课题1 碳单质的多样性 第1课时 （导学案）化学人教版五四学制2024八年级全一册

课题1 碳单质的多样性 第1课时 碳的单质 一、知识目标 1．了解金刚石、石墨和C60的结构、性质及主要用途。 2．认识物质的多样性，知道物质既有天然存在的也有人工创造的。 3．能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识金刚石、石墨和C60的不同外观和用途，从微观上理解它们碳原子排列方式不同导致性质差异。 2．证据推理与模型认知：通过对不同碳单质性质和用途的分析，建立结构决定性质、性质决定用途的化学思维模型。 3．科学态度与社会责任：了解我国在人造金刚石等方面的成就，增强民族自豪感，认识到发挥物质优势造福社会的重要性。 一、学习重点 金刚石、石墨和C60的结构、性质和用途，以及性质与用途的关系。 二、学习难点 理解金刚石、石墨和C60物理性质差异的原因，判断石墨转变为金刚石的变化类型。 1．透明的金刚石、灰黑色的石墨和分子结构与足球相似的C60都是由 组成的单质，但是它们的 不同，物理性质存在着明显差异。 2． 是天然存的最硬的物质。 3．木炭具有 的结构，因此它具有吸附能力。 4．每个 C60 分子是由 构成。 一、新课导入 问题探究1：假如你是“卖碳翁”网店店主，要在直播中介绍“碳”产品，你会从哪些方面介绍？ 问题探究2：为什么同样是由碳元素组成的单质，金刚石、石墨和C60却有着截然不同的外观和性质？ 2、 碳单质的多样性 活动一：金刚石的结构、性质及用途 问题探究1：金刚石在生活和工业中有哪些具体的应用，这些应用分别利用了它的什么性质？ 问题探究2：查阅资料，了解我国在人造金刚石领域取得了哪些成就？ 问题思考：金刚石由什么粒子构成？它能导电吗？为什么？ 归纳总结：总结金刚石的物理性质和用途，并说明性质与用途的关系。 活动二：石墨的结构、性质及用途 问题探究1：石墨在生活和工业中的应用非常广泛，请列举至少三种应用，并说明利用了它的什么性质？ 问题探究2：木炭和活性炭的吸附性在环保领域有哪些应用？ 问题思考：石墨和金刚石都是由碳元素组成的，为什么它们的物理性质差异很大？ 归纳总结：总结石墨的物理性质、用途以及类似石墨物质的特点和用途。 活动三：C60的结构、性质及用途 问题探究1：C60独特的结构决定了它有哪些特殊的物理和化学性质？在哪些领域有潜在的应用价值？ 问题探究2：查阅资料，了解碳纳米管和石墨烯的结构特点和应用前景。 问题思考：C60是由什么构成的？它属于化合物吗？为什么？ 归纳总结：总结C60的结构、性质和用途。 活动四：典例精讲 典例1：下列关于金刚石的说法中，错误的是（　　） A．金刚石是由碳原子直接构成的 B．金刚石是天然存在的最硬的物质 C．金刚石可用于制作钻探机的钻头 D．金刚石有优良的导电性 典例2：航天飞机在飞行中与空气摩擦会产生高温，表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨（　　） A．能导电 B．密度小 C．有润滑作用 D．熔点高、耐高温 1．下列有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是（ ） A．硬度都很大 B．元素组成不同 C．碳原子的排列方式不同 D．都有良好的导电性 2．下列有关“碳家族”成员的说法中，正确的是（ ） A．金刚石硬度大，因此可用作装饰品 B．石墨质软，因此可制成电极 C．活性炭具有吸附性，因此可用于净水 D．C60用途广泛，是一种新型化合物 3．判断下列说法是否正确： （1）同种元素组成的物质一定是单质。 （2）一种元素可以组成多种物质。 （3）石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属。　　 （4）金刚石、石墨和 C60 都是由碳原子直接构成的。 一、金刚石 1．性质：无色 的固体，硬度 ， 导电。 2．用途：作装饰品、裁玻璃、作钻头等。 二、石墨 1．性质： 色固体、有 光泽、质 、有 感，优良的 性。 2．用途：制铅笔芯、作电极等。 三、C60 1．结构：每个 C60 分子是由 构成。 2．用途：用于超导、催化、能源及医学等领域。 考点1 碳的单质 阅读下列资料，完成下面小题。 透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的单质；碳原子核外电子数为6，其结构示意图如图所示。 金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。C60常温下为固体，能与K等金属反应生成超导材料，如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。 1．下列关于C60的说法中不正确的是（ ） A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型化合物 C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用 2．下列叙述中，属于化学性质的是（ ） A．金刚石硬度大 B．石墨能导电 C．石墨很软 D．C60能与K等金属反应 3．金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们在物理性质差异显著，其原因是构成它们的原子（ ） A．种类不同 B．排列方式不同 C．质量不同 D．大小不同 / 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 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 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 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 $ 课题1 碳单质的多样性 第1课时 碳的单质 一、知识目标 1．