第6单元课题1 金刚石、石墨和C60

1第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60从容说课本课题包括两部分。第一部分介绍碳单质，主要介绍了金刚石、石墨的重要物理性质和C60分子的结构特点。在介绍石墨的同时又穿插介绍了木炭、活性炭的吸附性及其用途，使学生树立性质决定用途，用途体现结构的观点。第二部分通过学生回顾复习引出碳的一个重要化学性质——在加热条件下与氧气反应，又通过活动探究理解了碳能与某些氧化物反应，并能根据实验现象书写化学方程式，分析化学反应的特点后又总结出了还原反应的概念。教学目标1．知识与技能(1)了解金刚石和石墨的物理性质和用途。(2)知道碳单质的化学性质。(3)知道不同元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。2．过程与方法(1)会对展示或演示的资料分析、归纳。(2)能认真观察实验现象，并会对现象分析归纳，总结出重要的知识点。3．情感态度与价值观(1)以发展的观点看待碳的单质。(2)树立物质的性质决定用途的观点。教学重点碳单质的化学性质。教学难点碳跟某些氧化物的反应。教学方法观察——分析——总结。实验探究——分析——归纳。教具准备教师用具：金刚石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、石墨电极、投影仪、电视媒体、防毒面具、导线、灯泡。学生用具：(1)仪器：小锥形瓶、试管(大小各1个)、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子；(2)药品：红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水。课时安排21课时教学过程[板书]课题1金刚石、石墨和C60[引言]我们知道不同元素可以组成不同物质，那么，同种元素可以组成不同物质吗?[展示]金刚石，石墨、C60分子模型[介绍]金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质。[教师]你能得到什么结论?[学生总结]同种元素可以组成不同的物质。[引导]观察金刚石样品，试描述有关物理性质。[学生观察、讨论、总结]无色透明、正八面体形状。[展示]玻璃刀[介绍]刀头上镶有金刚石，用它来裁玻璃。[设问]你想到了什么?[学生发言]金刚石很硬，所以可用来裁玻璃。[板书]一、碳的单质1．金属石很硬，可用来切割玻璃。[介绍]金刚石经仔细琢磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品——钻石，它的价格比金刚石还高，现在带钻戒的人越来越多，说明人们的生活水平越来越高。[引导]观察石墨样品，试描述有关物理性质。[学生观察描述]深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体。[引导]用手触摸一下石墨，有何感觉?[学生]石墨很软、有滑腻感。[介绍]由于石墨很软，所以常用石墨作铅笔芯，但由于太软，光用石墨作笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以增加硬度。最软的铅笔是6B，最硬的铅笔是6H，HB铅笔则软硬适中。[演示实验]把一根6B的铅笔芯和导线连接在一起，接上电池和灯泡，接通电源后，观察灯泡是否发亮。[学生观察]灯泡发亮。[设问]看到这个现象，你想到了什么?[学生讨论回答]石墨有良好的导电性。[展示]干电池中的石墨电极。3[教师]石墨有良好的导电性，所以在生活中用途很广。试总结石墨的重要性质。[学生]石墨很软、有良好的导电性。[板书]2．石墨很软、有良好的导电性。[介绍]生活中常接触到的木炭、活性炭、焦炭、炭黑，这些都是由石墨微小晶体和少量杂质构成的。其中木炭、活性炭用途很广，你想知道它们有什么性质吗?[活动探究]在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭(或活性炭)，轻轻振荡，观察现象。[学生活动][交流]我们可以看到淡红色的水颜色褪去。[教师]木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性。另外活性炭的吸附性更强。[板书]3．木炭、活性炭有强吸附性。[设问]利用这一性质，活性炭会有什么用途?[学生发言]1．