碳的幾種單質

教學目標

知識目標
了解金剛石、石墨等碳的單質的物理性質和用途；

通過分析金剛石、石墨是由碳元素組成的兩種不同單質，進一步理解元素和單質這兩個基本概念的區別和聯系。

能力目標
通過三種單質用途的學習，繼續深化“結構決定性質”思路，培養對比思維能力；

發展和培養學生的實驗觀察能力和從現象到本質的思維能力。

情感目標
通過碳單質的學習，了解同一元素可以組成不同物質，提高學習化學興趣；

通過C60的學習，拓展課堂學習，開闊學生視野，了解化學與社會。

教學建議

教材分析：
碳單質（金剛石、石墨、球碳等）是初中學生學習氧氣、氫氣之后首次全面學習的固態非金屬單質。此節內容起著承上啟下的作用，它是氧氣、氫氣學習的繼續，同時為后面學習金屬單質打下基礎。

碳單質有定型碳和無定型碳兩類。金剛石、石墨是重要的定型碳，做重點介紹。從學生較熟悉的金剛石、石墨入手學習，而后介紹球碳，符合學生認知規律，由宜到難，由遠及近，又熟悉到陌生，使學生在學習過程中體驗化學與社會的關系、體驗化學科學的發展。

另外，教材編排首先對碳的典型單質——金剛石和石墨的結構、物理性質、用途進行學習，而后再簡介無定型碳，最后安排碳單質的化學性質學習，旨在使學生從感性上理解碳單質結構不同，物理性質不同，但化學性質幾乎相同。

課堂引入指導
法一：璀燦的鉆石，普通的鉛筆芯，取暖用的煤，光合作用的原料——二氧化碳，“工業血液”石油等物質之間有什么相互聯系？學完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我們先來學習“第一節 ”。

法二：石墨、木炭能變成鉆石嗎？學習完《碳和碳的化合物》后你將自己得出結論。

關于球碳（C60）的建議：
球碳是碳的又一同素異形體，是科學家的最新發現，建議補充介紹。如何介紹，應根據學生狀況而定。生源較好的學校應對照金剛石、石墨的結構介紹球碳的結構，簡單介紹球碳的用途，有條件的學校課安排學生上網查閱球碳的發現史及其它資料。生源機較差的學校至少應介紹球碳也是碳單質的一種，結構獨特，性質特殊。教學時適當介紹球碳，對學生感受科學的發展大有益處。如果程度更好的學校，課安排學生探究活動，主題是關于球碳的調查。課下調查，課上交流匯報，從而培養學生探究能力、語言表達能力。

關于知識講解指導：
1.盡量讓學生觀察金剛石、石墨、木炭、活性炭等讓學生對透明、硬、軟、劃痕、疏松多孔、細等字眼有深刻的感性認識。

2.歸納對比學習是學習差異性較好的方法，具體操作時以列表方式較好。

3.講解金剛石、石墨的物理性質差異時不可過分深入，否則會分散學生注意力，提高學習難度。

4.應深刻理解教材。講金剛石時應突出“硬”，講石墨時要突出“軟”，講無定形碳應以木炭為主，突出吸附作用。

5.本部分內容知識即貼近生活，又是貼近現代科技發展新動向，適當補充是十分必要的。如碳纖維等。

課程結束指導
1.合成金剛石是人類的夢想，讓學生課外研究金剛石合成的歷史、主要問題、現階段水平等會極大提高學生學習化學的興趣和積極性，是學生學習文獻研究的科學研究方法的一個教好的例子。

