九年级化学《课题1 金刚石、石墨和C60》教学设计（附导学案）

《课题1金刚石、石墨和C60》教学设计【教学目标】知识与技能目标1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途;知道木炭和活性炭具有吸附性。2.了解碳单质的化学性质，并能根据碳单质的性质认识其不同用途。过程与方法目标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．通过实验和对实验现象的分析，掌握单质碳的可燃性和还原性。4．通过古人用碳或墨作的字画久不褪色的事实和升高温度碳也能发生化学反应的实验探究，使学生明白物质化学性质的活泼与稳定都是相对的。【重点难点】1．金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析。2．物质的结构、性质和用途之间的关系。3.碳单质的化学性质——可燃性、还原性。4.碳跟氧化铜等金属氧化物的反应表现出碳的还原性。【教学准备】多媒体、实验器材【教学过程】导入新课教师：碳元素在自然界里的含量不是最多的，但它形成物质的种类却是很多的。一个偶然的机会，科学家拿着放大镜在阳光下研究金刚石的折光性质，当太阳光被放大镜聚焦成一点照到金刚石上时，金刚石消失了！人们经过分析，认为金刚石可能被烧掉了。因为当太阳光被放大镜聚焦成一点后，温度可以升得很高。此后，化学家们又进行了很多实验：他们把金刚石放在充满氧气的密闭容器里，使金刚石在容器里燃烧，并测定燃烧后容器里的生成物，发现竟然是二氧化碳。进一步测定二氧化碳里所含碳的质量，发现恰好等于燃烧前后金刚石所减少的质量。人们断定，金刚石是由碳元素组成的单质。金刚石居然能够燃烧，你一定感到非常惊奇吧！本节课我们就一起来探究吧。学生：认真听讲。探究新知【提问】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单质，不同元素可以分别组成各自的单质，那么同一种元素是否可以组成不同的单质呢？学生：讨论。【讲解】不同的元素可以组成不同的单质，如氮气(N2)、铁(Fe)；同种元素也可以组成不同的单质，如氧元素可组成氧气(O2)、臭氧(O3)等单质，磷元素可组成红磷、白磷等单质。科学研究发现，碳元素也可以形成多种不同的碳单质，如透明的金刚石、深灰色的石墨、足球状的C60等都是由碳元素组成的不同的单质。由此可见，单质一定由同种元素组成，但只含一种元素的物质却不一定是单质。学生：认真听讲。1．金刚石、石墨、C60分子【展示】金刚石、石墨、C60分子模型。【过渡】请同学们从物质的结构、性质和用途三个方面阅读课文并完成下表。学生：阅读教材，寻求答案。【提问】都是由碳元素组成的单质，为什么它们的物理性质却有巨大的差异呢？(提示学生观察教材中这三种物质的结构图)学生：积极思考并交流讨论。【讲解】金刚石中的碳原子以空间立体网状结构排列(如图甲所示)；石墨中的碳原子呈层状结构排列(如图乙所示)；C60中的碳原子以一种类似于足球的结构排列(如图丙所示)。正是由于三种物质中碳原子的排列方式不同，导致几种碳单质的物理性质有较大差异。学生：认真听讲。【过渡】通过认识金刚石、石墨、C60三种物质的性质与对应的用途，你一定对物质的结构、性质、用途这三者之间的关系有了更高层面的认识。2．无定形碳【讲解】木炭、焦炭、活性炭、炭黑等都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，称之为无定形碳。【演示实验】[实验6－1]将教材中的一个锥形瓶改成A、B两个锥形瓶，加入相同的略显红色的水，分别向A、B两个锥形瓶中加入适量的木炭和活性炭。学生：观察现象。【提问】1．A、B两个锥形瓶中的现象有何不同？说明木炭、活性炭具有什么性质？2．请你与其他同学一起讨论分析产生不同现象的本质原因是什么？3．你们知道木炭和活性炭的这种性质有什么实际用途吗？哪种物质效果更好？学生：分组讨论。【讲解】木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，表面积大，能把一些气体或色素吸附在表面。活性炭的表面积比木炭更大，因而活性炭的吸附能力比木炭强。木炭和活性炭在吸附过程中没有新物质生成，发生的是物理变化，吸附性是物质的物理性质。被使用过的木炭和活性炭能回收再利用。学生：认真听讲。【小结】学完本节课你有哪些收获？学生：分组讨论；交流体会；总结归纳。【展示】早期的用墨书写的字、画等。【提问】这些字画为什么能保存这么长时间而不变色呢？这说明了什么？学生：思考并讨论。【讲解】在常温下，碳的化学性质很不活泼，具有较强的稳定性，受日光照射或跟空气、水分接触都不容易起变化。所以，我国古代用墨书写或绘制的字画，年深日久仍不变色。这也是档案资料均要求用碳素墨水书写的原因。学生：认真听讲。【提问】什么原因导致碳在常温下化学性质不活泼？(提示：元素的化学性质受什么影响？)学生：积极思考并交流讨论，最后相互补充得出答案：碳原子最外层有4个电子，在化学变化中较难得到或失去电子，表现出化学稳定性。【过渡】如果升高温度，碳是否会与其他物质发生化学反应呢？学生：交流、讨论。【讲解】随着温度的升高，碳的化学活泼性将大大增强。在点燃或加热条件下，碳能够跟许多物质发生化学反应。碳单质具有相似的化学性质。【练习】写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式。学生：写出化学方程式并相互检查正误：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2。【介绍】当碳不充分燃烧时，生成一氧化碳，同时放出热量。你能写出碳不充分燃烧生成一氧化碳的化学方程式吗？