金剛石、石墨和C60教學設計一、教學內容分析1、教材中的地位和作用本課時內容是人教版初中化學第六單元碳和碳的氧化物，課題1金剛石、石墨和C60（第一課時）。決定反映決定反映化學的研究主體是物質，本課題介紹了非金屬物質的代表碳單質，主要涉及了常見碳單質如金剛石、石墨的物理性質、結構、用途（第一課時）以及化學性質（第二課時）。為下冊第八單元學習金屬物質提供學習基礎和方法。本課通過對比金剛石和石墨的結構、物理性質以及用途，建立“結構 性質 用途”緊密聯系，進一步培養學生從宏觀和微觀角度認識物質，以發展的觀點看待物質。2、教學目標知識與技能目標：了解金剛石和石墨的物理性質和主要用途，知道同種元素可以組成不同種物質。過程與方法目標：通過對金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，認識物質結構、性質和用途之間的關系；初步學習運用實驗、觀察、歸納和概括等方法獲取知識。情感態度與價值觀目標：通過對各種碳單質發現歷程的介紹，學會用發展的眼光看待物質，感受化學與生活的緊密聯系。3、教學重難點重點：金剛石和石墨的物理性質和主要用途難點：認識物質結構、性質和用途之間的關系二、學情分析學生在生活中積累了一些經驗，比如玻璃刀劃玻璃，鉆石做裝飾品，鉛筆芯寫字等，因此更容易接受相關知識。在前面的學習中，學習了生活中的一些常見物質，如氧氣和水，對物質的研究方法有一定的了解，同時掌握了一些基本實驗技能。在學習完第三單元物質的奧秘后，學生開始學會從微觀的角度認識物質。通過本課時的學習，培養學生從宏觀和微觀角度認識物質，以發展的觀點看待物質。三、教學思路決定反映決定反映常見碳單質金剛石、石墨、C60三者相對獨立，內容銜接上不夠緊湊。為了使三者有機聯系起來，選擇將石墨作為核心物質。“改變物質的結構，可以改變物質的種類”。金剛石、石墨和C60屬于不同的碳單質，本質上是因為結構的不同。改變石墨結構，可以得到人造金剛石以及C60，這一主線的提出使本課思路更為流暢，內容銜接更加緊密，使學生更深刻地理解“結構 性質 用途”這三者之間的關系。四、教學過程1、引入新課高鐵是我國“一帶一路”戰略合作項目的重要內容，也是加快實施這一戰略的重要工具。高鐵的制造和使用過程包含了豐富的化學知識。通過短片，介紹高鐵頂部的受電弓，受電弓上安裝有碳滑板，材料為石墨，說明了石墨是一種能導電、質軟、滑的物質。設計意圖：從社會與生活層面，用高鐵導入新課，讓學生感受到化學就在我們日常生活中，而且與當今時事熱點緊密相關。2、石墨（1）無定形碳石墨是一種由碳元素組成的單質。木炭、活性炭、焦炭、炭黑這四種無定形碳中包含有石墨晶體和雜質。它們的用途如下：用途木炭作燃料、吸附劑活性炭凈化水、紅糖脫色、除甲醛、冰箱除臭、防毒面具焦炭冶煉金屬炭黑制碳素水筆、油墨、墨、鞋油、橡膠制品的填料演示實驗：驗證活性炭的吸附性（如下圖）（2）鉛筆芯及相關實驗鉛筆筆芯中含有石墨以及黏土。筆芯型號中H是hard（硬）的首字母，B是black（黑）的首字母。隨著B值增加，石墨含量依次增加，顏色依次加深，硬度依次減小。【探究實驗一】石墨物理性質的探究1、鑷子夾取燒杯中的石墨，觀察顏色、光澤和形狀。2、小刀刮鉛筆芯，細屑放在紙上，觀察并用手捻細屑。3、神奇的紙電路板（如圖）（3）總結石墨的物理性質物理性質：顏色、光澤、形狀、硬度、手感和導電性。用途：受電弓碳滑板、鉛筆芯、潤滑劑和電極。