【轻松备课】人教版化学九年级上册第六单元课题1 金刚石、石墨和C60 教学详案

第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
设计说明 本课题包括两部分。第一部分介绍碳单质，主要介绍了金刚石、石墨的重要物理性质和C60分子的结构特点。这部分知识学生已经具备一定的知识基础，教学过程中采取学生自主探究为主并辅助多媒体视频以及教师演示实验的方式。使学生在自主探究中掌握金刚石、石墨和C60的性质与用途，同时掌握木炭、活性炭的吸附性及其用途，使学生树立性质决定用途，用途体现性质的观点。 第二部分从生活实际（列举古代字画历经千年不褪色等例子）引入，说明单质碳在常温下具有稳定性；通过让学生回顾复习木炭在氧气中的燃烧，引出碳的一种重要化学性质——在加热条件下能与氧气反应；又通过【实验6-2】理解碳能与某些氧化物反应，并能根据实验现象书写化学方程式，分析该类化学反应的特点，然后总结出还原反应的概念，说明碳具有还原性。 教学目标 【知识与技能】 1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。 2.知道不同种元素可以组成不同种物质，同一种元素也可以组成不同种物质。 3.知道碳单质的化学性质。 4.理解氧化反应和还原反应，知道氧化反应和还原反应是从得氧失氧的角度去理解化学变化。 【过程与方法】 1.学会对展示或演示的资料进行分析和归纳。 2.进一步学会观察实验现象并记录，学会科学探究的方法，了解碳单质的化学性质。 【情感、态度和价值观】 通过对C60的发展及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题，树立物质性质决定物质用途的观点。 重点难点 教学重点 金刚石、石墨的主要物理性质与用途，碳的化学性质。 教学难点 碳跟某些氧化物的反应，还原性与还原反应的判断。 教学方法 探究法：通过学生的自我探究与合作探究，完成对金刚石、石墨、C60以及木炭、活性炭等碳单质的性质与用途的掌握。 推理法：通过对金刚石、石墨、C60的结构、性质、用途的对比，推理得出结构决定性质，性质决定用途的思想。 分析法：通过教师的分析点拨，学会碳的化学性质，理解还原反应与还原性。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：锥形瓶、防毒面具、玻璃刀、金刚石、石墨、C60分子模型、试管（大小各1个）、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子、导线、灯泡、6B铅笔芯、干电池、石墨电极。 3.药品：红墨水、烘烤过的木炭（活性炭）、澄清石灰水、木炭粉、CuO粉末。 授课时数 2课时 第一课时 碳的单质 教学过程 导入新课 【教师提问】我们知道不同种元素可以组成不同种物质，那么，同种元素可以组成不同种物质吗 【多媒体展示】金刚石、石墨、C60分子模型。 【教师讲解】金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质。 【教师提问】你能得到什么结论 【学生回答】同种元素可以组成不同种物质。 【实验探究】1.请同学们将铅笔用铅笔刀削好，将铅笔屑放在一张纸上，并注意环境卫生。 2.请同学们用小刀将玻璃片割开。 【教师提问】为什么用小刀割不开玻璃片？谁知道可用什么工具将玻璃片割开？ 【实验探究】请两位学生用玻璃刀进行玻璃切割，注意安全，指导操作。 【小组讨论】为什么玻璃刀能够切割玻璃片？玻璃刀上是一种什么物质？ 【学生回答】玻璃刀上有金刚石，其硬度比玻璃大。 讲授新课 【教师提问】同学们认为最昂贵的物质是什么 【多媒体展示】金刚石“库利南”图片。 【教师讲解】 钻石也叫金刚石，观看最大的金刚石“库利南”。说一说它的主要成分是什么。 【过渡】 金刚石坚硬耐磨、美丽动人，他有个“孪生兄弟”叫石墨。相比金刚石的坚硬耐磨，石墨的质地却很软，又是一副黑黑的模样。既然金刚石和石墨的性质有如此大的差异，为什么把它俩称为“孪生兄弟”。其原因在哪里呢 一、碳的单质 1.金刚石 【教师提问】金刚石有哪些性质和用途？观看视频后请填写下表。 金刚石石墨 物理 性质外观光泽硬度导电性用途
【多媒体展示】金刚石的物理性质和用途。学生观看、填表、讨论、归纳。 2.石墨 【引导】同学们，你们手里的铅笔，它里面的铅芯是铅吗？ 那到底是什么物质？请同学们将刚才削下的黑色粉末用手指轻轻地摸摸，有什么感觉？ 【教师讲解】由于石墨很软，所以常用石墨作铅笔芯，但由于太软，只用石墨作笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些黏土粉以增加硬度。常见的铅笔中，最软的铅笔是6B铅笔，最硬的铅笔是6H铅笔，HB铅笔则软硬适中。 【演示实验】把一根6B铅笔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。 【结论】石墨有良好的导电性。 3.无定形碳 无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。 【教师点拨】注意碳与炭的区别 1.