碳的几种单质

教学 目标

知识目标

了解金刚石、石墨等碳的单质的物理性质和用途；

通过分析金刚石、石墨是由碳元素组成的两种不同单质，进一步理解元素和单质这两个基本概念的区别和联系。

能力目标

通过三种单质用途的学习，继续深化“结构决定性质”思路，培养对比思维能力；

发展和培养学生的实验观察能力和从现象到本质的思维能力。

情感目标

通过碳单质的学习，了解同一元素可以组成不同物质，提高学习化学兴趣；

通过C60的学习，拓展课堂学习，开阔学生视野，了解化学与社会。

 

教学 建议

教材分析：

碳单质（金刚石、石墨、球碳等）是初中学生学习氧气、氢气之后首次全面学习的固态非金属单质。此节内容起着承上启下的作用，它是氧气、氢气学习的继续，同时为后面学习金属单质打下基础。

碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳，做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习，而后介绍球碳，符合学生认知规律，由宜到难，由远及近，又熟悉到陌生，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。

另外，教材编排首先对碳的典型单质——金刚石和石墨的结构、物理性质、用途进行学习，而后再简介无定型碳，最后安排碳单质的化学性质学习，旨在使学生从感性上理解碳单质结构不同，物理性质不同，但化学性质几乎相同。

课堂引入指导

法一：璀灿的钻石，普通的铅笔芯，取暖用的煤，光合作用的原料——二氧化碳，“工业血液”石油等物质之间有什么相互联系？学完碳和碳的化合物后你就明白了。今天我们先来学习“第一节 ”。

法二：石墨、木炭能变成钻石吗？学习完《碳和碳的化合物》后你将自己得出结论。

关于球碳（C60）的建议：

球碳是碳的又一同素异形体，是科学家的最新发现，建议补充介绍。如何介绍，应根据学生状况而定。生源较好的学校应对照金刚石、石墨的结构介绍球碳的结构，简单介绍球碳的用途，有条件的学校课安排学生上网查阅球碳的发现史及其它资料。生源机较差的学校至少应介绍球碳也是碳单质的一种，结构独特，性质特殊。 教学 时适当介绍球碳，对学生感受科学的发展大有益处。如果程度更好的学校，课安排学生探究活动，主题是关于球碳的调查。课下调查，课上交流汇报，从而培养学生探究能力、语言表达能力。

关于知识讲解指导：

1尽量让学生观察金刚石、石墨、木炭、活性炭等让学生对透明、硬、软、划痕、疏松多孔、细等字眼有深刻的感性认识。

2归纳对比学习是学习差异性较好的方法，具体操作时以列表方式较好。

3讲解金刚石、石墨的物理性质差异时不可过分深入，否则会分散学生注意力，提高学习难度。

4应深刻理解教材。讲金刚石时应突出“硬”，讲石墨时要突出“软”，讲无定形碳应以木炭为主，突出吸附作用。

5本部分内容知识即贴近生活，又是贴近现代科技发展新动向，适当补充是十分必要的。如碳纤维等。

课程结束指导

1合成金刚石是人类的梦想，让学生课外研究金刚石合成的历史、主要问题、现阶段水平等会极大提高学生学习化学的兴趣和积极性，是学生学习文献研究的科学研究方法的一个教好的例子。

2研究是当今世界科学研究的热门话题，让学生寻找这方面的资料学习，有利于学生科学探索精神的培养。

课外实验指导

木炭制备可以利用铝箔隔绝空气，加热干馏火柴杆的方法来制取。让学生在家庭中完成，有利于学生对木材干馏和其液、气产物的理解，有利于学生观察能力的提高。

 

