4.2 碳 同素異形體一、設(shè)計思想碳與同素異形體是學(xué)生既熟悉又陌生的知識，且知識點(diǎn)多而雜，由于學(xué)生知識結(jié)構(gòu)與經(jīng)驗的限制，不能系統(tǒng)地研究。因此，教學(xué)設(shè)計時，重點(diǎn)是通過學(xué)生熟悉的生活事例，結(jié)合學(xué)生不熟悉的實驗，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探索的動力，再通過比較、歸納幫助學(xué)生把多而雜的知識條理化、結(jié)構(gòu)化，減輕學(xué)生記憶負(fù)擔(dān)，學(xué)習(xí)比較、歸納、整理化學(xué)知識的方法。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能（1）知道金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)，主要用途；（2）知道同素異形現(xiàn)象、同素異形體概念； （3）知道木炭、活性炭等無定形碳的吸附性與用途；（4）理解碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性、可燃性、還原性。2.過程與方法（1）通過碳與氧在不同條件下反應(yīng)的產(chǎn)物不同，初步形成化學(xué)反應(yīng)既決定于物質(zhì)本身的性質(zhì)，又決定于反應(yīng)條件的學(xué)科思想方法；（2）通過對金剛石、石墨和C60的學(xué)習(xí)， 初步認(rèn)識共性、個性關(guān)系。3.情感態(tài)度與價值觀（1）通過金剛石、石墨、C60、木炭、活性炭的學(xué)習(xí)，體驗化學(xué)與生活、生產(chǎn)的密切聯(lián)系，感悟化學(xué)的魅力；（2）通過木炭、活性炭吸附作用的實驗，體驗生活與環(huán)保離不開化學(xué)，增強(qiáng)環(huán)保意識。三、重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：木炭（活性炭）吸附性與用途；碳的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)：同素異形體概念、碳的化學(xué)性質(zhì)四、教學(xué)用品藥品：炭粉、氧化銅、澄清石灰水、紅墨水、木炭、二氧化氮等儀器：大試管、鐵架臺、酒精噴燈、帶導(dǎo)管的單孔塞、燒杯、集氣瓶等媒體：電腦、投影儀五、教學(xué)案例1.教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課題引入【投影】 晶瑩璀燦的金剛石、電池中石墨電極、防毒面具中的活性炭、碳納米管（C60）、高爐煉鐵（焦碳）等圖片，以及鉛筆來歷的資料?！局v述】 鉛筆芯、碳棒的主要成份是石墨，金剛石、石墨、木炭，還有活性炭、焦炭等都是由碳元素組成的不同單質(zhì)。這節(jié)課主要學(xué)習(xí)金剛石、石墨及木炭的物理性質(zhì)和用途?！居^看】激發(fā)興趣引入課題碳 同素異形體【板書】 42 碳一、碳 同素異形體1金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)及用途【出示】 石墨電極、2B鉛筆芯、木炭、活性炭、金剛石玻璃切割刀等物品【演示實驗】 石墨、活性炭、金剛石的性質(zhì)與用途1用金剛石切割刀，切割玻璃；2用小刀削一些2B鉛筆芯，用手觸摸鉛筆芯；3用2B鉛筆芯串聯(lián)一個電路，觀察電燈是否發(fā)光；4在盛有紅墨水的燒杯中加活性炭，觀察溶液顏色變化【提問】 石墨、活性炭、金剛石各是由什么成份組成的？它們有什么聯(lián)系嗎？【閱讀】 讓學(xué)生帶著下面二個問題，閱讀課本P105-107金剛石和石墨等物質(zhì)性質(zhì)、用途1金剛石和石墨等物質(zhì)具體有那些物理性質(zhì)？又有那些用途？2金剛石和石墨物理性質(zhì)上為什么有那么大的差異？【小結(jié)】金剛石、石墨和C60的比較：名稱金剛石石墨C60外觀無色透明、正八面體形狀晶體深灰色有金屬光澤不透明的細(xì)磷片狀的固體。有滑膩感，分子形似足球狀。有金屬光澤。導(dǎo)電性幾乎不導(dǎo)電良好幾乎不導(dǎo)電硬度天然物中最硬物質(zhì)質(zhì)軟質(zhì)脆導(dǎo)熱性很差良好很差用途鉆頭、刻刀、裝飾品電極、鉛筆芯、潤滑劑制備新材料醫(yī)學(xué)應(yīng)用【講解】 金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，性質(zhì)上有如此大的差異是由于二者中碳原子的排列順序不同，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。這種同一種元素組成的不同單質(zhì)的現(xiàn)象叫做同素異形現(xiàn)象。金剛石、石墨、C60互稱為同素異形體。氧氣與臭氧，白磷與紅磷也是互為同素異形體?！景鍟?同素異形體【講解】 在碳元素組成的物質(zhì)中，還有一類無定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭黑等。（交待：“炭”與“碳”的不同寫法） “碳”是元素的名稱，元素符號為C。常在書寫碳元素的單質(zhì)及含有碳元素的化合物名稱時使用。如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鈣、碳?xì)浠衔锏??！疤俊眱H在書寫由碳元素組成的無定形碳的名稱時使用，如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。下面著重介紹木炭吸附作用。【演示實驗】把木炭放入盛滿NO2氣體的錐形瓶，塞好塞子，搖動片刻，觀察現(xiàn)象。再加熱錐形瓶?！咎釂枴?實驗現(xiàn)象說明什么？可得出結(jié)論？【小結(jié)】 木炭能吸附紅色和棕紅色物質(zhì)，說明木炭具有吸附性，能把大量氣體或染料小微粒吸附在其表面。加熱后，紅棕色又出現(xiàn)，說明以上過程屬于物理變化?！景鍟?木炭、活性炭的吸附作用【參與實驗并觀察】金剛石切割刀切開了玻璃鉛筆芯粉末有膩滑感鉛筆芯可導(dǎo)電紅墨水變無色【思考、討論】石墨、活性炭、金剛石都是由碳元素組成，但他們的物理性質(zhì)相差很大，用途也不同?！鹃喿x、思考、交流】石墨，金剛石等都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，由于他們的結(jié)構(gòu)不同，所以物理性質(zhì)不同，用途也不同。