61金刚石、石墨和C60

1、 第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物金刚石金刚石石墨石墨碳碳60课题课题1 1、金刚石、石墨和、金刚石、石墨和c c6060 碳的单质主要包括金刚石、石墨和碳的单质主要包括金刚石、石墨和c60分子。分子。它们都是由碳元素组成的单质。它们都是由碳元素组成的单质。一、碳单质的物理性质：一、碳单质的物理性质：1 1、金刚石：、金刚石： 纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，硬度大，不导电。状的固体，硬度大，不导电。 天然采集的金刚石经过仔细天然采集的金刚石经过仔细的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰品品钻石钻石南非之

2、星(starof south africa)(starof south africa).金刚石金刚石世界最大的钻石世界最大的钻石库利南库利南 含有杂质的金含有杂质的金刚石带有颜色刚石带有颜色钻石装饰品钻石装饰品天然金刚石用金刚石刻划玻璃用金刚石刻划玻璃切割大理石或加工坚硬的金属等切割大理石或加工坚硬的金属等 据英国每日邮报报道，目前，科学家最新发现海王星据英国每日邮报报道，目前，科学家最新发现海王星和天王星表面覆盖着巨大的和天王星表面覆盖着巨大的液体钻石海洋液体钻石海洋，其中一些，其中一些固态巨大钻石块相当于冰山大小。据称，这项发现源固态巨大钻石块相当于冰山大小。据称，这项发现源自一项研究实验

3、，实验表明这种大型海洋有助于解释自一项研究实验，实验表明这种大型海洋有助于解释这两颗行星的神秘特征。这两颗行星的神秘特征。 在实验中研究人员想知道当钻石处于像海王星的超级在实验中研究人员想知道当钻石处于像海王星的超级炽热和高压环境下将发生什么状况，结果显示海王星炽热和高压环境下将发生什么状况，结果显示海王星出现液态钻石，其数量是地球的出现液态钻石，其数量是地球的1100万倍。同时，海万倍。同时，海王星表面的钻石将承受王星表面的钻石将承受50000摄氏度摄氏度高温。高温。 这项研究解释了两个现象，第一是何种因素导致这两这项研究解释了两个现象，第一是何种因素导致这两颗行星磁极相对地理两极偏离如此之

4、大；第二是何种颗行星磁极相对地理两极偏离如此之大；第二是何种因素导致这两颗行星因素导致这两颗行星10%的构成成分是碳。科学家认的构成成分是碳。科学家认为这两种现象的答案在于钻石海洋，实验显示这种钻为这两种现象的答案在于钻石海洋，实验显示这种钻石海洋与海水海洋十分相似。石海洋与海水海洋十分相似。.石石 墨墨 石墨是一石墨是一种深灰色的种深灰色的有金属光泽有金属光泽而不透明的而不透明的细鳞片状固细鳞片状固体。石墨很体。石墨很软，有滑腻软，有滑腻感。感。2 2、石墨：、石墨： 深灰色的具有金属光泽而不透明的细鳞片状深灰色的具有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质软，有滑腻感，电的良导体。固体。质软，有

5、滑腻感，电的良导体。石墨是最软石墨是最软的矿物之一的矿物之一石墨石墨用石墨和粘用石墨和粘土粉末混合土粉末混合制铅笔芯制铅笔芯 用石墨做电极用石墨做电极石墨耐高温，可以制石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属成坩埚来熔炼金属 石墨炸弹是美国制造石墨炸弹是美国制造的一种可使供电系统短的一种可使供电系统短路而导致瘫痪的新式炸路而导致瘫痪的新式炸弹。石墨炸弹实际上是弹。石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它在集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出目标上空爆炸，释放出无数无数“易拉罐易拉罐”大小的大小的小炸弹，这些内装碳纤小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随即在更大维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成大范的区域爆

6、炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路纤维可使供电系统短路而瘫痪。而瘫痪。开眼界了！开眼界了！ 能否人工制造金刚石能否人工制造金刚石? ?接近高科技接近高科技：金刚石的用途很广泛，但天然存在的量很少，而金刚石的用途很广泛，但天然存在的量很少，而且多数颗粒很小，无法满足人们的需求。因此人们且多数颗粒很小，无法满足人们的需求。因此人们提出了金刚石的人工制造问题。提出了金刚石的人工制造问题。由于金刚石和石墨都是碳的单质，所以人们把注由于金刚石和石墨都是碳的单质，所以人们把注意力集中到把石墨转变成金刚石的实验上来。经过意力集中到把石墨转变成金刚石的实验上来。经过无数次