防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的；2．冰箱的除味剂；3．制糖工业的脱色剂。[展示]防毒面具[讨论]结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系。[结论并板书]4．性质用途[教师]随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳管。[展示]C60分子模型[投影]4[介绍]这是一个C60分子，它由60个碳原子构成，分子形似足球，又名足球烯。[设问]上面我们认识了三种碳的单质，它们的性质类似吗?[学生回答]性质各不相同。[总结并板书]5．不同元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。如：金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。[过渡]在了解了单质碳物理性质后，本节课重点了解碳的化学性质。[板书]二、碳的化学性质[投影]资料：我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色。[设问]这说明了什么?[学生讨论回答]常温下，碳的化学性质不活泼。[板书]1．常温下，碳的化学性质不活泼。[设问]若升高温度，又如何呢?[回顾提问]写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式。[学生板演]C+O2CO2[介绍]当碳不充分燃烧时，生成一氧化碳。[总结板书]2．高温下，碳能跟多种物质反应。(1)跟氧气反应：C+O2CO2(充分燃烧)2C+O22CO(不充分燃烧)[引导]碳在高温时还有重要的性质。[活动与探究]把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管(如图)，用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。[学生活动][交流]现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。分析得产物为二氧化碳、铜。5[设问]上述反应的反应物、生成物、条件都已确定，你能写出反应的化学方程式吗?[学生板演][板书](2)跟某些氧化物反应2CuO+C2Cu+CO2↑[分析]从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化?是谁导致了这种变化?[讨论回答]CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。[讲解并板书]3．还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。[练习]焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑请问：这个反应是否是还原反应?若属于还原反应，哪种物质具有还原性?[回答]此反应是还原反应，其中碳具有还原性。[介绍]工业上常利用碳的还原性，制取多种金属。[反思]通过本节课的学习，你有何收获?[小结]本节课我们学习了碳的单质。首先认识了几种不同的碳单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。然后重点分析总结了碳的化学性质，最后总结出了还原反应及还原性的概念。[作业]习题2、3、4，家庭实验2。板书设计课题1金刚石、石墨和C60一、碳的单质1．金刚石很硬，可用来切割玻璃。2．石墨很软，有良好的导电性。3．木炭、活性炭有强吸附性。4．性质用途二、碳的化学性质1．常温下，碳的化学性质不活泼。2．高温下，碳能跟多种物质反应。(1)跟氧气反应：C+O2CO2(充分燃烧)2C+O22CO(不充分燃烧)6(2)跟某些氧化物反应，2CuO+C2Cu+CO2↑3．还原反应：含氧化合物内的氧被夺去的反应。还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。考题回顾1．碳的单质中，质地较软，常用作电极的是…………………………()A．金刚石B．活性炭C.炭黑D．石墨2．金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的单质，关于它们的说法正确的是…………………………………………………………………()①碳原子的排列不同②化学性质相似③物理性质相似④是同一种物质⑤完全燃烧都生成二氧化碳⑥都是黑色固体3．