碳是元素的名称，是核电荷数为6的一类原子的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。（这里不能用“炭”） 2.炭表示主要由碳元素组成的某种物质——木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。 【教师提问】石墨还有哪些物理性质和用途？观看视频后请填表。 【多媒体展示】石墨的物理性质和用途。 学生观看、填表、讨论、归纳。 金刚石石墨物理 性质外观无色透明的正八面体形状的固体深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体光泽雕琢后有光泽有金属光泽硬度最硬（天然存在）较软导电性不导电良好的导电性用途钻头、玻璃刀刀头、装饰品等铅笔芯、电极、润滑剂等
【教师讲解】生活中常接触到的木炭、活性炭、焦炭、炭黑，这些都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。其中木炭、活性炭用途很广，同学们想知道它们有什么性质吗 【小组合作探究实验6-1】在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡锥形瓶，观察现象。 【现象】淡红色的水颜色褪去。 【教师点拨】木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性。另外活性炭的吸附性更强。 【教师提问】利用这一性质，活性炭会有什么用途 【学生回答】防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的；活性碳可以作冰箱的除味剂、制糖工业的脱色剂。 【多媒体展示】焦炭、木炭、活性炭、炭黑的物理性质和用途。 【小组讨论】结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系。 4. C60 【教师讲解】随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳纳米管。 【多媒体展示】C60分子介绍。 【教师总结】C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它的分子形似足球，又名足球烯。这种足球结构的碳分子很稳定。可应用于材料科学、超导体等。 【学生思考】为什么金刚石、石墨、C60分子是碳的三种单质，但物理性质却存在很大的差异呢？ 【多媒体展示】观看碳的几种单质结构图。 【学生回答】因为碳原子排列方式不同，所以它们的物理性质有很大差异。 【教师总结】不同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。金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。 二、典例剖析 例1 下列关于金刚石、石墨、C60、活性炭的说法中，不正确的是（ ） A.它们都是电的良导体 B.石墨质软，可作铅笔芯 C.金刚石硬度大，可用它切割大理石 D.活性炭具有吸附性，可作防毒面具的滤毒剂 解析：金刚石不导电，不是电的良导体，A项不正确；石墨质软，可以作铅笔芯；金刚石硬度大，可以用来切割大理石；活性炭具有吸附性，能吸附有毒的气体，可以作防毒面具的滤毒剂。 答案：A 例2 下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是（　　） A.璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的 B.长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末作润滑剂 C.铅笔芯是用铅和少量炭粉制成的 D.活性炭可作防毒面具的滤毒剂 解析：铅笔芯的主要成分是石墨。其实铅笔的笔芯是用石墨和黏土按一定比例混合制成的。故答案为C。 答案：C 例3 如图所示，向盛有二氧化氮（NO2）气体（红棕色）的烧瓶内投入若干小块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是 ，原因是 。 解析：木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，它可以吸附有色气体二氧化氮（NO2），导致烧瓶内气体压强减小，烧杯内的水在外界大气压强的作用下被压入烧瓶里。 答案：烧瓶内红棕色的气体颜色逐渐变浅，甚至消失；水从烧杯内沿着导管进入烧瓶内　由于木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，它可以吸附有色气体二氧化氮（NO2），所以瓶内气体颜色变浅，甚至消失；外界大气压强大于烧瓶内气体的压强，烧杯内的水就被压入烧瓶内 课堂小结 本节课我们学习了碳的单质，认识了几种不同的碳单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。知道不同种元素可以组成不同种物质，同一种元素也可以组成不同种物质。 当堂达标 1.下列说法中，错误的是（　　） A.C60可用作超导材料 B.木炭可用作电池电极 C.石墨可用于制铅笔芯 D.