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人教版九年級(jí)上冊(cè)化學(xué)《金剛石、石墨和C60》教案
教學(xué)目標(biāo)
1、 知識(shí)目標(biāo):知道不同的元素可以組成不同的物質(zhì),同一種元素也可以組成不同的物質(zhì);了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和主要用途;了解木炭和活性炭具有吸附性。
2、 能力目標(biāo):通過(guò)對(duì)金剛石、石墨和C60中碳原子的排列方式及空間結(jié)構(gòu)的分析,知道物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途三者之間的相互關(guān)系;通過(guò)木炭(或活性炭)吸附作用演示實(shí)驗(yàn)的探究,讓學(xué)生知道對(duì)比實(shí)驗(yàn)是研究問(wèn)題的常用的方法。
3、 情感目標(biāo):通過(guò)對(duì)案單質(zhì)新的形態(tài)的發(fā)現(xiàn)及其簡(jiǎn)單的介紹,學(xué)生能以發(fā)展的觀點(diǎn)看待碳的單質(zhì),認(rèn)識(shí)科學(xué)的發(fā)展具有階段性和局限性。
教學(xué)重難點(diǎn)
物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途三者之間的相互關(guān)系。
教學(xué)過(guò)程
實(shí)物展示炭雕(活性炭)、鉛筆(石墨)、玻璃刀、鉆石吊墜。
問(wèn):從外觀看這些物品區(qū)別很大,它們有什么聯(lián)系呢?
介紹這些物品的組成
它們是一家人,都是由碳元素組成的,是我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容。碳家族人丁興旺,是組成物質(zhì)最多的元素。其中最光耀的是老大金剛石。
問(wèn):根據(jù)老師展示的物品和你的生活經(jīng)驗(yàn),你知道金剛石的哪些應(yīng)用?追問(wèn)相關(guān)的性質(zhì)是什么?
關(guān)于金剛石的用途還有補(bǔ)充的嗎?
金剛石確實(shí)硬嗎?想看看嗎
演示實(shí)驗(yàn):玻璃刀割玻璃
結(jié)論:真是沒(méi)有金剛鉆不攬瓷器活 板書(shū):硬
請(qǐng)看視頻
通過(guò)視頻我們知道金剛石還有什么用途?對(duì)應(yīng)的性質(zhì)是什么?
問(wèn):性質(zhì)與用途是什么關(guān)系?
板書(shū):性質(zhì)決定用途;用途可以體現(xiàn)性質(zhì)
碳老大骨頭硬光彩照人身價(jià)百萬(wàn),有多少人對(duì)它愛(ài)不釋手
請(qǐng)看視頻
金剛石的同胞兄弟石墨有什么用途呢?
老師演示實(shí)驗(yàn):
用鉛筆芯連接使音樂(lè)賀卡歌唱
鉆石連接觀察賀卡唱歌
板書(shū):軟 導(dǎo)電(石墨)
金剛石:不導(dǎo)電
石墨的用途還有補(bǔ)充的嗎?
請(qǐng)看視頻。
上面的資料告訴我們
石墨在生產(chǎn)生活和航天領(lǐng)域中都有應(yīng)用。你知道它可以用來(lái)制炸彈嗎?1999年美國(guó)在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中使用了石墨炸彈。請(qǐng)看視頻
通過(guò)以上了解你能說(shuō)出石墨有什么用途?對(duì)應(yīng)什么性質(zhì)?
都是碳元素組成的單質(zhì),為什么性質(zhì)有這么大的區(qū)別呢?
展示原子模型和課件liuxue86.com
板書(shū):結(jié)構(gòu) 決定性質(zhì) 決定用途
展示金剛石石墨原子模型問(wèn):哪個(gè)是金剛石?
放在學(xué)生手上,問(wèn)他是科學(xué)家,他會(huì)怎么做?
石墨能制成金剛石么?
重新組裝
問(wèn)題:石墨制成金剛石是什么變化?(討論)
石墨在高溫高壓及催化劑的條件下可以轉(zhuǎn)化為人造金剛石
問(wèn):C60也是碳的單質(zhì),能否轉(zhuǎn)化為金剛石?課件給出C60 原子圖
請(qǐng)看視頻C60
C60,由于其特殊的性質(zhì)和用途深得科技工作者的喜愛(ài)。
碳家還有新成員,請(qǐng)看
介紹科技前沿(視頻)
主要介紹碳納米管
如果要你選一根繩子登上月球,你先鋼繩還是碳納米管?