教学 设计方案

教学 目标：

通过录像及实物学习金刚石、石墨及木炭的物理性质、化学性质；

通过录像了解金刚石、石墨及木炭的用途，对物质的性质决定物质的用途这一辩证关系有进一步理解；

通过对碳纤维、人造金刚石等知识的介绍激发学生学习化学的兴趣和不断进取的探索精神。

教学 重点：碳单质的物理性质和用途的关系。

教学 难点：金刚石和石墨物理性质存在较大差异的原因

教学 用具：

录像机 石墨、木炭、活性炭、二氧化氮气体、澄清石灰水、氧化铜、大试管、铁架台、酒精灯。

镶钻石的饰品、普通乒乓球拍、普通羽毛球拍、普通网球拍；碳纤维乒乓球、羽毛球拍、特制的网球拍等、防毒面具模型

教学 方法：讲述法与讨论法

教学 过程：

引入让学生观察镶嵌在手表上的钻石、铅笔芯、碳纤维网球拍或钓鱼竿、木炭，提问它们之间有什么相互联系？学习完碳和碳的化合物之后你就明白了。

讲解金刚石和石墨还有木炭、活性炭、焦炭等都是由碳元素组成的不同单质。用什么方法能证明这一点呢？

（学生讨论，并提出几种方法）

教师 总结、讲解。引导学生看录像《金刚石》在液氧中燃烧

讲解同样的方法，可以证明石墨、木炭、焦炭、活性炭等都是由碳元素组成的不同种单质。

阅读P79－80《化学》全一册 初级中学教科书 人民 教育 出版社

要求：用列表的方式归纳金刚石、石墨的物理性质及用途。

投影一 金刚石和石墨的物理性质及用途

讲解金刚石和石墨物理性质上的差异决定了用途上的差异。

1利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有优异的折射作用，可做装饰品。

2利用石墨质软，在纸上划过会留下深灰色的痕迹可做铅笔芯；利用石墨滑腻、质软、耐高温，可做耐高温的润滑剂。

3利用石墨有良好导电性和耐高温可做高温电炉的电极和普通电极。（展示实物）

4利用石墨传热性能好，耐腐蚀，耐温度骤然变化的特性可做石墨坩埚。

5利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。

小结金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，物理性质上有如此大的差异是由于二者中碳原子的排列不同。性质不同因而用途也不相同。即性质决定用途。

讲解在碳元素组成的单质中还有一类含杂质较多的叫无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑。

介绍：炭与碳的区别。

展示木炭

演示木炭吸附气的实验

演示木炭与红或蓝墨水的吸附实验

（学生讨论，得出木炭性质的结论）

小结木炭能吸附某些有色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。

投影二 无定形碳（以木炭为例）

1物理性质：灰黑色多孔、疏松物质，具有吸附性。能大量吸附气体和小微粒。

2吸附作用：气体或液体里的某些物质被吸附到固体表面的作用。

3吸附原理：（引导学生阅读课本P81第四段）

4用途：燃料，黑火药、吸附剂制铅笔（某些）

三、 碳单质的新成员--C60：

1985年美国科学家罗伯特·柯尔，理查得·斯莫利和英国科学家哈罗德·克罗特在研究太空物质时，发现了一种碳元素形成的单质，化学式为，形成具有32个面的近似球体，包括20个等六边形和12个等五边形，这同英式足球正好相同，因此又叫足球烯。

近来科学家发现往中嵌入少量的某些金属，可制成超导材料，这为高温超导开辟了崭新的领域。另外，为物质结构的研究提供了新素材。

小结金刚石、石墨和等物质都是由碳元素组成的不同单质，性质和用途上存在很大差异，这是由于它们的结构不同所造成的。  

 

探究活动

1如何由石墨制得金刚石？

2碳的研究目前有何新进展？

3撰文介绍人类合成金刚石的历史――《人造金刚石过程》。

4球碳（C60）又称 “富勒烯”。是借一位建筑师的姓名而命名的。这位建筑师就是巴克明斯特·富勒。富勒是美国著名的建筑学家，他设计的著名建筑有加拿大蒙特利尔市万国博览会美国馆。请你通过上网、查资料写一份关于C60分子结构发现史的调查报告。

引导语：人的一生中什么最重要？有的人考虑可能是做值不值得，付出有没有回报？然而这些都不重要，一个人拥有他想拥有的是最开心的，十个小故事寓意深长！值得我们学习一辈子。

