课题1金刚石、石墨和C60

1、五彩缤纷的物质五彩缤纷的物质 物质，组成了我们这个大千世界；物质，使我们的物质，组成了我们这个大千世界；物质，使我们的生活丰富多彩。那么，这些五彩缤纷的物质是由生活丰富多彩。那么，这些五彩缤纷的物质是由 组成的。组成的。想一想想一想 不同的元素可以组成不同的物质吗？不同的元素可以组成不同的物质吗？同一种元素可以组成不同的物质吗？同一种元素可以组成不同的物质吗？元元 素素课题课题1 1 金刚石、石墨和金刚石、石墨和C C6060第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物想一想钻石的主要成分是什么？ 钻石恒久远，一颗永流传说明了金刚石具有什么样的化学性质？ 人们佩戴钻石是利用了金刚石的什么性质

2、？一、单质碳的物理性质一、单质碳的物理性质1.1.金刚石金刚石 纯净的金刚石是一种无色纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体。透明的、正八面体形状的固体。 模型中的每一个小球代表一模型中的每一个小球代表一个碳原子，金刚石中的碳原子分个碳原子，金刚石中的碳原子分布呈空间网状结构，这种结构比布呈空间网状结构，这种结构比较牢固。较牢固。 天然采集到的金刚石经过仔琢磨后就天然采集到的金刚石经过仔琢磨后就会成为璀璨夺目的装饰品会成为璀璨夺目的装饰品钻石。钻石。钻石我爱思考我爱思考 根据金刚石的上述用途可以推测金刚石具有根据金刚石的上述用途可以推测金刚石具有什么性质？什么性质？ 事实上，金刚石是

3、天然存在的事实上，金刚石是天然存在的最硬最硬的物质。的物质。玻璃刀头上镶的金刚石可用来裁玻璃玻璃刀头上镶的金刚石可用来裁玻璃金刚石可用于切割大理石或加工坚硬金刚石可用于切割大理石或加工坚硬的金属等的金属等铅笔含铅吗？猜猜看铅笔芯的主要成分是什么？积极探究铅笔芯中的石墨有哪些物理性质？2 2、石墨、石墨 石墨是一种深灰色的具石墨是一种深灰色的具有金属光泽而不透明的有金属光泽而不透明的细鳞细鳞片状固体。片状固体。石墨是最软的矿物之一石墨是最软的矿物之一石墨石墨我爱探究我爱探究用手触摸铅笔芯粉末，用手触摸铅笔芯粉末，有什么感觉？并用铅笔有什么感觉？并用铅笔芯粉末在纸上划一下，芯粉末在纸上划一下，会有

4、什么现象？会有什么现象？石墨很软，有滑腻感石墨很软，有滑腻感石墨的结构石墨的结构模型中的每一个小球代表一个模型中的每一个小球代表一个碳原子，石墨中的碳原子是一碳原子，石墨中的碳原子是一层一层分布的，层与层之间很层一层分布的，层与层之间很容易滑动，所以摸起来很软，容易滑动，所以摸起来很软，有滑腻感。有滑腻感。铅笔中的铅笔中的HB：H代表代表Hard，坚硬的；，坚硬的；B代表代表Black，黑的。，黑的。6B含石墨最多、是最软的铅笔，常用于绘画含石墨最多、是最软的铅笔，常用于绘画6H含石墨较少、是最硬的铅笔，常用于制图。含石墨较少、是最硬的铅笔，常用于制图。HB是软硬适中的铅笔，常用于写字。是软硬

5、适中的铅笔，常用于写字。 因为石墨在纸上会留下深灰色的痕迹，所以用石墨作因为石墨在纸上会留下深灰色的痕迹，所以用石墨作铅笔芯，但由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又铅笔芯，但由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以增加硬度。增加硬度。小拓展把一根石墨电极或把一根石墨电极或6B6B的铅笔芯和导线连接在一的铅笔芯和导线连接在一起，接通电源后，灯泡是否发亮？这个实验说起，接通电源后，灯泡是否发亮？这个实验说明了什么？明了什么？石墨导电实验石墨导电实验现象：灯泡发亮现象：灯泡发亮结论：石墨有良好的导电性结论

6、：石墨有良好的导电性我爱探究我爱探究石墨石墨电刷电刷石墨的用途石墨的用途如何打开生锈的铁锁如何打开生锈的铁锁 小结：石墨很软，具有优良的导电性和润滑性。小结：石墨很软，具有优良的导电性和润滑性。 因为石墨具有润因为石墨具有润滑性，可以做润滑剂。滑性，可以做润滑剂。另外由于石墨的熔点高，另外由于石墨的熔点高，所以石墨润滑剂可以在所以石墨润滑剂可以在不适宜普通润滑剂的高不适宜普通润滑剂的高温下使用。温下使用。家庭小实验家庭小实验 除了金刚石和石墨外，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。实验实验6-16-1 在两个盛有等量的略显红色的水的小锥形瓶里