和石墨結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)還有木炭、活性炭等
演示實(shí)驗(yàn):活性炭除去紅棕色氣體中的顏色
看看這瓶子是什么顏色的?
加活性炭有什么現(xiàn)象?
過(guò)一會(huì)再觀察
展示紅色的溶液
問(wèn):用什么方法能讓其變成無(wú)色呢?
我們用含碳的物質(zhì)把顏色去掉
木炭與石頭放在學(xué)生抽屜里
同學(xué)們找找你的抽屜里有什么?
有什么區(qū)別?
木炭體積大而質(zhì)量小說(shuō)明了什么
板書(shū):木炭 活性炭疏松多孔
活性炭是由木炭經(jīng)過(guò)處理后得到的,其表面積更大,吸附效果更好。
比較哪一組做的好
再觀察紅棕色的瓶子
觀察紅棕色瓶子里的色變淺了,變癟了的原因是什么?
吸附性,壓強(qiáng)減小
板書(shū):活性炭具有吸附性
活性炭的用途:凈水器,炭雕
防毒面具
防毒面具為何可以吸附毒氣,不吸附氧氣呢?
與沸點(diǎn)有關(guān),沸點(diǎn)越高,越容易被吸附
鉆石的廣告語(yǔ)是:鉆石恒久遠(yuǎn),一顆永流傳
你能不能給石墨一句廣告語(yǔ)呢?
一首小詩(shī),在家一起讀一下
你有什么感受?
石墨平凡而蘊(yùn)藏著偉大,普通而無(wú)么奉獻(xiàn)。
學(xué)完本課你有什么收獲?
金剛石、石墨和C60教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和用途。
2.知道碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
過(guò)程與方法
通過(guò)對(duì)金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析,懂得物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)對(duì)C60的發(fā)現(xiàn)及研究的介紹,學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看問(wèn)題,樹(shù)立物質(zhì)性質(zhì)決定用途的觀點(diǎn)。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn) 金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
難點(diǎn) 碳跟某些氧化物的反應(yīng)。
教學(xué)工具
儀器:金剛石的分子模型、石墨的分子模型、C60的分子模型、玻璃刀、鉛筆芯、干電池、石墨電極、導(dǎo)線、燈泡、小錐形瓶、試管(大小各1個(gè))、鐵架臺(tái)、酒精燈、網(wǎng)罩、帶導(dǎo)管的塞子、足球 藥品:紅墨水、烘烤過(guò)的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水
教學(xué)過(guò)程
一、導(dǎo)入新課
師:我們知道不同元素可以組成不同物質(zhì),同種元素能組成單質(zhì),那么同種元素能否組成不同的物質(zhì)呢?研究表明,透明的金剛石、灰色的石墨和足球狀的C60都是由碳元素組成的單質(zhì)(展示玻璃刀、C60的分子模型、鉛筆)。它們之間有什么聯(lián)系呢?這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
二、推進(jìn)新課
碳的單質(zhì)
1.金剛石
師:展示金剛石及模型:
生:學(xué)生觀察金剛石樣品后,嘗試描述有關(guān)金剛石的物理性質(zhì):
金剛石是無(wú)色透明的固體,呈現(xiàn)正八面體結(jié)構(gòu)。
師:金剛石可以用來(lái)切割玻璃、水泥,甚至大理石等建筑材料,制作鉆頭用于地質(zhì)鉆探、開(kāi)采石油和打井等。金剛石是自然界中存在的最硬物質(zhì)。
2.石墨
師:金剛石對(duì)光有折射和散射作用,但是同為碳元素組成的石墨,和金剛石相比外表要暗淡許多。
師:展示石墨及模型:
師:(1)用手觸摸一下石墨,有什么感覺(jué)?(2)用石墨在紙上劃一下,會(huì)有什么現(xiàn)象?
生:(1)石墨很軟、有滑膩感。
(2)留下深灰色的痕跡。
師:石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體,常用石墨作鉛筆芯。此外,石墨還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能,用來(lái)制作石墨電極。
師:展示石墨的用途。投影課本上圖6-2。
實(shí)驗(yàn)探究1:木炭和活性炭的吸附性
在兩個(gè)盛有半瓶水的小錐形瓶里,加入一滴紅墨水,使水略顯紅色,將研細(xì)的木炭倒入其中一個(gè)小錐形瓶里,塞上塞子,充分振蕩后過(guò)濾,注意觀察帶紅色的水中顏色的變化。再與另一個(gè)小錐形瓶中未加木炭的原溶液對(duì)比。
現(xiàn)象:紅色消失,液體變無(wú)色。
結(jié)論:紅墨水顏色的褪去是因?yàn)槟咎康奈阶饔谩?BR> 師:木炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),表面積大,具有較強(qiáng)的吸附性,因此能吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素。活性炭的吸附作用比木炭還強(qiáng)。
師:利用這一性質(zhì),活性炭會(huì)有什么用途?
