《6.1 金刚石、石墨和C60》课堂教学实录（附导学案）

PAGE《金刚石、石墨和C60》课堂教学实录【教学目标】知识与技能1．了解金刚石和石墨的物理性质和用途。2．知道碳单质的化学性质。过程与方法通过对金刚石、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。情感、态度与价值观通过对C60的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题，树立物质性质决定用途的观点。【教学重点和难点】重点：金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳单质的化学性质。难点：碳跟某些氧化物的反应。【教学准备】仪器：金刚石的分子模型、石墨的分子模型、C60的分子模型、玻璃刀、铅笔芯、干电池、石墨电极、导线、灯泡、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、足球药品：红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水【教学进程】一、导入新课师：我佃知道不同元素可以组成不同物质，同种元素能组成单质，那么同种元素能否组成不同的物质呢？研究表明，透明的金刚石、灰色的石墨和足球状的C60都是由碳元素组成的单质(展示玻璃刀、C60的分子模型、铅笔)。它们之间有什么联系呢？这就是我们今天要学习的内容。二、推进新课碳的单质1．金刚石师：展示金刚石及模型：生：学生观察金刚石样品后，尝试描述有关金刚石的物理性质：金刚石是无色透明的固体，呈现正八面体结构。师：金刚石可以用来切割玻璃、水泥，甚至大理石等建筑材料，制作钻头用于地质钻探、开采石油和打井等。金刚石是自然界中存在的最硬物质。2．石墨师：金刚石对光有折射和散射作用，但是同为碳元素组成的石墨，和金刚石相比外表要暗淡许多。师：展示石墨及模型：师：(1)用手触摸一下石墨，有什么感觉？(2)用石墨在纸上划一下，会有什么现象？生：(1)石墨很软、有滑腻感。(2)留下深灰色的痕迹。师：石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，常用石墨作铅笔芯。此外，石墨还具有优良的导电性能，用来制作石墨电极。师：展示石墨的用途。投影课本上图6－2。实验探究1：木炭和活性炭的吸附性在两个盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色，将研细的木炭倒入其中一个小锥形瓶里，塞上塞子，充分振荡后过滤，注意观察带红色的水中颜色的变化。再与另一个小锥形瓶中未加木炭的原溶液对比。现象：红色消失，液体变无色。结论：红墨水颜色的褪去是因为木炭的吸附作用。师：木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性，因此能吸附一些食品和工业产品里的色素。活性炭的吸附作用比木炭还强。师：利用这一性质，活性炭会有什么用途？生：制作防毒面具。师：展示防毒面具图片(滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的)。师：木炭和活性炭的吸附作用还有哪些用途呢？生：冰箱的除味剂、制糖工业的脱色剂、净水器等。3．C60师：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。师：展示C60分子模型：师：(1)C60的分子结构和什么相似？(2)C60是单质还是化合物？(3)C60中60表示什么？生：(1)C60分子结构和足球相似。(2)它是一种单质。(3)一个C60分子中含有60个碳原子。师：这种足球结构的碳分子很稳定。目前，人们正在迸一步地研究C60分子的结构和性质，以及其在材料科学、超导体等方面的应用。师：出示资料：C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景：①气体的贮存；②有感觉功能的传感器；③增强金属的强度；④新型的催化剂；⑤光学应用等。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。除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C70、C240、C540等。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。师：金刚石、石墨和C60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？生：三种碳的单质中碳原子的排列不同造成了性质上的差异。物质的结构eq\o(,\s\up7(决定),\s\do5(反映))物质的性质eq\o(,\s\up7(决定),\s\do5(反映))物质的用途单质碳的化学性质——常温下不活泼师：投影资料：我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色。师：这说明了什么？生：常温下，碳的化学性质不活泼。师：若升高温度，又如何呢？师：写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式。生：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2师：当碳不充分燃烧时，生成一氧化碳。师：跟氧气反应：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2(充分燃烧)2C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO(不充分燃烧)师：碳在高温时还有重要的性质。师：把经过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(如下图)，用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)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。