第十名：心愿

有一个老母亲她一共有三个孩子，两个女儿特别能干孝顺，一个儿子有些窝囊无能。两个女儿常常塞钱给老母亲让她买好吃的，可老母亲又特别疼小孙子，于是常常把女儿给的钱又去塞给了儿子，让他给小孙子买吃的。邻居气不过就去把这个秘密告诉了大女儿，大女儿说她给妈妈钱就是为了让妈妈高兴，她愿意怎么花就怎么花，如果妈妈把钱省给儿子和孙子能够换来她的开心和尊严的话，那这个钱就算花得值得。老母亲听了大女儿的话特别高兴，她说看着孙子吃比自己吃香多了。

过了一个月，二女儿回来了，她知道了这个秘密后非常生气，于是她天天守在家里教训开导老母亲，规定她给自己买吃的买喝的，而且非要看着她吃下去不可，老母亲气得什么都吃不下，最后抑郁而死。”一个人拥有他想拥有的是最开心的，在人生的所有事情中人的心愿是最重要的。

启示：人的一生中什么最重要？当一个人做一件好事的时候，旁人考虑的可能是他这样做值不值得，这种付出有没有回报？然而这些都不重要，一个人拥有他想拥有的是最开心的，在人生的所有事情中人的心愿是最重要的。

第九名：生活到底是什么

一位满脸愁容的生意人来到智慧老人的面前。“先生，我急需您的帮助。虽然我很富有，但人人都对我横眉冷对。生活真像一场充满尔虞我诈的厮杀。”“那你就停止厮杀呗。”老人回答他。生意人对这样的告诫感到无所适从，他带着失望离开了老人。在接下来的几个月里，他情绪变得糟糕透了，与身边每一个人争吵斗殴，由此结下了不少冤家。一年以后，他变得心力交瘁，再也无力与人一争长短了。“哎，先生，现在我不想跟人家斗了。但是，生活还是如此沉重———它真是一副重重的担子呀。”“那你就把担子卸掉呗。”老人回答。生意人对这样的回答很气愤，怒气冲冲地走了。

在接下来的一年当中，他的生意遭遇了挫折，并最终丧失了所有的家当。妻子带着孩子离他而去，他变得一贫如洗，孤立无援，于是他再一次向这位老人讨教。“先生，我现在已经两手空空，一无所有，生活里只剩下了悲伤。”“那就不要悲伤呗。”生意人似乎已经预料到会有这样的回答，这一次他既没有失望也没有生气，而是选择呆在老人居住的那个山的一个角落。有一天他突然悲从中来，伤心地号啕大哭了起来———几天，几个星期，乃至几个月地流泪。最后，他的眼泪哭干了。他抬起头，早晨温煦的阳光正普照着大地。他于是又来到了老人那里。“先生，生活到底是什么呢？”老人抬头看了看天，微笑着回答道：“一觉醒来又是新的一天，你没看见那每日都照常升起的太阳吗？”

启示：生活到底是沉重的？还是轻松的？这全依赖于我们怎么去看待它。生活中会遇到各种烦恼，如果你摆脱不了它，那它就会如影随形地伴随在你左右，生活就成了一副重重的担子。“一觉醒来又是新的一天，太阳不是每日都照常升起吗？”放下烦恼和忧愁，生活原来可以如此简单。

第八名：误会

早年在美国阿拉斯加地方，有一对年轻人结婚，婚后生育，他的太太因难产而死，遗下一孩子。他忙生活，又忙于看家，因没有人帮忙看孩子，就训练一只狗，那狗聪明听话，能照顾小孩，咬着奶瓶喂奶给孩子喝，抚养孩子。有一天，主人出门去了，叫它照顾孩子。他到了别的乡村，因遇大雪，当日不能回来。第二天才赶回家，狗立即闻声出来迎接主人。 他把房门开一看，到处是血，抬头一望，床上也是血，孩子不见了，狗在身边，满口也是血，主人发现这种情形，以为狗性发作，把孩子吃掉了，大怒之下，拿起刀来向着狗头一劈，把狗杀死了。

之后，忽然听到孩子的声音，又见他从床下爬了出来，于是抱起孩子；虽然身上有血，但并未受伤。他很奇怪，不知究竟是怎么一回事，再看看狗身，腿上的肉没有了，旁边有一只狼，口里还咬着狗的肉；狗救了小主人，却被主人误杀了，这真是天下最令人惊奇的误会。

