碳单质教案.doc

题1　金刚石、石墨和C60教学设计
一、教学目标
知识与技能：
1.知道不同元素可以形成不同物质，同种元素也可以形成不同物质；了解金刚石、石墨和 C60都 是由碳元素形成的单质；
2.了解木炭、活性炭的吸附性
过程与方法:
1.学生会对教师展示的资料分析、归纳；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性实验，学会用对比实验的方法来解决实际问题。
情感、态度与价值观：
1.通过对碳的不同单质不同用途的讨论探究，体会物尽其用、人尽其才的道理.
2.通过对C60、碳钠米管的发现及研究的介绍，学会用发展的眼光看问题、提高学生的科学素质。
二、重点难点
重点：金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。
难点：物质的结构、性质和用途之间的关系

学生感知碳家族成员
图片导入
教学过程流程图：

提问：课件演示金刚石、石墨、C60图片，问：他们的外观相似吗

碳单质的外观不同
学生观察课件

学生填写表格、看钻石图片,实验划玻璃、润滑性、导电性
了解金刚石、石墨的性质

金刚石、石墨的物理性质截然不同

提问：都是碳元素组成，为什么物理性质不同？

碳原子的排列方式不同
学生回答问题并举例

结构决定性质，性质决定用途
学生实验活性碳的吸附性
碳的其它几种单质

结构决定性质，性质决定用途

学生讨论是单质还是化合物
课件展示：C60的分子结构
视频播放C60的相关信息

性质决定用途，与生活实际相联系

学生观看讨论
碳纳米管的视频

学生总结，做检测题
小结碳的几种单质并检测

重点知识回顾，检查学生掌握情况

三、 教学过程
1、【导入】同学们,我们生活在一个缤纷多彩的物质世界里，在这个物质世界里，有一个最最庞大的家庭，其成员总数已超过400万种，家庭中的每个成员都含有碳元素。在我们的教室里就有许多他们的成员,如同学们坐的课桌椅、用的书本，呼吸空气中的二氧化碳气体、喝的碳酸饮料,还有我们的各种衣料、使用的塑料袋、组成我们身体的蛋白质、脂肪等等都是这个家庭的成员。今天我们将一起来认识其中的一些成员。
2、学生自学【活动】
师：在学习之前，请同学们先来看一则小短文“碳氏三兄弟表功”
投影并请学生朗读：（1）老大说“我是天然矿物质中最硬的，我能破山开石”
（2） 老二说“我是天然界最软的，我很滑，能导电，但我过后留痕迹”
（3） 老三说“我是当前社会上广泛应用高科技材料“请同学们一起回答主要介绍哪些物质？
生：阅读、交流、讨论。回答
师：主要讲到了三种物质，你能总结这些物质分别有什么样的性质或用途呢？
物质
外观
性质
用途
金刚石

