碳的几种单质

教学目标

知识目标
　　了解金刚石、石墨等碳的单质的物理性质和用途；

　　通过分析金刚石、石墨是由碳元素组成的两种不同单质，进一步理解元素和单质这两个基本概念的区别和联系。　　

能力目标
　　通过三种单质用途的学习，继续深化“结构决定性质”思路，培养对比思维能力；

　　发展和培养学生的实验观察能力和从现象到本质的思维能力。

情感目标
　　通过碳单质的学习，了解同一元素可以组成不同物质，提高学习化学兴趣；

　　通过C60的学习，拓展课堂学习，开阔学生视野，了解化学与社会。

教学建议

教材分析：
　　碳单质（金刚石、石墨、球碳等）是初中学生学习氧气、氢气之后首次全面学习的固态非金属单质。此节内容起着承上启下的作用，它是氧气、氢气学习的继续，同时为后面学习金属单质打下基础。

　　碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳，做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习，而后介绍球碳，符合学生认知规律，由宜到难，由远及近，又熟悉到陌生，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。

　　另外，教材编排首先对碳的典型单质——金刚石和石墨的结构、物理性质、用途进行学习，而后再简介无定型碳，最后安排碳单质的化学性质学习，旨在使学生从感性上理解碳单质结构不同，物理性质不同，但化学性质几乎相同。

课堂引入指导
　　法一：璀灿的钻石，普通的铅笔芯，取暖用的煤，光合作用的原料——二氧化碳，“工业血液”石油等物质之间有什么相互联系？学完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我们先来学习“第一节 碳的几种单质”。

　　法二：石墨、木炭能变成钻石吗？学习完《碳和碳的化合物》后你将自己得出结论。

关于球碳（C60）的建议：
　　球碳是碳的又一同素异形体，是科学家的最新发现，建议补充介绍。如何介绍，应根据学生状况而定。生源较好的学校应对照金刚石、石墨的结构介绍球碳的结构，简单介绍球碳的用途，有条件的学校课安排学生上网查阅球碳的发现史及其它资料。生源机较差的学校至少应介绍球碳也是碳单质的一种，结构独特，性质特殊。教学时适当介绍球碳，对学生感受科学的发展大有益处。如果程度更好的学校，课安排学生探究活动，主题是关于球碳的调查。课下调查，课上交流汇报，从而培养学生探究能力、语言表达能力。

关于知识讲解指导：
　　1.尽量让学生观察金刚石、石墨、木炭、活性炭等让学生对透明、硬、软、划痕、疏松多孔、细等字眼有深刻的感性认识。

　　2.归纳对比学习是学习差异性较好的方法，具体操作时以列表方式较好。

　　3.讲解金刚石、石墨的物理性质差异时不可过分深入，否则会分散学生注意力，提高学习难度。

　　4.应深刻理解教材。讲金刚石时应突出“硬”，讲石墨时要突出“软”，讲无定形碳应以木炭为主，突出吸附作用。

　　5.本部分内容知识即贴近生活，又是贴近现代科技发展新动向，适当补充是十分必要的。如碳纤维等。

课程结束指导
　　1.合成金刚石是人类的梦想，让学生课外研究金刚石合成的历史、主要问题、现阶段水平等会极大提高学生学习化学的兴趣和积极性，是学生学习文献研究的科学研究方法的一个教好的例子。

　　2.研究是当今世界科学研究的热门话题，让学生寻找这方面的资料学习，有利于学生科学探索精神的培养。

课外实验指导
　　木炭制备可以利用铝箔隔绝空气，加热干馏火柴杆的方法来制取。让学生在家庭中完成，有利于学生对木材干馏和其液、气产物的理解，有利于学生观察能力的提高。

