《碳同素异形体》教案.doc

4.2 碳 同素异形体
一、设计思想
碳与同素异形体是学生既熟悉又陌生的知识，且知识点多而杂，由于学生知识结构与经验的限制，不能系统地研究。因此，教学设计时，重点是通过学生熟悉的生活事例，结合学生不熟悉的实验，引发学生的学习兴趣与探索的动力，再通过比较、归纳帮助学生把多而杂的知识条理化、结构化，减轻学生记忆负担，学习比较、归纳、整理化学知识的方法。
二、教学目标
1. 知识与技能
（1）知道金刚石、石墨、C60的物理性质，主要用途；
（2）知道同素异形现象、同素异形体概念；
（3）知道木炭、活性炭等无定形碳的吸附性与用途；
（4）理解碳的化学性质──稳定性、可燃性、还原性。
2. 过程与方法
（1）通过碳与氧在不同条件下反应的产物不同，初步形成化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学科思想方法；
（2）通过对金刚石、石墨和C60的学习， 初步认识共性、个性关系。
3. 情感态度与价值观
（1）通过金刚石、石墨、C60、木炭、活性炭的学习，体验化学与生活、生产的密切联系，感悟化学的魅力；
（2）通过木炭、活性炭吸附作用的实验，体验生活与环保离不开化学，增强环保意识。
三、重点和难点
教学重点：木炭（活性炭）吸附性与用途；碳的化学性质
教学难点：同素异形体概念、碳的化学性质
四、教学用品
药品：炭粉、氧化铜、澄清石灰水、红墨水、木炭、二氧化氮等
仪器：大试管、铁架台、酒精喷灯、带导管的单孔塞、烧杯、集气瓶等
媒体：电脑、投影仪
五、教学案例
1. 教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
课题引入

【投影】 晶莹璀灿的金刚石、电池中石墨电极、防毒面具中的活性炭、碳纳米管（C60）、高炉炼铁（焦碳）等图片，以及铅笔来历的资料。
【讲述】 铅笔芯、碳棒的主要成份是石墨，金刚石、石墨、木炭，还有活性炭、焦炭等都是由碳元素组成的不同单质。这节课主要学习金刚石、石墨及木炭的物理性质和用途。
【观看】
激发兴趣引入课题
碳 同素异形体
【板书】 4．2 碳
一、碳 同素异形体
1．金刚石、石墨和C60的物理性质及用途
【出示】 石墨电极、2B铅笔芯、木炭、活性炭、金刚石玻璃切割刀等物品
【演示实验】 石墨、活性炭、金刚石的性质与用途
1．用金刚石切割刀，切割玻璃；
2．用小刀削一些2B铅笔芯，用手触摸铅笔芯；
3．用2B铅笔芯串联一个电路，观察电灯是否发光；
4．在盛有红墨水的烧杯中加活性炭，观察溶液颜色变化
【提问】 石墨、活性炭、金刚石各是由什么成份组成的？它们有什么联系吗？

【阅读】 让学生带着下面二个问题，阅读课本P105-107金刚石和石墨等物质性质、用途
1．金刚石和石墨等物质具体有那些物理性质？又有那些用途？
2．金刚石和石墨物理性质上为什么有那么大的差异？
【小结】金刚石、石墨和C60的比较：
名称
金刚石
石墨
C60
外观

无色透明、正八面体形状晶体
深灰色有金属光泽不透明的细磷片状的固体。
有滑腻感，
分子形似足球状。有金属光泽。
导电性
几乎不导电
良好
几乎不导电
硬度
天然物中最硬物质
质软
质脆
导热性
很差
良好
很差
用途
钻头、刻刀、装饰品
电极、铅笔芯、润滑剂
制备新材料医学应用

【讲解】 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的不同单质，性质上有如此大的差异是由于二者中碳原子的排列顺序不同，即结构决定性质，性质决定用途。这种同一种元素组成的不同单质的现象叫做同素异形现象。金刚石、石墨、C60互称为同素异形体。氧气与臭氧，白磷与红磷也是互为同素异形体。
【板书】
2．同素异形体
【讲解】 在碳元素组成的物质中，还有一类无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑等。（交待：“炭”与“碳”的不同写法）
“碳”是元素的名称，元素符号为C。常在书写碳元素的单质及含有碳元素的化合物名称时使用。如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙、碳氢化合物等。“炭”仅在书写由碳元素组成的无定形碳的名称时使用，如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。
下面着重介绍木炭吸附作用。
【演示实验】　把木炭放入盛满NO2气体的锥形瓶，塞好塞子，摇动片刻，观察现象。再加热锥形瓶。
【提问】 实验现象说明什么？可得出结论？
【小结】 木炭能吸附红色和棕红色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微粒吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。
【板书】
3．木炭、活性炭的吸附作用

