人教版九年级化学上册教案：6.1金刚石、石墨和C60

课题1　金刚石、石墨和C60

第1课时　碳的单质

第2课时　碳的化学性质

1．了解金刚石和石墨的物理性质和用途。

2．知道碳单质的化学性质。

3．知道不同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。

重点

金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳单质的化学性质。

难点

碳跟某些氧化物的反应。

一、创设情境，导入新课

提问：(1)由同种元素组成的纯净物叫做什么？

(2)不同种元素可以组成不同种单质，同一种元素可以组成不同的单质吗？大家讨论。(氧气、臭氧；红磷、白磷)

引入金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。今天，我们就来学习金刚石、石墨和C60。

二、合作交流，探究新知

(一)碳的单质

1．金刚石

学生演示实验：用玻璃刀切割玻璃

提问：(1)根据生活经验，你知道玻璃刀切割玻璃的原理吗？

(2)由此，你可以推断出金刚石的性质吗？

(金刚石是无色透明的固体，呈现正八面体结构；金刚石装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层；金刚石砂轮用来磨削硬质合金；金刚石是天然存在最硬的物质。)

金刚石经过仔细的琢磨加工后，折光性能大大加强，就成了商店里价格昂贵的钻石。

拓展：设计实验证明金刚石中含有碳元素。

设计实验步骤：(1)使金刚石燃烧；(2)收集其燃烧后生成的气体，再往气体中倒入澄清石灰水。

2．石墨

金刚石对光有折射和散射作用，但是同为碳元素组成的石墨，和金刚石相比外表要暗淡许多。

投影展示石墨及模型。介绍石墨是一种深灰色、有金属光泽的细鳞片状的固体。

提问：生活中哪些物质中含有石墨？

(铅笔、电池电极)

(1)质软

设问：为什么石墨可以用作铅笔芯？

石墨也是由碳元素组成的，但跟金刚石相反，它是硬度最小的矿物之一。由于石墨太软，只用石墨做铅笔芯，易断又易磨损，所以加入黏土。铅笔是石墨和黏土混合而成的。铅笔的型号用“H”和“B”区分。

“H”代表Hard，坚硬，数字越大，黏土含量越高，越硬；

“B”代表 Black，黑的，数字越大，石墨含量越高，越黑；画画用的铅笔常用“6B”。

提问：有人说：“不小心吃了铅笔芯就会中毒，因为铅笔芯中含有铅。”你同意吗？

(2)导电性

提问：石墨可做电极，由此推知它具有什么性质？

演示铅笔芯(6B)导电实验：把一根6B的铅笔芯和导线连接在一起，接上电池和灯泡，接通电源后，观察灯泡是否发亮。

(3)润滑性

提问：如果有一把长期不用而生锈的铁锁，怎样轻易打开它呢？想一想？

(把铅笔芯的粉末放到锁孔里)

(4)结构和性质的关系

设疑：金刚石和石墨都是由碳元素组成，但它们的物理性质差别很大(外观、硬度、导电性等)，这是什么原因呢？

投影展示金刚石和石墨的结构示意图。

金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不一样，金刚石的碳原子排列成网状结构，这种结构很坚固，所以金刚石的硬度很大；而石墨中的碳原子是排列成平面层状结构，层与层之间是可以滑动的，所以石墨具有滑腻感，这种感觉我们摸铅笔芯就可以体会到。

小结：结构决定性质。

让学生阅读课本P109“化学·技术·社会”。

木炭、活性炭都是由石墨的微小晶体和少量杂质组成的。

木炭是一种黑色多孔的固体。在隔绝空气的条件下加热木材，可以制得木炭。木炭具有吸附性，吸附颜色、异味，如吸附食品和工业产品中的色素。

设疑：为什么木炭具有吸附性？

展示：因为木炭具有疏松多孔的结构，能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面。

联系我们前面学过的知识，活性炭具有什么性质？

演示实验6－1：在两个盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色，将烘烤过的木炭(或活性炭)倒入其中一个小锥形瓶里，塞上塞子，充分振荡，注意观察带红色的水中颜色的变化。再与另一个小锥形瓶中未加烘烤过的木炭(或活性炭)的原溶液对比。

现象：红色消失，液体变无色。

结论：红墨水颜色的褪去是因为木炭(或活性炭)的吸附作用。

利用这一性质，活性炭的用途：防毒面具、冰箱的除味剂、制糖工业的脱色剂。

提问：木炭和活性炭来吸附色素和异味是物理变化还是化学变化？(只是把被吸附物吸附到疏松多孔的细孔管里，没有生成新物质。)

讨论：结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系。

性质用途

3．C60

随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳纳米管。

提问：(1)观察它的化学式，你认为它是单质还是化合物？

(2)该物质由哪种微粒构成？

(3)“60”的含义？

投影展示C60分子的结构模型，介绍这种分子形状与足球相似，也成为“足球烯”这种结构很稳定，这决定了C60具有稳定的化学性质。

C60的用途：目前，人们正在进一步地研究C60分子的结构和性质，以及在材料科学、超导体等方面的应用，C60具有广泛的应用前景。

阅读课本P108～109资料卡片：碳单质的研究进展。(了解碳纳米管以及单层石墨片)

(二)单质碳的化学性质

投影资料：我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色。

设问：(1)这说明了什么？

(常温下，碳的化学性质不活泼。)

(2)若升高温度，又如何呢？

1．碳与氧气的反应

碳在氧气中充分燃烧时，生成二氧化碳，同时放出大量的热。C＋O2CO2

当碳燃烧不充分时，生成—氧化碳，同时放出热。2C＋O22CO

2．碳与某些氧化物的反应

演示实验6－2：把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管(如图)，用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度)加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

现象：澄清石灰水变浑浊，试管粉末中有红色物质。

分析：产物为二氧化碳、铜。

提问：(1)上述反应的反应物、生成物、条件都已确定，你能写出反应的化学方程式吗？

2CuO＋C2Cu＋CO2↑

(2)从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化？是谁导致了这种变化？

CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。

这种含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。

练习：焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑ 这个反应是否是还原反应？若属于还原反应，哪种物质具有还原性？

(此反应是还原反应，其中碳具有还原性)

工业上常利用碳的还原性，制取多种金属。

碳除了可以还原金属氧化物，还能还原一些非金属氧化物C＋CO22CO

三、练习设计

《探究在线·高效课堂》“基础在线”部分。

四、课堂小结

本节课我们学习了碳的单质。首先认识了几种不同的碳单质，并了解了它们重要的物理性质和用途。然后重点分析总结了碳的化学性质，最后总结出了还原反应及还原性的概念。

五、布置作业

《探究在线·高效课堂》“能力在线”部分。