课题1 金刚石、石墨、C60教学设计

金刚石、石墨、C60教学设计
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨、C60
教材分析：
在学生学习了与人们日常生活关系最为密切的氧气、水之后，再学习第六章碳和碳的化合物，是非常有必要的。因为碳和碳的化合物是人们生活中遇见最多的物质，了解它们的性质和用途，为学习碳酸盐与酸反应以及高中有机物做准备。本节内容通过介绍碳的几种单质-----金刚石、石墨和C60，不仅可以提高学生对物质共性和个性关系的认识，而且为进一步学习二氧化碳、一氧化碳等打下基础。 本节课是九年级化学第六章课题1第一课时的内容，包括金刚石、石墨、C60等三部分。 第一部分是金刚石，主要讲了金刚石的“硬”。 第二部分主要讲了石墨的“软”和导电性以及木炭和活性炭的吸附性。 第三部分简单介绍C60的结构以及碳单质的发展前景。
设计理念：
根据课程标准的要求，以创新教育和学生发展为宗旨，紧密联系生活实际，从学生熟悉的日常事物和生活实际入手，创设轻松愉悦的学习氛围。采用了“提出问题→实验探究→得出结论”的教学模式，指导学生掌握探求知识的方法，使学生能真切地体验到科学探究的乐趣，领略到学习成功的喜悦。
教学目标：
1．知识与技能
(1)知道同一种元素可以组成不同的物质。
(2) 了解金刚石和石墨的物理性质和用途以及结构与性质、性质与用途之间的关系。
(3) 知道木炭和活性炭具有吸附作用以及其具有吸附性的原因。
(4) 了解C60分子的结构特点。
2．过程与方法
(1)能够对展示实物或提供的资料进行分析、归纳。
(2)能够认真观察实验现象，通过现象归纳、总结知识点。
3．情感态度与价值观
(1)保持和增强学生对学习化学的好奇心和探究欲，培养和发展学生学习化学的兴趣。
(2)结合我国在化学领域取得的突出成就，激发学生爱国热情和学习热情。
教学重点：金刚石、石墨的物理性质和用途。
教学难点：理解金刚石和石墨物理性质上存在巨大差异的原因以及木炭具有吸附性的原因。
教学方法：观察法、问题讨论法、模型法、实验探究法、讲述法等。
教学准备：
金刚石模型、金刚石多媒体图片、石墨、石墨模型挂图、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、红墨水、活性炭、木炭以及铅笔产生、石墨炸弹、活性炭吸附性的相关多媒体资料和图片。
课时安排：两课时
第一课时
教学过程：
引入：通过前面的学习，我们已经积累了一定的化学知识，那么“由一种元素构成的物质是不是单质”呢？
学生：不是。
追问：谁能列举实例来证明一下呢？
学生：O2和O3 ，是由氧元素构成的，但是它是混合物，不是单质。
强调：单质指的是由一种元素构成的‘纯净物’。
过渡：由此我们知道一种元素可以构成不止一种的单质。像前面我们实验中用到的红磷和白磷，也是由同种元素P构成的两种不同的单质。
引入课题：不仅它们，碳元素也可以构成不同的单质，今天我们就来学习碳元素的几种单质，金刚石、石墨、C60。
板书课题：金刚石、石墨、C60
金刚石
讲述：金刚石又名金刚钻。有句俗语说“没有金刚钻，就别揽那瓷器活”可见金刚钻本领不一般。下面就让我们看一看它如何不一般。
展示：金刚石模型，学生观察。
学生：像蜂窝。
追问：这样的结构有什么特点呢？
活动：让学生在各个方向对模型施力，看结果会怎样。
学生：不容易破坏掉金刚石模型。
学生：金刚石这样的结构使其很坚固。
展示：玻璃刀。
介绍：玻璃刀上有一颗金刚石，可以用来切割玻璃。
学生活动：让学生分别用准备的铁刀和玻璃刀切割玻璃，对比结果，并讨论、归纳、总结金刚石性质。
学生：玻璃刀能在玻璃上留下划痕，而铁刀不能，可见金刚石很硬。
讲述：金刚石的碳原子在空间构成连续的，坚固的骨架的结构，这样的结构使其很坚硬。
板书：1、金刚石很硬（天然存在的最硬的物质），可以用来切割玻璃、做钻头等。
展示：多媒体展示金刚石照片，观察金刚石外观。
学生讨论、归纳、总结：无色透明、正八面体结构。
讲述：金刚石无色透明，正八面体结构使它对光有很好的折射作用，琢磨后发出璀璨夺目的光芒，因此人们用它来当做饰品。
展示：钻戒上的钻石。
板书：2、无色透明、正八面体，琢磨后用来做饰品叫做钻石。
石墨
