6.1 金刚石、石墨和C60 教案 2021-2022学年人教版化学 九年级上册

第六单元　碳和碳的氧化物
课题1　金刚石、石墨和C60
【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主要用途;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)了解木炭和活性炭具有吸附性;
(3)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;通过活性炭(或木炭)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方法。
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,学会用对比实验的方法来解决实际问题。
3.情感态度与价值观:
(1)通过对碳单质新的形态的发现及其简单介绍,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。
(2)通过对碳的不同单质有不同用途的讨论探究,体会物质结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的用途的逻辑关系。
【教学重点及难点】
重点:
金刚石、石墨、木炭的重要物性和用途,物质的结构、性质和用途之间的关系。
难点:
(1)物质的结构、性质和用途之间的关系是本课时的难点。
(2)碳与某些氧化物的反应——碳的还原性。
【教学方法】调查、阅读、实验、探究、交流
【学法指导】自主学习,合作探究
【教学媒体】多媒体
【教具准备】教学设备:计算机投影仪、录像机
教师用具:金刚石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、石墨电极、防毒面具、导线、灯泡。
学生用具:(1)仪器: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;(2)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。
【授课教案】
教学内容及问题情境 学生活动 设计意图
【提出问题】我们已经知道,物质由元素组成,由同种元素组成的纯净物叫做什么? 【追问】由不同种元素可以组成不同种单质,同一种元素可以组成不同的单质吗?大家讨论。能举例说明吗?
【小结】同种元素可能组成不同的单质。
【设问】碳元素能否组成不同的单质?研究表明:金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。
【实物投影】展示玻璃刀上的金刚石。
【设问】金刚石其他的性质是怎样的?它有何用途?自主学习教材104页。
【总结归纳】引导学生归纳金刚石的物理性质和相应用途,填写板书表格。
【活动探究】布置学生将铅笔削好并刮下一些粉末,告诉学生铅笔芯是由石墨和黏土制成。指导学生观察粉末,用手捻搓。并思考由此得到石墨的哪些性质和用途。
【提问】金刚石可用来切割玻璃,体现了金刚石的什么性质? 回答:单质
思考讨论,说出见解。可以举例:氧元素就能组成氧气和臭氧两种单质。磷元素可以组成白磷和红磷。
回答:金刚石非常坚硬,所以可以用来裁割玻璃。带着问题、自主学习。
从理论上明确同种元素可以组成不同的单质。
通过让学生观察玻璃刀,让学生领悟金刚石的“坚硬”性。有利于激发学生的学习愿望和参与动机。
【演示实验】铅笔芯导电实验。 【总结】引导学生总结石墨的物理性质和相应用途填写板书表格。
【视频】石墨性质和用途录像。(神六火箭的通风管、石墨坩埚等)
【投影】比较金刚石和石墨的性质和用途
【设问】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,物理性质为什么差异这么大呢?
【投影】金刚石和石墨的微观结构模型
【讲解】金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构,所以坚硬。石墨的碳原子呈平面层状结构,层与层之间的作用力小,所以很软,能导电,有滑感。
【结论】物质的结构决定其性质。
【过渡】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,是含杂质的碳单质。
【展示实物】
【提问】“碳”和“炭”有何区别?
【演示实验】实验6-1。(留出对比液体)
1.描述你看到的现象。
2.结合实际和教材内容分析为什么木炭和活性炭具有吸附色素的能力呢?
3.这种性质叫什么?属什么变化?
【展示】防毒面具(滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的)。
【讲述】科学家发现一些新的以单质形式存在的碳,发现较早并在研究中取得最重要进展的是C60分子。大家看书,C60的分子结构和什么相似?
【提问】猜测这种足球结构的碳分子性质是否稳定?为什么?C60中60表示什么?C60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具有广泛的应用前景,谁能说说这方面的信息吗?
【播放视频】介绍C60短片
【总结】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。通过对几种碳单质的结构性质和用途的学习,总结三者的关系(见板书)
【投影展示】两幅古代字画图片
【设问】为什么古代的作品历经几百上千年依然笔锋清晰,漓江烟雨图保存到现在色泽鲜艳而不褪色呢?你们知道古代一些书法家、画家是用什么来书写或绘制字画的?墨汁又是用什么制成的?
讨论与交流
【提问】炭黑的主要成分是碳。古代字画保存几百年乃至上千年,纸或布都已开始腐烂破损,但墨色依然不变,这说明碳具有怎样的化学性质?
【总结】碳常温下化学性质不活泼。 归纳金刚石的物理性质、用途活动探究,体会观察,得出结论。
观察实验、得出结论。
总结石墨的物理性质和对应用途。
师生一起通过表格进行对比。
思考。
观看。
理解。
在教师引导下得出结论。
观察几种物质。
分析比较,会区分二者。
描述现象:液体颜色变浅。
阅读、讨论回答:疏松多孔的结构。
吸附性,属物理变化。
认识防毒面具。
回答:和足球相似。
思考回答:很稳定,由其结构决定。一个C60分子中含有60个碳原子。是单质
个别学生说出知道的信息。
观看。
分析讨论。
总结得出结构、性质与用途的关系。
观看字画
回答:(异口同声)墨汁!
