課題1 金剛石、石墨和c60
教學目標：
1.能了解金剛石、石墨和c60都是由碳元素組成的單質；
2.能了解木炭和活性炭具有的吸附性；
3.能掌握碳在常溫下化學性質穩定及高溫下碳的活動性加強；
4.能了解物質的用途是由其性質決定的。
教學過程
師：碳元素在自然界裡的含量不是最多的，但它形成物質的種類卻是最多的。我們今天開始學習第六單元「碳和碳的氧化物」。請同學們把書翻開。
[板書］第六單元──碳和碳的氧化物
師：我們已經知道，物質由元素組成，由同種元素組成的純淨物叫做什麼？
生：由同種元素組成的純淨物叫單質。
師：不同種元素可以組成不同種單質，同一種元素可以組成不同的單質嗎？大家討論。
生；不可以，一種元素應該只能組成一種單質。
生：可以的。
師：能舉例說明嗎？
生：我們學過氧元素就能組成氧氣和臭氧兩種單質。
生：磷元素可以組成白磷和紅磷。
［教師一邊小結一邊板書］同種元素可以組成不同的單質
師：碳元素能否組成不同的單質？研究表明：金剛石、石墨和c60都是由碳元素組成的單質。今天，我們就來學習金剛石、石墨和c60。
［板書］課題1 金剛石、石墨和c60
師：我們先來看一段發生在玻璃店裡的小品。
[學生表演]2名學生分別扮演老闆和顧客，走到講台前表演。
顧客：老闆，我要配一塊玻璃。
老闆；好啊。
顧客：我自己有一把很鋒利的刀，我想我自己來划玻璃。
老闆；你自己想划，行啊，那你試試。（顧客用刀切玻璃沒有成功）
老闆：還是我來吧。（老闆用玻璃刀很容易地把玻璃裁下來。）
顧客：你的玻璃刀用什麼做的，這麼厲害？
老闆：我的玻璃刀上鑲了一小塊金剛石，它的硬度很高，給你看看。
顧客：哇，只有原子筆頭這麼大，真厲害。謝謝老闆！
老闆：不客氣。
師：謝謝這兩位同學的表演（大家鼓掌），由於金剛石非常堅硬，所以可以用來刻劃玻璃。我們大家也看一下玻璃刀上鑲嵌的金剛石吧。
［實物投影〕玻璃刀上的金剛石
師：金剛石還有其他的性質嗎？課前布置了大家到網上或書籍中查詢有關碳單質的一些資料，不知你們查到沒有？誰先說說有關金剛石的一些資料。
生：金剛石的化學成分是碳，它是正八面體結構，它的結晶發生在高溫、高壓條件下，是岩漿作用的產物。金剛石無色透明或帶藍、黃、褐和黑色，有光澤；硬度為10，是自然界硬度最大的物質；比重為3.
52；折光率為2.42，具有強色散性。可以用來製作首飾、高硬度的切割材料、高溫半導體材料等。
師：誰還有不同資料要補充的嗎？
生：早在羅馬時代，就有人把金剛石雕刻成印章，這是最早的金剛石的「工業用途」。事實上人們從自然界裡開採出來的絕大多數金剛石是用於工業的。
長期以來，金剛石大多數的工業用途是利用它特別硬，不易磨損的特性。金剛石可以用於切割玻璃，製作鑽頭用於地質鑽探、開採石油和打井等，還可以切割水泥，甚至大理石等建築材料。至今，只有用金剛石車刀才能加工超硬的陶瓷，尚無其他代用品。
金剛石還是優質的磨料，金剛石砂輪用來磨削硬質合金，比碳化矽耐用一萬倍。
師：金剛石可以做裝飾品──鑽石，大家在商店裡應該看過吧，我這裡有一顆鑽石，我們一起欣賞一下。
［實物投影]鑽石
師：純淨的金剛石是無色透明的、正八面體形狀的固體，經仔細琢磨後，成為裝飾品──鑽石，它還是天然界中存在的最硬物質，可以劃玻璃、切割大理石等。
[投影]金剛石的性質和用途
師：金剛石是碳單質家庭中最難理奪目的、最稀有和昂貴的，而同為碳元素組成的石墨和金剛石相比外表要暗淡許多，不信我們看一下課本提供的石墨的**（學生看書）。同學們有關於石墨的資料嗎？
生：石墨的化學成分是碳，它是層狀結構，灰色，半金屬光澤，硬度1～2；比重2.21～2.
