九年級(jí)化學(xué)《課題1 金剛石、石墨和C60》教學(xué)設(shè)計(jì)（附導(dǎo)學(xué)案）

《課題1金剛石、石墨和C60》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能目標(biāo)1.了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和主要用途;知道木炭和活性炭具有吸附性。2.了解碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，并能根據(jù)碳單質(zhì)的性質(zhì)認(rèn)識(shí)其不同用途。過程與方法目標(biāo)1．通過對(duì)金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。2．通過木炭、活性炭對(duì)紅墨水的吸附實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法來解決實(shí)際問題。3．通過實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，掌握單質(zhì)碳的可燃性和還原性。4．通過古人用碳或墨作的字畫久不褪色的事實(shí)和升高溫度碳也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生明白物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的活潑與穩(wěn)定都是相對(duì)的。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1．金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析。2．物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。3.碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——可燃性、還原性。4.碳跟氧化銅等金屬氧化物的反應(yīng)表現(xiàn)出碳的還原性?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】多媒體、實(shí)驗(yàn)器材【教學(xué)過程】導(dǎo)入新課教師：碳元素在自然界里的含量不是最多的，但它形成物質(zhì)的種類卻是很多的。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，科學(xué)家拿著放大鏡在陽光下研究金剛石的折光性質(zhì)，當(dāng)太陽光被放大鏡聚焦成一點(diǎn)照到金剛石上時(shí)，金剛石消失了！人們經(jīng)過分析，認(rèn)為金剛石可能被燒掉了。因?yàn)楫?dāng)太陽光被放大鏡聚焦成一點(diǎn)后，溫度可以升得很高。此后，化學(xué)家們又進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)：他們把金剛石放在充滿氧氣的密閉容器里，使金剛石在容器里燃燒，并測(cè)定燃燒后容器里的生成物，發(fā)現(xiàn)竟然是二氧化碳。進(jìn)一步測(cè)定二氧化碳里所含碳的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)恰好等于燃燒前后金剛石所減少的質(zhì)量。人們斷定，金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)。金剛石居然能夠燃燒，你一定感到非常驚奇吧！本節(jié)課我們就一起來探究吧。學(xué)生：認(rèn)真聽講。探究新知【提問】我們已經(jīng)知道，物質(zhì)由元素組成，由同種元素組成的純凈物叫做單質(zhì)，不同元素可以分別組成各自的單質(zhì)，那么同一種元素是否可以組成不同的單質(zhì)呢？學(xué)生：討論?！局v解】不同的元素可以組成不同的單質(zhì)，如氮?dú)?N2)、鐵(Fe)；同種元素也可以組成不同的單質(zhì)，如氧元素可組成氧氣(O2)、臭氧(O3)等單質(zhì)，磷元素可組成紅磷、白磷等單質(zhì)。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，碳元素也可以形成多種不同的碳單質(zhì)，如透明的金剛石、深灰色的石墨、足球狀的C60等都是由碳元素組成的不同的單質(zhì)。由此可見，單質(zhì)一定由同種元素組成，但只含一種元素的物質(zhì)卻不一定是單質(zhì)。學(xué)生：認(rèn)真聽講。1．金剛石、石墨、C60分子【展示】金剛石、石墨、C60分子模型。【過渡】請(qǐng)同學(xué)們從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途三個(gè)方面閱讀課文并完成下表。學(xué)生：閱讀教材，尋求答案。【提問】都是由碳元素組成的單質(zhì)，為什么它們的物理性質(zhì)卻有巨大的差異呢？(提示學(xué)生觀察教材中這三種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖)學(xué)生：積極思考并交流討論。【講解】金剛石中的碳原子以空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排列(如圖甲所示)；石墨中的碳原子呈層狀結(jié)構(gòu)排列(如圖乙所示)；C60中的碳原子以一種類似于足球的結(jié)構(gòu)排列(如圖丙所示)。正是由于三種物質(zhì)中碳原子的排列方式不同，導(dǎo)致幾種碳單質(zhì)的物理性質(zhì)有較大差異。學(xué)生：認(rèn)真聽講?！具^渡】通過認(rèn)識(shí)金剛石、石墨、C60三種物質(zhì)的性質(zhì)與對(duì)應(yīng)的用途，你一定對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途這三者之間的關(guān)系有了更高層面的認(rèn)識(shí)。2．無定形碳【講解】木炭、焦炭、活性炭、炭黑等都是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，稱之為無定形碳。