人教版初中化學(xué)九年級教案6.1 金剛石、石墨和C60

金剛石、石墨和C60

知識與技能

1．了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和用途。

2．知道碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。

過程與方法

通過對金剛石、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。

情感、態(tài)度與價值觀

通過對C60的發(fā)現(xiàn)及研究的介紹，學(xué)會用發(fā)展的眼光看問題，樹立物質(zhì)性質(zhì)決定用途的觀點。

重點金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。

難點碳跟某些氧化物的反應(yīng)。

儀器：金剛石的分子模型、石墨的分子模型、C60的分子模型、玻璃刀、鉛筆芯、干電池、

石墨電極、導(dǎo)線、燈泡、小錐形瓶、試管(大小各1個)、鐵架臺、酒精燈、網(wǎng)罩、帶導(dǎo)管

的塞子、足球

藥品：紅墨水、烘烤過的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水

一、導(dǎo)入新課

師：我佃知道不同元素可以組成不同物質(zhì)，同種元素能組成單質(zhì)，那么同種元素能否組成

不同的物質(zhì)呢？研究表明，透明的金剛石、灰色的石墨和足球狀的C60都是由碳元素組成的

單質(zhì)(展示玻璃刀、C60的分子模型、鉛筆)。它們之間有什么聯(lián)系呢？這就是我們今天要學(xué)

習(xí)的內(nèi)容。

二、推進(jìn)新課

碳的單質(zhì)

1．金剛石

師：展示金剛石及模型：

生：學(xué)生觀察金剛石樣品后，嘗試描述有關(guān)金剛石的物理性質(zhì)：

金剛石是無色透明的固體，呈現(xiàn)正八面體結(jié)構(gòu)。

師：金剛石可以用來切割玻璃、水泥，甚至大理石等建筑材料，制作鉆頭用于地質(zhì)鉆探、開

采石油和打井等。金剛石是自然界中存在的最硬物質(zhì)。

2．石墨

師：金剛石對光有折射和散射作用，但是同為碳元素組成的石墨，和金剛石相比外表要暗淡

許多。

師：展示石墨及模型：

師：(1)用手觸摸一下石墨，有什么感覺？(2)用石墨在紙上劃一下，會有什么現(xiàn)象？

生：(1)石墨很軟、有滑膩感。

(2)留下深灰色的痕跡。

師：石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體，常用石墨作鉛筆芯。此外，

石墨還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，用來制作石墨電極。

師：展示石墨的用途。投影課本上圖6－2。

實驗探究1：木炭和活性炭的吸附性

在兩個盛有半瓶水的小錐形瓶里，加入一滴紅墨水，使水略顯紅色，將研細(xì)的木炭倒入其

中一個小錐形瓶里，塞上塞子，充分振蕩后過濾，注意觀察帶紅色的水中顏色的變化。再與

另一個小錐形瓶中未加木炭的原溶液對比。

現(xiàn)象：紅色消失，液體變無色。

結(jié)論：紅墨水顏色的褪去是因為木炭的吸附作用。

師：木炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，表面積大，具有較強(qiáng)的吸附性，因此能吸附一些食品和工業(yè)

產(chǎn)品里的色素。活性炭的吸附作用比木炭還強(qiáng)。

師：利用這一性質(zhì)，活性炭會有什么用途？

生：制作防毒面具。

師：展示防毒面具圖片(濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的)。

師：木炭和活性炭的吸附作用還有哪些用途呢？

生：冰箱的除味劑、制糖工業(yè)的脫色劑、凈水器等。

3．C60

師：隨著科技的發(fā)展，新形態(tài)的碳單質(zhì)逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，其中取得重要進(jìn)展的是C60分子，

另外還有碳納米管。

師：展示C60分子模型：

師：(1)C60的分子結(jié)構(gòu)和什么相似？

(2)C60是單質(zhì)還是化合物？

(3)C60中60表示什么？

生：(1)C60分子結(jié)構(gòu)和足球相似。

(2)它是一種單質(zhì)。

(3)一個C60分子中含有60個碳原子。

師：這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。目前，人們正在迸一步地研究C60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，

