课题1 金刚石、石墨和C60教学实录_课题1金刚石石墨和
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第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60教学实录
山东平原师范附中 王冰
让课堂充分发挥学生潜能与智慧，让每一个学生都得到发展。关注学生学习过程和情感体验，采用自主、合作、探究的学习方式。学习碳单质有关知识的同时，注重过程、方法，突出实验手段，让学生在感知、感受、感悟之中去学习新知，主动建构人本课堂。
一、教学实录 [新课导入] 看看老师手里是什么？（实物展示手上的钻石戒指），这是老师还在上小学的女儿在今年母亲节时给她妈妈买的礼物，价值二块钱，看钻石都白菜价了！是吗？让我们来看一下这么大的钻石价值多少，（观看钻石图片），真是不看不知道，一看真吓一跳，价值连城的钻石是由金刚石雕琢而成。
同学们在生活之中见过金刚石吗？它是什么样的？如果没有见过，建议你平时生活中到商场钻石柜台转一转。（引导学生多留心生活，从生活中获取知识）
今天老师给真带了金刚石（拿出玻璃刀），金刚石可用作玻璃刀来切割玻璃。[新知探究] 1．探究活动1（玻璃刀刻划玻璃，体验金刚石的硬度）
(1)（实物展示，玻璃刀的刀头上镶有金刚石）两位学生上台演示分别用削铅笔的小刀和玻璃刀裁玻璃。
(2)汇报实验现象（小刀不能在玻璃上留下痕迹，玻璃刀可以轻松地在玻璃上划出痕迹）。
(3)学生通过实验，结合所观察的钻石，归纳金刚石的物理性质和用途。
金刚石是自然界最硬的物质！可谓名副其实。
金刚石非常稀有，下面介绍的可就常见啦！石墨！你在生活之中见过石墨吗？有的同学见过，有的同学说没见过。石墨可是从大家上学时就一直伴随在你的左右噢！对了，有的同学已经说出了，我们使用的铅笔的铅笔芯的主要成分就是石墨，下面我们就用手中的铅笔来感受一下石墨的性质。（让学生感悟石墨原来就在我们身边）
2．探究活动2（铅笔芯开启锈锁、连接电路，体验石墨的润滑性和导电性）
(1)学生实验：①触摸铅笔芯；③先用钥匙试开生锈的铁锁，再向锁芯中加入少量铅笔芯粉末。②将铅笔芯连接到电路中（由小灯泡、干电池、导线组成），接通电源；
(2)汇报实验感受与现象：滑腻；灯泡发光；开始锈锁不容易打开，向其中加入铅笔芯粉后再次开锁；不费力即打开。(3)引导学生归纳石墨的物理性质和用途。
结合金刚石、石墨性质和用途，讨论物质的性质与用途之间有什么关系。从金刚石的用途中我们推测出它很硬，从石墨具有的性质中，我们知道它具有广泛的用途，性质决定了用途，用途反映了性质。
下面这幅图，反映了石墨的哪些性质？可用做电车上的电刷说明石墨具有什么性质？导电性和润滑性。特别给大家介绍下石墨炸弹！石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出无数“易拉罐”大小的小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路而瘫痪。
这反映了石墨的什么性质？
我们不希望石墨制成炸弹，破坏我们人类的生活！而是希望它为我们人类生活服务。面对坚硬的金刚石和黑色的石墨，老师想告诉大家一个秘密！一般人我不告诉他，金刚石和石墨都是碳的单质，也就是说他们都是由碳元素组成的。啊，都知道啊！（价值观教育，老师故弄玄虚，用幽默的方式告诉一个公开的秘密，让学生感受快乐学习）
质疑：这我可就纳了闷了，金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，同样是碳元素组成，为什么物理性质差别咋就这么大呢？（语言诙谐幽默引发学生的质疑）
学生讨论：（实物和课件同时展示金刚石、石墨的微观结构模型）学生总结：金刚石与石墨的结构不同的原因！
