金刚石、石墨和C60教学设计一、教学内容分析1、教材中的地位和作用本课时内容是人教版初中化学第六单元碳和碳的氧化物，课题1金刚石、石墨和C60（第一课时）。决定反映决定反映化学的研究主体是物质，本课题介绍了非金属物质的代表碳单质，主要涉及了常见碳单质如金刚石、石墨的物理性质、结构、用途（第一课时）以及化学性质（第二课时）。为下册第八单元学习金属物质提供学习基础和方法。本课通过对比金刚石和石墨的结构、物理性质以及用途，建立“结构 性质 用途”紧密联系，进一步培养学生从宏观和微观角度认识物质，以发展的观点看待物质。2、教学目标知识与技能目标：了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途，知道同种元素可以组成不同种物质。过程与方法目标：通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，认识物质结构、性质和用途之间的关系；初步学习运用实验、观察、归纳和概括等方法获取知识。情感态度与价值观目标：通过对各种碳单质发现历程的介绍，学会用发展的眼光看待物质，感受化学与生活的紧密联系。3、教学重难点重点：金刚石和石墨的物理性质和主要用途难点：认识物质结构、性质和用途之间的关系二、学情分析学生在生活中积累了一些经验，比如玻璃刀划玻璃，钻石做装饰品，铅笔芯写字等，因此更容易接受相关知识。在前面的学习中，学习了生活中的一些常见物质，如氧气和水，对物质的研究方法有一定的了解，同时掌握了一些基本实验技能。在学习完第三单元物质的奥秘后，学生开始学会从微观的角度认识物质。通过本课时的学习，培养学生从宏观和微观角度认识物质，以发展的观点看待物质。三、教学思路决定反映决定反映常见碳单质金刚石、石墨、C60三者相对独立，内容衔接上不够紧凑。为了使三者有机联系起来，选择将石墨作为核心物质。“改变物质的结构，可以改变物质的种类”。金刚石、石墨和C60属于不同的碳单质，本质上是因为结构的不同。改变石墨结构，可以得到人造金刚石以及C60，这一主线的提出使本课思路更为流畅，内容衔接更加紧密，使学生更深刻地理解“结构 性质 用途”这三者之间的关系。四、教学过程1、引入新课高铁是我国“一带一路”战略合作项目的重要内容，也是加快实施这一战略的重要工具。高铁的制造和使用过程包含了丰富的化学知识。通过短片，介绍高铁顶部的受电弓，受电弓上安装有碳滑板，材料为石墨，说明了石墨是一种能导电、质软、滑的物质。设计意图：从社会与生活层面，用高铁导入新课，让学生感受到化学就在我们日常生活中，而且与当今时事热点紧密相关。2、石墨（1）无定形碳石墨是一种由碳元素组成的单质。木炭、活性炭、焦炭、炭黑这四种无定形碳中包含有石墨晶体和杂质。它们的用途如下：用途木炭作燃料、吸附剂活性炭净化水、红糖脱色、除甲醛、冰箱除臭、防毒面具焦炭冶炼金属炭黑制碳素水笔、油墨、墨、鞋油、橡胶制品的填料演示实验：验证活性炭的吸附性（如下图）（2）铅笔芯及相关实验铅笔笔芯中含有石墨以及黏土。笔芯型号中H是hard（硬）的首字母，B是black（黑）的首字母。随着B值增加，石墨含量依次增加，颜色依次加深，硬度依次减小。【探究实验一】石墨物理性质的探究1、镊子夹取烧杯中的石墨，观察颜色、光泽和形状。2、小刀刮铅笔芯，细屑放在纸上，观察并用手捻细屑。3、神奇的纸电路板（如图）（3）总结石墨的物理性质物理性质：颜色、光泽、形状、硬度、手感和导电性。用途：受电弓碳滑板、铅笔芯、润滑剂和电极。物质的用途是由性质决定的，性质反映用途，与之对应，物质的性质是由结构决定的，结构反映性质，石墨是平面层状结构。【展示】石墨的结构模型通过推动碳原子层，层与层之间能够相对滑动，因此有滑腻感，而且质软。【拓展】石墨烯简单介绍石墨烯的发现。石墨烯是单层碳原子层，是目前发现的世界上最薄、导电性最好的材料，可用于制作手机柔性显示屏、充电汽车、电脑芯片或调制器等。设计意图：从学生熟知的铅笔展开对石墨性质的探究，自主归纳石墨的物理性质。不仅提高了学生的动手、观察和思维能力，而且培养了归纳和概括能力。通过介绍石墨的更多用途，拓宽学生对石墨的认识，提出了“用途-性质-结构”三者关系。石墨烯的介绍让学生了解新材料的前沿研究方向。3、金刚石石墨是平面层状结构，如果改变结构，物质的性质会改变，物质的种类也会改变。石墨不仅可以转化为石墨烯，还可以通过结构的改变转变为人造金刚石。金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质。不仅有人造金刚石，还有天然的金刚石。天然金刚石经过琢磨可以变成钻石。钻石是如何形成和加工而成的呢？【播放视频】闪耀的钻石【总结】金刚石的结构、颜色、光泽、形状、硬度和用途。【展示】金刚石的结构模型【探究实验二】金刚石物理性质的探究用玻璃刀划玻璃。（双手戴上手套， 注意安全）【思考】如何鉴别钻石的真假？【总结】石墨和金刚石物理性质差别很大的原因是碳原子排列方式不同。石墨和金刚石都是碳单质，但属于不同种单质。同种元素可以组成不同种单质，类似的例子还有红磷和白磷、氧气和臭氧等。石墨转变为人造金刚石属于化学变化。设计意图：通过“改变物质的结构，可以改变物质的种类”这一主线，使石墨与金刚石的过渡更加自然，衔接更加紧密。本环节通过自制视频，介绍了钻石的形成和加工过程，使学生了解金刚石的颜色、光泽、形状、硬度以及结构等，再进一步用实验验证了金刚石硬度大的性质。介绍完石墨和金刚石之后，对两者的性质进行了比较，总结了同种元素可以组成不同种单质，以及物理性质差别很大的原因，通过对比总结，突破了教学重难点。4、C60改变石墨的结构还有可能形成新的物质C60 。C60是由C60分子构成，每个C60分子是由60个碳原子构成。C60分子的结构形似足球，性质很稳定，可用于材料科学、超导体等方面。科学家不仅仅发现了C60，还发现了C28、C32、C50、C70、C80、C90和C540等。此外，碳原子还可以排列成管状结构，称之为碳纳米管。设计意图：C60的形成是通过石墨改变结构实现的，再次突出了“改变物质的结构，可以改变物质的种类”这一主线。然后介绍了C60的相关知识和更多球形（或笼状）分子以及碳纳米管，丰富了碳单质的种类，突出了主线，结构不同，物质种类不同。这些化学前沿的内容，拓宽了学生的知识面，开阔了视野。5、结束语漫漫历史长河中，人们对碳单质的探索从未停止。古代人们发现并使用了金刚石、石墨，近代先后发现了C60、碳纳米管、石墨烯等物质。这些物质的发现归功于结构的改变，改变物质结构可以创造新的物质。我们相信，未来，如果改变石墨的结构，还有可能创造更多新的碳单质。一切改变皆有可能，创新永无止境！这些新物质的诞生，必将改变我们的生活，让我们的生活变得更加绚丽多彩！6、布置趣味家庭作业请根据课本上金刚石、石墨和C60的结构模型，选用生活用品（如橡皮泥、面团、牙签、塑料棒等），制作其中一种碳单质的结构模型