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金刚石、石墨和C60教案(新人教版九年级上册)

作者:佚名 教案来源:网络 点击数:

金刚石、石墨和C60教案(新人教版九年级上册)

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第六单元 碳和碳的氧化物
 
课标要求
1.知识与技能
(1)了解金刚石、石墨、C60等碳单质的物理性质和用途。
(2)单质碳在常温下的稳定性和升高温度时的化学活泼性。
(3)掌握二氧化碳的实验室制备原理及方法,学会实验室制取气体的一般方法。
(4)认识CO、CO2的主要物理性质及化学性质。
(5)认识CO2对人类生活、生产的影响,了解CO的毒性以及对环境的污染。
2.过程与方法
(1)通过实验和对实验现象的分析,掌握单质碳的可燃性和还原性。
(2)通过比较分析归纳O2、CO2的制备方法,学会实验室制取气体的一般方法和基本思路。
(3)学会观察和描述有关CO2和CO的性质实验,并从实验事实归纳CO2和CO的某些性质特点。
3.情感、态度与价值观
(1)通过介绍碳的多种单质在生活、生产及科技中的应用,学会用发展的眼光看问题。
(2)通过对实验室制取气体的思路的探究,培养学生的团队精神及科学思维能力。
(3)通过学习CO2过量排放产生“温室效应”和CO的毒性,增强学生的环保意识。
教材分析
本单元是继第二、第四单元学习空气、氧气和水以后,学习的又一个“元素及其化合物知识”单元,学习碳及其氧化物的性质以及它们之间的衍变关系。这里既是对前一阶段启蒙学习能力达成的检验——需要全面运用启蒙阶段学习所积累的化学知识与技能,又是为以后学习燃料及其利用、酸和碱、盐和化肥等单元的内容打基础、作铺垫,具有承上启下的地位。
本单元知识主要包括二氧化碳、一氧化碳和碳单质的性质和用途,实验室制取二氧化碳所用的药品、发生装置、收集装置的选择、检验和验满的方法,所用的试剂、装置及收集方法的原因等。教材注意引导学生采用体验学习与探究学习的方式,在呈现方式上注意教学情境的创设和联系学生的生活实际;教材内容紧密联系社会和高新科技;教材中许多内容是以图代文,图文并茂,有利于激发学生的学习兴趣。
教学重点:碳及碳的氧化物的性质;实验室中制取二氧化碳的装置;引导学生以发展的观点看待碳的单质;培养学生关注社会和环境的责任感。
教学难点:探究实验室中制取二氧化碳的装置,通过比较、归纳,较为系统地认识几种含碳物质间的相互关系。
二氧化碳的主要性质和用途、碳单质的物理性质及用途一直都是各省市中考考查的重点和热点。
学情分析
本单元的学习是在学生具备了一定的化学基本概念和基本技能之后深入、细致地研究具体物质,内容紧密联系社会和高新科技,可以冲淡学生在学习物质构成以及元素符号、化学式、化学方程式等化学用语中产生的枯燥感。加之本单元的实验贴近学生生活实际、重视学科间的联系、注重探究能力培养,可以有效地恢复学生在第五单元学习中受到影响的学习化学的兴趣。

教学建议
(1)注意采用体验学习与探究学习的方式。例如,课题2在给出了实验室中制取二氧化碳的反应原理以后,引导学生在制取氧气的基础上,探究实验室中制取二氧化碳的装置。
(2)教材内容在呈现方式上注意教学情境的创设和联系学生的生活实际。例如,在介绍金刚石和石墨用途时,注意联系学生生活中用到或见到的物质,如玻璃刀、铅笔芯、无轨电车等。
(3)教材内容紧密联系社会和高新科技。例如,教材中介绍了人造金刚石和金刚石薄膜、C60分子及碳纳米管和温室效应等内容。

课题1 金刚石、石墨和C60(共2课时)

第1课时 碳的单质


教学目标
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)了解木炭、活性炭的吸附性。
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。
(2)通过木炭、活性炭对红墨水的吸附实验,学会用对比实验的方法来解决实际问题。
情感、态度与价值观
通过对C60、碳纳米管的发现及研究的介绍,学会用发展的眼光看问题,提高学生的科学素质。
重点难点
重点
金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析,物质的结构、性质和用途之间的关系。
难点
物质的结构、性质和用途之间的关系。
教学准备
教师用具
金刚石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、2B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
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;
药品:红墨水,烧烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水

 

 

教学流程
新课导入—实验引入
↓    ↓
合作探究—碳的几种单质的性质及用途
↓    ↓
课堂小结—归纳总结本节课的收获,并谈谈自己的体会
教学设计
 
续表
 

 

 

 

 

续表
 

 

 

 

 

 

