6.1.1碳的單質(zhì)第六單元

碳和碳的氧化物2024人教版化學九年級上冊6.1.1碳的單質(zhì)一、導入：碳元素的奇妙世界在我們的生活中，碳元素無處不在，它以多種單質(zhì)形式存在，這些單質(zhì)因結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)和用途也大相徑庭。通過展示璀璨奪目的鉆石、用于書寫的鉛筆芯、具有吸附性的活性炭圖片，引發(fā)學生對碳單質(zhì)的好奇，從而導入新課。二、常見碳單質(zhì)的性質(zhì)與用途（一）金剛石結(jié)構(gòu)：借助模型或動畫展示金剛石的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部碳原子以正四面體結(jié)構(gòu)排列，每個碳原子與周圍4個碳原子緊密相連，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)賦予了金剛石獨特的性質(zhì)

。性質(zhì)：金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，不導電，具有高熔點和高沸點，化學性質(zhì)穩(wěn)定，在常溫下不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應

。通過劃玻璃實驗，讓學生直觀感受金剛石的硬度；講解切割玻璃、大理石的刀具使用金剛石，加深對其硬度的理解

。用途：因其硬度大，常用于制作玻璃刀、地質(zhì)勘探的鉆頭；因其璀璨奪目、晶瑩剔透，被加工成精美的鉆石，用于珠寶首飾

。（二）石墨結(jié)構(gòu)：展示石墨的層狀結(jié)構(gòu)模型，石墨中碳原子呈六邊形排列，形成平面層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間以較弱的作用力相結(jié)合，這種結(jié)構(gòu)使得碳原子在層間容易滑動

。性質(zhì)：石墨質(zhì)地軟，有滑膩感，能導電，熔點高

。讓學生用鉛筆在紙上寫字，感受石墨的軟和滑膩；通過石墨電極實驗，證明其導電性

。用途：由于質(zhì)地軟且有滑膩感，可制作鉛筆芯；利用其導電性，用于制作電極；因其熔點高和潤滑性，可作高溫潤滑劑

。（三）無定形碳木炭與活性炭：木炭和活性炭主要由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成

?；钚蕴烤哂惺杷啥嗫椎慕Y(jié)構(gòu)，這種獨特的結(jié)構(gòu)使其具有很強的吸附性

。通過活性炭吸附紅墨水實驗，向盛有紅墨水的燒杯中加入活性炭，攪拌后過濾，觀察溶液顏色變化，直觀展示活性炭的吸附性

。講解活性炭在凈水器、防毒面具中的應用，以及木炭在食品工業(yè)中用于吸附色素和異味

。焦炭與炭黑：焦炭常用于冶金工業(yè)，作為還原劑，用于冶煉金屬；炭黑可用于制造油墨、油漆、鞋油、顏料，還能添加到橡膠中增強橡膠的耐磨性

。三、新型碳單質(zhì)（一）C60結(jié)構(gòu)：C60分子是由60個碳原子構(gòu)成的形似足球的分子，也叫足球烯

。展示C60的結(jié)構(gòu)模型，介紹其獨特的球形結(jié)構(gòu)，每個碳原子與相鄰的3個碳原子相連

。性質(zhì)與用途：C60具有許多優(yōu)異的性能，在材料科學、超導體等領(lǐng)域有潛在的應用價值

。如在超導體研究中，C60的衍生物展現(xiàn)出良好的超導性能，為超導材料的發(fā)展提供了新方向

。（二）碳納米管結(jié)構(gòu)：碳納米管是由碳原子組成的管狀結(jié)構(gòu)，其直徑非常小，只有幾納米到幾十納米，但長度可以達到幾微米甚至幾毫米

。性質(zhì)與用途：碳納米管具有強度高、導電性好、比表面積大等特點

。在航空航天領(lǐng)域，可用于制造輕質(zhì)高強度的復合材料；在電子領(lǐng)域，可制作高性能的電子器件

。四、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途的關(guān)系通過對不同碳單質(zhì)的學習，引導學生總結(jié)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的規(guī)律

。對比金剛石和石墨，由于結(jié)構(gòu)差異巨大，導致它們的物理性質(zhì)和用途截然不同；而活性炭特殊的疏松多孔結(jié)構(gòu)，決定了其吸附性強的性質(zhì)，進而應用于凈化、吸附等領(lǐng)域

