碳的幾種單質(zhì)

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)
了解金剛石、石墨等碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)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(zhì)，進(jìn)一步理解元素和單質(zhì)這兩個基本概念的區(qū)別和聯(lián)系。

能力目標(biāo)
通過三種單質(zhì)用途的學(xué)習(xí)，繼續(xù)深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”思路，培養(yǎng)對比思維能力；

發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力和從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維能力。

情感目標(biāo)
通過碳單質(zhì)的學(xué)習(xí)，了解同一元素可以組成不同物質(zhì)，提高學(xué)習(xí)化學(xué)興趣；

通過C60的學(xué)習(xí)，拓展課堂學(xué)習(xí)，開闊學(xué)生視野，了解化學(xué)與社會。

教學(xué)建議

教材分析：
碳單質(zhì)（金剛石、石墨、球碳等）是初中學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣、氫氣之后首次全面學(xué)習(xí)的固態(tài)非金屬單質(zhì)。此節(jié)內(nèi)容起著承上啟下的作用，它是氧氣、氫氣學(xué)習(xí)的繼續(xù)，同時為后面學(xué)習(xí)金屬單質(zhì)打下基礎(chǔ)。

碳單質(zhì)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(xué)生較熟悉的金剛石、石墨入手學(xué)習(xí)，而后介紹球碳，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，由宜到難，由遠(yuǎn)及近，又熟悉到陌生，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗化學(xué)與社會的關(guān)系、體驗化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。

另外，教材編排首先對碳的典型單質(zhì)——金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、用途進(jìn)行學(xué)習(xí)，而后再簡介無定型碳，最后安排碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生從感性上理解碳單質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。

課堂引入指導(dǎo)
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(yè)血液”石油等物質(zhì)之間有什么相互聯(lián)系？學(xué)完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我們先來學(xué)習(xí)“第一節(jié) ”。

法二：石墨、木炭能變成鉆石嗎？學(xué)習(xí)完《碳和碳的化合物》后你將自己得出結(jié)論。

關(guān)于球碳（C60）的建議：
球碳是碳的又一同素異形體，是科學(xué)家的最新發(fā)現(xiàn)，建議補充介紹。如何介紹，應(yīng)根據(jù)學(xué)生狀況而定。生源較好的學(xué)校應(yīng)對照金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)介紹球碳的結(jié)構(gòu)，簡單介紹球碳的用途，有條件的學(xué)校課安排學(xué)生上網(wǎng)查閱球碳的發(fā)現(xiàn)史及其它資料。生源機較差的學(xué)校至少應(yīng)介紹球碳也是碳單質(zhì)的一種，結(jié)構(gòu)獨特，性質(zhì)特殊。教學(xué)時適當(dāng)介紹球碳，對學(xué)生感受科學(xué)的發(fā)展大有益處。如果程度更好的學(xué)校，課安排學(xué)生探究活動，主題是關(guān)于球碳的調(diào)查。課下調(diào)查，課上交流匯報，從而培養(yǎng)學(xué)生探究能力、語言表達(dá)能力。

關(guān)于知識講解指導(dǎo)：
1.盡量讓學(xué)生觀察金剛石、石墨、木炭、活性炭等讓學(xué)生對透明、硬、軟、劃痕、疏松多孔、細(xì)等字眼有深刻的感性認(rèn)識。

2.歸納對比學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)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(zhì)差異時不可過分深入，否則會分散學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)難度。

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

5.本部分內(nèi)容知識即貼近生活，又是貼近現(xiàn)代科技發(fā)展新動向，適當(dāng)補充是十分必要的。如碳纖維等。

課程結(jié)束指導(dǎo)
1.合成金剛石是人類的夢想，讓學(xué)生課外研究金剛石合成的歷史、主要問題、現(xiàn)階段水平等會極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和積極性，是學(xué)生學(xué)習(xí)文獻(xiàn)研究的科學(xué)研究方法的一個教好的例子。

2.研究是當(dāng)今世界科學(xué)研究的熱門話題，讓學(xué)生尋找這方面的資料學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生科學(xué)探索精神的培養(yǎng)。

課外實驗指導(dǎo)
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(xué)生在家庭中完成，有利于學(xué)生對木材干餾和其液、氣產(chǎn)物的理解，有利于學(xué)生觀察能力的提高。

教學(xué)設(shè)計方案

教學(xué)目標(biāo)：
通過錄像及實物學(xué)習(xí)金剛石、石墨及木炭的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)；

通過錄像了解金剛石、石墨及木炭的用途，對物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途這一辯證關(guān)系有進(jìn)一步理解；

通過對碳纖維、人造金剛石等知識的介紹激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和不斷進(jìn)取的探索精神。

教學(xué)重點：碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途的關(guān)系。

教學(xué)難點：金剛石和石墨物理性質(zhì)存在較大差異的原因

教學(xué)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(wǎng)球拍；碳纖維乒乓球、羽毛球拍、特制的網(wǎng)球拍等、防毒面具模型

教學(xué)方法：講述法與討論法

教學(xué)過程：
【引入】讓學(xué)生觀察鑲嵌在手表上的鉆石、鉛筆芯、碳纖維網(wǎng)球拍或釣魚竿、木炭，提問它們之間有什么相互聯(lián)系？學(xué)習(xí)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(zhì)。用什么方法能證明這一點呢？

（學(xué)生討論，并提出幾種方法）

教師總結(jié)、講解。引導(dǎo)學(xué)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(zhì)。

【閱讀】P79－80《化學(xué)》全一冊 初級中學(xué)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(zhì)及用途。

【投影】一 金剛石和石墨的物理性質(zhì)及用途

【講解】金剛石和石墨物理性質(zhì)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(yōu)異的折射作用，可做裝飾品。

2.利用石墨質(zhì)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(zhì)軟、耐高溫，可做耐高溫的潤滑劑。

3.利用石墨有良好導(dǎo)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(jié)】金剛石和石墨都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，物理性質(zhì)上有如此大的差異是由于二者中碳原子的排列不同。性質(zhì)不同因而用途也不相同。即性質(zhì)決定用途。

【講解】在碳元素組成的單質(zhì)中還有一類含雜質(zhì)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(qū)別。

【展示】木炭

【演示】木炭吸附氣的實驗

【演示】木炭與紅或藍(lán)墨水的吸附實驗

（學(xué)生討論，得出木炭性質(zhì)的結(jié)論）

【小結(jié)】木炭能吸附某些有色物質(zhì)，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(xiàn)，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(zhì)：灰黑色多孔、疏松物質(zhì)，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(zhì)被吸附到固體表面的作用。

3.吸附原理：（引導(dǎo)學(xué)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(zhì)的新成員--C60：

1985年美國科學(xué)家羅伯特·柯爾，理查得·斯莫利和英國科學(xué)家哈羅德·克羅特在研究太空物質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)了一種碳元素形成的單質(zhì)，化學(xué)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(xué)家發(fā)現(xiàn)往中嵌入少量的某些金屬，可制成超導(dǎo)材料，這為高溫超導(dǎo)開辟了嶄新的領(lǐng)域。另外，為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究提供了新素材。

【小結(jié)】金剛石、石墨和等物質(zhì)都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，性質(zhì)和用途上存在很大差異，這是由于它們的結(jié)構(gòu)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(jìn)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(xué)家，他設(shè)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(wǎng)、查資料寫一份關(guān)于C60分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史的調(diào)查報告。