学生：尝试完成碳不充分燃烧的化学方程式：2C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO。【过渡】碳在高温时还有重要的性质。【讲解】在高温条件下，碳能与某些氧化物发生反应，表现出还原性。【实验】演示[实验6－2]木炭和氧化铜在高温条件下的反应(如图所示)。把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀(质量比约为40∶3)，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，并用单孔橡皮塞和导管将装置与盛有澄清石灰水的试管相连，用酒精灯加热混合物几分钟，将观察到黑色粉末变成了光亮的红色，生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体。实验注意事项：①木炭粉是经过烘干的黑色粉末，烘干的目的是排除水蒸气的干扰，使实验现象更加明显；②酒精灯加网罩的目的是使火焰集中，以提高酒精灯的温度；③澄清石灰水的作用是检验生成的气体是否是二氧化碳；④实验完毕，拆卸装置时，应该先把导管从石灰水中撤出，再熄灭酒精灯，以防止水倒流炸裂试管。学生：认真观察实验。【提问】根据上述反应的反应物、生成物和反应条件，你能写出该反应的化学方程式吗？学生：写反应的化学方程式：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑。【提问】根据氧化铜与碳反应的化学方程式可以看出，CuO转变为Cu发生了什么变化？是谁导致了这种变化？学生：讨论回答。老师适时补充：CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。【讲解】含氧化合物中的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭能使氧化铜还原为铜，我们就称木炭具有还原性；碳与氧化铜中的氧元素结合，生成二氧化碳，发生氧化反应。木炭的这种还原性可用于冶金工业。例如，焦炭可以把铁从铁的氧化物矿石中还原出来，得到单质铁。如2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑；在高温条件下，炽热的碳能将二氧化碳还原生成一氧化碳，反应的化学方程式为：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO。【小结】通过本节课的学习你有何收获？学生：相互交流，谈一谈各自的收获。【课堂小结】以碳的知识为载体，激发学生学习化学的兴趣；以C60、碳纳米管的发现和研究的介绍，培养学生学会用发展的眼光看待问题；借助日常生活中的事例，主动构建知识体系；采用探究法教学，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，并启发学生多角度思考问题，列举碳元素组成的其他单质，帮助学生树立科学发展观。通过图片展示和视频资料，使学生深刻认识到碳的化学稳定性；通过演示实验，使学生直观感受到碳的可燃性与还原性。碳还原氧化铜的实验是本节课的重点和难点，可以让学生分组实验，注意实验操作的规范和实验现象的描述。【板书设计】一、碳的几种单质1．金刚石、石墨和C602．无定形碳二、单质碳的化学性质1．常温下，碳的化学性质不活泼2．碳与氧气的反应3．碳与某些氧化物的反应4．还原反应《课题1金刚石、石墨和C60》导学案一、学习目标：1、知道金刚石和石墨的主要物理性质及相关的用途。2、记住单质碳的化学性质及对应的用途。3、知道同种元素可以组成不同的物质，结构、性质和用途的关系，且能以发展的观点看待碳的单质二、学习重、难点：1、了解金刚石和石墨的性质及用途；2、引导学生以发展的观点看待碳的单质；3、C和CuO的化学反应。三、情景导入：1、什么是单质？请列举几种常见的单质，你认为一种元素能形成多种单质吗？这就是我们今天将要学习的内容。四、自主学习：阅读课本第104-106页内容，小组完成[实验6—1],能回答出以下问题:1、金刚石石墨物理性质外观光泽硬度导电性用途2、实验[6—1]你观察到了什么现象？木炭和活性炭为什么可以做吸附剂？3、碳元素除了组成金刚石和石墨外，你知道还能组成哪些单质吗？4.防毒面具的滤毒罐内填充的是什么物质？[交流学习]1、金刚石和石墨是同一种物质吗？由石墨制造金刚石是物理变化还是化学变化？2、一种元素只能组成一种单质吗？这些碳单质的性质和用途为什么不同？[观察思考]观察教师演示[实验6—2]，并记录实验现象现象：分析：化学方程式：实验结论：交流与讨论：碳在常温下为什么具有稳定性？你能否从碳原子结构示意图中，得到结论？[自学与交流]自学课本第107—108页，请概括出碳的化学性质。[交流提高]根据碳的化学性质说出碳有哪些用途？五、小结：学完本节课你有哪些收获？还有哪些困惑？六、精讲点拨：１．某物质经鉴定只含一种元素，则该物质是（）A.肯定是一种单质B.可能是几种单质组成的混合物C.肯定是纯净物D.可能是化合物【解析】物质中只含有一种元素，则该物质绝对不可能是化合物，D错；同种元素可以组成不同单质，如氧气和臭氧都是由氧元素组成的，金刚石和石墨都是由碳元素组成的，但是氧气和臭氧不是一种物质，金刚石和石墨不是一种物质，它们都属于混合物，A、C皆错；所以B正确。【答案】B七、达标体验：1.1991年碳纳米管被发现。碳纳米管是由石墨中的碳原子层卷曲而成的管状的材料，管的直径一般为几纳米到几十纳米，管的厚度仅为几纳米。碳纳米管由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性以及潜在的应用前景而受到人们的关注。下列有关碳纳米管的说法中正确的是（

