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)。