了解金刚石、石墨和C60的结构、性质及主要用途。 2．认识物质的多样性，知道物质既有天然存在的也有人工创造的。 3．能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识金刚石、石墨和C60的不同外观和用途，从微观上理解它们碳原子排列方式不同导致性质差异。 2．证据推理与模型认知：通过对不同碳单质性质和用途的分析，建立结构决定性质、性质决定用途的化学思维模型。 3．科学态度与社会责任：了解我国在人造金刚石等方面的成就，增强民族自豪感，认识到发挥物质优势造福社会的重要性。 一、学习重点 金刚石、石墨和C60的结构、性质和用途，以及性质与用途的关系。 二、学习难点 理解金刚石、石墨和C60物理性质差异的原因，判断石墨转变为金刚石的变化类型。 1．透明的金刚石、灰黑色的石墨和分子结构与足球相似的C60都是由碳元素组成的单质，但是它们的原子排列方式不同，物理性质存在着明显差异。 2．金刚石是天然存的最硬的物质。 3．木炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。 4．每个 C60 分子是由 60个碳原子构成。 一、新课导入 问题探究1：假如你是“卖碳翁”网店店主，要在直播中介绍“碳”产品，你会从哪些方面介绍？ 答案：可以从碳产品的外观、特点、用途、优势等方面进行介绍。比如介绍金刚石时，可以说它外观璀璨夺目，是天然存在最硬的物质，可用于裁玻璃、作装饰品等；介绍石墨时，可以说它是灰黑色固体，质软且导电性好，能用于制铅笔芯、作电极等。 问题探究2：为什么同样是由碳元素组成的单质，金刚石、石墨和C60却有着截然不同的外观和性质？ 答案：这是因为它们碳原子的排列方式不同。不同的排列方式导致它们的结构不同，而结构决定性质，所以它们的物理性质有很大差异。 2、 碳单质的多样性 活动一：金刚石的结构、性质及用途 问题探究1：金刚石在生活和工业中有哪些具体的应用，这些应用分别利用了它的什么性质？ 答案：金刚石可用于裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头，这是利用了它硬度大的性质；可作装饰品，是因为它无色透明，加工后璀璨夺目；金刚石薄膜可作透镜等光学仪器的涂层、集成电路基板散热，利用了其透光性好、导热性好的特点。 问题探究2：查阅资料，了解我国在人造金刚石领域取得了哪些成就？ 答案：我国在人造金刚石领域取得了显著成就，例如在产量上位居世界前列，掌握了先进的高温高压合成技术，合成的人造金刚石质量不断提高，在工业切割、磨削等领域得到广泛应用，推动了相关产业的发展。 问题思考：金刚石由什么粒子构成？它能导电吗？为什么？ 答案：金刚石由碳原子直接构成。它不能导电，因为金刚石中碳原子之间通过共价键形成了稳定的正四面体结构，没有自由移动的电子，所以不能导电。 归纳总结：总结金刚石的物理性质和用途，并说明性质与用途的关系。 答案：物理性质：外观为无色透明固体，加工后璀璨夺目；硬度是天然存在最硬；不导电；金刚石薄膜透光性好、导热性好。用途：作装饰品、裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头、作透镜等光学仪器的涂层、集成电路基板散热。性质与用途的关系：金刚石硬度大决定了它可用于裁玻璃、切割大理石等；外观璀璨决定了它可作装饰品；透光性好、导热性好决定了它可用于光学仪器涂层和集成电路基板散热等。 活动二：石墨的结构、性质及用途 问题探究1：石墨在生活和工业中的应用非常广泛，请列举至少三种应用，并说明利用了它的什么性质？ 答案：石墨可制铅笔芯，利用了它质软的性质；可作电极、制高铁列车的受电弓滑板，利用了它导电性好的性质；航天飞机表面覆盖石墨瓦起隔热和保护作用，利用了它熔点高、耐高温的性质。 问题探究2：木炭和活性炭的吸附性在环保领域有哪些应用？ 答案：在环保领域，木炭和活性炭可用于净化空气，去除空气中的有害气体和异味；可用于污水处理，吸附水中的色素、异味和有害物质等。 问题思考：石墨和金刚石都是由碳元素组成的，为什么它们的物理性质差异很大？ 答案：虽然石墨和金刚石都是由碳元素组成，但它们碳原子的排列方式不同。金刚石中碳原子形成正四面体结构，结构紧密，所以硬度大；而石墨中碳原子呈层状排列，层与层之间作用力较弱，所以质软且具有良好的导电性。 归纳总结：总结石墨的物理性质、用途以及类似石墨物质的特点和用途。 答案：石墨的物理性质：外观为灰黑色固体，有金属光泽，很软，导电性优良。用途：制铅笔芯、作电极、制高铁列车受电弓滑板。类似物质：木炭、活性炭：具有疏松多孔的结构，有吸附性，可用于防毒面具、冰箱除臭剂、环保活性炭包等。炭黑：可制作碳素墨水、轮胎、鞋油。焦炭：主要用于冶炼金属。 活动三：C60的结构、性质及用途 问题探究1：C60独特的结构决定了它有哪些特殊的物理和化学性质？在哪些领域有潜在的应用价值？ 答案：C60分子形似足球，是封闭笼状结构。其特殊性质使其在超导、催化、能源及医学等领域有潜在应用价值。例如在超导领域，C60可能具有超导性能；在催化领域，可作为催化剂提高化学反应速率；在能源领域，有望用于新型电池等；在医学领域，可能用于药物输送等。 问题探究2：查阅资料，了解碳纳米管和石墨烯的结构特点和应用前景。 答案：在环保领域，木炭和活性炭可用于净化空气，去除空气中的有害气体和异味；可用于污水处理，吸附水中的色素、异味和有害物质等。 问题思考：C60是由什么构成的？它属于化合物吗？为什么？ 答案：C60由C60分子构成，它不属于化合物，属于单质。因为化合物是由不同种元素组成的纯净物，而C60仅由碳元素组成，所以是单质。 归纳总结：总结C60的结构、性质和用途。 答案：结构：形似足球，由60个碳原子构成。性质：具有一些特殊的物理和化学性质。用途：在超导、催化、能源及医学等领域有应用。 