生：交流现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。分析得出产物为二氧化碳、铜。师：上述反应的反应物、生成物、条件都已确定，你能写出反应的化学方程式吗？生：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑师：从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化？是谁导致了这种变化？生：CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。师：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氧的物质具有还原性。练习：焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑师：这个反应是否是还原反应？若属于还原反应，哪种物质具有还原性？生：此反应是还原反应，其中碳具有还原性。师：工业上常利用碳的还原性，制取多种金属。【板书设计】第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60一、碳的单质1．金刚石很硬，可用来切割玻璃2．石墨很软，有良好的导电性3．C60物质的结构、性质和用途之间的关系：结构eq\o(,\s\up7(决定),\s\do5(体现))性质eq\o(,\s\up7(决定),\s\do5(体现))用途二、单质碳的化学性质1．高温下，碳能跟多种物质反应。(1)跟氧气反应：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2(充分燃烧)2C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO(不充分燃烧)(2)跟某些氧化物反应：2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑2．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氧的物质具有还原性。eq\a\vs4\al(3.\x(\a\al(碳,的,化,学,性,质))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(稳定性：常温下，碳的化学性质不活泼,可燃性\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(跟氧气反应：C＋O2\o(=,\s\up7(点燃))CO2,（充分燃烧）,跟氧气反应：2C＋O2\o(=,\s\up7(点燃))2CO,（不充分燃烧）)),还原性\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2CuO＋C\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑,CO2＋C\o(=,\s\up7(高温))2CO,2Fe2O3＋3C\o(=,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑)))))【教学反思】本节课以碳的知识为载体，激发学生学习化学的兴趣，培养学生学会用发展的眼光看待问题。本节课采用的是探究法进行教学，让学生感受到探究的乐趣，充分调动学生的积极性，发挥其主体作用；从不同的角度引导，进而提出结构、性质、用途之间的关系，以及一种元素能形成多种单质。课堂学习气氛浓厚，较好地完成了教学任务。《金刚石、石墨和C60》导学案第1课时碳的单质【学习目标】1．了解金刚石、石墨和C60都是碳元素形成的单质及各自的物理性质和用途。2．了解木炭、活性炭的吸附性。【重点难点】1．认识物质性质和用途的关系。2．知道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物质。学习内容一金刚石、石墨和C60【学习指导】阅读课本第106页－108页的有关内容，完成下列填空。1．填表。物质金刚石石墨C60组成都是由碳元素组成的单质物理性质外观无色透明、正八面体形状的固体深灰色不透明鳞片状固体，有金属光泽形似足球状硬度最硬质软导电性不导电导电几乎不导电导热性无良好用途划玻璃、钻头、装饰品电极、铅笔芯、润滑剂材料科学、超导体2.同一种元素可以组成不同的单质。碳元素组成的单质有金刚石、石墨、C60，氧元素组成的单质有O2、O3，磷元素组成的单质有白磷、红磷。3．金刚石、石墨、C60它们物理性质存在差异的原因是碳原子的排列方式不同。4．物质的组成和结构决定了它的性质，物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。5．用石墨制取金刚石是化学变化。6．C60的一个分子是由60个碳原子构成的，C60的相对分子质量是720。【讨论交流】1．元素和单质之间有什么关系？2．碳元素形成的各单质物理性质不同的原因。【温馨点拨】1．一种元素可形成多种单质，多种单质可由一种元素组成；即同种元素组成的物质可能为单质，也可能为混合物。2．金刚石、石墨、C60的物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。金刚石、石墨、C60的物理性质如同建筑物的稳固程度，其材料一样，但材料组合方式不同，其稳固程度就不同。【名师归纳】1．自然界中最硬的物质为金刚石。2．铅笔芯中不含铅，而是含石墨。3．物质的性质决定用途，用途体现性质。【反馈练习】1．近年来，科学家研制出一种新物质，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60，下列说法正确的是(B)A．