7、，在两个盛有等量的略显红色的水的小锥形瓶里，（注意：水略显红色，是滴加了红墨水的缘故）。（注意：水略显红色，是滴加了红墨水的缘故）。将几块烘烤过的木炭（或活性炭）加入其中一个小将几块烘烤过的木炭（或活性炭）加入其中一个小锥形瓶里，轻轻振荡锥形瓶，注意观察加活性炭的锥形瓶里，轻轻振荡锥形瓶，注意观察加活性炭的水中颜色的变化。再与另一个小锥形瓶中未加活性水中颜色的变化。再与另一个小锥形瓶中未加活性炭的原溶液对比。炭的原溶液对比。现象：红色消失，液体变无色。现象：红色消失，液体变无色。红墨水颜色的褪去是因为木炭或活性炭的吸附性。红墨水颜色的褪去是因为木炭或活性炭的吸附性。为什么木炭会具有吸附性呢？为

8、什么木炭会具有吸附性呢？ 木炭具有疏松多孔的结构，所以木炭具有吸附性，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。显微镜下的木炭的结构显微镜下的木炭的结构活性炭的用途 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。结构结构决定决定性质性质决定决定用途用途体现体现体现体现讨论讨论 结合金刚石、石墨、木炭和活性炭的结合金刚石、石墨、

9、木炭和活性炭的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间性质和用途，讨论物质的性质与用途之间有什么关系？有什么关系？ 金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，物理性质为什么有这么大的差异呢？物理性质为什么有这么大的差异呢？化学在生活中的应用研究表明，洋葱具有吸附性。研究表明，洋葱具有吸附性。2.2.刚刚用漆粉刷的房子，油漆味很浓，为除去异味，人们往刚刚用漆粉刷的房子，油漆味很浓，为除去异味，人们往往在房间里放些木炭，以除去异味，这是利用了木炭的什么往在房间里放些木炭，以除去异味，这是利用了木炭的什么性质？有些人就地取材，利用废弃掉的洋葱片除异味，效果性质？有些人就地取

10、材，利用废弃掉的洋葱片除异味，效果比较明显，请你推理洋葱有社么性质？比较明显，请你推理洋葱有社么性质？1. 1. 在锁芯中加入适量铅笔末，会使锁芯转动更好，为什在锁芯中加入适量铅笔末，会使锁芯转动更好，为什么？么？所用铅笔末所用铅笔末4B4B的比的比HBHB的效果更好，为什么的效果更好，为什么? ? C60 每个每个C C6060分子是由分子是由6060个碳原子构成的。个碳原子构成的。 C C6060分子形似足分子形似足球，又名足球烯。这种足球结构的球，又名足球烯。这种足球结构的C C6060分子很稳定。分子很稳定。 科学家发现，除金刚石、石墨外，还有一类新的以单质科学家发现，除金刚石、石墨外

11、，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展的是C C6060C C6060的分子结构和足球相似的分子结构和足球相似 C C6060的发现使人类了解到一个全新的碳世界。的发现使人类了解到一个全新的碳世界。 C C6060的的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，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、医学及生物有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。等领域。（更新的碳单质）（更新的碳单质）碳纳米管碳纳米管 20世纪90年代初，一些以新的形态存在的碳单质

12、又相继被发现，如碳纳米管。碳纳米管的直径一般在几纳米到几十纳米之间，它独特的结构和性质受到人们的广泛关注。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点，在材料、催化、信息等诸多领域中具有重要的应用前景。科技前沿科技前沿单层石墨片单层石墨片 2004年，科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片（有人称为石墨烯），这是目前世界上人工制得的最薄的材料厚度与一个碳原子直径相当，仅为0.335nm。这一成果震惊了科学界，获得2010年诺贝尔物理学奖。这种单层石墨片优异的导电、导热性和其他奇特性质正激励着科学家们不断去探索。人造金刚石和金刚石薄膜人造金刚石和金刚石薄膜（见课本（见课本P109 P109 化

13、学化学技术技术社会）社会） 金刚石价格不菲，而石墨相金刚石价格不菲，而石墨相对便宜得多。但既然它们都是由对便宜得多。但既然它们都是由碳元素组成的，如果你是科学家，碳元素组成的，如果你是科学家，你会做怎样的尝试呢？你会做怎样的尝试呢？积极思考积极思考结构结构物理性质物理性质用途用途金刚金刚石石石墨石墨C60金刚石、石墨和C60性质、用途的归纳：空间网状结构做装饰品钻石钻探机的钻头层状结构制取铅笔芯；润滑剂；制作电极。足球结构构成的碳分子材料科学、超导体外观硬度导电性导热性深灰色、有金属光泽不透明的片状固体；透明固体最硬质软固体质脆几乎不导电良好几乎不导电很差很差优良C70更新的碳单质：更新的碳单

