一、设计意图及教材分析
第六单元《碳和碳的氧化物》中课题1《金刚石、石墨和C60》包括两部分:碳的单质和碳的化学性质。碳的单质主要介绍了金刚石的“硬”、石墨的“软”和导电性以及C60分子的结构特点。在学习本课之前,学生已经较系统的学习了氧气、水等物质,对微观世界也有了一定的认识,这为继续系统的学习碳单质的性质及用途奠定了基础。
本课的设计侧重于与学生的生活实际相联系,如铅笔芯中含有石墨,石墨具有导电性可用做电极等;另外通过学生思考问题、查阅资料、课堂上交流讨论,不断培养他们的自主学习能力,促使他们勤于思考、善于合作;同时使学生认识到化学科学的发展日新月异,新科技、新物质不断涌现,从而引导学生形成“科学是发展”的观点。
二、教学目标
〔知识与技能〕
1.了解金刚石和石墨的物理性质及主要用途。
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。
〔过程与方法〕
1.学会运用观察、实验等方法获取信息,能用文字、化学语言表述有关的信息,学会运用比较、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。
2.能主动与他人进行交流和讨论,清楚地表达自己的观点,逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
〔情感态度与价值观〕
1.以人类对碳单质的认识为例,引导学生形成“科学是发展”的观点。
2. 发展善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。
三、重点和难点
〔重点〕碳的几种单质的性质及用途。
〔难点〕引导学生以发展的眼光看待与碳单质相关的知识。
四、课前准备
〔教师〕查阅碳的几种单质的性质及用途,准备学生的分组实验。
〔学生〕查阅碳的几种单质的性质及用途,准备分组实验所需用品
五、教学设计:(见表1)
六、板书设计
〔附〕
练习题
练习题达到的目的:练习题力求达到具有层次性、多样性,使不同层次的学生都能通过相应的练习巩固本课的知识点并能灵活地加以运用。
具体内容:
1.科索沃战争中,美军曾使用了一种"石墨炸弹",造成发电厂设备短路而停电,这说明石墨具有( )。
2.如果铁锁生锈了,倒入少量铅笔心粉末即可顺利打开,你能说出其中的道理吗?
3.2005年年末,松花江发生了特大水污染事故,政府紧急调用了大批活性炭筑成拦污坝,这利用了活性炭的哪点性质?
作业题
作业题达到的目的:进一步巩固本课的知识点。
具体内容:
阅读《化学•技术•社会》:人造金刚石和金刚石薄膜。
教材109页3、5题。
完成教材108页家庭小实验中的实验2 。
七、教学实录
[投影]世界名钻。
[师]刚才先请同学享用了一餐视觉盛宴,感觉如何?
[生]实在太美了!
[师]一个字:美!咱们再来欣赏一颗名钻。
[投影]库里南Ⅰ号。
[师]库里南Ⅰ号可谓是名钻中的名钻。早在1905年,南非开采出原石“库里南”,重达3106克拉,宝石界行家估计“原石”价值高达75亿美元。后来被加工成9颗大钻,98颗小钻,最大的一颗——库里南Ⅰ号。
[师]其实,我刚才提到的“原石”就是金刚石,金刚石经仔细琢磨才能成为璀璨夺目的钻石。金刚石是矿物名称,而钻石是宝石学名称。
[投影]金刚石图片。
[师]金刚石是由什么元素组成的?
[生]由碳元素组成。
[师]你还知道由碳元素组成的单质?
[生]由碳元素组成的单质还有石墨、木炭、焦炭、活性炭……
[师]这节课我们就一同来了解几种碳的单质。
板书:第六章 第一节 金刚石、石墨和C60
[师]课前同学们已经查阅资料了,对于金刚石的性质和用途,你有哪些认识?
[生]金刚石是无色透明、正八面体形状的固体,是天然存在的最硬的物质。金刚石可用来划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属,装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层。
[师]大家查阅了很多关于金刚石性质和用途的资料,也有一些资料与大家一同分享。
[投影]钻戒与镶有钻石的王冠。
[师]作为装饰品,钻石不仅是身份与权力的象征,更能使女士光彩照人,是女同胞的最爱。
刚才,同学们提到了金刚石是天然存在的最硬的物质,我们通过一段短片来认识金刚石究竟硬到什么程度。
[投影]金刚石用途的录像。
[师]金刚石可谓是削铁如泥,裁玻璃就更是不在话下了。
[实物投影]请一位同学裁玻璃——优秀玻璃工就此诞生了。
[师]金刚石无坚不摧的性质决定了它的作用是别的物质所无法替代的。
[师]钻石是光彩夺目的,而它的亲兄弟——石墨则其貌不扬。
[投影]石墨图片。
[师]对于石墨的性质和用途,你又有哪些了解?
[生]石墨在冶金工业中主要用作耐火材料;在铸造业中用作铸模和防锈涂料;在电气工业中用于生产碳素电极、电极碳棒、电池等。
石墨是深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体,是最软的矿物之一。
[投影]石墨的性质和用途表——用途中铅笔心、电极分别设置超级链接。
[师]展示用不同型号铅笔绘制的素描。你知道有哪些型号的铅笔吗?