它是一种新型的化合物B．它与金刚石、石墨都是碳的单质C．该物质是由金刚石和石墨构成的D．该物质的相对分子质量为602．下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是(D)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便于开启C．活性炭可用作防毒面具的滤毒剂D．铅笔芯主要是用铅和少量炭粉制成的3．只含有碳元素的物质(C)A．一定是纯净物B．一定是金刚石C．可能是纯净物，也可能是混合物D．一定是炭黑4．金刚石、石墨在氧气中充分燃烧都生成唯一的产物CO2，且这一产物里所含氧的质量等于参加反应的氧气的质量，由此证明它们是由碳元素组成的不同单质。5．在石墨、活性炭和金刚石等碳的单质中，硬度最大的是金刚石；软而滑腻的是石墨；导电性能好的是石墨；能使集气瓶中红棕色的二氧化氮颜色消失的是活性炭，发生的变化是物理变化(填“物理”或“化学”)。6．轻轨电车是一种快速便捷的交通工具，当轻轨电车开动时，轻轨电车与架空电线的接触点由于高速摩擦会产生高温，因此接触点上的材料应该具有耐高温、不易氧化、能导电的性质。你认为接触点的材料应选用(B)A．金刚石B．石墨C．铝D．锡学习内容二木炭、焦炭、活性炭、炭黑【学习指导】阅读课本107－108页的有关内容，完成下列填空。1．在日常生活和工农业生产中，常用到木炭、焦炭、活性炭和炭黑等，这些物质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似。2．木炭、焦炭、活性炭、炭黑都具有疏松多孔的结构，因此它们都具有吸附性。活性炭用作冰箱去味剂，炭黑用作制墨汁，焦炭用于冶金工业，活性炭用来除去食品和工业产品里的色素，活性炭用于制造防毒面具里的滤毒罐，炭黑加入到橡胶里增强轮胎的耐磨性。在这几种物质中，活性炭的吸附能力最强。【讨论交流】“碳”和“炭”有什么区别？【温馨点拨】碳指的是碳元素；而炭指由碳元素组成且含有少量杂质的具体物质，因此书写时一定要注意。【名师归纳】1．木炭的吸附性是物理性质。2．木炭、焦炭、活性炭、炭黑的性质、用途比较。木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的类别混合物(由石墨微小晶体和少量杂质构成)木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的结构疏松多孔木炭和活性炭的性质吸附性木炭和活性炭的用途去异味、吸附毒气、脱色等【反馈练习】1．重庆天原化工厂发生氯气泄漏事故，救援人员使用了防毒面具，以下适用于填充防毒面具并吸附毒气的是(C)A．金刚石B．炭黑C．活性炭D．石墨2．碳和炭这两个字表示的意义是不同的。下面关于这两个字的具体用法中，正确的是①②③⑤(填序号)。①碳单质②木炭粉③活性炭④一氧化碳⑤碳酸钠3．现有A.木炭；B.石墨；C.活性炭；D.焦炭；E.金刚石五种物质，按下列要求选择填空(只填序号)。①用于制黑火药的是A；②装在钻探机钻头上的是E；③用来作电极的是B；④用作装饰品的是E；⑤填充滤毒罐的是C。第2课时单质碳的化学性质【学习目标】1．掌握单质碳的化学性质。2．理解氧化还原反应的实质。3．能运用单质碳的化学性质解决实际问题。【重点难点】1．掌握单质碳的化学性质。2．理解氧化还原反应的实质。学习内容一单质碳的化学性质【学习指导】阅读课本第110－111页的有关内容，完成下列填空。1．常温下，碳的稳定性：原子最外层电子数决定了元素的化学性质。碳原子的最外层电子数是4，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以碳的化学性质比较稳定。古代字画能长久保存，就是利用了碳的稳定性。2．木制的电线杆在埋入地下前，将其表面烧焦的目的是什么？把电线杆烧焦后木头变成木炭，由于碳的稳定性，所以可以保存较长的时间。3．可燃性：(1)回忆木炭在氧气中充分燃烧的实验，反应的化学方程式为C＋O2CO2。实验现象：剧烈燃烧，发白光。如何检验产物：向集气瓶里倒入澄清的石灰水，澄清的石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。(2)在密闭的室内用煤炉烧煤取暖，如果使用不慎，就会发生“煤气”中毒事件，猜测一下“煤气”是CO。“煤气”是怎样产生的？煤不完全燃烧产生的。(3)碳燃烧的化学方程式为C＋O2CO2、2C＋O22CO。4．还原性：(1)木炭还原氧化铜的实验中，CuO是黑色的，木炭是黑色的。此实验的反应物是固体，反应条件需要加热，该反应的发生装置是固固加热型。酒精灯加网罩的目的是集中火焰，提高温度。做该实验时因为有气体生成，所以必须先检查装置的气密性。反应结束后，先撤导气管，后撤酒精灯。(2)分小组实验，在实验中看到黑色的氧化铜变成了红色，澄清的石灰水变浑浊。红色的固体是铜，澄清的石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成。写出该反应的化学方程式C＋2CuO2Cu＋CO2↑。【名师归纳】1．在常温下，碳的化学性质稳定。2．木炭还原氧化铜的实验，反应中看到试管中黑色固体逐渐变为红色物质，说明CuO变成了Cu；试管中有气泡产生且澄清石灰水变浑浊，证明有CO2生成。【反馈练习】1．古代的字画经久不变色，其原因是(C)A．颜料质量好B．字画保存得好C．碳的化学性质在常温下稳定D．因为是黑色的2．常温下，碳的化学性质稳定，随着温度的升高，碳的活动性增强。3．碳燃烧可以生成两种氧化物，二氧化碳和一氧化碳；其中碳元素的化合价分别为＋4和＋2。4．下列符号，既能表示一种元素，又能表示该元素的一个原子，还能表示一种单质的是(D)A．O2B．NC．2HD．C5．下列性质中，不属于碳的化学性质的是(B)A．稳定性B．吸附性C．可燃性D．还原性6．碳的某种氧化物中，碳元素和氧元素的质量比为3∶8，该氧化物中碳原子和氧原子的个数比为1∶2，该氧化物的化学式为CO2。学习内容二氧化还原反应【学