人教版化学九年级上册6.1金刚石、石墨和C60导学案

《金刚石、石墨、C60》 导学案 【学习内容】 人教版九年级化学第 6 单元课题 1 《金刚石、石墨、C60》 【学习目标】 1．知识与技能 (1) 知道不同元素可以形成不同物质，同种元素也可以形成不同物质；了解金刚石、石 墨和 C60 都是由碳元素形成的单质； (2) 概括说出金刚石和石墨的物理性质及用途；了解木炭和活性炭的吸附性； (3) 掌握碳的化学性质，并能根据碳单质的化学性质知道相应的用途。 2．过程与方法 (1) 通过对金刚石、石墨和 C60 中碳原子排列方式的分析，懂得物质结构、性质和用途 之间的关系，知道应用微观粒子模型学习化学；同时培养学生分析问题的能力； (2) 通过联系生活、生产实际的事实，学习碳单质的性质和用途，培养学生理论联系实 际的分析方法。 3．情感态度与价值观 通过对金刚石、石墨和 C60 的学习，结合介绍碳纳米管、单层石墨片、人造金刚石和 金刚石薄膜，学会用发展的眼光看物质、提高学生的科学素养。 【学习重点、难点】 重点：1．通过对金刚石、石墨和 C60 中碳原子排列方式的分析，懂得物质结构、性质 和用途之间的关系； 2．碳单质的化学性质----可燃性和还原性。 难点：1、物质结构、性质和用途之间的关系； 2、木炭和活性炭的吸附性； 3、碳单质跟氧化铜等金属氧化物的反应表明碳单质具有还原性。 【课前准备】 1、 教师准备：玻璃片、玻璃刀、钻戒、金刚石、石墨和 C60 分子模型、自制活性炭净水器、 红墨水、木炭、烧杯、玻璃棒、冰箱去味剂、炭雕、氧化铜、澄清的石灰水、木块、火 柴、铁架台、（带铁夹）、试管、酒精灯、橡皮塞、导气管 2、 学生准备：6B 铅笔、6H 铅笔各一支、铅笔刀、简易电路一套（短导线、小灯泡、两节 1 号干电池） 【学习过程】 一、导入新课： [导入问题] 什么叫单质？一种元素只能形成一种单质吗？展示“钻石恒久远，一颗 永流传”、昂贵的钻戒和普通的黑黑的铅笔芯，它们的主要成分都是由碳元素组成的， 你相信吗？（引出课题） 板书课题：课题 1 金刚石、石墨、C60 [设计意图] 从概念和实物入手，激发学生学习兴趣，引入课题。 二、新知探究 ㈠探究金刚石、石墨的物理性质及相应用途 [实验探究 1] 【导】展示一幅纯净金刚石图片，纯净金刚石可以加工成璀璨夺目的钻石，这利用了金 刚石的哪些物理性质？ 【学】学生观察颜色和状态。学生思考、回答： 金刚石可以加工成钻石，是由于纯净金刚石是 色，正八面体的固体。 【点拨】金刚石经过加工后，形成多个面，光线进入后多次折射和反射，看起来璀璨夺 目。 【导】玻璃刀的前端镶嵌有一小块金刚石。教师演示用玻璃刀裁玻璃。这利用了金刚石 的什么物理性质？ 【学】学生观察、分析后，回答： 金刚石可以做玻璃刀是由于它的硬度比玻璃 。 【点拨】金刚石是自然界中硬度最大的物质 [实验探究 2] 【导】铅笔芯的主要成分是石墨和粘土。石墨有哪些物理性质呢？利用这些性质，石墨 有什么用途？ 【学】学生完成下列实验： 1、学生分别用 6B 铅笔、6H 铅笔在纸上画一画，并用铅笔刀削些 6B 铅笔铅笔芯的粉 末，用手捻一下铅笔芯粉末，有什么感觉并观察颜色？ 2、学生将 6B 铅笔铅笔芯连接到电路中，观察小灯泡是否发亮？ 3、将玻璃刀代替 6B 铅笔铅笔芯连接到电路中（金刚石接触干电池的金属帽），观察小 灯泡是否发亮？ 学生完成实验后，回答： 实验 1：纸上留下 色痕迹，硬度 （硬或软），可以做 ；有 感 可以做高温机器的 剂。 实验 2：小灯泡 ，说明石墨能 ，可以做 。 实验 3：小灯泡 ，说明金刚石 导电 【点拨】6B 铅笔中的 B 是黑色 black（石墨的含量），B 前数值越大含石墨越多，颜色 越深，笔芯越软；6H 铅笔中的 H 是硬度 hard（粘土的含量），H 前数值越大含粘土越多， 颜色越浅，笔芯越硬；石墨熔点高，具有润滑性，可以做高温机器润滑剂；石墨具有导电性 可以做电刷、干电池的石墨电极。 [设计意图] 通过学生动手实验和观察，对比感知金刚石、石墨的物理性质和用途。 【导】金刚石和石墨都是由碳元素形成的单质，它们的物理性质为什么存在明显差异 呢？师展示金刚石、石墨的分子模型。 【学】学生观察并比较金刚石、石墨的分子模型有何不同，讨论并回答下面问题： 金刚石和石墨的物理性质存在明显差异，是由于构成它们的碳原子 不同。 【点拨】生活中用砖砌墙时，砌的厚度、砖的摆放方式不同，使得墙体的坚固程度不同。 一个个碳原子好比一块块的砖，碳原子排列方式不同使得金刚石和石墨的物理性质存在 明显差异。 [设计意图] 通过对以上内容的分析，让学生懂得物质结构决定性质、性质决定用途；， 知道应用微观粒子模型学习化学；同时培养学生分析问题的能力。 [实验探究 3] 【导】日常生活和工农业生产中，我们常常用到木炭、焦炭、活性炭、炭黑等，这些物 质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似。木炭、活性炭有哪些物理性质和用途呢？ 教师实验： 1、在烧杯中倒入适量水，滴入几滴红墨水（得到红色液体），分成三份。其中一只烧 杯中，加入几块木炭，用玻璃棒搅拌，观察现象。 2、将一份红色液体倒入自制活性炭净水器中，观察现象。 3、将一块海绵放入一份红色液体中，观察现象。 【学】学生观察现象后完成下面问题： 实验 1 现象： ；实验 2 现象： ；实验 3 现象： 。 【导】红墨水（颜料）哪去了？说明木炭、活性炭有什么物理性质呢？为什么有这样的 物理性质呢？ 【学】观察海绵，海绵具有 的结构。 【点拨】由于木炭、活性炭具有类似海绵的疏松多孔结构，所以可以除去红墨水中的颜 色。木炭、活性炭的这种性质叫吸附性，属于物理性质。可利用吸附性更强的活性炭制成冰 箱去味剂、炭雕制品、防毒面具、净水器滤芯来吸附异味、毒气和色素、净水等，在制糖工 业也可以利用活性炭来脱色以制白糖。 [设计意图] 通过对比实验和类比，突破木炭、活性炭的吸附性这一难点，进步理解结 构决定性质。 【导】人们还发现了其他的碳单质。引导学生阅读教材 P108—110 C60 部分内容和资料 卡片、化学-技术-社会。 【学】阅读教材后，完成下面问题： 1、每个 C60 分子由 个原子构成，属于 （单质或化合物）； 2、C60 分有可能广泛应用于 、催化、 、 和生物等领域。 3、碳纳米管由 组成，属于 （单质或化合物）； 【点拨】展示 C60 分子模型，它的足球结构很稳定，决定了它具有一些特殊的物理性质 和化学性质。物质结构决定了性质、性质决定用途。 [设计意图] 通过学生自学，学会用发展的眼光看物质、提高学生的科学素养。 ㈡探究 碳单质的化学性质 【导】碳元素可以形成不同单质，其物理性质也各不相同，那么，它们的化学性质是否 不同呢？ 【学】学生讨论后，师生共同总结：它们都是由 元素形成的单质，化学性质 。 【导】碳单质有哪些化学性质呢？出示下列材料： 1、我国古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写和绘制的字画能够保存很长时间 而不变色； 2、木质的电线杆，将要埋入地下的部分表面烧焦，木头不易腐烂； 3、书写要保存的文书档案，要求用黑色的碳素墨水。 【学】结合材料和已知回答： 1、上述事实说明常温时碳单质的化学性质 ； 2、碳原子的结构示意图为 ；常温下， （难或易）得失电子。 [设计意图] 通过事实，认识常温下，碳的化学性质不活波。化学就在身边。 【导】你学过木炭参与的反应吗？ 【学】学生回顾后，回答： 1、木炭在氧气中燃烧的现象 ，化学方程式为 ； 2、上述反应体现了木炭具有 性，可以做 。 【导】在冬季用木炭取暖时，常发生中毒事件。是由于木炭不充分燃烧生成一氧化碳 造成的。一氧化碳与人体内血红蛋白结合使人中毒。 【学】学生完成木炭不充分燃烧的化学方程式： 。 【点拨】以上两个反应说明，反应物的量不同生成物可能不同。 [实验探究 4] 【导】碳还有什么化学性质？ 教师展示课本 “用木炭还原氧化铜”实验装置图，介绍药品（氧化铜粉末和研细的木 炭粉的质量比大约 10 ：1）并提出问题，引导学生仔细观察实验。 问题：1.酒精灯为什么加金属网罩？ 2.试管口为什么要略向下倾斜？ 3.观察到什么现象？说明生成哪些物质？ 【学】学生观察、思考、讨论后回答下面问题： 1、酒精灯加金属网罩的目的是 ； 2、试管口要略向下倾斜是防止 ； 3、实验现象：试管中， ；澄清的石灰水 ； 4、反应的化学方程式为 。 【点拨】该反应实质：碳夺得氧化铜中的氧发生氧化反应生成二氧化碳，氧化铜中的氧 被夺走发生还原反应生成铜；在反应中，氧化铜提供氧具有氧化性，碳夺得氧化铜中的氧具 有还原性。利用碳的还原性可用于冶金工业。 【学】学生完成下列化学方程式： 1、焦炭在高温条件下还原氧化铁： 2、高温的煤炉中，碳和二氧化碳反应生成一氧化碳： [设计意图] 通过学生已知和实验分析，认识高温时碳的化学性质；结合化学方程式从得失 氧的角度分析，突破还原性这一难点 三、课堂小结 通过本节课的学习，有哪些收获和困惑呢？ 我的收获： 。 我的困惑： 。 达标测评 1、下列关于金刚石、石墨、C60 的说法不正确的是 （ ） A.它们的物理性质不同 B.它们碳原子的排列方式不同 C.它们的化学性质不同 D.金刚石硬度大，可切割大理石 2、碳家族中，C60 的分子结构形似足球（如下图所示）。关于 C60 的说法中，错误的是（ ） A．它是一种单质 B．每个 C60 分子由 60 个碳原子构成 C．它与金刚石是同一种物质 D．它完全燃烧后的产物是 CO2 3、 下列物质的用途利用其化学性质的是 （ ） A．石墨作铅笔芯 B．金刚石作钻头 C．干冰作致冷剂 D．天然气作燃料 4、我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间 而不变色，这是因为单质碳具有 （ ） A．可燃性 B．还原性 C．在常温下，化学性质不活泼 D．吸附性 5、炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品（如右图），其主要成分是木炭。下列说法 中错误的是 （ ） A.炭雕作为艺术品可以长久保存 B.炭雕能吸附室内微量的有害气体 C.摆放炭雕必须远离火种 D.将炭雕的下脚料研成粉末，与氧化铜粉末共热，不能发生反应 6、某中学化学兴趣小组按照课本实验方法（如图甲），做木炭与氧化铜反应实验时，发现很 难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。 【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更 明显？ 【查阅资料】铜有+1 和+2 两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4 或 澄清的 石灰水 C+CuO 止水夹 澄清的 石灰水 C+CuO 甲 乙 -4。 【猜想与假设】 （1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为 。 （2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验 现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。 【分析与交流】 （1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是 。 （2）小周建议用图中的乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放 置的作用是 。 [测评题设计意图] 利用前 5 道选择题固化基础，第 6 道实验探究题利于提升能力。 兴隆县第二中学的杨万顺、王国良等人协助完成。