金刚石可用于裁割玻璃 答案：B 2.金刚石、石墨、C60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中碳原子的排列方式不同 答案：D 3.石墨炸弹爆炸时释放出大量石墨纤维，易造成输电线、电厂设备损坏。是由于石墨（ ） A.质软 B.有吸附性 C.能导电 D.易燃易爆 答案：C 4.下列说法中正确的是（　　） A.由一种元素组成的物质，一定是纯净物 B.吸附是化学变化 C.在一定条件下，石墨可转化为人造金刚石，这种变化是化学变化 D.一种元素只能形成一种单质 答案：C 5.在盛有冷水的烧杯中放入少量品红，一段时间后，烧杯中的水逐渐变为红色，而在盛有热水的烧杯中则迅速变红，这是因为___________________；然后再向烧杯中放几块木炭， 稍等片刻之后， 发现__________________ _________，说明木炭具有_____作用。 答案：温度高，分子运动速率快 红色逐渐变浅甚至消失 吸附 板书设计 第六单元　碳和碳的氧化物 课题1 金刚石、石墨和C60 第一课时 碳的单质 碳的单质 1.金刚石：无色透明正八面体形状固体，天然存在的最硬的物质。 2.石墨：深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，质软，具有良好的导电性。 3.C60：足球结构。 第二课时 单质碳的化学性质 教学过程 回顾思考 1.金刚石可作玻璃刀，是因为　金刚石的硬度很大，是天然存在的最硬的物质　。 2.石墨可作电池中的电极，是因为　石墨具有良好的导电性　。 3.活性炭可装在防毒面具的滤毒罐里，是因为　活性炭有吸附性，可吸附毒气　。 4.木炭能脱色，是因为　木炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，可吸附色素，使一些有色物质脱色　。 5.石墨可作铅笔芯，是因为　石墨质软，在纸上划过可留下痕迹　。 6.物质的结构决定了物质的　性质　，物质的性质决定了物质的　用途　。 导入新课 【教师讲解】上一节课我们学习了几种碳的单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。现在让我们一起来探究一下单质碳的化学性质。 讲授新课 一、单质碳的化学性质 1.常温下的稳定性 【教师提问】（1）利用多媒体展示几幅古画或古人真迹。这些字画都已保存了几百年乃至几千年，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的柱子，其表面被火烧成黑色。 如果将这种木头柱子直接埋入地下，你们认为有什么后果？这又说明了什么问题？ 【教师讲解】上述两种现象都与单质碳的化学性质有关，说明了在常温下，单质碳的化学性质不活泼，经得起风吹、日晒、雨淋。 【小组讨论】是什么决定了单质碳在常温下化学性质不活泼呢？能决定元素化学性质的是什么？ 【教师总结】 碳原子最外层有4个电子，它要成为稳定结构，得4个电子或失4个电子都不容易，所以化学性质不活泼。 2.可燃性 【过渡】如果升高温度，碳是否会发生反应？回忆木炭在氧气中燃烧的实验，写出反应的化学方程式，说出反应的现象。 【学生回答】木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式为C+O2CO2，实验现象为发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。 【教师讲解】当氧气不充足时，碳燃烧就不充分，这时生成一氧化碳，放出热量：2C+O22CO。 【注意】CO俗称“煤气”，有剧毒。生活中烧煤取暖时，若燃烧不充分就会生成CO，使人中毒。为了防止CO中毒，取暖时要注意保证室内通风良好，使碳完全燃烧，避免生成大量一氧化碳。 3.还原性 课本P110［实验6-2］把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管（如图），用酒精灯（可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。 【学生实验】 现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质出现。分析：产物为二氧化碳、铜。 结论：化学方程式：2CuO+C2Cu+CO2↑ 【教师提问】从分子构成上看CuO转化为Cu，发生了什么变化 是哪种物质导致了这种变化 【学生回答】CuO转化为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。 【小结】还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。能夺得氧的物质是还原剂，还原剂具有还原性，碳、氢气都是具有还原性的物质，可以用作冶金工业的还原剂，例如高炉炼铁的反应。 【课堂练习】焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑，这个反应是不是还原反应 若是还原反应，哪种物质具有还原性 【学生回答】此反应是还原反应，其中碳具有还原性。 