5.2 碳（第一课时） 教学设计---2025-2026学年九年级化学科粤版（2024）上册

本文围绕碳单质的性质与用途展开，承接燃料相关知识，为后续化学学习奠基。通过实验探究、模型展示等环节，培养学生化学观念、科学思维、科学探究与实践及科学态度与责任等核心素养，渗透结构决定性质、性质决定用途等观念。 该设计创新点在于课堂互动环节引导学生设计新型碳材料，采用实验法、讨论法等特色教法。既提升学生创新思维，又为教师提供清晰授课路径，有效增强课堂互动性，突破教学重难点。

5.2 碳（第一课时） 教学目标 能从宏观上认识金刚石、石墨等碳单质的不同物理性质，如金刚石的坚硬、石墨的质软等；从微观角度理解碳原子排列方式的差异导致了这些物理性质的不同，建立起物质宏观性质与微观结构之间的联系。 通过对石墨导电性、活性炭吸附性等实验的探究，让学生学会提出问题、设计实验、进行实验操作、观察记录现象、分析得出结论，培养学生的科学探究能力和创新意识。鼓励学生在实验过程中思考改进实验的方法，培养创新思维。 重点难点 常见碳单质（金刚石、石墨、活性炭等）的物理性质和用途，如金刚石的硬度大用于切割，石墨的导电性用于电极，活性炭的吸附性用于净化等。 碳在常温下的稳定性以及在点燃条件下的可燃性，能正确书写碳燃烧的化学方程式 课前预习任务 同学们，预习课本中金刚石、石墨、 C60等碳单质的相关内容。思考：同样由碳元素组成，为何金刚石坚硬无比，而石墨却很软且能导电？查阅资料了解活性炭在生活中的应用。尝试写出木炭在氧气中燃烧的化学方程式。带着这些问题，开启我们今天的碳元素探索之旅。 教学内容 备注 （一）课程导入 教师：同学们，在前面的学习中，我们认识了氢气这种洁净、理想的高能燃料。那在日常生活和生产中，我们实际常用的燃料有哪些呢？ 学生：煤油、石油、煤、柴油、天然气等。 教师：非常好，这些燃料中都含有同一种重要的元素 —— 碳。碳元素在我们的生活中无处不在，今天我们就来深入认识组成燃料的主要元素 —— 碳。展示一些含有金刚石的精美首饰图片以及石墨电极、铅笔芯等图片。大家看，这些璀璨夺目的钻石（金刚石）和我们日常使用的铅笔芯（石墨），看似毫无关联，实则它们都是由碳元素组成的单质。这是不是很神奇？那为什么同样由碳元素组成，它们的性质和用途却有如此大的差异呢？让我们一起走进今天的课堂寻找答案。 （二）碳的单质 金刚石 教师：首先来认识金刚石，展示金刚石的实物模型或高清图片。金刚石是自然界中最硬的物质，大家想想它有哪些用途呢？ 学生：可以用来切割玻璃、制作地质勘探的钻头。 教师：完全正确，因为它硬度大，所以在切割、钻探等方面有重要应用。而且金刚石无色透明，折光性强，经过精心琢磨加工后，能光彩夺目，可制成贵重的首饰，像大家看到的这些漂亮的钻石饰品。播放一段关于金刚石开采和加工的视频，让学生更直观了解其应用。 石墨 教师：接下来看看石墨，展示石墨的样品。石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的片状固体。大家都用过铅笔，那铅笔芯是用铅做的吗？ 学生：不是，是石墨。 教师：对，铅笔芯是石墨和黏土混合制成的。由于石墨太软，为了使其更适合书写，加入了黏土。请同学们用手指在铅笔芯上研磨几下，然后说说有什么感觉？ 学生：感觉很滑。 教师：这说明石墨具有滑腻感，所以它可以用作润滑剂。比如，在一些长期不用而生锈的铁锁中，加入一些铅笔芯粉末，就能轻松打开，这就是利用了石墨的润滑性。那石墨还有其他什么性质呢？我们来做个小实验。连接一个简单的电路，将石墨棒接入电路中，观察灯泡是否发光。 学生：灯泡亮了，说明石墨能导电。 教师：非常好，石墨具有良好的导电性，因此它常被用作电极，比如干电池中的电极。总结一下，金刚石和石墨虽然都是由碳元素组成，但物理性质差异很大，用途也截然不同。 结构决定性质 教师：为什么金刚石和石墨物理性质差异这么大呢？展示金刚石和石墨的原子结构模型。