。讓學生舉例說明其他物質(zhì)中結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的關(guān)系，鞏固對這一化學思想的理解

。五、課堂小結(jié)與練習（一）課堂小結(jié)回顧本節(jié)課內(nèi)容，梳理金剛石、石墨、無定形碳以及新型碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，強調(diào)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學觀念

。（二）練習鞏固布置課后作業(yè)，包括基礎(chǔ)題（如填寫常見碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途表格）、簡答題（如解釋為什么金剛石堅硬而石墨質(zhì)軟）和拓展題（查閱資料，了解更多新型碳單質(zhì)的研究進展和應用前景，并寫一篇短文介紹）

。5課堂檢測4新知講解6變式訓練7中考考法8小結(jié)梳理學習目錄1復習引入2新知講解3典例講解課前自學準備課標要求1.了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和用途。2.知道不同元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)。學習目標課堂教學展示新課導入不同的元素組成不同的物質(zhì)：氫氣_____H2水_____H2O鐵_____Fe氮氣_____N2同一種元素組成不同的物質(zhì)：O2氧元素O3紅磷磷元素白磷金剛石石墨研究表明，透明的金剛石、灰黑色的石墨和分子結(jié)構(gòu)與足球相似的C60都是由碳元素組成的單質(zhì)。石墨是單質(zhì)碳的一種形式，它的身影在我們生活中隨處可見，常用的鉛筆的筆芯就是由石墨制作而成的。金剛石是單質(zhì)碳的另一種形式，是天然存在的最硬的物質(zhì)。玻璃刀頭上鑲嵌的金剛石可以用來裁玻璃。雖然都是由碳元素組成的，但是由于原子的排列方式不同，它們的物理性質(zhì)存在著明顯差異?，F(xiàn)在就讓我們來探究金剛石、石墨和C60有何不同吧！石墨金剛石足球烯（C60）金剛石01diamond物理性質(zhì)用途無色透明、折光性好天然存在的最硬物質(zhì)透光性好、硬度大導熱性好任務一：閱讀教材P128“金剛石”部分，總結(jié)金剛石的物理性質(zhì)和用途，填寫下表。裝飾品——鉆石鉆頭、裁玻璃等透鏡等光學儀器的涂層集成電路基板散熱02石墨鉛筆芯制成石墨02graphite石墨石墨02graphite活動一：（1）用小刀刮鉛筆芯，感受鉛筆芯的硬度。（2）觸摸鉛筆芯粉末，仔細體會手感。（3）用鉛筆在白紙上劃，觀察顏色。石墨：灰黑色、有金屬光澤、質(zhì)軟滑膩石墨02物理性質(zhì)用途質(zhì)軟有滑膩感熔點高、良好的導電性任務二：閱讀教材P129“石墨”部分，總結(jié)石墨的物理性質(zhì)和用途，填寫下表。制鉛筆芯、作潤滑劑電極材料graphite決定體現(xiàn)用途性質(zhì)石墨02graphite活動二：石墨的導電性實驗石墨具有良好的導電性石墨02graphite交流討論：金剛石和石墨均由碳元素組成，為什么物理性質(zhì)卻有很大差異呢？金剛石：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)石墨：層狀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)因為碳原子排列方式不同決定性質(zhì)石墨02graphite思考：石墨在一定條件下能夠變成金剛石，這屬于物理變化還是化學變化？化學變化通過改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化人造金剛石金剛石石墨02木炭、焦炭、活性炭、炭黑等的主要成分是碳單質(zhì)，結(jié)構(gòu)與石墨類似木炭焦炭活性炭炭黑吸附性石墨02活動三：活性炭的吸附性實驗活性炭具有的吸附性石墨02活性炭、木炭都具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，表面積很大，具有較強的吸附性，能吸附水中的色素。顯微鏡下木炭的結(jié)構(gòu)石墨02防毒面罩冰箱除臭劑環(huán)保活性炭包凈水活性炭的用途決定體現(xiàn)用途性質(zhì)03C60C6003（1）每個C60分子由60個碳原子構(gòu)成。（2）分子結(jié)構(gòu)形似足球，非常穩(wěn)定。（3）由于C60獨特的結(jié)構(gòu)決定了它具有一些特殊的物理和化學性質(zhì)，可應用于超導、催化、能源及醫(yī)學等領(lǐng)域。任務三：閱讀教材P131“C60”部分，總結(jié)C60的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。C6003碳家族的其他成員——碳納米管高強度材料用途決定體現(xiàn)柔韌性結(jié)構(gòu)性質(zhì)碳管決定體現(xiàn)C6003碳家族的其他成員——石墨烯用膠帶“撕”出來的單層碳原子具有優(yōu)良的導熱、導電等性能C6003碳家族的其他成員——石墨烯石墨烯羽絨服保暖性好石墨烯口罩抗菌性更強透氣性更好航天領(lǐng)域應用廣闊1.下列物質(zhì)中，硬度最大的是()A.C60B.活性炭C.石墨D.金剛石D返回B2.下列物質(zhì)的用途與性質(zhì)對應關(guān)系不合理的是()A.金剛石薄膜用于集成電路基板散熱——導熱性好B.石墨制鉛筆芯——熔點高C.金剛石切割玻璃——硬度大D.C60