启示：误会的事，是人往往在不了解、无理智、无耐心、缺少思考、未能多方体谅对方，反省自己，感情极为冲动的情况之下所发生。误会一开始，即一直只想到对方的千错万错；因此，会使误会越陷越深，弄到不可收拾的地步。在对别人有所决定与判断之前，首先，请想想这是否是一个“误会”。

第七名：钉子

有一个男孩有着很坏的脾气，于是他的父亲就给了他一袋钉子；并且告诉他，每当他发脾气的时候就钉一根钉子在后院的围篱上。第一天，这个男孩钉下了37根钉子。慢慢地每天钉下的数量减少了。他发现控制自己的脾气要比钉下那些钉子来得容易些。终于有一天这个男孩再也不会失去耐性乱发脾气，他告诉他的父亲这件事，父亲告诉他，现在开始每当他能控制自己的脾气的时候，就拔出一根钉子。

一天天地过去了，最后男孩告诉他的父亲，他终于把所有钉子都 了。父亲握着他的手来到后院说：你做得很好，我的好孩子。但是看看那些围篱上的洞，这些围篱将永远不能回复成从前。你生气的时候说的话将像这些钉子一样留下疤痕。如果你拿刀子捅别人一刀，不管你说了多少次对不起，那个伤口将永远存在。话语的伤痛就像真实的伤痛一样令人无法承受。

启示：人与人之间常常因为一些彼此无法释怀的坚持，而造成永远的伤害。如果我们都能从自己做起，开始宽容地看待他人，相信你(你)一定能收到许多意想不到的结果……帮别人开启一扇窗，也就是让自己看到更完整的天空……

第六名：且慢下手

大多数的同仁都很兴奋，因为单位里调来一位新主管，据说是个能人，专门被派来整顿业务；可是日子一天天过去，新主管却毫无作为，每天彬彬有礼进办公室，便躲在里面难得出门，那些本来紧张得要死的坏份子，现在反而更猖獗了。他哪里是个能人嘛！根本是个老好人，比以前的主管更容易唬！四个月过去，就在真正努力为新主管感到失望时，新主管却发威了——坏份子一律开除，能人则获得晋升。

下手之快，断事之准，与四月表现保守的他，简直像是全然换个人。年终聚餐时，新主管在酒过三巡之后致词：“相信大家对我新到任期间的表现，和后来的大刀阔斧，一定感到不解，现在听我说个故事，各位就明白了：我有位朋友，买了栋带着大院的房子，他一搬进去，就将那院子全面整顿，杂草树一律清除，改种自己新买的花卉，某日原先的屋主往访，进门大吃一惊问：‘那最名贵的牡丹哪里去了？’我这位朋友才发现，他竟然把牡丹当草给除了。后来他又买了一栋房子，虽然院子更是杂乱，他却是按兵不动，果然冬天以为是杂树的植物，春天里开了繁花；春天以为是野草的，夏天里成了锦蔟；半年都没有动静的小树，秋天居然红了叶。直到暮秋，它才真正认清哪些是无用的植物，而大力清除，并使所有珍贵的草木得以保存。”

说到这儿，主管举起杯来：“让我敬在座的每一位，因为如果这办公室是个花园，你们就都是其间的珍木，珍木不可能一年到头开花结果，只有经过长期的观察才认得出啊！”

启示：世间的珍木，不可能一年到头开花结果，只有经过长期的观察才认得出。在你做一项抉择的同时，也请慢下手，仔细观察后再做决定，别让后悔找上自己。

第五名：宽大

这是一个来自越战归来的士兵的故事。他从旧金山打电话给他的父母，告诉他们：“爸妈，我回来了，可是我有个不情之请。我想带一个朋友同我一起回家。”“当然好啊！”他们回答，“我们会很高兴见到的。”不过儿子又继续下去“可是有件事我想先告诉你们，他在越战里受了重伤，少了一条胳臂和一只脚，他现在走投无路，我想请他回来和我们一起生活。”“儿子，我很遗撼，不过或许我们可以帮他找个安身之处。”