“依靠科学，战胜非典”，佩戴一种含有活性炭的口罩可以预防“非典”，这是利用了活性炭的___________作用。4．我国的黑白山水画用的墨汁主要成分为炭黑的微粒，用这种墨汁画的国画千百年都不易褪色，这是因为墨汁中的炭……………………………()A．具有氧化性B.具有还原性C.具有吸附性D．常温下化学性质稳定5．金刚石和石墨的性质有很大差异的原因是………………………·()A．金刚石和石墨是由不同种元素组成的B.金刚石是单质，而石墨是化合物C.金刚石和石墨里碳原子的排列不同D．金刚石不含杂质，而石墨含杂质答案：1．D2．①②⑤3.吸附4．D5．C备课资料1．C60的结构C60以60个碳原子作为顶点，组成一个32面体。其中12个面是五边形，20个面是六边形，正好是一个削20面体的每个顶点，像足球一样的多边形体，在这样的分子中，每个碳原子都满足sp2杂化轨道的要求，与其他三个碳原子相连，等价地组成一个五元环和两个六元环。由于它具有这种特殊结构，因此现在更形象地称它为足球烯(footballene，soccerballene)。2．硬度计鉴定矿物相对硬度的标准——摩氏硬度计，由德国矿物学家摩氏(FriedrichMohs，1773～1839)在1822年提出，故名。它是由十种常见的矿物组成，按其本身硬度依次(从小到大)排列：(1)滑石；(2)石膏；(3)方解石；(4)萤石；(5)磷灰石；(6)长石；(7)石英，(8)黄玉，(9)刚玉；(10)金刚石。鉴定时可在未知矿物上选一平滑面，用上列已知矿物的一种加以刻画。如果在未知矿物面上留下刻痕，则表示已知硬度比未知矿物高；如相反，则未知矿物在已知矿物面上留下刻痕。如此依次试验，即可求得未知矿物的相对硬度。7如果把十种矿物名称做些简化，并断成三句韵语如：“滑、膏、方，萤、磷、长，石英、黄玉、刚、金刚。”这样整理后，念起来上口，便于记忆。3．防毒面具防毒面具主要分面罩、呼吸管和滤毒罐三部分。面罩是橡皮和橡皮布制成的，上有眼镜，在鼻口处有二通道，一接吸气管，受入气活瓣的控制(只能吸气不能呼气)；另一通道呼出气体，受吐气活瓣控制(只能排气不能进气)。滤毒罐里起主要作用的有活性炭层、化学吸收剂层和防烟滤层，在不同滤毒罐里各层排列顺序不尽相同。4．碳的发现发现人：不详。发现年代：不详。发现过程：古代即被发现。元素描述：碳可以形成数量极多的同素异形体和化合物，它的同素异形体主要有结晶形的石墨、金刚石和无定形碳(微晶形碳)；由它形成的有机物数量庞大，是形成动植物的重要元素之一。单质碳是一种相当惰性的物质，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。但加热时，可以与氧生成一氧化碳或二氧化碳；热的氧化剂如浓硝酸和浓H2SO4可将碳氧化。高温时，许多金属和碳能发生作用，生成金属碳化物；是钢铁和某些其他合金中的重要组成部分；卤素中只有氟能与单质碳作用。元素来源：在天然气和石油中，碳以烃类化合物存在；在大气中以CO2形式出现；动植物体中都含碳元素；岩石矿物中以碳酸盐的形式存在，如石灰石(CaCO3)和孔雀石〔CuCO3·Cu(OH)2〕等。元素用途：是化工、冶金工业方面的重要的原料。元素辅助资料：碳是自然界中分布相当广泛的元素之一。自然界中以游离状态存在的碳有金刚石、石墨和煤，各种形态的煤在自然界中分布很广。煤中含碳可达99％。碳的化合物更是多种多样，从空气中的二氧化碳和岩石，土壤中的各种碳酸盐，到动植物组织中的有机化合物，碳元素扮演着主要角色，可以说没有碳元素就没有生机盎然的地球。人们还可以轻易地取得碳的一些游离状态的产物，如木炭、黑碳、炭黑等等。这就决定了碳在人类有史以前很早很早就被发现和利用了。由石器时代进入青铜时代的过程中，木炭不仅被人们用作燃料，而且还被用作还原剂(参见铜元素)。随着冶金工业的发展，人们寻找比木炭更廉价的燃料和还原剂，这样，人们找到了煤。英国到13世纪才建矿采煤，比我国晚了有一千多年，而欧洲在18世纪初才知炼焦，这也比我国晚约一个世纪。碳的同素异形体石墨在我国古代文献也是煤的别名。它在16世纪间被欧洲人发现，曾被误认为是含铅的物质，而被称为“绘画的铅”。直到1779年，瑞典化学家舍勒指出将石墨与硝酸钾共溶后产生二氧化碳气，确定它是一种矿物木炭。碳的另一种同素异形体金刚石，在古代印度的著述中常常提到。印度出产金刚石，南美洲巴西和非洲南非也先后发现金刚石。