多媒体展示：石墨结构模型图片。
学生活动：用一摞书模拟石墨的结构，在侧面用力推，看结果如何。
学生：各层书之间发生相对移动。
讲述：石墨的层状结构，使石墨具有不同于金刚石的物理性质。
展示石墨矿标本：学生观察。
学生讨论、归纳、总结石墨物理性质：深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体。
板书：1、深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体。
学生活动：用石墨矿在纸上划过。
学生：在纸上可以留下灰黑色痕迹。
板书：2、在纸上可以留下灰黑色痕迹。可以用来制铅笔芯。
讲述：利用石墨的这一性质，人们制成了铅笔芯。那为什么铅笔叫‘铅’笔而不叫‘石墨’笔呢？在发现石墨矿之前人们先发现了铅矿，铅可以在纸上留下痕迹。后来才发现了石墨矿，石墨矿也可以在纸上了留下痕迹，又由于它长得比铅黑所以又叫黑铅。有个放羊的老头为了区分自己的羊，在白色的羊身上用石墨做标记来区分。人们受此启发，开始在纸上写字作画，并不断改进制成了铅笔。但是由于最初开采出来的石墨矿比较少，为了满足需要，在石墨中掺入粘土制成铅笔芯。掺入粘土多铅笔就比较硬，掺入粘土少铅笔就比较软。我们现在使用的铅笔分成1-6B、HB、1-6H三类。B是Black的第一个字母，表示软，6B表示最软。H是Hard的第一个字母，表示硬度，6H表示最硬。HB表示软硬适中。（配多媒体图片）
学生活动：触摸石墨矿。
学生：石墨很软、有滑腻感。
讲述：既然石墨又软又滑所以可以用作润滑剂。
学生活动：学生用钥匙打开一把生锈的锁，然后削一点铅笔末放到锁孔中再打一次，比较两次打开的难易度。
学生：放入铅笔末后更容易打开，因此石墨有润滑性。
板书：3、石墨很软、有滑腻感。可以用作润滑剂。
学生活动：把一根6B的铅笔芯和导线连接在一起，接上电池和灯泡，接通电源后，观察灯泡是否发亮。
学生观察：灯泡发亮。
追问：这个现象说明什么？
学生：石墨有良好的导电性。
展示：干电池中的石墨电极。
板书：石墨有良好的导电性。干电池中用石墨做正极。
讲述：石墨炸弹是美国制造的一种可使供电系统短路而导致瘫痪的新式炸弹。利用的就是石墨的导电性。石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出无数“易拉罐”大小的小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路而瘫痪。（配多媒体图片）
讲述:我们生活、生产中经常用到的木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要成分都是石墨。
展示：木炭、活性炭。
讲述：木炭是木材不充分燃烧或隔绝空气情况下高温生成的，其结构多孔疏松。1cm3木炭的表面积相当于一个正规足球场的面积。因此木炭有很强的吸附性。而活性炭是用木炭一定条件下加工成的表面积更大的物质，所以活性炭的吸附性更强。利用他们的这个性质来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以用它来吸附有异味的物质。例如：制糖业脱色、冰箱除味剂、空气净味炭包、自来水净化、饮水机净化器、防毒面具中等利用的都是它们的吸附性。（配多媒体图片）
学生活动：在滴有石蕊的水中加入活性碳，观察现象。
学生：颜色消失。活性炭可以吸附色素。
讨论：活性炭的吸附作用是物理变化还是化学变化？
学生：物理变化，没有生成新物质。
学生活动：学生点燃准备的蜡烛，并在火焰上方放置一个干燥的烧杯，观察现象。
学生：烧杯上有黑色物质生成。
讲述：这就是炭黑。炭黑在碳元素不完全燃烧时就会产生。例如生活中用木柴燃烧做饭时锅会被熏黑就是因为生成了炭黑。由于他很黑，所以用来制作黑鞋油、黑油漆、黑颜料等，也可以用作轮胎的填充剂（增强耐磨性）。焦炭是用煤一定条件下制得的，主要用于冶炼金属，后面我们会详细的介绍到，这里就不多说了。
强调：这里用的是‘炭’一定要区分于‘碳’。
“碳”：涉及元素时（如：碳原子、碳元素、碳单质、碳的化合物、CO2、CO等。）
炭”：指物质时（如：木炭、焦炭、活性炭、炭黑。）