金剛石硬度大、耐高溫可做鉆探機(jī)的鉆頭；可做玻璃刀；由于金剛石對光有折射散射作用，可做裝飾品。石墨質(zhì)軟可做鉛筆芯；利用石墨滑膩、耐高溫，可做耐高溫的潤滑劑。石墨可導(dǎo)電，可做電極，又耐高溫可做高溫電爐的電極；石墨傳熱性能好，并在溫度驟然升高時不易炸裂，可做石墨坩堝。C60有許多優(yōu)異的性能，如制碳納米管等。【觀察、交流】盛滿NO2氣體的錐形瓶放入木炭：紅棕色褪去，再加熱錐形瓶。紅棕色氣體NO2又重出現(xiàn)，通過實驗，認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)與用途之間的聯(lián)系鍛煉閱讀、歸納能力通過金剛石、石墨、C60的組成、性質(zhì)、用途的認(rèn)識，理解同素異形體的概念通過實驗了解木炭的吸附作用和用途，感受化學(xué)的魅力碳的化學(xué)性質(zhì)【過度】 上述我們主要討論了碳單質(zhì)的物理性質(zhì)與用途，下面我們以木炭為例學(xué)習(xí)碳的化學(xué)性質(zhì)。 【板書】二、碳的化學(xué)性質(zhì)1穩(wěn)定性：通常條件下碳是穩(wěn)定的。【講解】 在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。如我國古代用墨（主要成分是碳）寫的字、繪的畫、歷經(jīng)數(shù)千年卻不褪色，說明了碳的什么性質(zhì)呢？說明碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。但在一定條件下碳還是可以發(fā)生反應(yīng)的。如：點(diǎn)燃或高溫的條件下2可燃性【提問】 回憶木炭在氧氣中燃燒的實驗現(xiàn)象，并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式【小結(jié)】 碳具有可燃性，但在不同的條件下，其生成的產(chǎn)物不同。氧氣充足時，木炭充分燃燒時生成二氧化碳；如氧氣不足時，則會生成一氧化碳?！局v述】 木炭還有還原性，這在我國古代的金屬冶煉就已經(jīng)廣泛使用。【演示實驗】木炭還原氧化銅裝置圖教材P108引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗裝置、操作及實驗現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生通過實驗現(xiàn)象，分析化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)?！景鍟?還原性：CCuO高溫CuCO2現(xiàn)象：黑色固體變紅色，并有使澄清的石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生【講解】 在木炭還原氧化銅的反應(yīng)中，碳得到氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化生成二氧化碳，碳是還原劑。氧化銅失去氧，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原成銅，是氧化劑。因此，上述反應(yīng)也稱為氧化還原反應(yīng)?！景鍟垦趸瘎⑻峁┭?、還原反應(yīng)還原劑、奪取氧、氧化反應(yīng)【練習(xí)】 單質(zhì)碳的還原性可用于冶煉金屬焦炭可以把鐵從它們的氧化物中還原出來，請寫出焦炭與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式。指出反應(yīng)中哪種物質(zhì)是氧化劑？哪種物質(zhì)是還原劑？【小結(jié)】 物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的用途【聯(lián)系事例】列舉生活中的事例，領(lǐng)會碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定?！揪毩?xí)】C O2 CO22C O2 2CO【觀察、交流】觀察并記錄實驗現(xiàn)象：黑色固體變紅色，并有使澄清的石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生。分析并回答：氧化劑是 ，還原劑是 ，碳具有 性。2CFe3O4高溫3Fe2CO2通過事例認(rèn)識碳的穩(wěn)定性理解條件對物質(zhì)所發(fā)生的變化的影響訓(xùn)練觀察能力，認(rèn)識氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的知識應(yīng)用氧化、還原知識總結(jié)物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途的關(guān)系2. 主要板書42 碳一、碳 同素異形體1金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)及用途2同素異形體3木炭、活性炭的吸附作用二、碳的化學(xué)性質(zhì)1穩(wěn)定性：通常條件下碳是穩(wěn)定的2可燃性CO2 CO22CO2 2CO3還原性CCuO高溫CuCO2氧化劑、提供氧、還原反應(yīng)還原劑、奪取氧、氧化反應(yīng)六、教學(xué)反思教學(xué)中用學(xué)生感興趣的圖片、資料引入課題，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；通過簡單的實驗、閱讀教材內(nèi)容、討論、交流，既幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途之間的聯(lián)系，又鍛煉閱讀、分析、歸納能力，還體驗了化學(xué)化學(xué)的魅力。教學(xué)中通過列舉生活中使用碳單質(zhì)的事例，組織學(xué)生討論單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)，同時配適當(dāng)?shù)膶嶒灒龑?dǎo)學(xué)生觀察實驗裝置、操作及實驗現(xiàn)象，通過實驗現(xiàn)象，分析化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)，認(rèn)識氧化還原反應(yīng)，幫助形式建立新的概念，這樣由學(xué)生的經(jīng)驗出發(fā)，層層推進(jìn)的方法，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)得比較輕松，效果良好。