）A．碳纳米管是一种新型的高分子化合物B．碳纳米管导电属于化学变化C．碳纳米管的化学性质常温时很稳定D．碳纳米管的结构和性质与金刚石均相同2.中国科学技术大学钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威的《科学》杂志上，立即被科学家高度评价为“稻草变黄金”。同学们对此的一些理解不正确的（）A.金刚石属于金属单质B.制造过程中元素的种类没有变化C.CCl4是一种化合物

D.这个反应是化学变化3.当咆哮着的蒸汽机头从你的面前经过时，那粗大的烟囱会毫不客气地向你的身上洒下许多黑色的烟炱。写标语和春联用的墨汁，就是用烟炱做的。烟炱的主要成份是

，用墨汁书写或绘制的字画，虽年深日久却不变色，这是因为

。4.下列说法错误的是（）A.同种元素组成的物质，性质不一定相同B.同种元素组成的物质、性质一定相同C.不同的单质可以由同一种元素组成D.不同的单质可以有相同的化学性质八、拓展提升：1．测得某物质中只含有碳元素，这种物质(

)A．一定是一种单质

B．一定是石墨

C．可能是化合物D．可能是一种单质，也可能是几种碳的单质的混合物2.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被美国《广告时代》评为20世纪的经典广告之一，该广告词能体现的钻石的性质是（）A．硬度大B．不能导电

C．化学性质稳定

D．熔点低3.将木炭和氧化铜的粉末混合物30克，加热一段时间后冷却，称的剩余固体的质量为25.6克。计算：（1）生成了多少克CO2;(2)生成了多少克Cu?(3)有多少克氧化铜参加了反应？九、布置作