7、的试验，终于用铬、铁、铂等做催化剂，在无数次的试验，终于用铬、铁、铂等做催化剂，在1600160018001800和和5 510109 96 610109 9帕的条件下，以石帕的条件下，以石墨为原料制得了人造金刚石。墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产约目前世界上每年生产约2020吨的人造金刚石。我国吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于第一颗人造金刚石于19621962年研制成功。现今江苏省年研制成功。现今江苏省的南京、苏州等地也都有生产人造金刚石的工厂。的南京、苏州等地也都有生产人造金刚石的工厂。让你知道c60c60，它是美国休斯顿大学的克罗脱（它是美国休斯顿大学的克罗脱（krot

8、o,h.w.)和和史沫莱史沫莱(smalley,r.e.)等人在等人在1985年发现的。我国北京大年发现的。我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出了学化学系和物理系研究小组也研制出了c60分子。分子。c60除了在超导方面的应用外，在以下几个方面除了在超导方面的应用外，在以下几个方面 也具有广泛的应用前景：也具有广泛的应用前景：有感觉功能的传感器有感觉功能的传感器 增强金属的强度增强金属的强度新型的催化剂新型的催化剂 光学应用光学应用对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。资料资料 c60c70c80纳米碳纳米碳 管管原因是：虽都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列原

9、因是：虽都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列 方式不同。方式不同。金刚石、石墨和c60分子的物理性质差异 较大的原因：可见：不同种元素可以组成不同物质，而同一种元素也可见：不同种元素可以组成不同物质，而同一种元素也 可以组成不同的物质。可以组成不同的物质。无定形碳：无定形碳： 无定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。无定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。木炭是一种灰黑色的多孔性木炭是一种灰黑色的多孔性固体，固体，燃烧时，产生很少的烟，火燃烧时，产生很少的烟，火焰很小焰很小活性炭防毒面具活性炭防毒面具：木

10、炭（或活性炭）的吸附性：木炭（或活性炭）的吸附性实验步骤实验步骤实验现象实验现象结论结论在盛有品红溶液的烧杯在盛有品红溶液的烧杯中加入少量木炭（或活中加入少量木炭（或活性炭），搅拌后，过滤性炭），搅拌后，过滤木炭（或活性炭）有木炭（或活性炭）有 能力，此变化能力，此变化属于属于 变化。变化。吸附吸附物理物理红色褪去，红色褪去，溶液变成无溶液变成无色色活性炭活性炭防毒面具防毒面具滤毒罐滤毒罐辅助辅助材料材料活性炭的活性炭的吸附吸附作用比木炭还作用比木炭还要强，要强，防毒面防毒面具里的滤毒罐具里的滤毒罐就是利用活性就是利用活性炭来吸附毒气炭来吸附毒气的，的， 木炭木炭. .活性炭活性炭具有疏松多孔

11、的结具有疏松多孔的结构，因此它具有构，因此它具有吸附能力。吸附能力。但活性炭但活性炭的吸附能力比木炭强。的吸附能力比木炭强。 利用利用木炭木炭. .活性炭活性炭的吸附性来吸附的吸附性来吸附 色素色素. .气味和有毒气体等物质气味和有毒气体等物质。焦炭 烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。 可以收集到炭黑可以收集到炭黑 结构结构用途用途木木 炭炭主要是由石墨的微小主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成晶体和少量杂质构成的，具有疏松多孔的的，具有疏松多孔的结构，具有吸附能力。结构，具有吸附能力。作燃

12、料，制造黑火药，作燃料，制造黑火药，制造活性炭，冶炼金制造活性炭，冶炼金属，作吸附剂。属，作吸附剂。活活 性性炭炭净化多种气体和液体，净化多种气体和液体，用于防毒面具，作吸用于防毒面具，作吸附剂附剂炭炭 黑黑制造油墨、油漆、鞋制造油墨、油漆、鞋油和颜料等，橡胶制油和颜料等，橡胶制品的填料品的填料焦焦 炭炭作燃料和冶炼作燃料和冶炼 1、将以下左例和右例有关项目用线连接起来。、将以下左例和右例有关项目用线连接起来。 石墨石墨 冰箱去味剂、防毒面具冰箱去味剂、防毒面具 炭黑炭黑 导电导电 金刚石金刚石 新型催化剂新型催化剂 c60 制油墨制油墨 活性炭活性炭 切割坚硬金属切割坚硬金属2.金刚石、石墨

