6.1碳单质的多样性（第1课时碳的单质）教学设计 --2025--2026学年九年级化学人教版（2024）上册

该初中化学教学设计聚焦碳单质的多样性，以金刚石、石墨、C₆₀等典型物质为载体，通过实验观察、结构模型分析与真实情境问题解决，构建“结构决定性质，性质决定用途”的核心观念，形成从宏观到微观的认知路径。 本资料亮点突出，融合化学观念、科学思维与科学探究三大素养，如任务一中通过实验对比金刚石和石墨的硬度与导电性，引导学生用比较法归纳性质差异，体现科学思维；任务三设计新型碳材料，让学生基于结构特点提出创新方案，强化科学探究与实践能力。情境创设贴近科技前沿，激发学生兴趣，既提升学生解决问题的能力，又助力教师实现素养导向的教学转型。

课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 化学观念:通过金刚石、石墨、C60、碳纤维管、石墨烯等多种碳单质的学习,认识同一种元素可以组成不同的单质,了解物质的多样性;通过对金刚石、石墨等碳单质结构、性质和用途的学习,认识物质结构决定性质,物质性质决定用途。 科学思维:通过运用比较、分析等科学方法,从宏观和微观相结合的视角理解金刚石和石墨物理性质有明显差异的原因。 科学探究与实践:通过实验认识活性炭的吸附性,发展学生的科学探究能力;通过金刚石、石墨等多种碳单质物理性质的学习,培养学生运用网络查询等技术手段获取和加工信息的自主学习能力。 科学态度与责任:通过对碳单质多样性的学习和认识,发展学生对物质世界的好奇心、想象力和探究欲,保持对化学学习的浓厚兴趣,以及对化学学科促进人类文明和社会可持续发展的重要价值具有积极的认识。 教学重点:物质的性质和用途之间的关系;金刚石与石墨物理性质存在明显差异的原因。 教学难点:碳单质结构的多样性导致性质的多样性;理解碳原子的不同排列方式导致碳单质在物理性质上的巨大差异。 [引言]丰富多彩的物质世界是由元素组成的。氧气是由氧元素组成的,水是由氢元素和氧元素组成的,氢气是由氢元素组成的。 [交流讨论]不同种元素可以组成多种物质,同一种元素也可以组成多种物质吗? [讲解]同一种元素可以组成不同的物质,如我们熟悉的白磷和红磷均是由磷元素组成的,氧气和臭氧均是由氧元素组成的,另外我们今天将要学习的金刚石、石墨和C60均是由碳元素组成的碳单质。 [情境创设]碳是自然界中分布广泛的元素之一,它以多种形式存在于我们的生活中。某科技公司研发了一种新型材料,可用于制造超轻、超强、超导的电子产品。这种材料的主要成分是碳元素,但它的性能远超传统的石墨和金刚石。公司邀请你作为化学顾问,帮助他们分析这种材料的可能结构,并解释其优异性能的原因。 [问题驱动]你知道哪些由碳元素组成的单质?它们的结构和性质有何不同?为什么同一种元素可以形成性能迥异的单质? 任务一　探究碳单质的多样性 教师活动 学生活动 [过渡]我们先来做两个实验。在进行实验时我们要注意观察实验现象。 [实验] 实验1:观察金刚石和石墨的硬度(用金刚石划玻璃,用石墨写字) [观察实验]观察并记录实验现象,结束后进行交流,并填写表格 提供器材:玻璃刀、玻璃、6B铅笔芯、白纸。 实验2:测试石墨的导电性(用石墨电极连接电路)。 提供器材:6B铅笔芯、干电池、导线、小灯泡。 [引导]通过观察实验和阅读教材完成表格内容。 实验3:观察木炭的吸附性(向大试管内的清水中滴一滴红墨水,之后加入木炭粉静置,观察现象)。 [提问]可以看到什么现象?说明木炭具有什么性质?这一性质有什么实际用途? [补充]活性炭的吸附能力比木炭强,可以用在防毒面具中吸收毒气、制糖工业中脱色制白糖、处理水等。 [引导提问]由石墨制造金刚石是物理变化还是化学变化 名称 金刚石 石墨 外观 无色透明的固体 灰黑色,有金属光泽的固体 导电性 几乎不导电 良好 硬度 天然存在的最硬的物质 质软,有滑腻感 导热性 好 良好 用途 钻头、刻刀、装饰品,透镜等光学仪器的涂层等 电极、铅笔芯、润滑剂、高铁列车的受电弓滑板等 [回答]现象:红色褪去,溶液变成无色。 木炭:具有疏松多孔的结构,因此具有吸附能力,可用来作冰箱的去味剂。 [讨论回答]石墨和金刚石是由碳元素组成的不同单质,是两种不同的物质,相互间的转化属于化学变化 任务二　分析碳单质的结构与性质的关系 教师活动 学生活动 [过渡]为什么金刚石和石墨都是由碳元素组成的,但它们的性质却截然不同? [展示教具]提供金刚石、石墨和C60的球棍模型,引导学生分析它们的结构特点。 教师介绍: 金刚石的立体网状结构使其硬度大、不导电。 石墨的层状结构使其质软、滑腻、导电。 C60的足球状结构使其具有特殊的电学和光学性质。 [教师点拨]碳单质的多样性源于其不同的结构。结构决定性质,性质决定用途 [观察模型,听讲] [交流]结合结构特点,分析它们的性质差异,并推测可能的用途 任务三　解决实际问题:设计新型碳材料 教师活动 学生活动 [过渡]运用所学知识,设计一种具有特殊性能的新型碳材料,并解释其结构和性能的关系。 [提问]科技公司需要一种超轻、超强、超导的碳材料,你能设计出这种材料吗? 这种材料的结构可能是什么样子的?它的性能如何实现? [小结]碳单质的多样性为新材料的设计提供了无限可能。通过改变碳原子的排列方式,可以设计出性能各异的新型材料 [交流] 1.讨论并设计新型碳材料的结构模型。 2.结合金刚石、石墨和C60的结构特点,提出创新设计方案。 3.各小组展示设计方案,并解释其结构和性能的关系。 4.其他小组提出改进建议 教师活动 学生活动 [知识总结] 碳单质的多样性:金刚石、石墨、C60等。 结构决定性质,性质决定用途。 [情境回顾] 通过分析碳单质的结构和性质,我们为科技公司提供了新型碳材料的设计思路。 [情感升华]碳单质在自然界和人类社会中的广泛应用,体现了化学的无限魅力 [分组讨论,交流体会,总结归纳] 课题1　碳单质的多样性 第1课时　碳的单质 碳的单质碳原子排列方式不同 物理性质不同 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 学科网（北京）股份有限公司 $