大家仔细观察，在金刚石中，碳原子是正四面体结构排列，每个碳原子与周围 4 个碳原子紧密相连，结构非常坚固，所以金刚石硬度大。而石墨中，碳原子呈层状排列，层与层之间的作用力较弱，容易滑动，这就导致石墨质软且具有滑腻感，同时层内的碳原子形成了类似金属键的结构，使石墨具有导电性。所以，是碳原子的排列方式不同，导致了它们物理性质的巨大差异。 C60及其他碳单质 教师：除了金刚石和石墨，碳元素还有其他形式的单质。近年来，科学家发现了一类被称为 “富勒烯” 的碳单质，其中最具代表性的是 C60。展示 C60的分子模型， C60分子是由 60 个碳原子构成的，形似足球，这种结构使它具有一些独特的性质，比如超导性等。它在材料科学、超导体等领域有潜在的应用价值。此外，还有活性炭、木炭、焦炭、炭黑等无定形碳。我们在水的净化中提到过活性炭，它有什么特殊性质呢？ 学生：有吸附性。 教师：没错，活性炭具有疏松多孔的结构，有很强的吸附能力。我们来做个实验验证一下。向一杯混有红墨水的水中加入活性炭，搅拌后，用过滤装置过滤。大家观察滤液的颜色有什么变化？ 学生：滤液颜色变浅，红墨水被吸附了。 教师：很好，活性炭常被用于防毒面具、净水过滤器等，用来吸附有害气体和杂质。木炭在氧气性质实验中也出现过，它可以作为燃料。焦炭主要用于冶炼金属，炭黑则常用于制造墨汁、颜料等。这里要注意 “碳” 和 “炭” 的区别，“碳” 表示元素，“炭” 表示由碳元素组成的具体物质，如木炭、活性炭等。 （三）碳单质的化学性质 常温下的稳定性 教师：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，它们具有相同的化学性质。大家看，古代的字画，历经千年仍然不褪色，这是为什么呢？ 学生：因为字画中用的墨是由碳元素组成的。 教师：对，这是因为常温下碳的化学性质稳定。从碳原子的结构来看，碳原子最外层有 4 个电子，它要成为稳定结构，得 4 个电子或失 4 个电子都比较困难，所以在常温下化学性质不活泼。 （四）课堂总结 教师：今天我们学习了碳的多种单质，了解了金刚石、石墨、C60以及无定形碳的物理性质和用途，知道了它们物理性质差异大是因为碳原子排列方式不同。还学习了碳单质的化学性质，常温下稳定，点燃时能与氧气反应，氧气充足时生成二氧化碳，氧气不足时生成一氧化碳。大家要牢记这些知识，并且理解物质的结构决定性质，性质决定用途这一重要关系。 （五）课堂互动 教师：现在我们来进行一些课堂互动。请同学们分组讨论一下，如果要设计一种新型的碳材料，根据今天所学的碳单质的性质和结构，你希望它具有哪些特殊的性质，以及可能的应用领域。 学生分组讨论：（讨论过程中，学生们积极发言，提出各种想法，如设计一种既像金刚石一样坚硬又像石墨一样导电的材料用于航空航天领域；设计一种吸附性更强的活性炭用于处理工业废水等） 教师：（巡视各小组，参与讨论，适时给予引导和点评）请各小组派代表来分享一下你们的讨论成果。 小组代表发言：（各小组代表依次上台，阐述小组讨论的内容，其他小组同学认真倾听，提出疑问和建议） 教师总结：大家的想法都非常有创意，通过今天的学习，能将知识运用到实际的思考中，这很棒。希望大家在今后的学习中，继续保持这种积极思考和创新的精神。 教师：接下来，我们做几道练习题巩固一下今天所学的知识。展示题目： 下列物质中，硬度最大的是（ ） A. 金刚石 B. 石墨 C. 活性炭 D. 焦炭 石墨可用于制作干电池的电极，是因为石墨具有（ ） A. 可燃性 B. 导电性 C. 吸附性 D. 稳定性 古代字画能长期保存，是由于单质碳在常温下具有（ ） A. 稳定性 B. 氧化性 C. 还原性 D. 可燃性 写出碳在氧气中不充分燃烧的化学方程式：______________________ 为什么金刚石和石墨物理性质差异很大？ 学生：（学生们认真思考，在练习本上作答） 教师：（公布答案，进行讲解，针对学生的答题情况进行分析和总结） ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$