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第六单元碳和碳的氧化物
课题1碳单质的多样性
第1课时碳的单质
1.核心素养
(1)了解金刚石和石墨的物理性质和主要作用。
(2)知道不同的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。
(3)以碳的单质为载体,引导学生形成观念:①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途;②科学发展是无止境的。
2.教学重点
金刚石、石墨、木炭和活性炭的物理性质和用途。
3.教学难点
物质的结构与性质、性质与用途的关系。
4.教学建议
【建议1】有关物质的结构与性质、性质与用途的关系。
(1)观察下列图片,总结物质的结构与性质的关系。
(2)石墨为什么能作干电池的电极?石墨为什么可制铅笔芯?用金刚石制玻璃刀利用了它的什么性质?
(3)通过对问题(2)的理解,请你总结一下物质的性质和用途的关系。
(4)你知道为什么食品包装用氮气作保护气,金属铜能作导线,H2O和H2O2的组成元素相同而性质却不同吗?
【建议2】比较木炭和活性炭吸附性的强弱。
教师演示木炭吸附性实验,同时做一个活性炭吸附性的对比实验:取两个50mL的烧杯,各加入20mL蒸馏水,然后各滴入2滴红墨水,分别放入相同质量的木炭和活性炭,比较溶液中红色褪去所需的时间,进而确定两者吸附性的强弱。
教学过程
一、情景导入
【师讲解】物质是由元素组成的。例如氧气是由氧元素组成的,氢气是由氢元素组成的,水是由氢、氧两种元素组成的。不同的元素组成不同的物质。那么,有没有同一种元素组成不同种物质的例子呢?
【师问】氧元素能组成哪些单质?
【师问】磷元素能组成哪些单质?
【师问】由此说明什么?
【师讲解】碳元素能不能组成不同的单质呢?研究表明:金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。今天,我们就来学习金刚石、石墨和C60。
二、合作探究
探究点①碳的单质
(1)金刚石
【提出问题】通过前面的学习,我们知道不同的元素可以组成不同的物质,如氧气是由氧元素组成的,氢气是由氢元素组成的,那么,同种元素可以组成不同的物质吗?
【归纳总结】同种元素可以组成不同的物质,如氧气和臭氧(O3)都是由氧元素组成的,红磷和白磷都是由磷元素组成的。
【过渡】金刚石、石墨和C60是庞大的碳家族成员,它们均是由碳元素组成的单质。
【投影展示】
【归纳总结】纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。金刚石是天然存在的最硬的物质,故其可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属等。
(2)石墨
【过渡】金刚石对光有折射和散射作用,但同样由碳元素组成的石墨和金刚石相比,外表要暗淡许多。同样是由碳元素组成的,石墨会有哪些不同的性质呢?同学们请用铅笔刀削点铅笔芯粉末,用手触摸一下有何感觉?
【课堂实验】验证石墨的导电性。
【提供器材】利用实验材料(2B铅笔芯、干电池、导线、小灯泡)设计实验,探究石墨的导电性。(教师巡视指导)
【思考】通过实验和阅读教材,完成下表。
物质性质
用途
石墨
颜色
形状
硬度
导电性
【提出问题】生活中可能会接触到木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质,这些物质的主要成分也是碳单质,它们的结构与石墨类似,它们都具有哪些主要性质呢?
【演示实验】如图所示,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),轻轻振荡锥形瓶,观察现象。
【归纳总结】
现象
水的颜色逐渐变浅,最终褪为无色
分析
木炭(或活性炭)具有吸附性,吸附了水中的色素,色素减少,导致水的颜色逐渐变浅直至无色
【讨论交流】物质的性质决定用途,根据木炭(或活性炭)具有很强吸附性这一性质,你能推测出木炭(或活性炭)有哪些用途吗?
【归纳总结】木炭可用来吸附食品或工业产品里的色素,也可以吸附异味。活性炭的吸附作用比木炭强,主要用途如下:①作防毒面具里的滤毒罐;②作冰箱的除味剂;③作制糖工业的脱色剂。
【演示实验】将一根2B铅笔的铅笔芯和导线连接在一起,接上电池和灯泡,电路接通后,观察灯泡是否发亮。
【提出问题】结合物理学中的相关知识,想一想灯泡为什么会发亮?
【归纳总结】石墨具有良好的导电性。
【讨论交流】石墨具有良好的导电性,在生产、生活中用途很广。列举出生活中利用石墨导电性的一些实例。
(3)C60
【过渡】随着科技的发展,新形态的碳单质逐渐被人们发现,其中发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60。
【归纳总结】每个C60分子由60个碳原子构成,形似足球,又被称为足球烯。
【拓展延伸】金刚石、石墨和C60的性质比较及用途:
物质
金刚石
石墨
C60
物理
性质
外形
无色透明、正八面体形状的固体
深灰色、不透明的细鳞片状固体
形似足球
光泽
加工研磨后有璀璨夺目光泽
有金属光泽
硬度
天然存在的最硬的物质
很软
用途
裁玻璃、做钻头、做装饰品等
做
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