物質的用途是由性質決定的，性質反映用途，與之對應，物質的性質是由結構決定的，結構反映性質，石墨是平面層狀結構。【展示】石墨的結構模型通過推動碳原子層，層與層之間能夠相對滑動，因此有滑膩感，而且質軟。【拓展】石墨烯簡單介紹石墨烯的發現。石墨烯是單層碳原子層，是目前發現的世界上最薄、導電性最好的材料，可用于制作手機柔性顯示屏、充電汽車、電腦芯片或調制器等。設計意圖：從學生熟知的鉛筆展開對石墨性質的探究，自主歸納石墨的物理性質。不僅提高了學生的動手、觀察和思維能力，而且培養了歸納和概括能力。通過介紹石墨的更多用途，拓寬學生對石墨的認識，提出了“用途-性質-結構”三者關系。石墨烯的介紹讓學生了解新材料的前沿研究方向。3、金剛石石墨是平面層狀結構，如果改變結構，物質的性質會改變，物質的種類也會改變。石墨不僅可以轉化為石墨烯，還可以通過結構的改變轉變為人造金剛石。金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質。不僅有人造金剛石，還有天然的金剛石。天然金剛石經過琢磨可以變成鉆石。鉆石是如何形成和加工而成的呢？【播放視頻】閃耀的鉆石【總結】金剛石的結構、顏色、光澤、形狀、硬度和用途。【展示】金剛石的結構模型【探究實驗二】金剛石物理性質的探究用玻璃刀劃玻璃。（雙手戴上手套， 注意安全）【思考】如何鑒別鉆石的真假？【總結】石墨和金剛石物理性質差別很大的原因是碳原子排列方式不同。石墨和金剛石都是碳單質，但屬于不同種單質。同種元素可以組成不同種單質，類似的例子還有紅磷和白磷、氧氣和臭氧等。石墨轉變為人造金剛石屬于化學變化。設計意圖：通過“改變物質的結構，可以改變物質的種類”這一主線，使石墨與金剛石的過渡更加自然，銜接更加緊密。本環節通過自制視頻，介紹了鉆石的形成和加工過程，使學生了解金剛石的顏色、光澤、形狀、硬度以及結構等，再進一步用實驗驗證了金剛石硬度大的性質。介紹完石墨和金剛石之后，對兩者的性質進行了比較，總結了同種元素可以組成不同種單質，以及物理性質差別很大的原因，通過對比總結，突破了教學重難點。4、C60改變石墨的結構還有可能形成新的物質C60 。C60是由C60分子構成，每個C60分子是由60個碳原子構成。C60分子的結構形似足球，性質很穩定，可用于材料科學、超導體等方面。科學家不僅僅發現了C60，還發現了C28、C32、C50、C70、C80、C90和C540等。此外，碳原子還可以排列成管狀結構，稱之為碳納米管。設計意圖：C60的形成是通過石墨改變結構實現的，再次突出了“改變物質的結構，可以改變物質的種類”這一主線。然后介紹了C60的相關知識和更多球形（或籠狀）分子以及碳納米管，豐富了碳單質的種類，突出了主線，結構不同，物質種類不同。這些化學前沿的內容，拓寬了學生的知識面，開闊了視野。5、結束語漫漫歷史長河中，人們對碳單質的探索從未停止。古代人們發現并使用了金剛石、石墨，近代先后發現了C60、碳納米管、石墨烯等物質。這些物質的發現歸功于結構的改變，改變物質結構可以創造新的物質。我們相信，未來，如果改變石墨的結構，還有可能創造更多新的碳單質。一切改變皆有可能，創新永無止境！這些新物質的誕生，必將改變我們的生活，讓我們的生活變得更加絢麗多彩！6、布置趣味家庭作業請根據課本上金剛石、石墨和C60的結構模型，選用生活用品（如橡皮泥、面團、牙簽、塑料棒等），制作其中一種碳單質的結構模型