初中化学人教版九年级上册课题1 金刚石、石墨和C60第1课时学案

这是一份初中化学人教版九年级上册课题1 金刚石、石墨和C60第1课时学案，共7页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，学习过程，其它新型碳单质等内容，欢迎下载使用。
一、学习目标
1．了解金刚石、石墨等碳单质的一些重要物理性质及其在生活中的用途；
2．知道同一元素可以组成不同的物质，认识物质的多样性；
3．通过对金刚石、石墨和C60的了解，初步认识结构、性质与用途之间的关系。
二、学习重难点
重点：碳单质的结构、性质与用途之间的关系。
难点：碳的不同单质在物理性质上差异是微粒空间排布的不同造成的。
三、学习过程
【课堂探究】
一、金刚石
1．物理性质和用途
【答案】无、正八面体；钻石饰品；大、最硬；裁玻璃。
2．结构
正四面体结构
【思考】为什么金刚石的硬度这么高呢？
【答案】经研究表明：金刚石之所以硬度这么高，主要是因为碳原子按正四面体的结构排列而造成的。
总结：
二、石墨
1．物理性质和用途
【答案】深灰、鳞片；软；导电；滑腻。
2．结构
层状结构
【交流讨论】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质差别却很大，原因是什么？
【答案】是由碳原子的排列方式不同造成的，金刚石的碳原子碳原子按正四面体的结构排列，而石墨的碳原子呈层状结构。物质的组成、结构决定其性质，性质决定其用途。
3．在日常生活中，还有一些物质如________________等的主要成分也是碳的单质，而它们的结构则与石墨类似。
【实验探究】木炭吸附红墨水
总结：活性炭、木炭等具有______________的结构，可以吸附异味、色素等，具有吸附作用。
【答案】木炭、焦炭、活性炭、炭黑；溶液由红色逐渐变为无色；木炭具有吸附性；疏松多孔。
三、C60
C60分子结构
1．C60是一种___________；
2．每个C60的分子是由______________________构成；
3．分子结构形似足球，非常____________；
4．C60的性质非常稳定，未来可能广泛应用于___________、催化、材料、科学和生物学等领域。
【答案】分子；60个碳原子；稳定；超导体。
四、其它新型碳单质
1．碳纳米管
碳纳米管实际上就是石墨烯卷成了筒状，碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性极强的特点。
2．石墨烯
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。石墨烯是世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的。具有优异的导电、导热性能。
总结：同一种元素可以组成性质不同的多种单质。
【练一练】如图为金刚石、石墨、C60结构示意图，下列说法正确的是（ ）
A．金刚石、石墨属于单质，C60属于化合物
B．它们都是由碳元素组成的，属于同一种物质
C．这三种物质中碳原子的排列方式不同
D．石墨在一定条件下转化为金刚石属于物理变化
【答案】C
【学后反思】通过本节课的学习，你收获了什么？
【测评反馈】
1．下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是（ ）
A．都能导电 B．都是黑色固体
C．硬度都很小 D．都由碳元素组成
【答案】 D
【解析】A．金刚石不能导电，石墨具有良好的导电性，不符合题意；
B．石墨是灰黑色固体，金刚石是无色透明的固体，不符合题意；
C．金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质之一，不符合题意；
D．金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，符合题意。
故答案为：D。
2．下列物质能用于除去水中异味和色素的是（ ）
A．明矾 B．活性炭
C．石子 D．细沙
【答案】 B
【解析】A．明矾的作用是吸附较大颗粒，加速沉降，故A选项不合题意；
B．活性炭具有吸附性，能吸附异味和色素，可用于除去水中异味，故B选项符合题意；
C．小石子起过滤作用，除去水中固体杂质，故C选项不合题意；
D．细沙可起过滤作用，除去水中固体杂质，故D选项不合题意。
故答案为：B。
3．两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的
【答案】 A
【解析】A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，符合题意；
B．石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，不符合题意；
C．活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，不符合题意；
D．金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由C60分子构成的，不符合题意。
故答案为：A。
4．金刚石、石墨、C60 的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是（ ）
A．构成它们的原子大小不同
B．构成它们的原子数目不同
C．金刚石、石墨是单质，C60是化合物
D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列方式不同
【答案】D
【解析】金刚石、石墨和、C60中碳原子的排列方式不同，因而物理性质不同；
故答案为：D。
5．“归纳与比较”是化学学习常用的方法。如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，对金刚石、石墨、C60、碳纳米管进行比较，下列说法正确的是（ ）
A．构成：四种物质都由原子直接构成
B．结构：四种物质里碳原子的排列方式相同
C．性质：四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．用途：四种物质都很软，可作润滑剂
【答案】 C
【解析】A．C60是由C60分子构成的，故不符合题意；
B．由金刚石、石墨、C60和碳纳米管的结构示意图，这四种物质中碳原子的排列方式不同，故不符合题意；
C．金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是碳元素组成的单质，完全燃烧时的产物都是二氧化碳，故符合题意；
D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不能用作润滑剂，故不符合题意。
故答案为：C。
6．阅读下列短文，回答问题。
碳元素是最早被人类认识和利用的元素。碳元素在地球上的含量虽然不足0．03%，但分布广泛，且由碳元素组成的单质及化合物有很多。
石墨在超高压和高温的条件下某些碳原子受到挤压，凸出到层间的空间中，与上层正六边形的碳原子形成正四面体的排列形式，就得到金刚石。
1985年，英国科学家克罗托发现C60，C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽。
（1）碳元素在元素周期表中位于第 __ 周期。
（2）碳单质有多种，具有下列结构图的碳单质中，由分子构成的是 ___ （填序号）。
（3）由石墨制取金刚石是 ___ 变化。（填“化学”或“物理”）
（4）结构决定性质，性质决定用途。从微观角度分析，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但具有不同的物理性质，其原因是 ___________________ ；一氧化碳和二氧化碳具有不同的化学性质，其原因是 ___________________ 。
【答案】 （1）二
（2）C
（3）化学
（4）原子的排列方式不同；分子构成不同
【解析】（1）原子的电子层数决定元素的周期数，碳原子有2个电子层，碳元素在元素周期表中位于第二周期；
（2）金刚石和石墨都是由原子直接构成，碳六十由分子构成，其一个分子由60个碳原子构成；
（3）由石墨制取金刚石是化学变化，因为金刚石和石墨是两种不同的物质，过程中有新的物质生成；
（4）组成、结构决定性质，性质决定用途。从微观角度分析，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，但具有不同的物理性质，其原因是碳原子的排列方式不同；一氧化碳和二氧化碳具有不同的化学性质，其原因是分子的构成不同。
物理性质
用 途
金刚石
______色透明、_________形状的固体
做_________
硬度______（自然界存在的______的物质）
①用来______、切割大理石、加工坚硬的金属；
②装在钻探机钻头上钻凿坚硬的岩层等。
物理性质
用途
石墨
外观
______色不透明______状固体，有金属光泽
铅笔芯
硬度
质_________
导电性
_________
电极
手感
_________
润滑剂
实验现象
实验结论