用于超導領(lǐng)域——一定條件下具有良好的導電性【點撥】石墨很軟，呈灰黑色，可用來制鉛筆芯，B錯誤。返回3.生活應用石墨、活性炭和木炭在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)石墨的用途可以是_______________(填字母)。A.用于制鉛筆芯 B.用作電極C.用于切割大理石 D.用于制受電弓滑板(2)活性炭作冰箱除味劑，是利用其__________(填“物理”或“化學”)性質(zhì)。(3)木炭可以作燃料，木炭完全燃燒的化學方程式為___________________________________________。A、B、D物理C+O2=====CO2點燃返回D4.[2024·鹽城]金剛石、石墨和C60

都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們的性質(zhì)存在著明顯差異。其原因是構(gòu)成它們的原子(

)A.種類不同 B.大小不同C.質(zhì)量不同 D.排列方式不同【點規(guī)律】物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，如不同碳單質(zhì)中碳原子的排列方式不同，導致它們的物理性質(zhì)不同，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途。返回D5.經(jīng)測定某物質(zhì)中只含有碳元素，下列關(guān)于該物質(zhì)的說法正確的是()A.一定是金剛石 B.一定是混合物C.一定是一種碳單質(zhì) D.一定不是化合物返回D6.[2025·合肥期末]同素異形體是指由同種元素組成，但原子排列方式不同的單質(zhì)，下列關(guān)于同素異形體的說法錯誤的是()A.金剛石與石墨屬于同素異形體B.同素異形體物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)相似C.在一定條件下同素異形體間可以相互轉(zhuǎn)化D.同素異形體之間的轉(zhuǎn)化屬于物理變化返回7.閱讀下面科普短文，回答問題。自然界中，天然金剛石較少。人工合成金剛石通常需要在高溫高壓條件下才能進行。近期，科學家在一個標準大氣壓、1025℃條件下，將硅熔入鎵、鐵、鎳組成的液態(tài)金屬中，通入甲烷(CH4)氣體，硅(Si)與甲烷反應生成四氫化硅(SiH4)和石墨(C)，石墨在液態(tài)金屬表面轉(zhuǎn)化成金剛石薄膜，其轉(zhuǎn)化過程如圖1和圖2所示。金剛石薄膜具有良好的光學透明性和高度的化學穩(wěn)定性，在多領(lǐng)域有廣泛的應用。(1)從宏觀上看，甲烷由_________元素組成。從微觀上看，金剛石由__________構(gòu)成。(2)圖1生成石墨的化學方程式為______________________，圖2變化的微觀實質(zhì)是____________________________。(3)金剛石薄膜的性質(zhì)有______________________________________________________________________________。碳、氫碳原子Si+CH4=======SiH4+C一定條件碳原子的排列方式發(fā)生改變具有良好的光學透明性和高度的化學穩(wěn)定性【點撥】(1)宏觀上物質(zhì)是由元素組成的，甲烷由碳、氫元素組成；微觀上，金剛石由碳原子構(gòu)成。(2)由微觀反應示意圖可知，在一定條件下，硅(Si