生:制作防毒面具。
師:展示防毒面具圖片(濾毒罐就是利用活性炭來(lái)吸附毒氣的)。
師:木炭和活性炭的吸附作用還有哪些用途呢?
生:冰箱的除味劑、制糖工業(yè)的脫色劑、凈水器等。
3.C60
師:隨著科技的發(fā)展,新形態(tài)的碳單質(zhì)逐漸被人們發(fā)現(xiàn),其中取得重要進(jìn)展的是C60分子,另外還有碳納米管。
師:展示C60分子模型:
師:(1)C60的分子結(jié)構(gòu)和什么相似?
(2)C60是單質(zhì)還是化合物?
(3)C60中60表示什么?
生:(1)C60分子結(jié)構(gòu)和足球相似。
(2)它是一種單質(zhì)。
(3)一個(gè)C60分子中含有60個(gè)碳原子。
師:這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。目前,人們正在迸一步地研究C60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),以及其在材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的應(yīng)用。
師:出示資料:C60在以下幾個(gè)方面也具有廣泛的應(yīng)用前景:①氣體的貯存;②有感覺(jué)功能的傳感器;③增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度;④新型的催化劑;⑤光學(xué)應(yīng)用等。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,碳單質(zhì)不斷被發(fā)現(xiàn),碳單質(zhì)的用途也將不斷擴(kuò)大。除C60外,一些新的單質(zhì)碳也相繼被發(fā)現(xiàn),如:C70、C240、C540等。20世紀(jì)90年代初,科學(xué)家又致力于一種新型的納米材料——納米碳管的研究。
師:金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì),物理性質(zhì)為什么有這么大的差異呢?
生:三種碳的單質(zhì)中碳原子的排列不同造成了性質(zhì)上的差異。
物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定反映物質(zhì)的性質(zhì)決定反映物質(zhì)的用途
單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)——常溫下不活潑
師:投影資料:我國(guó)古代一些書(shū)法家、畫(huà)家用墨書(shū)寫(xiě)或繪制的字畫(huà)能保存很長(zhǎng)時(shí)間而不變色。
師:這說(shuō)明了什么?
生:常溫下,碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑。
師:若升高溫度,又如何呢?
師:寫(xiě)出木炭在氧氣中充分燃燒時(shí)的化學(xué)方程式。
生:C+O2CO2
師:當(dāng)碳不充分燃燒時(shí),生成一氧化碳。
師:跟氧氣反應(yīng):C+O2CO2(充分燃燒)
2C+O22CO(不充分燃燒)
師:碳在高溫時(shí)還有重要的性質(zhì)。
師:把經(jīng)過(guò)烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻,小心地鋪放進(jìn)試管,并將試管固定在鐵架臺(tái)上,試管口裝有通入澄清石灰水的導(dǎo)管(如下圖),用酒精燈(可加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度)加熱混合物幾分鐘。然后先撤出導(dǎo)氣管,待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象并分析。
生:交流現(xiàn)象:澄清石灰水變渾濁,試管粉末中有紅色物質(zhì)。
分析得出產(chǎn)物為二氧化碳、銅。
師:上述反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物、條件都已確定,你能寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?
生:2CuO+C2Cu+CO2↑
師:從分子組成上看CuO轉(zhuǎn)變?yōu)镃u,發(fā)生了什么變化?是誰(shuí)導(dǎo)致了這種變化?
生:CuO轉(zhuǎn)變?yōu)镃u失去了氧,是碳奪走了CuO中的氧。
師:還原反應(yīng):含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)。
還原性:能奪走含氧化合物里氧的物質(zhì)具有還原性。
練習(xí):焦炭在工業(yè)上可用來(lái)煉鐵:
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
師:這個(gè)反應(yīng)是否是還原反應(yīng)?若屬于還原反應(yīng),哪種物質(zhì)具有還原性?
生:此反應(yīng)是還原反應(yīng),其中碳具有還原性。
師:工業(yè)上常利用碳的還原性,制取多種金屬。
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