【补充】（1）单质碳不但能夺取金属氧化物中的氧，还能夺取某些非金属氧化物中的氧，例如C+CO22CO。 （2）物质跟氧发生的反应叫氧化反应，氧化反应和还原反应存在于同一个反应中，例如在2CuO+C2Cu+CO2↑反应中，氧化铜失去氧发生还原反应，碳与氧化铜中的氧结合，发生的是氧化反应，氧化铜被还原了，氧化铜属于氧化剂，氧化铜具有氧化性，碳被氧化了，碳属于还原剂，碳具有还原性。 二、典例剖析 例1 炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品，其主要成分是木炭。下列说法中错误的是（ ） A.炭雕作为艺术品可以长久保存 B.炭雕能吸附室内微量的有害气体 C.摆放炭雕时必须远离火种 D.将制炭雕的下脚料研成粉末，与氧化铜粉末加热，不能发生反应 解析：在常温下碳的化学性质不活泼，受日光等照射不易起变化，故炭雕可长期保存，A正确；炭雕的主要成分是木炭，木炭具有吸附性，能吸附有害气体，故B正确；木炭能燃烧，必须远离火种，注意安全，故C正确；木炭具有还原性，在加热条件下可与CuO反应，故D错误。 答案：D 例2 几位同学在实验室做木炭还原氧化铜的实验，实验完毕后，他们发现试管内仍有黑色固体物质存在。该试管中的黑色固体物质是什么？ 【提出猜想】 小玉同学：木炭 小兰同学：氧化铜 小华同学：木炭和氧化铜 【查阅资料】 木炭、铜都不与稀硫酸反应：Na2O、MgO、CuO、Fe2O3等金属氧化物能与稀硫酸反应生成盐和水。 【实验设计】 方案一：向盛有黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置后观察现象。 方案二：取少量该黑色固体在空气中燃烧，观察现象。 他们对“方案一”进行了分析讨论，达成了共识：若试管内溶液无色且有黑色固体存在，证明 同学的猜想正确。若试管中溶液呈蓝色且无黑色固体存在，证明 同学的猜想正确。若现象是 ，证明小华同学的猜想是正确的，发生反应的化学方程式为 。 他们按照“方案二”进行了实验操作，记录如下： 实验现象实验结论黑色固体红热并逐渐减少，最后消失试管中的黑色固体是_____，反应的化学方程式是__________________________ ______________________
解析:因为CuO与H2SO4反应生成蓝色CuSO4溶液，加入稀H2SO4，若溶液变蓝，证明有CuO，若溶液无色，证明没有CuO；若有黑色固体存在，证明有木炭，否则，没有木炭。木炭在空气中加热生成CO2气体，黑色固体逐渐消失。 答案:小玉 小兰 试管中溶液呈蓝色且有黑色固体存在 CuO+H2SO4 CuSO4+H2O 木炭 C+O2 CO2 课堂小结 本节课我们学习了碳的化学性质，通过观察实验现象并记录，学会了科学探究的方法，并知道了什么是氧化反应和还原反应。 当堂达标 1.我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存至今而不变色的原因是（　　） A.碳在常温下化学性质不活泼 B.炭黑具有很强的吸附能力 C.部分炭黑转变成了更稳定的物质 D.碳单质不溶于水 答案：A 2.下列关于碳单质的说法中正确的是（　　） A. C60是由碳原子构成的　　 B.金刚石、石墨和C60都由碳元素组成，结构相同 C.木炭具有还原性，高温下可以将氧化铜中的铜还原出来　　 D.石墨很软，不能用于制石墨电极 答案：C 3. 2019年5月30日，2019中国石墨烯产业高质量发展论坛在无锡举行。石墨烯是由碳原子组成的导电导热性能很强、硬度很大的一种新材料。下列叙述错误的是（　　） A.石墨烯是一种单质 B.石墨烯是一种化合物 C.石墨烯具有导电性 D.石墨烯具有导热性 答案：B 4.如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是（　　） 金刚石　　　　　　　石墨 C60 A.原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变 B.相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同 C.相同元素组成的不同物质，化学性质相同 D.在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60 答案：C 5.如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是（　　） A.该实验需要较高温度 B.木炭发生了还原反应 C.实验前应把木炭粉充分烘干 D.该实验中的木炭粉可以换成活性炭 答案：B 板书设计 第六单元　碳和碳的氧化物 课题1 金刚石、石墨和C60 第二课时 单质碳的化学性质 一、碳的化学性质 1.稳定性：常温下碳的化学性质不活泼。 2.可燃性 充分燃烧：C+O2 CO2 不充分燃烧：2C+O2 2CO 3.还原性 C+2CuO 2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑ 二、还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 还原性：能夺走含氧化合物里的氧的物质具有还原性。 教学反思