以及其在材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的應(yīng)用。

師：出示資料：C60在以下幾個方面也具有廣泛的應(yīng)用前景：①氣體的貯存；②有感覺功能

的傳感器；③增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度；④新型的催化劑；⑤光學(xué)應(yīng)用等。

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。除C60外，一些新

的單質(zhì)碳也相繼被發(fā)現(xiàn)，如：C70、C240、C540等。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。

師：金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，物理性質(zhì)為什么有這么大的差異呢？

生：三種碳的單質(zhì)中碳原子的排列不同造成了性質(zhì)上的差異。

決定決定

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)反映物質(zhì)的性質(zhì)反映物質(zhì)的用途

單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)——常溫下不活潑

師：投影資料：我國古代一些書法家、畫家用墨書寫或繪制的字畫能保存很長時間而不變色。

師：這說明了什么？

生：常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑。

師：若升高溫度，又如何呢？

師：寫出木炭在氧氣中充分燃燒時的化學(xué)方程式。

點燃

生：C＋O2=====CO2

師：當(dāng)碳不充分燃燒時，生成一氧化碳。

點燃

師：跟氧氣反應(yīng)：C＋O2=====CO2(充分燃燒)

點燃

2C＋O2=====2CO(不充分燃燒)

師：碳在高溫時還有重要的性質(zhì)。

師：把經(jīng)過烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進(jìn)試管，并將試管固定在鐵

架臺上，試管口裝有通入澄清石灰水的導(dǎo)管(如下圖)，用酒精燈(可加網(wǎng)罩以使火焰集中并

提高溫度)加熱混合物幾分鐘。然后先撤出導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙

上。觀察現(xiàn)象并分析。

生：交流現(xiàn)象：澄清石灰水變渾濁，試管粉末中有紅色物質(zhì)。

分析得出產(chǎn)物為二氧化碳、銅。

師：上述反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物、條件都已確定，你能寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？

高溫

生：2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑

師：從分子組成上看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？

生：CuO轉(zhuǎn)變?yōu)镃u失去了氧，是碳奪走了CuO中的氧。

師：還原反應(yīng)：含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)。

還原性：能奪走含氧化合物里氧的物質(zhì)具有還原性。

練習(xí)：焦炭在工業(yè)上可用來煉鐵：

高溫

2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑

師：這個反應(yīng)是否是還原反應(yīng)？若屬于還原反應(yīng)，哪種物質(zhì)具有還原性？

生：此反應(yīng)是還原反應(yīng)，其中碳具有還原性。

師：工業(yè)上常利用碳的還原性，制取多種金屬。

第六單元碳和碳的氧化物

課題1金剛石、石墨和C60

一、碳的單質(zhì)

1．金剛石

很硬，可用來切割玻璃

2．石墨

很軟，有良好的導(dǎo)電性

3．C60

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系：

決定決定

結(jié)構(gòu)體現(xiàn)性質(zhì)體現(xiàn)用途

二、單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)

1．高溫下，碳能跟多種物質(zhì)反應(yīng)。

點燃

(1)跟氧氣反應(yīng)：C＋O2=====CO2(充分燃燒)

點燃

2C＋O2=====2CO(不充分燃燒)

高溫

(2)跟某些氧化物反應(yīng)：2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑

2．還原反應(yīng)：含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)。

還原性：能奪走含氧化合物里氧的物質(zhì)具有還原性。

穩(wěn)定性：常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑

點燃

跟氧氣反應(yīng)：C＋O2=====CO2

（充分燃燒）

可燃性

碳

點燃

的跟氧氣反應(yīng)：2C＋O2=====2CO

化（不充分燃燒）

3.

學(xué)高溫

性2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑

質(zhì)

還原性高溫

CO2＋C=====2CO

高