教师讲解：对，让我们来一起观察它们的结构模型，金刚石是这种交错结构，而石墨是层叠的结构，碳原子的排列方式不同。那结构与性质又有什么样的关系呢？
学生回答：结构决定了性质。
教师讲解：这样结构、性质、用途三者的关系我们就明晰了，结构决定了性质，性质决定了用途，而且用途反映了性质，性质反映出结构。
为了再次体会结构与性质的关系，让我们一起来做个小游戏。
学生活动：交叉的双手与平行放置的双手哪一个能够轻易的拆开。（轻松愉快的游戏之中，进一步感受结构与性质的关系）
走进生活：生活中，还有一些物质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。（课件展示）前面我们知道可以用活性炭来净化水，用活性炭来吸附水中的气味和颜色，那木炭有没有这样的性质呢？3．探究活动3（木炭吸附红墨水，体验其吸附性）
(1)学生实验：实验桌上备有一支针筒，在里面装有木炭粉，向针筒中注入滴加几滴红墨水的水。推动活塞，将液体分别推入小瓶中，观察小瓶中液体的颜色。
(2)学生汇报实验现象：通过木炭的红墨水颜色褪去。
(3)引导分析：实验后颜色颜色褪去的原因（课件展示电子显微镜下木炭的微观结构）。
多孔的结构决定了它具有吸附性，再一次证明结构决定了性质！
(4)结合课件讲述：吸附性的生活应用：活性炭的吸附性要比木炭的吸附性强。生活中常用它做吸附剂如①水的的净化；（通过本课也了解活性炭吸附原理）②冰箱去味剂；③防毒面具的滤毒罐；④蔗糖、食品添加剂、生物制药过程产品的精制、脱色等。另外，椰壳、果壳活性炭、竹炭等新一代活性炭被誉为“21世纪环保新卫士”，不仅可以净化室内空气，而且可以装饰和美化环境，可谓一举两得，看看我们的工匠是多么的智慧啊。（展示：由果壳活性炭制成的炭雕艺术品“芙蓉”花盘、“龙柱”花瓶；由竹炭制成的枕头、挂饰等）。
4．活动4（认识碳元素的其它单质）
碳单质不仅在生活用途广泛，在尖端领域也发挥重要的作用，下面让我们来认识其他新型的碳单质，比如C60。
教师讲述：（实物和课件同时展示C60微观结构模型）它又被称为“足球烯”，这种足球结构的分子很稳定，是良好的超导体材料。20世纪90年代初，C70、C740和纳米碳管等碳的单质相继被发现（课件展示其相应微观结构），它们在生产生活中也发挥着重要作用。如C70在一定条件下吸收可见光后可高效杀灭癌细胞，有望成为癌症治疗药物的候选材料，石墨烯强度比钢铁要高100倍。它们具有特殊性质原因是什么？（结构决定性质的应用）
可见碳单质的前景广阔，相信随着科技的发展，还会发现更多的碳单质，更加神奇的性质，来为我们人类服务！
过渡：刚才我们介绍了一些碳单质的物理性质，性质决定了它的用途，我们常用炭黑制成墨汁，用黑汁书写字画，这种用途反映了碳的什么性质呢，下面我们来学习碳的化学性质。
引导思考：透过淡淡的墨香我们欣赏到了古代的字画，这些字画已历经千百年，纸或布都已破损，但墨迹却清晰如初；有这样一则广告语：“钻石恒久远，一颗永流传。”同学们从这两个事例中能感悟出碳具有怎样的化学性质呢？（碳的化学性质稳定。）5．表达交流
(l)让学生交流和表达日常生活中利用碳的化学性质稳定的实例。
学生①：填写档案资料时用碳素墨水笔；学生②：用墨汁书写在红纸上的对联或标语，贴在墙上一段时间后，黑色的字颜色不变，但红色的纸已经褪色或变成白纸。
思考交流：可见，碳的化学性质是在“常温下”稳定。设问：常温下，碳的化学性质不活泼。若升高温度，又如何呢? 回顾提问：写出木炭在氧气中充分燃烧时的化学方程式。
(3)设问：我们常常在煤炉里煤层的上方看到蓝色的火焰，这是不是炭燃烧产生的现象?（不是。）原来，当氧气不足时，碳与氧气反应，生成CO，蓝色火焰就是CO在燃烧。
