金刚石、石墨和C60

除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。谁查到了有关木炭和活性炭的资料吗？请告诉我们。

生1：木炭是一种黑色多孔的固体。在隔绝空气的条件下加热木材，可以制得木炭。因为木炭具有疏松多孔的结构，表面积很大，能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面，可做吸附剂。

生2：活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体。把木炭在隔绝空气的情况下加强热，并不断通入水蒸气，便可得到活性炭。活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用来净化各种气体或液体。例如，活性炭可用做电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂。防毒面具的滤毒罐里装的活性炭，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。

师：同学的资料中提到的吸附性，我们在水的净化里提到过，我们今天做一个活性炭吸附有色物质的实验，来证明一下它的吸附性。

[学生实验]在盛有半杯水的小烧杯里，加入一滴红墨水，使水略显红色。放入活性炭，轻轻振荡。

师：由于黑色的活性炭悬浮于溶液中，现象不明显，可以用过滤的方法除去活性炭。

[学生实验]过滤。

师：看到什么现象了？

生：红色消失，液体变无色。

师：根据以前学过的知识，我们知道，过滤只能除去不溶性物质，所以红墨水颜色的退去是因为活性炭的吸附作用。活性炭不仅能吸附色素，还能吸附气体，防毒面具就是利用活性炭来吸附毒气的。

[展示]防毒面具（滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的）

师：炭黑是一种黑色的极细粉末，由合碳的有机化合物不完全燃烧或强热分解制得。蜡烛就是一种含碳的有机物，让它不完全燃烧，能不能制得炭黑呢？

[学生实验]收集炭黑。点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方。

师：看到什么现象？

生：有黑色物质生成。

师：这就是炭黑，可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料以及橡胶轮胎的填料。大家回去后也可做这个实验。焦炭的主要用途是冶炼金属，是工业上冶炼生铁的一种原料，我们在后面的单元里将会学到它。

现在，我们小结一下刚才学过的几种含碳的物质。

[投影]

木炭

活性炭

炭黑

焦炭

师：结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的结构、性质和用途之间有什么关系？

生：结构决定性质，性质又决定用途（学生一边回答，教师一边板书）

师：科学家发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳，其中，发现较早并在研究中取得重要进展的是C₆₀分子。大家看书，C₆₀的分子结构和什么相似？

生：和足球相似。

师：这种足球结构的碳分子很稳定。C₆₀中60表示什么？

生：一个C₆₀分子中含有60个碳原子。

师：C₆₀是单质还是化合物？

生：是单质。

师：目前，人们正在进一步地研究C₆₀分子的结构和性质，以及在材料科学、超导体等方面的应用。C₆₀具有广泛的应用前景，谁能说说这方面的信息吗？

生：除了超导领域外，C₆₀在以下几个方面也具有广泛的应用前景：①气体的贮存；②有感觉功能的传感器；③增强金属的强度；④新型的催化剂；⑤光学应用；⑥对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。

师：除C₆₀外，一些新的单质碳也相继被发现，如：C₇₀、C₂₄₀、C₅₄₀等。

（一边说，一边投影C₇₀、C₂₄₀、C₅₄₀等的结构图）

20世纪90年代初，科学家又致力于一种新型的纳米材料──纳米碳管的研究，我们一起来看一下它的结构图。

[实物投影]纳米碳管的结构图

师：谁说说关于纳米碳管的性质？

生1：这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几纳米到几十纳米。这样的材料很轻，很结实。它的密度是钢的1／6，而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。

生2：如果用纳米碳管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不会被自身质量所拉断的绳索。如果用它做成地球—月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。

师：随着科学技术的发展，碳单质不断被发现，碳单质的用途也将不断扩大。学了这节课，大家有什么感受和反思吗？

生1：我觉得化学是一门与生活联系非常紧密的科学，例如铅笔芯、无轨电车、防毒面具等。化学使我们的世界变得更加绚丽多彩。

生2：化学以实验探究为手段，是一门不断向前发展的科学，化学新技术使我们的生活变得更加美好。

生3：今天这节课让我认识到物质的一切外在表现都是由其内在因素决定的，物质的结构决定性质，性质又决定用途，我觉得化学很有意思，我很喜欢它。

师：如果其他同学还有想法，我们课后接着交流。学完这堂课，我们应该知道：1．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。如金刚石、石墨和C₆₀等都是由碳元素组成的单质。2．木炭和活性炭具有吸附性。

师：现在做课后练习来巩固一下今天所学的内容。

[学生练习]练习后当堂订正。

师：回去后阅读“化学·技术·社会”中的“人造金刚石和金刚石薄膜”。今天这节课就上到这儿，下课。

（伴随着下课的音乐声这堂课结束了）

点评

本节课是第六单元课题1的第一部分，主要介绍了碳的几种单质的性质和用途，并适当介绍了一些结构知识。这堂课是一堂以学生活动为主的好课，课堂气氛活跃，教学内容丰富，知识客量大，体现了新课程改革中以学生为主体，倡导自主学生、合作学习和探究学习的精神。

该课的最大特点是充分调动了学生的积极性，学生在课前做了一些准备，课上思维活跃，积极参与各种活动，表演及实验也很成功。例如，上讲台表演 2人；上讲台演示实验 4人；演讲个人查阅资料6人；讨论、汇报、发言近二十人；统计下来有近三分之二的学生参与了各项活动。

该课的另一特点是能从学生熟悉的事物出发，充分利用实验、投影、实物、模型等各种教学手段，精心设计教学情景，充分地调动学生的学习积极性，使学生兴趣盎然。例如，让学生表演切割玻璃的小品，测试自己的细铅笔芯的导电性、观察防毒面具……