第六單元課題1《金剛石、石墨和C60》

課題1 金剛石、石墨 和 C60教學(xué)設(shè)計(jì) 廣州市育才中學(xué)東校區(qū) 黎綺芬教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：(1)知道不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)；(2)了解金剛石、石墨、C60等的物理性質(zhì)，并聯(lián)系性質(zhì)了解它們的主要用途；(3)了解木炭和活性炭具有吸附性；2、過(guò)程與方法：(1)通過(guò)對(duì)金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式及空間結(jié)構(gòu)的分析，知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途三者之間的相互關(guān)系；(2)通過(guò)木炭（或活性炭）吸附作用演示實(shí)驗(yàn)的探究，讓學(xué)生知道對(duì)比實(shí)驗(yàn)是研究問(wèn)題的常見(jiàn)方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)C60、碳鈉米管的發(fā)現(xiàn)及研究的介紹，學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看問(wèn)題、提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。教材分析 本部分教材主要講述了金剛石、石墨、木炭等的物理性質(zhì)，以及它們的主要用途。通過(guò)對(duì)碳單質(zhì)的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步理解元素和單質(zhì)這兩個(gè)基本概念的區(qū)別和聯(lián)系。教學(xué)重點(diǎn)金剛石、石墨的重要物理性質(zhì)和用途。教學(xué)難點(diǎn)金剛石和石墨物理性質(zhì)差異很大的原因。教學(xué)方法觀察法、講述法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備1、實(shí)驗(yàn)6-1所需的有關(guān)器材及藥品 2、金剛石、石墨球棍模型、防毒面具教學(xué)策略分析：充分利用生動(dòng)的例子和對(duì)比分析的方法，讓學(xué)生比較出同是碳元素組成的兩種單質(zhì)在物理性質(zhì)上有很大的差異，再分析性質(zhì)的不同主要是由于它們的結(jié)構(gòu)中碳原子的排列方式不同，從而使學(xué)生對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。教學(xué)過(guò)程：教學(xué)流程 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖設(shè)問(wèn)引入世界上含有哪一種元素的物質(zhì)最多嗎？積極思考并搶答引起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)的好奇心講解演示以生動(dòng)的語(yǔ)言介紹金剛石的特性以及演示玻璃刀刻劃玻璃邊聽(tīng)邊思考、觀察通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)言和演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)金剛石的性質(zhì)有更感性的認(rèn)識(shí)講解演示從學(xué)生身邊熟悉的物質(zhì)出發(fā)介紹石墨的性質(zhì)以及性質(zhì)決定的用途邊聽(tīng)邊思考、觀察、并動(dòng)手做簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受身邊的化學(xué)，認(rèn)識(shí)石墨的性質(zhì)和用途比較分析用表格的形式比較金剛石和石墨各方面的差異學(xué)生總結(jié)歸納培養(yǎng)學(xué)生歸納知識(shí)的能力，并且通過(guò)比較的方法更明顯地體現(xiàn)出金剛石和石墨的差異性了解差異性的原因通過(guò)展示兩者的結(jié)構(gòu)圖，分析差異的原因了解物質(zhì)的性質(zhì)由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定讓學(xué)生了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途播放短片播放金剛石和石墨的短片學(xué)生觀看短片使學(xué)生拓展知識(shí)面設(shè)問(wèn)：先來(lái)考大家一個(gè)問(wèn)題：世界上中含有哪一種元素的物質(zhì)最多呢？