过渡：木炭具有可燃性，看到红热的炭火，你想到了什么？有的同学想到了那另人垂涎欲滴的羊肉串！老师想到的是如果在熊熊燃烧的炭火堆中投入孔雀石，在灰烬中会有红色的铜出现。我国古人受此偶然发现的启发，发明了炼铜的方法，铸造出闻名中外的司母戊铜鼎（课件展示），显示了我国古人的勤劳与智慧。请大家展开想象的翅膀，猜想其中的铜是由哪些物质在什么条件下反应生成的？（提示：孔雀石是一种铜矿石，灼烧后会生成黑色的CuO。）
学生猜想：可能是高温下炭和CuO反应生成的。下面就让我们来体验一下古人是如何炼铜的。6．探究活动5（木炭与氧化铜反应，体验其还原性）
(1)学生实验：需组装实验装置。你能设计一套木炭和CuO反应的实验装置吗？点拨：根据反应物的状态、反应条件等，结合实验室制取氧气的有关装置考虑。
(3)学生设计实验装置：教师巡视点评，然后展示、交流学生的设计成果。
师生共同确定本实验的操作步骤：①检查装置的气密性；②试管中装入约2g木炭粉和CuO；③塞紧带导管的橡皮塞，固定在铁架台上；④在另一试管中倒入约2 mL澄清石灰水以检验生成物；⑤用酒精灯给试管加热；⑥待试管稍冷却，取出粉末观察。
(4)学生完成实验（教师巡视，提醒操作注意事项，帮助和调控学生的实验操作。5 min左右整个实验结束）；学生汇报实验现象：黑色变成红色，澄清石灰水变浑浊；板演有关反应的化学方程式。
教师讲解：此反应中，CuO失去氧变成铜，发生了还原反应。这种含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭夺走CuO里的氧，它具有还原性。
(5)引导质疑：为什么先拿出导管，然后再熄灭酒精灯？
学生讨论分析：防止石灰水倒吸入热的试管使试管炸裂。
(6)发散拓展：对这个实验，同学们还能提出什么问题？
学生认真思考后提出：木炭还原CuO的生成物中有CO2，那么是否也有CO生成呢？
教师肯定其质疑精神并引导学生讨论分析：木炭与试管中的氧气发生不完全燃烧，可能生成CO；如果木炭过量，生成物CO2也可能再与木炭反应生成CO。
[巩固新知]
1．用什么方法可以证明金刚石、石墨和C60分别是由碳元素组成的单质？
2．春秋时期，我国古人用木炭和铁的氧化物反应来炼铁，试写出木炭和氧化铁反应的化学方程式。
[课堂小结] 学生谈收获、感悟，归纳总结本节课学习内容，形成知识体系。
总结：我们学习了碳单质和碳的化学性质，用对比和比较的方法研究了金刚石与石墨性质的异同。认识了同种元素也可以组成不同的物质。对于本课你还有哪些问题？（通过本课的学习，学生更深入的了解物质的组成，丰富了元素观，结构很大程度上决定性质的观点，科学的发展观念以及不同条件下的化学反应。同时引导学生提出问题，让学生能够解决问题的同时还能带着问题走出课堂）
[布置作业]
家庭小实验：用火柴梗自制木炭并试验其吸附性。（方法：用方形双层薄铝箔裹紧已去掉火药的火柴梗7~8根，用坩埚钳夹持铝箔卷，在酒精灯上加热2 min左右制得木炭。）
二、教学反思
本课题中碳单质的物理性质和用途属于了解性知识，教师在教学中并没有简单再现教材内容，也没有以枯燥、呆板的形式把碳的化学性质传授给学生，而是把教学内容放在联系现实世界的情境中加以呈现，引发学生的认知需要。如以触摸铅笔芯、向锁芯中加入铅笔芯粉末开启锈锁，并将铅笔芯连接到电路等活动，增加学生的感性认识；由学生亲自动手向红墨水的溶液中加入木炭粉，体验木炭的吸附性；由千百年前古人的字画至今仍清晰如初和广告语“钻石恒久远，一颗永流传”感悟常温下碳化学性质的稳定；均充分体现了以学生为主体的新课程理念。
在教学中教师以问题为载体创设学习契机，将教学内容转化为问题，唤起学生的探究欲望和探究兴趣。在学生已了解金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质后，陆续抛出几个问题：为什么金刚石、石墨的物理性质存在差异？体悟到化学的学科观念“结构决定性质”，而且从元素视角认识了化学物质的多样性与统一性。
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