碳的幾種單質

教學目標

知識目標
　　了解金剛石、石墨等碳的單質的物理性質和用途；

　　通過分析金剛石、石墨是由碳元素組成的兩種不同單質，進一步理解元素和單質這兩個基本概念的區(qū)別和聯系�！　�

能力目標
　　通過三種單質用途的學習，繼續(xù)深化“結構決定性質”思路，培養(yǎng)對比思維能力；

　　發(fā)展和培養(yǎng)學生的實驗觀察能力和從現象到本質的思維能力。

情感目標
　　通過碳單質的學習，了解同一元素可以組成不同物質，提高學習化學興趣；

　　通過C60的學習，拓展課堂學習，開闊學生視野，了解化學與社會。

 

教學建議

教材分析：
　　碳單質（金剛石、石墨、球碳等）是初中學生學習氧氣、氫氣之后首次全面學習的固態(tài)非金屬單質。此節(jié)內容起著承上啟下的作用，它是氧氣、氫氣學習的繼續(xù)，同時為后面學習金屬單質打下基礎。

　　碳單質有定型碳和無定型碳兩類。金剛石、石墨是重要的定型碳，做重點介紹。從學生較熟悉的金剛石、石墨入手學習，而后介紹球碳，符合學生認知規(guī)律，由宜到難，由遠及近，又熟悉到陌生，使學生在學習過程中體驗化學與社會的關系、體驗化學科學的發(fā)展。

　　另外，教材編排首先對碳的典型單質——金剛石和石墨的結構、物理性質、用途進行學習，而后再簡介無定型碳，最后安排碳單質的化學性質學習，旨在使學生從感性上理解碳單質結構不同，物理性質不同，但化學性質幾乎相同。

課堂引入指導
　　法一：璀燦的鉆石，普通的鉛筆芯，取暖用的煤，光合作用的原料——二氧化碳，“工業(yè)血液”石油等物質之間有什么相互聯系？學完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我們先來學習“第一節(jié) 碳的幾種單質”。

　　法二：石墨、木炭能變成鉆石嗎？學習完《碳和碳的化合物》后你將自己得出結論。

關于球碳（C60）的建議：
　　球碳是碳的又一同素異形體，是科學家的最新發(fā)現，建議補充介紹。如何介紹，應根據學生狀況而定。生源較好的學校應對照金剛石、石墨的結構介紹球碳的結構，簡單介紹球碳的用途，有條件的學校課安排學生上網查閱球碳的發(fā)現史及其它資料。生源機較差的學校至少應介紹球碳也是碳單質的一種，結構獨特，性質特殊。教學時適當介紹球碳，對學生感受科學的發(fā)展大有益處。如果程度更好的學校，課安排學生探究活動，主題是關于球碳的調查。課下調查，課上交流匯報，從而培養(yǎng)學生探究能力、語言表達能力。

關于知識講解指導：
　　1.盡量讓學生觀察金剛石、石墨、木炭、活性炭等讓學生對透明、硬、軟、劃痕、疏松多孔、細等字眼有深刻的感性認識。

　　2.歸納對比學習是學習差異性較好的方法，具體操作時以列表方式較好。

　　3.講解金剛石、石墨的物理性質差異時不可過分深入，否則會分散學生注意力，提高學習難度。

　　4.應深刻理解教材。講金剛石時應突出“硬”，講石墨時要突出“軟”，講無定形碳應以木炭為主，突出吸附作用。

　　5.本部分內容知識即貼近生活，又是貼近現代科技發(fā)展新動向，適當補充是十分必要的。如碳纖維等。

課程結束指導
　　1.合成金剛石是人類的夢想，讓學生課外研究金剛石合成的歷史、主要問題、現階段水平等會極大提高學生學習化學的興趣和積極性，是學生學習文獻研究的科學研究方法的一個教好的例子。

　　2.研究是當今世界科學研究的熱門話題，讓學生尋找這方面的資料學習，有利于學生科學探索精神的培養(yǎng)。

課外實驗指導
　　木炭制備可以利用鋁箔隔絕空氣，加熱干餾火柴桿的方法來制取。讓學生在家庭中完成，有利于學生對木材干餾和其液、氣產物的理解，有利于學生觀察能力的提高。

 