【演示實(shí)驗(yàn)】[實(shí)驗(yàn)6－1]將教材中的一個(gè)錐形瓶改成A、B兩個(gè)錐形瓶，加入相同的略顯紅色的水，分別向A、B兩個(gè)錐形瓶中加入適量的木炭和活性炭。學(xué)生：觀察現(xiàn)象?！咎釂枴?．A、B兩個(gè)錐形瓶中的現(xiàn)象有何不同？說明木炭、活性炭具有什么性質(zhì)？2．請(qǐng)你與其他同學(xué)一起討論分析產(chǎn)生不同現(xiàn)象的本質(zhì)原因是什么？3．你們知道木炭和活性炭的這種性質(zhì)有什么實(shí)際用途嗎？哪種物質(zhì)效果更好？學(xué)生：分組討論?！局v解】木炭和活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，表面積大，能把一些氣體或色素吸附在表面?；钚蕴康谋砻娣e比木炭更大，因而活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。木炭和活性炭在吸附過程中沒有新物質(zhì)生成，發(fā)生的是物理變化，吸附性是物質(zhì)的物理性質(zhì)。被使用過的木炭和活性炭能回收再利用。學(xué)生：認(rèn)真聽講?！拘〗Y(jié)】學(xué)完本節(jié)課你有哪些收獲？學(xué)生：分組討論；交流體會(huì)；總結(jié)歸納?！菊故尽吭缙诘挠媚珪鴮懙淖?、畫等?！咎釂枴窟@些字畫為什么能保存這么長時(shí)間而不變色呢？這說明了什么？學(xué)生：思考并討論。【講解】在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，受日光照射或跟空氣、水分接觸都不容易起變化。所以，我國古代用墨書寫或繪制的字畫，年深日久仍不變色。這也是檔案資料均要求用碳素墨水書寫的原因。學(xué)生：認(rèn)真聽講?！咎釂枴渴裁丛?qū)е绿荚诔叵禄瘜W(xué)性質(zhì)不活潑？(提示：元素的化學(xué)性質(zhì)受什么影響？)學(xué)生：積極思考并交流討論，最后相互補(bǔ)充得出答案：碳原子最外層有4個(gè)電子，在化學(xué)變化中較難得到或失去電子，表現(xiàn)出化學(xué)穩(wěn)定性。【過渡】如果升高溫度，碳是否會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)呢？學(xué)生：交流、討論。【講解】隨著溫度的升高，碳的化學(xué)活潑性將大大增強(qiáng)。在點(diǎn)燃或加熱條件下，碳能夠跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳單質(zhì)具有相似的化學(xué)性質(zhì)。【練習(xí)】寫出木炭在氧氣中充分燃燒時(shí)的化學(xué)方程式。學(xué)生：寫出化學(xué)方程式并相互檢查正誤：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2?！窘榻B】當(dāng)碳不充分燃燒時(shí)，生成一氧化碳，同時(shí)放出熱量。你能寫出碳不充分燃燒生成一氧化碳的化學(xué)方程式嗎？學(xué)生：嘗試完成碳不充分燃燒的化學(xué)方程式：2C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO。【過渡】碳在高溫時(shí)還有重要的性質(zhì)。【講解】在高溫條件下，碳能與某些氧化物發(fā)生反應(yīng)，表現(xiàn)出還原性。【實(shí)驗(yàn)】演示[實(shí)驗(yàn)6－2]木炭和氧化銅在高溫條件下的反應(yīng)(如圖所示)。把經(jīng)過烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻(質(zhì)量比約為40∶3)，小心地鋪放進(jìn)試管，并將試管固定在鐵架臺(tái)上，并用單孔橡皮塞和導(dǎo)管將裝置與盛有澄清石灰水的試管相連，用酒精燈加熱混合物幾分鐘，將觀察到黑色粉末變成了光亮的紅色，生成一種使澄清石灰水變渾濁的氣體。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：①木炭粉是經(jīng)過烘干的黑色粉末，烘干的目的是排除水蒸氣的干擾，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯；②酒精燈加網(wǎng)罩的目的是使火焰集中，以提高酒精燈的溫度；③澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)生成的氣體是否是二氧化碳；④實(shí)驗(yàn)完畢，拆卸裝置時(shí)，應(yīng)該先把導(dǎo)管從石灰水中撤出，再熄滅酒精燈，以防止水倒流炸裂試管。學(xué)生：認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)。【提問】根據(jù)上述反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件，你能寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？學(xué)生：寫反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋CO2↑?！咎釂枴扛鶕?jù)氧化銅與碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可以看出，CuO轉(zhuǎn)變?yōu)镃u發(fā)生了什么變化？是誰導(dǎo)致了這種變化？學(xué)生：討論回答。老師適時(shí)補(bǔ)充：CuO轉(zhuǎn)變?yōu)镃u失去了氧，是碳奪走了CuO中的氧。【講解】含氧化合物中的氧被奪去的反應(yīng)，叫做還原反應(yīng)。木炭能使氧化銅還原為銅，我們就稱木炭具有還原性；碳與氧化銅中的氧元素結(jié)合，生成二氧化碳，發(fā)生氧化反應(yīng)。木炭的這種還原性可用于冶金工業(yè)。例如，焦炭可以把鐵從鐵的氧化物礦石中還原出來，得到單質(zhì)鐵。如2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))4Fe＋3CO2↑；在高溫條件下，熾熱的碳能將二氧化碳還原生成一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO。【小結(jié)】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)你有何收獲？學(xué)生：相互交流，談一談各自的收獲。【課堂小結(jié)】以碳的知識(shí)為載體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；以C60、碳納米管的發(fā)現(xiàn)和研究的介紹，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看待問題；借助日常生活中的事例，主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系；采用探究法教學(xué)，讓學(xué)生感受到探究的樂趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮其主體作用；從不同的角度引導(dǎo)，進(jìn)而提出結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的關(guān)系，以及一種元素能形成多種單質(zhì)，并啟發(fā)學(xué)生多角度思考問題，列舉碳元素組成的其他單質(zhì)，幫助學(xué)生樹立科學(xué)發(fā)展觀。通過圖片展示和視頻資料，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到碳的化學(xué)穩(wěn)定性；通過演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀感受到碳的可燃性與還原性。碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，可以讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述。【板書設(shè)計(jì)】一、碳的幾種單質(zhì)1．金剛石、石墨和C602．無定形碳二、單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)1．常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑2．碳與氧氣的反應(yīng)3．碳與某些氧化物的反應(yīng)4．還原反應(yīng)《課題1金剛石、石墨和C60》導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道金剛石和石墨的主要物理性質(zhì)及相關(guān)的用途。2、記住單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)及對(duì)應(yīng)的用途。3、知道同種元素可以組成不同的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的關(guān)系，且能以發(fā)展的觀點(diǎn)看待碳的單質(zhì)二、學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)：1、了解金剛石和石墨的性質(zhì)及用途；2、引導(dǎo)學(xué)生以發(fā)展的觀點(diǎn)看待碳的單質(zhì)；3、C和CuO的化學(xué)反應(yīng)。三、情景導(dǎo)入：1、什么是單質(zhì)？請(qǐng)列舉幾種常見的單質(zhì)，你認(rèn)為一種元素能形成多種單質(zhì)嗎？這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。四、自主學(xué)習(xí)：閱讀課本第104-106頁內(nèi)容，小組完成[實(shí)驗(yàn)6—1],能回答出以下問題:1、金剛石石墨物理性質(zhì)外觀光澤硬度導(dǎo)電性用途2、實(shí)驗(yàn)[6—1]你觀察到了什么現(xiàn)象？木炭和活性炭為什么可以做吸附劑？3、碳元素除了組成金剛石和石墨外，你知道還能組成哪些單質(zhì)嗎？4.防毒面具的濾毒罐內(nèi)填充的是什么物質(zhì)？[交流學(xué)習(xí)]1、金剛石和石墨是同一種物質(zhì)嗎？由石墨制造金剛石是物理變化還是化學(xué)變化？2、一種元素只能組成一種單質(zhì)嗎？這些碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途為什么不同？[觀察思考]觀察教師演示[實(shí)驗(yàn)6—2]，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象：分析：化學(xué)方程式：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：交流與討論：碳在常溫下為什么具有穩(wěn)定性？你能否從碳原子結(jié)構(gòu)示意圖中，得到結(jié)論？[自學(xué)與交流]自學(xué)課本第107—108頁，請(qǐng)概括出碳的化學(xué)性質(zhì)。[交流提高]根據(jù)碳的化學(xué)性質(zhì)說出碳有哪些用途？五、小結(jié)：學(xué)完本節(jié)課你有哪些收獲？還有哪些困惑？六、精講點(diǎn)撥：１．某物質(zhì)經(jīng)鑒定只含一種元素，則該物質(zhì)是（）A.肯定是一種單質(zhì)B.可能是幾種單質(zhì)組成的混合物C.肯定是純凈物D.可能是化合物【解析】物質(zhì)中只含有一種元素，則該物質(zhì)絕對(duì)不可能是化合物，D錯(cuò)；同種元素可以組成不同單質(zhì)，如氧氣和臭氧都是由氧元素組成的，金剛石和石墨都是由碳元素組成的，但是氧氣和臭氧不是一種物質(zhì)，金剛石和石墨不是一種物質(zhì)，它們都屬于混合物，A、C皆錯(cuò)；所以B正確。【答案】B七、達(dá)標(biāo)體驗(yàn)：1.1991年碳納米管被發(fā)現(xiàn)。碳納米管是由石墨中的碳原子層卷曲而成的管狀的材料，管的直徑一般為幾納米到幾十納米，管的厚度僅為幾納米。碳納米管由于其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和奇特的物理、化學(xué)特性以及潛在的應(yīng)用前景而受到人們的關(guān)注。下列有關(guān)碳納米管的說法中正確的是（