2.研究是當今世界科學研究的熱門話題，讓學生尋找這方面的資料學習，有利于學生科學探索精神的培養。

課外實驗指導
木炭制備可以利用鋁箔隔絕空氣，加熱干餾火柴桿的方法來制取。讓學生在家庭中完成，有利于學生對木材干餾和其液、氣產物的理解，有利于學生觀察能力的提高。

教學設計方案

教學目標：
通過錄像及實物學習金剛石、石墨及木炭的物理性質、化學性質；

通過錄像了解金剛石、石墨及木炭的用途，對物質的性質決定物質的用途這一辯證關系有進一步理解；

通過對碳纖維、人造金剛石等知識的介紹激發學生學習化學的興趣和不斷進取的探索精神。

教學重點：碳單質的物理性質和用途的關系。

教學難點：金剛石和石墨物理性質存在較大差異的原因

教學用具：
錄像機 石墨、木炭、活性炭、二氧化氮氣體、澄清石灰水、氧化銅、大試管、鐵架臺、酒精燈。

鑲鉆石的飾品、普通乒乓球拍、普通羽毛球拍、普通網球拍；碳纖維乒乓球、羽毛球拍、特制的網球拍等、防毒面具模型

教學方法：講述法與討論法

教學過程：
【引入】讓學生觀察鑲嵌在手表上的鉆石、鉛筆芯、碳纖維網球拍或釣魚竿、木炭，提問它們之間有什么相互聯系？學習完碳和碳的化合物之后你就明白了。

【講解】金剛石和石墨還有木炭、活性炭、焦炭等都是由碳元素組成的不同單質。用什么方法能證明這一點呢？

（學生討論，并提出幾種方法）

教師總結、講解。引導學生看錄像《金剛石》在液氧中燃燒

【講解】同樣的方法，可以證明石墨、木炭、焦炭、活性炭等都是由碳元素組成的不同種單質。

【閱讀】P79－80《化學》全一冊 初級中學教科書 人民教育出版社

要求：用列表的方式歸納金剛石、石墨的物理性質及用途。

【投影】一 金剛石和石墨的物理性質及用途

【講解】金剛石和石墨物理性質上的差異決定了用途上的差異。

1.利用金剛石硬度大、耐高溫可做鉆探機的鉆頭；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金剛石對光有優異的折射作用，可做裝飾品。

2.利用石墨質軟，在紙上劃過會留下深灰色的痕跡可做鉛筆芯；利用石墨滑膩、質軟、耐高溫，可做耐高溫的潤滑劑。

3.利用石墨有良好導電性和耐高溫可做高溫電爐的電極和普通電極。（展示實物）

4.利用石墨傳熱性能好，耐腐蝕，耐溫度驟然變化的特性可做石墨坩堝。

5.利用石墨耐酸堿的耐腐蝕性強，可做化工管道，耐酸槽、耐堿槽等。

【小結】金剛石和石墨都是由碳元素組成的不同單質，物理性質上有如此大的差異是由于二者中碳原子的排列不同。性質不同因而用途也不相同。即性質決定用途。

【講解】在碳元素組成的單質中還有一類含雜質較多的叫無定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑。

介紹：炭與碳的區別。

【展示】木炭

【演示】木炭吸附氣的實驗

【演示】木炭與紅或藍墨水的吸附實驗

（學生討論，得出木炭性質的結論）

【小結】木炭能吸附某些有色物質，說明木炭具有吸附性，能把大量氣體或染料吸附在其表面。加熱后，紅棕色又出現，說明以上過程屬于物理變化。

【投影】二 無定形碳（以木炭為例）

1.物理性質：灰黑色多孔、疏松物質，具有吸附性。能大量吸附氣體和小微粒。

2.吸附作用：氣體或液體里的某些物質被吸附到固體表面的作用。

3.吸附原理：（引導學生閱讀課本P81第四段）

4.用途：燃料，黑火藥、吸附劑制鉛筆（某些）

三、 碳單質的新成員--C60：

1985年美國科學家羅伯特·柯爾，理查得·斯莫利和英國科學家哈羅德·克羅特在研究太空物質時，發現了一種碳元素形成的單質，化學式為，形成具有32個面的近似球體，包括20個等六邊形和12個等五邊形，這同英式足球正好相同，因此又叫足球烯。

近來科學家發現往中嵌入少量的某些金屬，可制成超導材料，這為高溫超導開辟了嶄新的領域。另外，為物質結構的研究提供了新素材。

【小結】金剛石、石墨和等物質都是由碳元素組成的不同單質，性質和用途上存在很大差異，這是由于它們的結構不同所造成的。  

探究活動

1.如何由石墨制得金剛石？

2.碳的研究目前有何新進展？

3.撰文介紹人類合成金剛石的歷史――《人造金剛石過程》。

4.球碳（C60）又稱 “富勒烯”。是借一位建筑師的姓名而命名的。這位建筑師就是巴克明斯特·富勒。富勒是美國著名的建筑學家，他設計的著名建筑有加拿大蒙特利爾市萬國博覽會美國館。請你通過上網、查資料寫一份關于C60分子結構發現史的調查報告。