教學設計方案

教學目標：
　　通過錄像及實物學習金剛石、石墨及木炭的物理性質、化學性質；

　　通過錄像了解金剛石、石墨及木炭的用途，對物質的性質決定物質的用途這一辯證關系有進一步理解；

　　通過對碳纖維、人造金剛石等知識的介紹激發(fā)學生學習化學的興趣和不斷進取的探索精神。

教學重點：碳單質的物理性質和用途的關系。

教學難點：金剛石和石墨物理性質存在較大差異的原因

教學用具：
　　錄像機　石墨、木炭、活性炭、二氧化氮氣體、澄清石灰水、氧化銅、大試管、鐵架臺、酒精燈。

　　鑲鉆石的飾品、普通乒乓球拍、普通羽毛球拍、普通網球拍；碳纖維乒乓球、羽毛球拍、特制的網球拍等、防毒面具模型

教學方法：講述法與討論法

教學過程：
　　【引入】讓學生觀察鑲嵌在手表上的鉆石、鉛筆芯、碳纖維網球拍或釣魚竿、木炭，提問它們之間有什么相互聯系？學習完碳和碳的化合物之后你就明白了。

　　【講解】金剛石和石墨還有木炭、活性炭、焦炭等都是由碳元素組成的不同單質。用什么方法能證明這一點呢？

　�。▽W生討論，并提出幾種方法）

　　教師總結、講解。引導學生看錄像《金剛石》在液氧中燃燒

　　【講解】同樣的方法，可以證明石墨、木炭、焦炭、活性炭等都是由碳元素組成的不同種單質。

　　【閱讀】P79－80《化學》全一冊 初級中學教科書 人民教育出版社

　　要求：用列表的方式歸納金剛石、石墨的物理性質及用途。

　　【投影】一 金剛石和石墨的物理性質及用途

　　【講解】金剛石和石墨物理性質上的差異決定了用途上的差異。

　　1.利用金剛石硬度大、耐高溫可做鉆探機的鉆頭；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金剛石對光有優(yōu)異的折射作用，可做裝飾品。

　　2.利用石墨質軟，在紙上劃過會留下深灰色的痕跡可做鉛筆芯；利用石墨滑膩、質軟、耐高溫，可做耐高溫的潤滑劑。

　　3.利用石墨有良好導電性和耐高溫可做高溫電爐的電極和普通電極。（展示實物）

　　4.利用石墨傳熱性能好，耐腐蝕，耐溫度驟然變化的特性可做石墨坩堝。

　　5.利用石墨耐酸堿的耐腐蝕性強，可做化工管道，耐酸槽、耐堿槽等。

　　【小結】金剛石和石墨都是由碳元素組成的不同單質，物理性質上有如此大的差異是由于二者中碳原子的排列不同。性質不同因而用途也不相同。即性質決定用途。

　　【講解】在碳元素組成的單質中還有一類含雜質較多的叫無定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑。

　　介紹：炭與碳的區(qū)別。

　　【展示】木炭

　　【演示】木炭吸附氣的實驗

　　【演示】木炭與紅或藍墨水的吸附實驗

　　（學生討論，得出木炭性質的結論）

　　【小結】木炭能吸附某些有色物質，說明木炭具有吸附性，能把大量氣體或染料吸附在其表面。加熱后，紅棕色又出現，說明以上過程屬于物理變化。

　　【投影】二 無定形碳（以木炭為例）

　　1.物理性質：灰黑色多孔、疏松物質，具有吸附性。能大量吸附氣體和小微粒。

　　2.吸附作用：氣體或液體里的某些物質被吸附到固體表面的作用。

　　3.吸附原理：（引導學生閱讀課本P81第四段）

　　4.用途：燃料，黑火藥、吸附劑制鉛筆（某些）

　　三、 碳單質的新成員--C60：

　　1985年美國科學家羅伯特·柯爾，理查得·斯莫利和英國科學家哈羅德·克羅特在研究太空物質時，發(fā)現了一種碳元素形成的單質，化學式為，形成具有32個面的近似球體，包括20個等六邊形和12個等五邊形，這同英式足球正好相同，因此又叫足球烯。

　　近來科學家發(fā)現往中嵌入少量的某些金屬，可制成超導材料，這為高溫超導開辟了嶄新的領域。另外，為物質結構的研究提供了新素材。

　　【小結】金剛石、石墨和等物質都是由碳元素組成的不同單質，性質和用途上存在很大差異，這是由于它們的結構不同所造成的。  

 

探究活動

　　1.如何由石墨制得金剛石？

　　2.碳的研究目前有何新進展？

　　3.撰文介紹人類合成金剛石的歷史――《人造金剛石過程》。

　　4.球碳（C60）又稱 “富勒烯”。是借一位建筑師的姓名而命名的。這位建筑師就是巴克明斯特·富勒。富勒是美國著名的建筑學家，他設計的著名建筑有加拿大蒙特利爾市萬國博覽會美國館。請你通過上網、查資料寫一份關于C60分子結構發(fā)現史的調查報告。

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