父亲又接着说“儿子，你不知道自己在说些什么。像他这样残障的人会对我们的生活造成很大的负担。我们还有自己的生活要过，不能就让他这样破坏了。我建议你先回家然后忘了他，他会找到自己的一片天空的。”就在此时儿子挂上了电话，他的父母再也没有他的消息了。

几天后，这对父母接到了来自旧金山警局的电话，告诉他们亲爱的儿子已经坠楼身亡了。警方相信这只是单纯的自杀案件。于是他们伤心欲绝地飞往旧金山，并在警方带领之下到停尸间去辨认儿子的遗体。那的确是他们的儿子没错，但惊讶的是儿子居然，只有一条胳臂和一条腿。故事中的父母就和我们大多数人一样。要去喜爱面貌姣好或谈吐风趣的人很容易，但是要喜欢那些造成我们不便和不快的人却太难了。我们总是宁愿和那些不如我们健康，美丽或聪明的人保持距离。

启示：大多数人要去喜爱面貌姣好或谈吐风趣的人很容易，但是要喜欢那些造成我们不便和不快的人却太难了。我们总是宁愿和那些不如我们健康，美丽或聪明的人保持距离。放下你的残酷吧，请无怨无悔地爱，无怨无悔地去接纳。每个人的心里都藏着一种神奇的东西称为“友情”，你不知道它究竟是如何发生何时发生，但你却知道它总会带给我们特殊的礼物。

第四名：黑木炭白衬衫

8岁的帕科放学以后气冲冲地回到家里，进门以后使劲地跺脚。他的父亲正在院子里干活，看到帕科生气的样子，就把他叫了过来，想和他聊聊。帕科不情愿得走到父亲身边，气呼呼地说：“爸爸，我现在非常生气。华金以后甭想再得意了。”帕科的父亲一面干活，一面静静地听儿子诉说。帕科说：“华金让我在朋友面前丢脸，我现在特别希望他遇上几件倒霉的事情。”

他父亲走到墙角，找到一袋木炭，对帕科说：“儿子，你把前面挂在绳子上的那件白衬衫当作华金，把这个塑料袋里的木炭当作你想象中的倒霉事情。你用木炭去砸白衬衫，每砸中一块，就象征着华金遇到一件倒霉的事情。我们看看你把木炭砸完了以后，会是什么样子。”

帕科觉得这个游戏很好玩，他拿起木炭就往衬衫上砸去。可是衬衫挂在比较远的绳子上，他把木炭扔完了，也没有几块扔到衬衫上。父亲问帕科：“你现在觉得怎么样？”他说：“累死我了，但我很开心，因为我扔中了好几块木炭，白衬衫上有好几个黑印子了。” 父亲看到儿子没有明白他的用意，于是便让帕科去照照镜子。帕科在一面大镜子里看到自己满身都是黑炭，从脸上只能看到牙齿是白的。父亲这时说道：“你看，白衬衫并没有变得特别脏，而你自己却成了一个‘黑人’。”

启示：你想在别人身上发生很多倒霉事情，结果最倒霉的事却落到自己身上了。有时候，我们的坏念头虽然在别人身上兑现了一部分，别人倒霉了，但是他们也同样在我们身上留下了难以消除的污迹。

第三名：痛苦和盐

印度有一个师傅对于徒弟不停地抱怨这抱怨那感到非常厌烦，于是有一天早上派徒弟去取一些盐回来。当徒弟很不情愿地把盐取回来后，师傅让徒弟把盐倒进水杯里喝下去，然后问他味道如何。徒弟吐了出来，说：“很苦。”师傅笑着让徒弟带着一些盐和自己一起去湖边。他们一路上没有说话。来到湖边后，师傅让徒弟把盐撒进湖水里，然后对徒弟说：“现在你喝点湖水。”徒弟喝了口湖水。师傅问：“有什么味道？”徒弟回答：“很清凉。”师傅问：“尝到咸味了吗？”徒弟说：“没有。”

然后，师傅坐在这个总爱怨天尤人的徒弟身边，握着他的手说：“人生的苦痛如同这些盐有一定数量，既不会多也不会少。我们承受痛苦的容积的大小决定痛苦的程度。所以当你感到痛苦的时候，就把你的承受的容积放大些，不是一杯水，而是一个湖。”