【参与实验并观察】

金刚石切割刀切开了玻璃
铅笔芯粉末有腻滑感
铅笔芯可导电
红墨水变无色

【思考、讨论】
石墨、活性炭、金刚石都是由碳元素组成，但他们的物理性质相差很大，用途也不同。
【阅读、思考、交流】
石墨，金刚石等都是由碳元素组成的不同单质，由于他们的结构不同，所以物理性质不同，用途也不同。
金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；可做玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。
石墨质软可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做耐高温的润滑剂。石墨可导电，可做电极，又耐高温可做高温电炉的电极；石墨传热性能好，并在温度骤然升高时不易炸裂，可做石墨坩埚。
C60有许多优异的性能，如制碳纳米管等。

【观察、交流】
盛满NO2气体的锥形瓶放入木炭：红棕色褪去，再加热锥形瓶。红棕色气体NO2又重出现，

通过实验，认识物质性质与用途之间的联系

锻炼阅读、归纳能力

通过金刚石、石墨、C60的组成、性质、用途的认识，理解同素异形体的概念

通过实验了解木炭的吸附作用和用途，感受化学的魅力

碳的化学性质
【过度】 上述我们主要讨论了碳单质的物理性质与用途，下面我们以木炭为例学习碳的化学性质。
【板书】
二、碳的化学性质
1．稳定性：通常条件下碳是稳定的。
【讲解】 在常温下，碳的化学性质稳定。如我国古代用墨（主要成分是碳）写的字、绘的画、历经数千年却不褪色，说明了碳的什么性质呢？说明碳在常温下化学性质稳定。但在一定条件下碳还是可以发生反应的。如：点燃或高温的条件下
2．可燃性
【提问】 回忆木炭在氧气中燃烧的实验现象，并写出相关的化学方程式
【小结】 碳具有可燃性，但在不同的条件下，其生成的产物不同。氧气充足时，木炭充分燃烧时生成二氧化碳；如氧气不足时，则会生成一氧化碳。
【讲述】 木炭还有还原性，这在我国古代的金属冶炼就已经广泛使用。
【演示实验】木炭还原氧化铜
装置图教材P108
引导学生观察实验装置、操作及实验现象。引导学生通过实验现象，分析化学反应实质。
【板书】
3．还原性：C＋CuO高温Cu＋CO2
现象：黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生
【讲解】 在木炭还原氧化铜的反应中，碳得到氧，发生氧化反应，被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铜失去氧，发生还原反应，被还原成铜，是氧化剂。因此，上述反应也称为氧化－还原反应。
【板书】
氧化剂、提供氧、还原反应
还原剂、夺取氧、氧化反应
【练习】 单质碳的还原性可用于冶炼金属
焦炭可以把铁从它们的氧化物中还原出来，请写出焦炭与氧化铁反应的化学方程式。指出反应中哪种物质是氧化剂？哪种物质是还原剂？
【小结】
物质的组成结构物质的性质
物质的用途

【联系事例】
列举生活中的事例，领会碳在常温下化学性质稳定。

【练习】
C ＋ O2 CO2
2C ＋ O2 2CO

【观察、交流】
观察并记录实验现象：黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生。

分析并回答：氧化剂是 ，还原剂是 ，碳具有 性。

2C＋Fe3O4高温3Fe＋2CO2↑

通过事例认识碳的稳定性

理解条件对物质所发生的变化的影响

训练观察能力，认识氧化反应、还原反应的知识

应用氧化、还原知识

总结物质组成结构、性质、用途的关系
2. 主要板书
4．2 碳
一、碳 同素异形体
1．金刚石、石墨和C60的物理性质及用途
2．同素异形体
3．木炭、活性炭的吸附作用
二、碳的化学性质
1．稳定性：通常条件下碳是稳定的
2．可燃性
C＋O2 CO2
2C＋O2 2CO
3．还原性
C＋CuO高温Cu＋CO2
氧化剂、提供氧、还原反应
还原剂、夺取氧、氧化反应
六、教学反思
教学中用学生感兴趣的图片、资料引入课题，激发了学生学习热情；通过简单的实验、阅读教材内容、讨论、交流，既帮助学生认识物质组成结构、性质与用途之间的联系，又锻炼阅读、分析、归纳能力，还体验了化学化学的魅力。
教学中通过列举生活中使用碳单质的事例，组织学生讨论单质碳的化学性质，同时配适当的实验，引导学生观察实验装置、操作及实验现象，通过实验现象，分析化学反应实质，认识氧化还原反应，帮助形式建立新的概念，这样由学生的经验出发，层层推进的方法，符合学生的认知特点，学生学得比较轻松，效果良好。