种；（2）用石墨对其它物质刻划无痕迹；（3）用石英刻划其它三种物质只有一种有痕迹。这四种物质的相对硬度由大到小的顺序依次是（）A．①②③④B．②④①③C．③②①④D．④①②③10.金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是A.都是黑色固体 B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳C.碳原子的排列方式相同 D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化11.为什么铅笔有软和硬的由于石墨太软，光用石墨