26；有滑感，易汙手；具有導電性。由於熔點高，抗腐蝕性等特點，用於高溫增潤；由於具有滑感，用於機械工業的潤滑劑；由於其具有導電性，又可製作電極。
生：跟金剛石相反，石墨是自然界最軟的礦物之一。用石墨在紙上劃過，會留下深灰色的痕跡。
鉛筆芯就是用石墨粉和粘土混合製成的。由於石墨的熔點高，所以石墨潤滑劑可以在不適宜普通潤滑劑的高溫下使用。
師：石墨是深灰色、有金屬光澤、不透明的細磷片狀固體，很軟，具有優良的導電性，很滑膩。石墨的這些性質決定它有哪些用途呢？
生：石墨很軟，可以做鉛筆芯。
生：石墨能導電，可以做電極。
生：石墨可以做潤滑劑，因為它很滑膩。
[投影]石墨的性質和用途
師：鉛筆是我們最熟悉的學習用品，鉛筆裡面其實不含鉛，是石墨和粘土混合而成的。畫畫用的鉛筆常用「6b」的，寫字用的鉛筆常用「hb」 的，製圖用的鉛筆常常是「6h」 的，6b最軟，顏色最深，6h最硬，hb軟硬適中。
「h」代表hard，堅硬的，「b」代表 black，黑的。由於石墨太軟，只用石墨做鉛筆芯，易斷又易磨損，所以加入粘土。我們看看不同型號鉛筆的筆跡。
[實物投影]6b、hb、6h鉛筆的筆跡
［展示]一幅用6b鉛筆畫的人物頭像素描
師：石墨除了做鉛筆芯，還可以做電池的電極。我們取廢舊電池中的碳棒來做乙個導電的實驗。請兩位同學到講台上來做這個實驗。
［學生實驗]石墨的導電性。把一根石墨電極和導線連線在一起，接通電源後，觀察燈泡發亮，證明石墨具有導電性。
師：鉛筆芯的成分裡含有石墨，鉛筆芯有沒有導電性？想不想試驗一下？
生：想！（學生很有興趣）
師：你們的鉛筆盒裡有鉛筆芯嗎？自己上來做這個實驗。（多個學生輪流做這個實驗）
[學生實驗］自己的鉛筆芯接通電源後，也可以使燈泡發亮。
師：如果有一把長期不用而生鏽的鐵鎖，怎樣輕易開啟它呢？想一想？
生：把鉛筆芯的粉末放到鎖孔裡。因為鉛筆芯的成分裡有石墨，石墨具有潤滑性，可以做潤滑劑。
師：好，這個實驗留給同學們回家去做。學習了金剛石和石墨，它們的性質和用途一樣嗎？
生：不一樣。
[投影］比較金剛石和石墨的性質和用途
師：金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質，物理性質為什麼有這麼大的差異呢？
［展示]金剛石和石墨的原子排列結構模型
師：金剛石的碳原子在空間構成連續、堅固的骨架結構，所以堅硬。石墨的碳原子呈平面層狀結構，層與層之間的作用力小，所以很軟，能導電，有滑感。
除了金剛石和石墨以外，生活中我們還常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它們主要由石墨的微小晶體和少量雜質構成。誰查到了有關木炭和活性炭的資料嗎？請告訴我們。
生1：木炭是一種黑色多孔的固體。在隔絕空氣的條件下加熱木材，可以制得木炭。因為木炭具有疏鬆多孔的結構，表面積很大，能把氣體或溶液中的一些物質吸附在它的表面，可做吸附劑。
生2：活性炭是黑色粉末狀和顆粒狀的固體。把木炭在隔絕空氣的情況下加強熱，並不斷通入水蒸氣，便可得到活性炭。
活性炭具有比木炭更優良的吸附效能，可用來淨化各種氣體或液體。例如，活性炭可用做電冰箱的去味劑和製糖工業的脫色劑。防毒面具的濾毒罐裡裝的活性炭，可吸附毒氣，而使純淨的空氣通過。
師：同學的資料中提到的吸附性，我們在水的淨化裡提到過，我們今天做乙個活性炭吸附有色物質的實驗，來證明一下它的吸附性。
[學生實驗]在盛有半杯水的小燒杯裡，加入一滴紅墨水，使水略顯紅色。放入活性炭，輕輕振盪。