石墨

C60

3、合作探究一
师:（金刚石石墨图片）所叙述的兄弟俩长得怎么样？相象不相象啊？
生：不象。
师：对，从中我们看到他们俩不仅不象，而且相差还非常的悬殊。那么我们来找找看他们究竟在哪些方面长的不一样。那么我们先来认识一下大哥金刚石。
投影并讲解：有没有听说过一句著名的广告语叫:“钻石恒久远，一颗永留传”吗？提到金刚石我们马上就会联系到光彩夺目的钻石。同学们见到过钻石吗?可能有的同学在商店或电视甚至家里见到过钻石，不过有一些钻石你们肯定没有见到过，请看投影。
师：好，我们欣赏了美丽的世纪钻石，金刚石还有什么主要的特性。
生：硬度大。
师：金刚石的硬可是出了名的。我们有句古话“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这里说的金刚钻就是在钻头上镶上一颗金刚石。同学们都知道瓷器、玻璃等物质很硬很脆，一不小心就会碎裂，但是，要按照一定的要求分割它们可就不是那么容易的事了。
师：我们见识到了金刚石的硬了吧。事实上,金刚石是自然界中最硬的矿物,利用金刚石的硬度,常用它来刻划玻璃、切割大理石、安装在钻探机上的钻头上穿凿坚硬的岩石层等。那接下来我们来认识一下石墨。
师：石墨的外表怎样来描述？
生：灰黑色细鳞片状。
师生一起总结：石墨很软，有滑腻感，能导电，耐高温等。
师：用石墨在纸上轻轻一划就会留下一道痕迹，工业上常用石墨来制铅笔芯。同学们从读书起就开始使用铅笔,在使用中我们发现,有的铅笔写出来的字又浓又黑,而有的却很淡,有的很容易磨损,一支铅笔用不了多长时间,也有的很脆,很容易折断,你知道是怎么回事吗?铅笔是否含有铅呢?（看课件展示）
现在同学们了解了铅笔上不同标号的意思了吗？在生活中啊同学们应做个有心人，也许我们身边的一个不起眼的数字或符号也包含着很多的科学道理呢！
请同学们用小刀在纸上削一点铅笔芯的粉末，用手摸一下，有什么感觉？
投影思考题：如果有一把长期不用而生锈的铁锁，为了打开它,一般我们可采用什么方法?那通过刚才的感受与体验, 想一想还有没有其他的方法了。
生：把铅笔芯的粉末放到锁孔里。因为铅笔芯的成分里有石墨，石墨具有润滑性，可以做润滑剂。
师：好，这个实验留给同学们回家去做，好吗？
师：石墨除了做铅笔芯、润滑剂外，我们还经常把石墨做成电池的电极，这是由于石墨具有优良的导电性能。同学们打开过干电池吗？这是老师从干电池中取出来的一个电极，主要成分就是石墨，也称为碳棒。现在我们来试试这个石墨棒的导电情况。
师：通过以上的探究与学习，我们看到金刚石和石墨这俩兄弟无论是外表还是性质，都存在着很大的差异，现在我们来总结一下。
师：金刚石和石墨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？这我们要从这二种物质的结构上来找答案。
展示并讲解：这是金刚石的结构模型,从中我们看到, 在金刚石的内部的碳原子在三维空间形成了一个连续的、坚固的骨架结构,并向空间发展成立体网状结构，这种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强,要破坏它很困难，需要很高的能量，这种刚性结构给金刚石以极高的硬度和极高的密度等。再来看看石墨的结构模型。石墨内部的碳原子呈层状排列，石墨就是由多个这样的“层”重叠在一起构成的。在石墨中，同一层上的碳原子之间连接的很紧密，所以在层平面方向有很好的导电性质。但是各层之间的距离很大，层与层之间联系力非常弱，强度也小的多，因此受力后层间就很容易滑动，所以石墨较软。
现在同学们应该理解了：碳的不同单质在物理性质上存在着很大的差异的原因是由于碳原子排列的不同。
合作探究二：师：除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。
在净化水的装置中常用活性炭或木炭除色素和异味，它们的吸附能力如何呢？
实验：验证活性炭的吸附性
展示图片：活性炭可用做电冰箱的去味剂，在制糖厂里，工人们往红糖水里加一些活性炭，经过搅拌和过滤，可以得到无色的精液，再减压蒸发水分，红糖就变成晶莹的白糖了。防毒面具的滤毒罐里装的活性炭，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。
师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得重要进展的是C60分子。我们看一下，C60的分子结构外形和什么相似？
师：这种足球结构的碳分子很稳定。C60中60表示什么？
生：一个C60分子中含有60个碳原子。
师：C60是单质还是化合物？
生：是单质。
师：目前，人们已经在超导体方面发现了C60具有非常优异的性能，另外在增强金属的强度、光学应用、对癌细胞具有杀伤效应等方面也有着巨大的功效。科学家们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，期待着它在其它领域也能发挥更大的作用，请同学们回去后阅读讲义材料，有条件上网查一些这方面的资料。
师：除C60外，更多的新的单质碳又相继被发现，如：C70、C240、C540等。
投影：一边说，一边投影C70、C240、C540等的结构图。
师：到了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，这是纳米碳管的结构图，现在我们看一段视频，进一步了解一些有关纳米碳管的知识（请看视频）。在视频中同学们看到纳米碳管在强度上比钢高了100倍，当然这只是其中的一个性能，纳米碳管还有很多其他方面的优越性能，可以预料，碳单质中的这些新成员在我们的生活中必将发挥着越来越大的作用。
4、小结：同学们，这节课你学到了什么？