板书：4、木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要成分都是石墨。木炭、活性炭多孔疏松的结构使它们具有吸附性。
多媒体展示金刚石、石墨的性质和用途对比：
金刚石（ C ） 石墨（ C ）
色态 无色透明、正八面形状的固体 深灰色、有金属色泽，细鳞片状固体
硬度 最硬 质软、滑、在纸上可留下痕迹
熔点 很高 高、耐高温
导电性 不导电 导电
用途 钻石、刻划玻璃、切割大理石 润滑剂、铅笔芯、作电极
提问：同是碳元素组成的物质，为什么他们性质上有如此大的差别？
学生：结构不一样（或碳原子的排列方式不一样）。
板书：
讲述：金刚石价格昂贵而石墨却很便宜。既然它们都是由碳元素组成的单质，是否能够用石墨制得金刚石呢？
讨论：能不能把石墨转变成金刚石呢？
学生：讨论，观点不一。
引导：经过无数次的试验，终于用铬、铁、铂等做催化剂，在1600～1800℃和5×109～6×109帕的条件下，以石墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产约20吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于1962年研制成功。现今江苏省的南京、苏州等地也都有生产人造金刚石的工厂。可见科学的力量是伟大的，我们应该为我国先进的技术感到自豪。
我们也要努力学科学，将来为我们国家科学的进步贡献一份力量。
C60
展示: C60的结构模型。
讲述：每一个C60分子都是由60个碳原子构成。结构类似足球，又名足球烯，是良好的超导体。
板书：⒈ C60是分子。
⒉ 每个C60的分子是由60个碳原子构成。
⒊ C60分子的结构形似足球。
讲述：足球烯有广泛的应用前景,例如：气体贮存，有感觉功能的传感器，增强金属的强度，新型的催化剂，光学应用,杀伤癌细胞。现在还发现了C28、C32、C50、C240、C540等碳单质。相信随着科学技术的不断进步和发展，发现的碳单质会越来越多，其应用范围会越来越广泛。
小结：这就是我们这节课学习的内容，主要学习了金刚石、石墨的结构、物理性质和用途，以及三者之间的关系。你都学会了吗？你有哪些收获呢？
课堂练习：将下列相关内容连线
作业：
完成课后家庭实验。
板书设计：
金刚石、石墨、C60
金刚石
金刚石很硬（天然存在的最硬的物质），可以用来切割玻璃、做钻头等。
无色透明、正八面体，琢磨后用来做饰品叫做钻石。
二、石墨
1、深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体。
2、在纸上可以留下灰黑色痕迹。可以用来制铅笔芯。
3、石墨很软、有滑腻感。可以用作润滑剂。
4、木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要成分都是石墨。木炭、活性炭多孔疏松的结构使它们具有吸附性。
三、C60
1、C60是分子。
2、 每个C60的分子是由60个碳原子构成。
3、 C60分子的结构形似足球。
教学反思：
本节课是第六单元课题1的第一课时，主要介绍了碳的几种单质的性质和用途，以及结构与性质、性质与用途之间的关系。本节课遵循新课程标准的要求，强调老师的主导作用和学生的主体作用，倡导自主学生、合作学习和探究学习的精神。本节课以学生活动为主，教学内容丰富，知识容量大。因此必须充分的调动学生的积极性，才能提高教学效率。
在学生的社会生活中，化学物质、化学现象、化学变化无时不在，无处不在。在教学中要设法把学生的课堂学习融入社会生活中，把学生的学习引入广阔的生活实践中。培养学生用化学的眼光来观察世界，用化学科学来实践生活。在生活中学化学，使学生真正体验到知识的价值，能有力地促进学生课堂学习的自觉性和主动性，是激发和维持学生课堂学习积极性的不竭源泉。
通过教学实践证明，这节课是比较成功的。例如：用玻璃刀切割玻璃、用铅笔粉末帮助打开生锈的锁、验证石墨导电、活性炭脱色等小活动使学生们学习热情高涨。行动上的积极带动思维上的积极，使整堂课课堂气氛活跃。
用途
反映
决定
性质
结构
反映
决定
电炉电极
钻 石
无 色 透 明
优良的导电性能
正八面体形状固体
深灰色、有金属光泽
天然存在最硬的物质
不透明细鳞片状固体
用途
反映
决定
性质
结构
反映
决定