13、、金刚石、石墨、 c60都是由都是由_组成的单质。但是，它们组成的单质。但是，它们的性质却存在巨大的差异（例如的性质却存在巨大的差异（例如金刚石是天然存在的最硬的物质，金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨却很软），这是因为它们而石墨却很软），这是因为它们_不同。不同。碳原子排列方式碳原子排列方式碳元素碳元素3、下列关于金刚石和石墨的叙述正确、下列关于金刚石和石墨的叙述正确的是（的是（ ）a金刚石和石墨都是由碳元素形成的金刚石和石墨都是由碳元素形成的物质，因此用石墨人工合成金刚石是物质，因此用石墨人工合成金刚石是物理变化物理变化 b金刚石不导电，而石墨具有良好的金刚石不导电，而石墨具有良好的导电

14、性导电性 c金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳产物都是二氧化碳 d金刚石和石墨的物理性质由较大的金刚石和石墨的物理性质由较大的差异是因为形成金刚石的碳原子与形差异是因为形成金刚石的碳原子与形成石墨的碳原子不相同成石墨的碳原子不相同4. 继发现继发现c60后后,c70也已经制得也已经制得,下列有关下列有关c70的说法正确的是的说法正确的是( )a. 它是一种化合物它是一种化合物b. 它是一种单质，它是一种单质， 并且它是有并且它是有c70分子构成的。分子构成的。c. 它是一种混合物它是一种混合物d. 它的相对分子质量是它的相对分子质量是840b、d 碳在

15、常温下化学性质不活泼，高温下，却能碳在常温下化学性质不活泼，高温下，却能跟多种物质发生化学反应。所以，用墨书写或绘跟多种物质发生化学反应。所以，用墨书写或绘制的古字画能长久保存而不变色。制的古字画能长久保存而不变色。3 3、还原性、还原性:(:(与某些氧化物反应与某些氧化物反应) )木炭还原氧化铜：木炭还原氧化铜：现象：现象：（1 1）试管里黑色粉）试管里黑色粉 末逐渐成为红色；末逐渐成为红色；（2 2）生成的无色无）生成的无色无 味气体能使澄清的味气体能使澄清的 石灰水变浑浊。石灰水变浑浊。原理：原理：c + 2cuo2cu + co2高温高温在上述反应里：氧化铜失去氧而变成单质铜，这种含氧

16、化在上述反应里：氧化铜失去氧而变成单质铜，这种含氧化 合物里的氧被夺去的反应，叫合物里的氧被夺去的反应，叫还原反应还原反应。 而木炭使氧化铜发生了还原反应，具有还而木炭使氧化铜发生了还原反应，具有还 原性，叫原性，叫还原剂还原剂。由此可见：物质除了与单质氧反应外，也能与化合态的氧由此可见：物质除了与单质氧反应外，也能与化合态的氧 反应，但都是氧化反应。反应，但都是氧化反应。在上述反应里：碳是还原剂，在反应中被氧化；氧化铜是在上述反应里：碳是还原剂，在反应中被氧化；氧化铜是 氧化剂，在反应中被还原。氧化剂，在反应中被还原。 单质碳的还原性可用于冶金工业，例如：利用焦炭可单质碳的还原性可用于冶金工

17、业，例如：利用焦炭可以把铁矿石中的铁还原出来。以把铁矿石中的铁还原出来。3c + 2fe2o3高温高温4fe + 3co2学完本课题你应该知道1 1、不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素、不同的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、石墨和也可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和c c6060 等都是由碳元素组成的单质。等都是由碳元素组成的单质。2 2、木炭和活性炭具有吸附性。、木炭和活性炭具有吸附性。3 3、在常温下，碳的化学性质很稳定。在高温下，、在常温下，碳的化学性质很稳定。在高温下， 碳能够与很多物质起反应。碳能够与很多物质起反应。4 4、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。1.1.请将下列物质的性质与用途的相