[生]2B、HB。
[师]关于铅笔的型号以及不同型号铅笔的用途,老师有一个小资料,大家一同来了解一下。
[投影]铅笔的型号小资料。
[师]石墨还可用作电极,干电池中就有石墨电极。
[投影]干电池剖面图
[实物投影]干电池中的碳棒。
[师]石墨还具有滑腻感,因此可用作?
[生]润滑剂。
[师]石墨还有很多用途,我们一起来认识一下。
[投影]石墨的性质和用途录像。
[师]看来,朴实无华的石墨也有非常重要的用途。
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质,通过我们的了解,它们的物理性质一样吗?
[生]不一样。
[师]我们不妨从颜色、硬度、导电性这几方面来进行对比——教师根据学生的回答进行板书。
[生]对比金刚石、石墨。
[师]金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质,物理性质为何会有如此大的差异?
[生]碳原子的排列不同。
[师]我们来通过一段短片帮助大家进行微观想象。
[投影]金刚石、石墨的原子结构录像。
[师]金刚石、石墨中碳原子的排列不同,也就是二者的结构不同,因此性质与用途的关系如何?
[生]结构决定性质。
[师]金刚石、石墨的用途也是有差异的,这又是为什么?
[生]性质决定用途,用途体现性质。
[师]除金刚石、石墨外,生活中还有一些物质,如木炭、活性炭、焦炭、炭黑,它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。你对它们了解多少?
[生]多孔性木炭不仅可以蓄留植物根部所需水分,还可以改善土壤的透气性和排水性,为有益于植物的微生物提供良好的生存空间。
炭黑的用途:制造油漆、油墨、鞋油和染料等。把炭黑加到橡胶中,能够增强轮胎等制品的耐磨性。
焦炭主要用于高炉炼铁用于铜、锌、钛等有色金属的冶炼。
活性炭是一种多孔的物质,有极丰富的孔隙构造,具有良好的吸附特性。
[师]木炭是我们日常生活中最常见的,它不仅可作为燃料,刚才大家还提到了它具有吸附能力,咱们通过录像来认识它的本领。
[投影]木炭吸附二氧化氮的录像。
[师]木炭之所以具有吸附能力,是因为它具有疏松多孔的结构。
[投影]木炭的结构图。
[师]木炭不仅能吸附气体,还能吸附色素,活性炭的吸附能力比木炭还要强,我们不妨用数字来说话。
[投影]1g木炭的表面积约为100平方米,而1g活性炭的表面积可达500～700平方米。
[投影]请你动动脑:设计实验验证:活性炭的吸附能力比木炭强。
[投影]实验用品。
[生]讨论实验方案。
[师]该实验是为了比较二者的吸附能力,应注意什么?
[生]控制变量:棉花、木炭和活性炭、红墨水、时间、塑料瓶。
[投影]实验装置图 。
[生]实验验证——现象与结论。
[师]正是因为活性炭具有很强的吸附能力,日常生活中常会看到活性炭的身影。你知道活性炭有哪些实际?
[生]净水器、防毒面具、冰箱去味剂。
[投影]净水器图片、冰箱去味剂图片、竹碳香皂图片、炭雕图片。
[师]除木炭、活性炭外,焦炭、炭黑在生活、生产中也有非常重要的用途。
[投影] 木炭、活性炭、焦炭、炭黑的性质和用途。
[师]除金刚石、石墨外,近些年来陆续发现了一些新型碳单质,你知道有哪些吗?它们有什么重要用途?
[生]碳纤维是一种具有导电性、强度大、耐腐蚀、耐高温的新型材。碳纳米管的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍。
[师]我们同样通过一段短片来了解。
[投影]新型碳单质录像。
[投影] C60分子结构图片。
碳纳米管图片——科学家正致力于研究用碳纳米管制成从地球到月球的天梯。碳纤维丝、碳纤维布图片——具有许多优良性能的新型材料。
[投影]雷诺碳纤维赛车。
[师]你知道它有哪些优良性能吗?
[生]质量轻,不怕碰撞。
[师]碳纤维赛车在碰撞中能量的吸收能力比钢高4～5倍,可吸收所有的碰撞能量,从而确保成员舱完好无损。
[师]今天我们一同了解了几种碳的单质,你有哪些收获?
[生]我认识到金刚石、石墨物理性质不同是以为它们碳原子的排列不同。我认识到结构决定了性质,性质决定了用途,而用途又体现了性质。
[师]学习了这节课,我们应该认识到:金刚石、石墨等都是碳元素形成的单质,说明同种元素能够形成不同单质。另外,我们研究物质的组成和结构是为了深入的认识物质的性质,了解物质的性质才能够更好的利用物质。下面我们通过练习对本课内容加以巩固。
[生]思考并回答问题。
[师]大家对本课内容还有没有疑问?
[生]没有。
[师]我们在研究物质时往往会遇到一些问题。
[投影]碳单质研究的负面影响。
[师]你有什么想法或感受?
[生]科学是一把双刃剑,在为我们带来有利方面的同时也会产生不利影响。在进行科学研究时要注意保护环境。
[师]正如大家所说,在进行科学研究时,应注意对环境的影响,认识到科学发展的两面性,趋利避害。事实上,随着科学的发展,碳单质家族的成员还在不断扩大,还存在着许多未知领域等待我们去探索。