對(duì)了，就是碳元素。碳元素是物質(zhì)世界中最豐富的元素，含碳元素的物質(zhì)已經(jīng)超過(guò)1000多萬(wàn)種今天我們先來(lái)認(rèn)識(shí)碳氏家族的兩兄弟“硬漢子”和“軟骨頭”吧。“硬漢子”就是我手上這一小粒的金剛石，這小小的金剛石有什么本領(lǐng)呢？我們來(lái)比比看。我這里有一塊玻璃，一把鋒利的小刀，哪個(gè)同學(xué)愿意上來(lái)，你用小刀，我用金剛石，看看誰(shuí)能把玻璃整齊地切開(kāi)。不能弄碎哦。（演示）：玻璃刀切割玻璃，學(xué)生用小刀劃玻璃。（講述）：這把其實(shí)叫做玻璃刀。上面的金剛石雖小，可是它是自然界中硬度最大的物質(zhì)。不僅可以刻劃玻璃，還可以把它裝在鉆探機(jī)的鉆頭上切割堅(jiān)硬的巖層，或者切割水泥、大理石。我們一起來(lái)看看金剛石的外型特點(diǎn)吧：它是無(wú)色透明的正八面體固體，折光率和散射性都很強(qiáng)，經(jīng)過(guò)打磨，就是璀璨奪目的鉆石。下面我們?cè)賮?lái)認(rèn)識(shí)一下“軟骨頭”石墨，它是自然界中最軟的礦物之一，它是一種深灰色的有金屬光澤但不透明的固體。石墨在紙上畫(huà)過(guò)會(huì)留下痕跡，所以可以用來(lái)書(shū)寫(xiě)和畫(huà)畫(huà)，我們身邊有沒(méi)有含有石墨的物質(zhì)呢？有啊，我們經(jīng)常用的鉛筆，鉛筆芯不是鉛哦，是石墨和粘土混合而成的，你還知道有什么物質(zhì)是用石墨做成的呢？（生）：電池中的碳棒，也是用石墨制成的。（問(wèn)）：那說(shuō)明石墨有什么性質(zhì)呢？（生）：導(dǎo)電性。利用這點(diǎn)性質(zhì)，石墨可用作電極。既然鉛筆芯含有石墨，那鉛筆芯有沒(méi)有導(dǎo)電性呢？我們來(lái)試試看吧?。▽W(xué)生演示）：鉛筆芯導(dǎo)電為什么課本建議用6B鉛筆芯呢？其他標(biāo)號(hào)的鉛筆芯也可以導(dǎo)電嗎？燈泡亮度一樣嗎？（課后繼續(xù)探究）下面一起來(lái)觀看以下有關(guān)鉛筆芯的小片斷，推斷一下石墨還具有什么性質(zhì)呢？【播放學(xué)生拍攝的開(kāi)鎖片斷】：石墨有潤(rùn)滑性【小結(jié)】石墨的性質(zhì)決定用途（過(guò)渡）：剛才我們分析了金剛石、石墨各自的性質(zhì)和用途。（講述）：為什么說(shuō)它們是兩兄弟呢？原來(lái)這璀璨奪目稀有昂貴的金剛石和黑乎乎的石墨都是有碳元素組成的單質(zhì)，在18世紀(jì)化學(xué)家拉瓦錫通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了它們確實(shí)是都由碳元素組成的，引起了當(dāng)時(shí)貴族們的震驚，他們都不相信價(jià)值連城的鉆石和低賤的石墨竟然是一家，都是碳元素組成的。下面我們來(lái)比較一下這兩兄弟的性質(zhì)。（質(zhì)疑）：那你們知道它們?cè)谖锢硇再|(zhì)上為什么有那么大的差別呢？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課本的內(nèi)容討論一下，是什么原因引起性質(zhì)的差異的？（展示）金剛石和石墨的立體圖片，讓學(xué)生觀察它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么不同：（學(xué)生討論后上講臺(tái)講解分析）：金剛石是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子都非常穩(wěn)固，因此決定了它的硬度非常大的性質(zhì)；石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間容易滑動(dòng)，因此決定它的硬度較小，有潤(rùn)滑性，能導(dǎo)電等性質(zhì)，從而可以看出物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)。這里要注意不是碳原子的結(jié)構(gòu)不同，每個(gè)碳原子都是一樣的，只是碳原子的排列方式不同。那么能不能讓廉價(jià)的石墨變成昂貴的金剛石呢？其實(shí)科學(xué)家們經(jīng)過(guò)了不懈的努力，在20世紀(jì)50年代已經(jīng)制造出人造金剛石了，但是這樣的金剛石沒(méi)有璀璨奪目的光彩，暗黃色，晶體也不規(guī)整，但其硬度也很大，所以一般只用于工業(yè)鉆探。