用炭黑来制成的。
猜想、讨论 补充知识,学以致用,激发兴趣。
培养学生的归纳总结能力,体会性质决定用途的思想。
初步体会结构和性质间的关系。
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方法。
体会炭黑的存在,认识它的用途。
非重点内容简单介绍让学生了解。
进一步说明物质的结构决定其性质。
拓宽知识面,激发学生涉猎课外知识的兴趣。
激发兴趣,了解前沿科学。
通过对几种碳单质的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。
增强学生民族自豪感。
导入由欣赏字画开始,吸引学生的眼球,从欣赏中发现问题,提出问题。
【阐述】关于碳单质常温下的稳定性,在实际生活中有着广泛的应用。你知道还有哪些应用吗?大家讨论。 【提出问题】那么是什么决定了碳在常温下化学性质不活泼呢?元素的化学性质与元素原子结构中的哪部分关系最为密切?
【屏幕投影】碳原子的结构示意图。
【提问】分析原子结构示意图,你有哪些发现?
【追问】在化学反应中,它要成为稳定结构,有几种途径?较最外层电子比4多或少的原子,碳原子容易达到稳定结构吗?得出什么结论?
【追问】这也体现了上节课我们所讲的结构和性质之间存在什么关系?
【投影】碳的化学性质——常温下的稳定性、高温下的活泼性。
【提问】回忆木炭在氧气中燃烧实验,写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式,并说出你所看到的实验现象。
【适时点拨】如果氧气的量不充足,碳燃烧就不充分,这时生成一氧化碳(有毒),同时放出热量。
【补充】上述两个反应,在以煤为燃料的煤炉里也经常发生。煤的主要成分是碳。当空气充足、炉火很旺时,煤燃烧充分,主要生成二氧化碳;当空气不充足时,煤燃烧不充分,生成较多量的一氧化碳。从上述内容的学习,你能得到哪些重要的发现或启示。
【投影】1.碳跟氧气的反应——碳的可燃性。
【可燃性应用】碳具有可燃性,利用这点性质它有什么用途?
【投影】2.碳跟某些氧化物的反应
【演示实验】(教师演示教材P107实验6-2木炭粉还原氧化铜。引导学生观察实验装置、实验操作及实验现象。引导学生通过实验现象,分析该反应的实质。)
【提问】由实验装置、现象,说说得到什么结论?试着写出化学方程式。
【强调实验注意事项】
提问:为什么实验完毕后要先撤出导气管?为什么要待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上观察?(可补充做灼烧铜丝的实验。)
【分析反应实质】
提问:观察这个化学方程式有什么特点?
【总结】像氧化铜这种含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫做还原反应。氧化铜因失去氧被还原。木炭是使氧化铜还原为铜的物质,我们就说木炭具有还原性。
【投影】3.碳跟某些氧化物的反应—还原性
【还原性的应用】利用碳的还原性,说明碳具有哪项重要应用? 讨论发言:铁路枕木和街上木制电线杆表面都被烧焦碳化,增加了使用的年限。
回答:(齐声)最外层电子数。
回答:碳原子核内有6个质子,核外有两个电子层,最外层上有4个电子。
回答:可以得到4个电子或失去4个电子使最外层都达到稳定结构。两种可能对于碳原子来讲都难于实现,所以,碳化学性质常温下不活泼。
回答:结构决定性质。
叙述现象,写化学方程式
书写化学方程式
2C+O22CO
思考、讨论、回答:
1.说明碳具有可燃性。
2.在不同条件下,其燃烧的产物也不相同。
3.炉火要通风防煤气中毒。
讨论回答:作燃料。
观察实验装置、实验操作及实验现象。
回答生成物是什么,反应条件。
思考、回答。
分析、回答。
倾听、理解。
提高学生分析问题的能力。
增强对实验的理解,同时培养分析问题的能力。
加强理论联系实际的意识。再度明确性质决定用途。
整理,加深印象。
新颖的作业能提高学生学习兴趣。
【补充】这是冶炼金属的一种方法。例如,焦炭可以在高温下把铁从它的氧化物矿石里还原出来,补充二氧化碳和碳的反应。写出反应的化学方程式。 思考回答:在工业上,可以用它来冶炼金属。
书写化学方程式。
板书设计 课题1　金刚石、石墨和C60
一、碳的单质
1.金刚石、石墨和C60
金刚石
石墨
C60
外观
无色透明正八面体状晶体
深灰色鳞片状固体
光泽
加工打磨后有夺目光彩
略有金属光泽
硬度
最硬
较软
导电性
无
良好
极好
原子排列
坚固的骨架结构
平面层状结构
足球结构
用途
钻头、刻刀、装饰品
电极、铅笔芯、润滑剂等
材料科学、超导等
　　得到启示:
2.其他碳单质
木炭、活性炭、焦炭、炭黑

(具有吸附性)(冶金)
二、碳的化学性质
1.
2.还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应。