活动四：典例精讲 典例1：下列关于金刚石的说法中，错误的是（　　） A．金刚石是由碳原子直接构成的 B．金刚石是天然存在的最硬的物质 C．金刚石可用于制作钻探机的钻头 D．金刚石有优良的导电性 答案：D 金刚石不导电，所以说法错误的选D。 典例2：航天飞机在飞行中与空气摩擦会产生高温，表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨（　　） A．能导电 B．密度小 C．有润滑作用 D．熔点高、耐高温 答案：D 航天飞机与空气摩擦时产生极端高温，石墨瓦需具备极高的熔点和热稳定性以保护机体，所以选D。 1．下列有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是（ ） A．硬度都很大 B．元素组成不同 C．碳原子的排列方式不同 D．都有良好的导电性 【答案】C 【解析】金刚石硬度大，石墨质软，C60硬度也不大，A错误；它们都由碳元素组成，元素组成相同，B错误；它们物理性质不同是因为碳原子的排列方式不同，C正确；金刚石不导电，D错误。 2．下列有关“碳家族”成员的说法中，正确的是（ ） A．金刚石硬度大，因此可用作装饰品 B．石墨质软，因此可制成电极 C．活性炭具有吸附性，因此可用于净水 D．C60用途广泛，是一种新型化合物 【答案】C 【解析】金刚石用作装饰品是因为其无色透明、加工后璀璨夺目，A错误；石墨制成电极是因为其导电性好，B错误；活性炭具有吸附性，能吸附水中的杂质，可用于净水，C正确；C60是单质，不是化合物，D错误。 3．判断下列说法是否正确： （1）同种元素组成的物质一定是单质。 （2）一种元素可以组成多种物质。 （3）石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属。　　 （4）金刚石、石墨和 C60 都是由碳原子直接构成的。 【答案】（1）错误 （2）正确 （3）错误 （4）错误 【解析】（1）错误。同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，如金刚石和石墨的混合物，只由碳元素组成，但不是单质。 （2） 正确。例如碳元素可以组成金刚石、石墨、C60等多种物质。 （3） 错误。石墨虽然有金属光泽和导电性，但它是由碳元素组成的单质，属于非金属，不是金属。 （4） 错误。金刚石和石墨是由碳原子直接构成的，而C60是由C60分子构成的。 一、金刚石 1．性质：无色透明的固体，硬度大，不导电。 2．用途：作装饰品、裁玻璃、作钻头等。 二、石墨 1．性质：灰黑色固体、有金属光泽、质软、有滑腻感，优良的导电性。 2．用途：制铅笔芯、作电极等。 三、C60 1．结构：每个 C60 分子是由 60个碳原子构成。 2．用途：用于超导、催化、能源及医学等领域。 考点1 碳的单质 阅读下列资料，完成下面小题。 透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的单质；碳原子核外电子数为6，其结构示意图如图所示。 金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。C60常温下为固体，能与K等金属反应生成超导材料，如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。 1．下列关于C60的说法中不正确的是（ ） A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型化合物 C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用 2．下列叙述中，属于化学性质的是（ ） A．金刚石硬度大 B．石墨能导电 C．石墨很软 D．C60能与K等金属反应 3．金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们在物理性质差异显著，其原因是构成它们的原子（ ） A．种类不同 B．排列方式不同 C．质量不同 D．大小不同 【答案】1．B 2．D 3．B 【解析】1．A、根据题目的C60的分子结构，C60分子具有空心球体结构，故A正确； B、C60是由一种元素组成的纯净物，是单质，不是化合物，故B错误； C、元素符号的右下角表示一个分子中含有的原子数，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故C正确； D、根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，故D正确； 故选：B 2．A、金刚石硬度大，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； B、石墨能导电，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； C、石墨很软，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意； D、C60能与K等金属反应，该性质需要发生化学变化才能表现出来，属于化学性质，符合题意； 故选D； 3．金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异。 故选B。 / 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 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 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 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 $