（過(guò)渡）：從以上的比較我們可以看出同種元素可以組成不同的單質(zhì)，那么在碳氏家族里還有沒(méi)有其他的單質(zhì)兄弟呢？有的，就是碳60。碳60分子是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它形似足球。目前，人們對(duì)碳60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)正在不斷深入。除了金剛石和石墨以外，生活中我們還常常用到木炭、活性炭、炭黑和焦碳等，它們主要由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成。下面請(qǐng)同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明木炭、活性炭具有什么性質(zhì)？（演示）：木炭吸附紅棕色氣體二氧化氮為什么紅棕色的氣體顏色會(huì)逐漸變淺了呢？（因?yàn)槟咎烤哂形叫裕搅藲怏w）為什么木炭有吸附能力呢？是因?yàn)槟咎烤哂惺杷啥嗫椎慕Y(jié)構(gòu)，利用這個(gè)性質(zhì)來(lái)吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品的色素。還可以吸附有異味的物質(zhì)。如可以放進(jìn)冰箱里除異味呢，還可以放進(jìn)鞋子里去除臭味呢。我們?cè)趯W(xué)習(xí)水的凈化方法時(shí)，活性炭也有吸附性。這里有一些紅墨水，用活性炭看看能否去除色素。紅墨水變成黑墨水了，怎么知道是不是能除去色素呢？（活性炭是固體，使固體和液體分開(kāi)，可以用什么方法呢？）有同學(xué)可能會(huì)有疑問(wèn)：過(guò)濾能否就把色素濾去了呢？那我們就一起做一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)吧。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上來(lái)過(guò)濾紅墨水看看。（演示）：活性炭吸附紅墨水 （對(duì)比實(shí)驗(yàn)）直接過(guò)濾紅墨水活性炭的表面積很大，它的吸附性比木炭還要強(qiáng)，防毒面具的濾毒灌就是利用活性炭來(lái)吸附毒氣的。（小結(jié)）木炭、活性炭性質(zhì)和用途（討論）結(jié)合金剛石、石墨和木炭的性質(zhì)和用途，討論物質(zhì)的性質(zhì)與用途有什么關(guān)系。物質(zhì)的性質(zhì)決定用途。（投影）C60分子的發(fā)現(xiàn)（設(shè)問(wèn)）由于C60分子結(jié)構(gòu)與足球相似，它的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定。C60中60表示什么？它是單質(zhì)還是化合物？（講述）目前，人們正在進(jìn)一步研究C60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及在材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的應(yīng)用。C60具有廣泛前景，誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)這方面的信息？除C60外，一些新的單質(zhì)也被相繼發(fā)現(xiàn)，如：C70、C240、C540等。（講述）20世紀(jì)90年代初，科學(xué)家又致力于一種新型的納米材料-納米碳管的研究，我們一起來(lái)看一下它的結(jié)構(gòu)圖。（投影）納米碳管的結(jié)構(gòu)圖（設(shè)問(wèn)）誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)關(guān)于納米碳管的性質(zhì)？（講述）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳單質(zhì)不斷被發(fā)現(xiàn)，碳單質(zhì)的用途也將不斷擴(kuò)大。學(xué)了這節(jié)課大家有什么感受和反思嗎？（小結(jié)）學(xué)完這堂課我們應(yīng)該知道：不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)，如金剛石、石墨、C60等都是由碳元素組成的單質(zhì)；木炭和活性炭具有吸附性；物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)又決