教学设计方案

教学目标：
　　通过录像及实物学习金刚石、石墨及木炭的物理性质、化学性质；

　　通过录像了解金刚石、石墨及木炭的用途，对物质的性质决定物质的用途这一辩证关系有进一步理解；

　　通过对碳纤维、人造金刚石等知识的介绍激发学生学习化学的兴趣和不断进取的探索精神。

教学重点：碳单质的物理性质和用途的关系。

教学难点：金刚石和石墨物理性质存在较大差异的原因

教学用具：
　　录像机　石墨、木炭、活性炭、二氧化氮气体、澄清石灰水、氧化铜、大试管、铁架台、酒精灯。

　　镶钻石的饰品、普通乒乓球拍、普通羽毛球拍、普通网球拍；碳纤维乒乓球、羽毛球拍、特制的网球拍等、防毒面具模型

教学方法：讲述法与讨论法

教学过程：
　　【引入】让学生观察镶嵌在手表上的钻石、铅笔芯、碳纤维网球拍或钓鱼竿、木炭，提问它们之间有什么相互联系？学习完碳和碳的化合物之后你就明白了。

　　【讲解】金刚石和石墨还有木炭、活性炭、焦炭等都是由碳元素组成的不同单质。用什么方法能证明这一点呢？

　　（学生讨论，并提出几种方法）

　　教师总结、讲解。引导学生看录像《金刚石》在液氧中燃烧

　　【讲解】同样的方法，可以证明石墨、木炭、焦炭、活性炭等都是由碳元素组成的不同种单质。

　　【阅读】P79－80《化学》全一册 初级中学教科书 人民教育出版社

　　要求：用列表的方式归纳金刚石、石墨的物理性质及用途。

　　【投影】一 金刚石和石墨的物理性质及用途

　　【讲解】金刚石和石墨物理性质上的差异决定了用途上的差异。

　　1.利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有优异的折射作用，可做装饰品。

　　2.利用石墨质软，在纸上划过会留下深灰色的痕迹可做铅笔芯；利用石墨滑腻、质软、耐高温，可做耐高温的润滑剂。

　　3.利用石墨有良好导电性和耐高温可做高温电炉的电极和普通电极。（展示实物）

　　4.利用石墨传热性能好，耐腐蚀，耐温度骤然变化的特性可做石墨坩埚。

　　5.利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。

　　【小结】金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，物理性质上有如此大的差异是由于二者中碳原子的排列不同。性质不同因而用途也不相同。即性质决定用途。

　　【讲解】在碳元素组成的单质中还有一类含杂质较多的叫无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑。

　　介绍：炭与碳的区别。

　　【展示】木炭

　　【演示】木炭吸附气的实验

　　【演示】木炭与红或蓝墨水的吸附实验

　　（学生讨论，得出木炭性质的结论）

　　【小结】木炭能吸附某些有色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。

　　【投影】二 无定形碳（以木炭为例）

　　1.物理性质：灰黑色多孔、疏松物质，具有吸附性。能大量吸附气体和小微粒。

　　2.吸附作用：气体或液体里的某些物质被吸附到固体表面的作用。

　　3.吸附原理：（引导学生阅读课本P81第四段）

　　4.用途：燃料，黑火药、吸附剂制铅笔（某些）

　　三、 碳单质的新成员--C60：

　　1985年美国科学家罗伯特·柯尔，理查得·斯莫利和英国科学家哈罗德·克罗特在研究太空物质时，发现了一种碳元素形成的单质，化学式为，形成具有32个面的近似球体，包括20个等六边形和12个等五边形，这同英式足球正好相同，因此又叫足球烯。

　　近来科学家发现往中嵌入少量的某些金属，可制成超导材料，这为高温超导开辟了崭新的领域。另外，为物质结构的研究提供了新素材。

　　【小结】金刚石、石墨和等物质都是由碳元素组成的不同单质，性质和用途上存在很大差异，这是由于它们的结构不同所造成的。  

探究活动

　　1.如何由石墨制得金刚石？

　　2.碳的研究目前有何新进展？

　　3.撰文介绍人类合成金刚石的历史――《人造金刚石过程》。

　　4.球碳（C60）又称 “富勒烯”。是借一位建筑师的姓名而命名的。这位建筑师就是巴克明斯特·富勒。富勒是美国著名的建筑学家，他设计的著名建筑有加拿大蒙特利尔市万国博览会美国馆。请你通过上网、查资料写一份关于C60分子结构发现史的调查报告。