教师资格考试《化学学科知识与教学能力》教学设计（三）

27 [简答题]阅读下列三段材料，根据要求完成任务。

材料一《义务教育化学课程标准(2011年版)》关于“金刚石、石墨和C₆₀”的内容要求：认识物质的多样性。

材料二某版本教科书“金刚石、石墨和C₆₀”所呈现的部分内容如下：

我们知道，丰富多彩的物质世界是由元素组成的。例如，氧气是由氧元素组成的，氢气是由氢元素组成的，水是由氢、氧两种元素组成的。不同的元素组成不同的物质。那么，在物质世界中，有没有同一种元素组成不同物质的例子呢?

研究表明，透明的金刚石、灰色的石墨和足球状的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，因此它们的性质存在着明显差异。

一、碳的单质

1．金刚石

纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。天然采集到的金刚石经过仔细研磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品——钻石。

金刚石可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻探机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等。根据金刚石的用途可以推测金刚石一定很硬。事实上，它是天然存在的最硬的物质。

2．石墨

石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，

石墨还具有优良的导电性能。

在日常生活和工农业生产中，我们常常要用到木炭、焦炭、活性炭和炭黑等，这些物质的主要成分也是碳单质，而它们的结构则与石墨类似。

实验6—1在盛有半瓶水的小锥形瓶中，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭(或活性炭)，轻轻振荡锥形瓶，观察现象。

木炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。可以利用木炭的这个性质来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以用它来吸附有异味的物质。活性炭的吸附作用比木炭的还要强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用活性炭来脱色以制白糖。随着社会的发展，活性炭的应用范围不断扩大，如城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理时都要用到活性炭，人们还利用活性炭来吸附装修产生的对人体有害的气体，等等。

讨论

结合金刚石、石墨、木炭和活性炭的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间有什么关系。

3．C₆₀

科学家发现，除金刚石、石墨外，还有一类新的以单质形式存在的碳。其中，发现较早并已在研究中取得重要进展的是C₆₀。

每个C印分子是由60个碳原子构成的。C₆₀分子形似足球(如图6—4)，这种足球结构的C₆₀分子很稳定。

C₆₀的发现使人类了解到一个全新的碳世界。C₆₀的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。目前，人类对C₆₀的研究正在不断深入。我国的科研机构在C₆₀的制备和分离、C₆₀的超导性、C₆₀的结构等方面的研究已取得不少成就，在国际上产生了重要影响。

材料三教学对象为初中学生，学生已经学习了分子和原子、原子的结构、元素等相关知识。

要求：

(1)请将材料二实验6—1中的表格补充完整。

(2)根据以上材料完成“碳的单质”的教学设计，内容包括教学目标、教学重点、教学难点、教学方法、教学过程(不少于300字)。

参考解析：(1)材料二实验d-1中的表格补充如下。

(2)教学设计

①教学目标

知识与技能：了解金刚石和石墨的物理性质和用途；知道不同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。

过程与方法：通过对金刚石、石墨和C₆₀的学习，能用变化发展的观点认识物质；通过讨论交流、活动探究，培养善于合作、勤于思考、勇于实践的精神。

情感态度与价值观：通过对金刚石、石墨和C₆₀的研究，学会用发展的眼光看问题、提高科学素养。

②教学重、难点

教学重点：金刚石、石墨和C₆₀中原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。

教学难点：物质的结构、性质和用途之间的关系。

③教学方法

观察法、实验探究法、演示法等。

④教学过程

环节一：导入新课

【教师引入】化学实验室需要购买活性炭，请大家和我一块进行网上购物去吧!咱们到这个名为卖“碳”翁的商店逛逛去。

【多媒体展示】将提前设计好的模拟网店卖“碳”翁投影展示给学生。

【学生观察】

【教师引导并提问】大家看看一号柜台出售的是金刚石类的，有人造的和天然的金刚石，有金刚石打磨而成的光彩夺目、价值连城的钻石，有由金刚石制成的用来切割的玻璃刀和钻头等；二号柜台出售的是石墨类商品，请大家观察它的颜色，这些是由石墨制成的产品，有铅笔芯，润滑剂，电池的碳棒，坩埚等；三号柜台出售的就是咱们要购买的活性炭，那里还有用来烧烤的木炭、美观的炭雕等。那么，为什么金刚石、石墨都出现在了卖“碳”翁的商店里呢?

【学生讨论、回答】

【教师总结并讲授】科学研究表明，这些物质都是由碳元素组成的单质，像木炭、活性炭、木材、墨水等都含有碳元素，未指明具体单质时，习惯上把它们称为“碳”。今天，我们就来一起学习卖“碳”翁商店中的三种物质：金刚石、石墨、C₆₀。

【板书】课题l金刚石、石墨和C₆₀

环节二：讲授新课

【模型展示】金刚石、石墨、C₆₀分子模型。

【教师提问】通过观察这些模型，可以得到什么结论?

【学生观察、讨论】

【共同总结】金刚石、石墨、C₆₀都是由碳元素组成的单质，因此，同种元素也可以组成不同的物质。

【实物展示】金刚石样品。

【教师引导】观察金刚石样品，试描述有关的物理性质。

【学生观察、讨论、回答】

【教师总结】金刚石是无色透明的、呈正八面体形的物质。

【实物展示】玻璃刀。

【教师介绍】刀头上镶有金刚石，通常用它来裁玻璃。

【教师设问】由玻璃刀可以得到金刚石具有怎样的物理性质?

【学生观察、讨论】

【教师总结并板书】一、碳的单质

1．金刚石：无色透明、呈正八面体形、硬度大，可以用来切割玻璃。