板书设计
 
教师随笔
 
备课资料
化学知识卡片
瞧瞧碳单质这一家子
使得碳和碳的化合物成为最庞大的家庭,碳单质一家子功不可没。这不,原先以为只有金刚石和石墨两个孪生兄弟,现在却发现了C28、C32、C50、C60、C70、C78、C84、C90、C94……C240、C540等一系列碳单质。这样一来,碳单质一家子就有了多胞胎兄弟,真可谓人丁兴旺。更让人难以置信的是,碳单质这家子个个本领出众,让人刮目相看。
金刚石具有空间网状结构,十分坚硬,对于裁割玻璃、制作钻头、钻凿岩石、制作切割机械等绝活是手到擒来。价值不菲的装饰品——钻石上闪烁着耀眼的光芒,原来也是金刚石的功劳呢!
石墨具有层状结构,深灰色,质软,常用于和黏土粉末按一定比率混合制造铅笔芯;石墨能导电,可用来作电极;石墨粉润滑性强,耐高温,可用来作高温作业下的润滑剂。
第一次世界大战时,德国使用毒气,对俄军造成了威胁。要不是活性炭帮了大忙,数以万计的俄国士兵都难逃毒手。原来,吸附色素、异味、毒气等是活性炭的拿手好戏。其疏松多孔的结构使活性炭在防毒面具中大展身手。
1985年英国萨塞克斯大学的波谱学家克罗托与美国莱斯大学柯尔、斯莫利两名教授合作研究,发现碳元素可以形成由60个或70个碳原子构成的有笼状结构的C60和C70分子,这一发现引起科学界特别是物理学和化学界的强烈反响,成为20世纪后半叶的重大科学发现之一。11年后,三位科学家因为发现C60并提出其分子结构模型而荣获1996年诺贝尔化学奖。
C60分子是由60个碳原子组成的一个中空的球形32面体,又称截角12面体,其表面包含20个正六边形和12个正五边形。由于该球分子外形酷似由12块黑色五边形和20块白色六边形拼合而成的足球,所以将这种C60分子结构命名为巴克明斯特•富勒烯,简称富勒烯,又称巴基球或足球烯。现在富勒烯实际上已成为以C60为代表,包括C70等在内的全碳分子家庭的统称。
自意外地发现了巴基球以来,其以新颖、奇特的物理、化学性质及在超导、航天等高新技术领域的潜在应用前景备受青睐。日本科学家1991年发现了管状C60分子——碳纳米管。它是碳原子结成六角形的网状圆桶形结构,强度大约是钢的50到100倍,它们只需是铜质量的1/6就能达到以与铜相同的导电性,导热性能胜过钻石,因此被视为纳米材料中的希望之星。
与巴基球本是“一家子”的煤是地球上最佳的富碳环境之一。1999年,我国云南的煤炭中发现了“巴基葱”。这中洋葱状富勒烯是一种以C60为核心生成的同心多层球面套叠结构的碳分子。由于其碳原子一层套一层就像洋葱似的,故名“巴基葱”。它是除球状、管状外,富勒烯的又一种存在形式。
碳单质的孪生兄弟们以多种迥异的形态存在,是化学中的一大奇观。更为令人赞叹的是,它们都是高新技术的行家里手,这不能不说是奇上加奇了。
 

第2课时 单质碳的化学性质


教学目标
知识与技能
知道单质碳的化学性质,并能根据碳单质的物理性质、化学性质开发其不同用途。
过程与方法
通过古人用炭或墨作的字画久不褪色的事实,和升高温度碳也能发生化学反应的实验探究,使学生明白物质化学性质的活泼与稳定都是相对的。
情感、态度与价值观
通过对碳的不同单质有不同用途的讨论探究,体会物尽所用、人尽其才的道理。
重点难点
重点
碳的化学性质——可燃性、还原性。
难点
碳跟氧化铜等金属氧化物的反应表明碳具有还原性。
教学准备
课本第110页[实验6-2]所需的有关器材及药品。
教学流程
新课导入—展示图片,设问引入
↓     ↓
合作探究—碳的化学稳定性 碳的可燃性与还原性
↓     ↓
课堂小结—学生归纳总结本课时知识
↓     ↓
巩固拓展—完成本节知识的拔高练习,提高灵活运用知识的能力
 
教学设计
 

 

 

 

 

板书设计
 教师随笔
 
备课资料
趣味化学资料
孪生兄弟比高低
不知何年何月,碳家庭养育了一对孪生兄弟。老大名叫金刚石,生得通体透亮,膀阔腰圆,英俊之气咄咄逼人;老二名叫石墨,长得黑不溜秋,柔软无比,毫无男儿阳刚之气。
自古孪生七分似,怎耐这对兄弟犹如天壤之别,让人好生狐疑。
其实,兄弟俩的身份千真万确,容不得怀疑。金刚石和石墨都是由碳元素形成的单质,兄弟俩的性格之所以不同,只是由于组成它们的碳原子的排列方式不同而已。金刚石是结晶碳,每个碳原子周围有4个碳原子,距离都是相等的,原子之间组成一个强有力的整体。而石墨内部的碳原子同相邻的碳原子的距离是不相等的。离得较远的两个原子之间的拉力较弱,容易断裂分手,这样,金刚石和石墨就出现了硬和软的不同“个性”。
在化学王国里,像金刚石和石墨这种由一种元素(即碳元素)形成的不同性质的物质,叫做同素异形体。其实,金刚石和石墨只是它们许多孪生兄弟中的两个呢,它们的兄弟还有炭黑、木炭、活性炭、焦炭等,碳元素真是一位伟大的母亲。
金刚石身价百倍,价值连城,风流国王用来装饰皇冠,点缀权杖,耀武扬威达四方。它一身钢筋铁骨,铜头铁脑,刀砍不入,枪打不进,钻石如土,削铁如泥。它充当钻探机的钻头,开凿坚硬的岩层锐不可当,切割大理石、坚硬的金属真是手到擒来。
石墨虽貌不如兄,却也能以柔克刚,是最软的矿物之一。耐热、耐火、耐酸本领无与伦比,传热、导电独怀绝技。它可制成铅笔、干电池的电极,它也有十八般武艺。
“血浓于水”。毕竟是同根同宗同种,外形虽有差别,内质并无两样。通过一定的外科“整形手术”,这对孪生兄弟居然能互换面孔,金刚石可以变成石墨,石墨也可以变成金刚石,它们再也不会有什么遗憾的了。

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