6.1 碳单质的多样性 第1课时（教学设计）化学新教材人教版九年级上册

年级

 九年级

学科

化学

课型

新授课

教材

人教版上册 第六单元 课题1 第1课时

教学目标

1. 知道不同种元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质，感受物质的多样性。

2. 了解金刚石和石墨在结构上的差异性，了解它们的物理性质和主要用途，初步形成“性质决定用途”的化学观念。

3. 通过实验探究与资料阅读，了解木炭、活性炭的吸附性以及 C60、石墨烯等新型碳单质，感受化学在材料领域的创造价值。

教学重点

了解金刚石、石墨和 C60 的结构、性质及主要用途。

教学难点

形成“性质决定用途”的化学观念。

教材分析

本节内容源于人教版九年级化学上册第六单元《碳和碳的氧化物》课题1 第1课时，是学生系统学习碳及其化合物的起始课。教材以“碳单质的多样性”为主题，依次介绍金刚石、石墨（含木炭、活性炭、炭黑、焦炭等无定形碳）和 C60 三类典型碳单质的结构、物理性质与主要用途，并用“碳元素人才招聘会”式的情境引导学生体会“同一种元素也可以组成不同的物质”。

本节的核心价值在于三点：一是渗透“结构决定性质、性质决定用途”的化学学科观念，这是初中化学的核心大概念；二是通过金刚石与石墨物理性质差异的对比，帮助学生建立“宏观性质—微观结构”相联系的思维方式；三是引入石墨烯、碳纳米管等前沿材料，让学生感受化学在材料科学中的创造力。本节既是对元素、单质、原子构成等已有知识的综合运用，也为后续学习二氧化碳、一氧化碳等碳的氧化物奠定基础。

学情分析

教学对象为九年级学生。生活经验上，他们对金刚石（钻石）、石墨（铅笔芯）、活性炭并不陌生，在第四单元净化水时已接触过活性炭的吸附作用，具备一定的感性认识。知识上，学生已学习元素、单质、原子的构成，知道物质由元素组成，但“同一种元素可以组成多种不同的单质”这一认识尚未建立，容易把“由同种元素组成的物质”直接等同于单质，也容易把金刚石与石墨的差异错误地归因于“含碳量不同”。

思维上，学生习惯于从宏观现象描述物质，尚不善于从微观结构解释性质差异，“结构决定性质、性质决定用途”的观念需要在反复的实例对比中逐步建立。此外，学生对 C60、石墨烯等新型碳单质兴趣浓厚但了解甚少。教学中应充分利用实物观察、实验活动和图片视频调动积极性，同时注意纠正“石墨是金属”“同种元素组成的一定是单质”等典型迷思。

教学过程

教学内容

设计意图

课堂导入

【情境创设】展示“碳元素人才招聘会”海报：四位应聘者前来应聘，它们的元素符号都是 C！

【岗位说明】硬核岗——要求：够硬，能划玻璃、做钻头；导电岗——要求：能导电；吸附岗——要求：能吸附异味和有害气体；特别岗——要求：结构特别，科学家正在研究。

【提问】这四位应聘者分别是什么物质？它们各自适合什么岗位？为什么同样由碳元素组成，本领却大不相同？

【学生交流】结合生活经验，学生能猜出金刚石、石墨、活性炭等，但难以解释“本领不同”的原因。

【引入课题】今天就让我们走进“碳家族”，依次认识金刚石、石墨和 C60，看看它们的结构如何决定性质、性质又如何决定用途。

【板书】课题1  碳单质的多样性（第1课时  碳的单质）

以“人才招聘会”的趣味情境设置四个岗位，把三种碳单质的典型用途前置为悬念，充分激发探究兴趣；同时用“元素符号都是 C”这一信息埋下认知冲突，为后续“同种元素可组成不同物质”“结构决定性质”的学习做好铺垫。

环节一  金刚石

一、物理性质

【观察与归纳】展示金刚石实物与图片，归纳其物理性质：

（1）外观：无色透明、透光性好的固体；

（2）光泽：加工后璀璨夺目；

（3）硬度：天然存在的最硬的物质；

（4）导电性：不导电；

（5）导热性：导热性好。

二、用途——性质决定用途

【归纳】加工后璀璨夺目 → 作装饰品；硬度大 → 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等；金刚石薄膜透光性好、硬度大 → 作透镜等光学仪器的涂层；金刚石薄膜

1. 从实物与图片观察出发归纳金刚石的物理性质，培养基于证据描述物质性质的能力。

2. 用“性质—用途”对照表把零散用途条理化，帮助学生建立“性质决定用途”的核心观念，落实教学重点。

导热性好 → 用于集成电路基板散热，提高芯片性能。

【提炼】结构决定性质，性质决定用途。

【对应训练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

【解析】金刚石由碳原子直接构成，是天然存在的最硬的物质，可用于制作钻探机的钻头，A、B、C 均正确；金刚石不导电，D 错误。

【对应训练2】金刚石常被用于切割玻璃，这是因为（     ）

A．金刚石的硬度大　B．金刚石的导电性好　C．金刚石的熔点高　D．金刚石的导热性好

【答案】A

【解析】金刚石是天然存在的最硬的物质，裁割玻璃利用的正是硬度大这一性质，与导电性、熔点、导热性无关。

3. 引入金刚石薄膜在光学涂层、芯片散热等前沿应用，拉近化学与现代科技的联系。

4. 例1、例2 分别针对金刚石的构成与性质设计，及时检测学生的理解程度。

环节二  石墨

一、物理性质

【活动一】（1）用小刀刮铅笔芯，感受铅笔芯的硬度；（2）触摸铅笔芯粉末，仔细体会手感；（3）用铅笔在白纸上划，观察颜色。

【归纳】（1）外观：灰黑色的固体；（2）光泽：有金属光泽；（3）硬度：很软、有滑腻感。

【活动二】石墨的导电性实验：将石墨电极接入电路，闭合开关，观察灯泡是否发光。

【实验现象】灯泡发光。

【实验结论】石墨具有优良的导电性能。

二、用途——性质决定用途

【归纳】很软、有滑腻感，且为灰黑色 → 制铅笔芯；导电性好 → 作电极；导电性好、有滑腻感、熔点高 → 制高铁列车的受电弓滑板。

三、思考与讨论

（1）金刚石和石墨均由碳元素组成，为什么物理性质却有很大差异呢？

【答案】因为碳原子排列方式不同。（金刚石：立体网状结构；石墨：层状结构）

【归纳】结构决定性质。

1. 用三个学生活动（刮铅笔芯、导电性实验、吸附性实验）把物理性质由“听讲”变为“体验”，增强感性认识。

2. 用“碳原子排列方式不同”解释金刚石与石墨的性质差异，建立“宏观性质—微观结构”的联系，搭建本课的核心思维台阶。

3. 通过“石墨能否转变为金刚石”的判断，深化对单质