）A．碳納米管是一種新型的高分子化合物B．碳納米管導(dǎo)電屬于化學(xué)變化C．碳納米管的化學(xué)性質(zhì)常溫時(shí)很穩(wěn)定D．碳納米管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與金剛石均相同2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)錢逸泰教授等以CCl4和金屬鈉為原料，在700℃時(shí)制造出納米級(jí)金剛石粉末。該成果發(fā)表在世界權(quán)威的《科學(xué)》雜志上，立即被科學(xué)家高度評(píng)價(jià)為“稻草變黃金”。同學(xué)們對(duì)此的一些理解不正確的（）A.金剛石屬于金屬單質(zhì)B.制造過程中元素的種類沒有變化C.CCl4是一種化合物

D.這個(gè)反應(yīng)是化學(xué)變化3.當(dāng)咆哮著的蒸汽機(jī)頭從你的面前經(jīng)過時(shí)，那粗大的煙囪會(huì)毫不客氣地向你的身上灑下許多黑色的煙炱。寫標(biāo)語和春聯(lián)用的墨汁，就是用煙炱做的。煙炱的主要成份是

，用墨汁書寫或繪制的字畫，雖年深日久卻不變色，這是因?yàn)?/p>

。4.下列說法錯(cuò)誤的是（）A.同種元素組成的物質(zhì)，性質(zhì)不一定相同B.同種元素組成的物質(zhì)、性質(zhì)一定相同C.不同的單質(zhì)可以由同一種元素組成D.不同的單質(zhì)可以有相同的化學(xué)性質(zhì)八、拓展提升：1．測(cè)得某物質(zhì)中只含有碳元素，這種物質(zhì)(

)A．一定是一種單質(zhì)

B．一定是石墨

C．可能是化合物D．可能是一種單質(zhì)，也可能是幾種碳的單質(zhì)的混合物2.“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”這句廣告詞被美國《廣告時(shí)代》評(píng)為20世紀(jì)的經(jīng)典廣告之一，該廣告詞能體現(xiàn)的鉆石的性質(zhì)是（）A．硬度大B．不能導(dǎo)電

C．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

D．熔點(diǎn)低3.將木炭和氧化銅的粉末混合物30克，加熱一段時(shí)間后冷卻，稱的剩余固體的質(zhì)量為25.6克。計(jì)算：（1）生成了多少克CO2;(2)生成了多少克Cu?(3)有多少克氧化銅參加了反應(yīng)？九、布置作