師：由於黑色的活性炭懸浮於溶液中，現象不明顯，可以用過濾的方法除去活性炭。
[學生實驗]過濾。
師：看到什麼現象了？
生：紅色消失，液體變無色。
師：根據以前學過的知識，我們知道，過濾只能除去不溶性物質，所以紅墨水顏色的退去是因為活性炭的吸附作用。活性炭不僅能吸附色素，還能吸附氣體，防毒面具就是利用活性炭來吸附毒氣的。
[展示]防毒面具（濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的）
師：炭黑是一種黑色的極細粉末，由合碳的有機化合物不完全燃燒或強熱分解制得。蠟燭就是一種含碳的有機物，讓它不完全燃燒，能不能制得炭黑呢？
[學生實驗]收集炭黑。點燃一支蠟燭，把冷碟子放在火焰的上方。
師：看到什麼現象？
生：有黑色物質生成。
師：這就是炭黑，可用於製造油墨、油漆、鞋油、顏料以及橡膠輪胎的填料。大家回去後也可做這個實驗。
焦炭的主要用途是冶煉金屬，是工業上冶煉生鐵的一種原料，我們在後面的單元裡將會學到它。
現在，我們小結一下剛才學過的幾種含碳的物質。
[投影]
師：結合金剛石、石墨和木炭的性質和用途，討論物質的結構、性質和用途之間有什麼關係？
生：結構決定性質，性質又決定用途（學生一邊回答，教師一邊板書）
師：科學家發現，除了金剛石、石墨外，還有一些新的以單質形式存在的碳，其中，發現較早並在研究中取得重要進展的是c60分子。大家看書，c60的分子結構和什麼相似？
生：和足球相似。
師：這種足球結構的碳分子很穩定。c60中60表示什麼？
生：乙個c60分子中含有60個碳原子。
師：c60是單質還是化合物？
生：是單質。
師：目前，人們正在進一步地研究c60分子的結構和性質，以及在材料科學、超導體等方面的應用。c60具有廣泛的應用前景，誰能說說這方面的資訊嗎？
生：除了超導領域外，c60在以下幾個方面也具有廣泛的應用前景：①氣體的貯存；②有感覺功能的感測器；③增強金屬的強度；④新型的催化劑；⑤光學應用；⑥對癌細胞具有殺傷效應等醫療功能。
師：除c60外，一些新的單質碳也相繼被發現，如：c70、c240、c540等。
（一邊說，一邊投影c70、c240、c540等的結構圖）
20世紀90年代初，科學家又致力於一種新型的奈米材料──奈米碳管的研究，我們一起來看一下它的結構圖。
第六單元碳和碳的氧化物
作業標題 專題一至專題五的作業 學生科學素養的發展是乙個持續進步的過程。請你結合自身情況，確定乙個教學單元，針對學生科學素養發展的不同階段，設計這個教學單元的整體教學目標。本單元較全面地學習碳及其氧化物的知識，內容包括物質組成 結構 性質 制法 用途和鑑別，從學習研究物質的角度看，本單元具有典型性，...
第六單元碳和碳的氧化物知識點
自然界中最硬的物質，可用於制鑽石 刻劃玻璃 鑽探機的鑽頭等。天金剛石 然石墨最軟的礦物之一，有導電性，潤滑性。可用於制鉛筆芯 電池的電極 電 車的滑塊等存 在c60由60個碳原子構成的分子，形似足球，結構穩定。無木炭單定活性碳質形炭墨的碳焦炭碳穩定性 化學性質 活性炭 木炭具有強烈的吸附性 炭黑加到...
第六單元碳和碳的氧化物知識點小結
考試要求 1 了解幾種單質碳的特徵及用途 2 理解碳的化學性質 3 掌握co2的實驗室制法及co2物理和化學性質 4 理解co的化學性質，特別是co的毒性 5 了解co2與溫室效應的關係和co與環境的汙染 知識結構 1 碳元素組成的幾種單質。金剛石 石墨和c60 1 金剛石 c 是自然界中最硬的物質...