14、质：C240C540比较碳与炭的区别：比较碳与炭的区别：“碳碳”“炭炭”是元素的名称，是核电荷数是元素的名称，是核电荷数为为6的一类原子的总称。比的一类原子的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳如：碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。（这儿化合物、一氧化碳。（这儿不能用不能用“炭炭”）表示由碳元素组成的某种表示由碳元素组成的某种单质单质木炭、活性炭、焦木炭、活性炭、焦炭、炭黑等炭、炭黑等。一般在一般在未指明未指明具体单具体单质时，质时，习惯上习惯上用碳，用碳，如如“炽炽热的碳热的碳”“当碳当碳燃烧燃烧时时”。 金刚石与石墨混合在一起金刚石与石墨混合在一起, ,组成的物组成的物质是单质这是混合物质

15、是单质这是混合物? ?甲生甲生:是单质是单质.因为金刚因为金刚石是碳的单质石是碳的单质,石墨也石墨也是碳的单质是碳的单质,它们混合它们混合在一起在一起,仍只含一种元仍只含一种元素素,所以仍是单质所以仍是单质.诊断诊断:_乙生乙生:是混合物是混合物.金刚石金刚石石墨都是碳的单质石墨都是碳的单质,但但它们是两种不同的物质它们是两种不同的物质.所以它们混合在一起不所以它们混合在一起不是单质而是混合物是单质而是混合物.诊断：诊断：_问题研讨问题研讨1、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。2、木炭和活性炭具有吸附性。3、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。小结小结1、下列各物

16、质的用途是利用了该物质的什么性质？（1）石墨常用于电池的电极，是因为_； （2）活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，是因为_； （3）金刚石可以作钻探机钻头，是因为_； （4）木炭可以除去房间里的臭味，是因为_；（5）石墨常用于制造铅笔芯，是因为_。 课堂练习课堂练习 常温下，碳的化学性质不活泼。常温下，碳的化学性质不活泼。1.1.碳的碳的稳定性稳定性二、单质碳的化学性质二、单质碳的化学性质2.2.碳跟氧气的反应（碳跟氧气的反应（可燃性可燃性）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

17、灰水变浑浊。石灰水变浑浊。原理：原理：C + 2CuO2Cu + CO2高温高温木炭还原氧化铜木炭还原氧化铜3.3.碳跟某些氧化物的反应（碳跟某些氧化物的反应（还原性还原性）在上述反应里：氧化铜失去氧而变成单质铜，这种在上述反应里：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，含氧化合物里的氧被夺去的反应， 叫叫还原反应还原反应。 而木炭使氧化铜发生了还原反应，而木炭使氧化铜发生了还原反应， 具有还原性，叫具有还原性，叫还原剂还原剂。在上述反应里：碳是还原剂，在反应中被氧化；氧化铜在上述反应里：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。是氧化剂，在反应中被还

18、原。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。 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 + 2Fe3C + 2Fe2 2O O3 3高温高温4Fe + 3CO4Fe + 3CO2 2C CU UOO发生发生_反应反应木炭粉有木炭粉有 _性性, ,作作_剂剂氧化铜氧化铜失去失去_变成变成_, ,_得到得到氧氧, ,还原还原还原还原还原还原氧氧铜铜碳碳C+2CuO=2Cu+CO2高温高温

19、FeFe2 2OO3 3发生发生_反应，作反应，作_剂剂氢气有氢气有 _性性, ,作作_剂剂氧化铁氧化铁失去失去 变成变成 ， 得到得到氧氧, ,还原还原还原还原还原还原氧氧Fe氢气氢气3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O 氧化氧化 （2）得氧的物质发生氧化反应,是还原剂,具有还原性.（1）失氧的物质发生还原反应,是氧化剂,具有氧化性.小结小结:新鲜动物血清C C与与COCO2 2的反应的反应CCO22CO高温高温2Fe2O3+3C=4Fe+3CO2 高温高温利用碳的还原性可以做什么用途呢？利用碳的还原性可以做什么用途呢？冶炼金属冶炼金属把金属氧化物中的金属还原出来把金属氧化物中的金属还原出来

20、单质碳的化学性质：单质碳的化学性质：（1）常温下化学性质）常温下化学性质 ；（2）可燃性（可用作）可燃性（可用作燃料燃料）木炭在氧气充足情况下燃烧木炭在氧气充足情况下燃烧木炭在氧气不足情况下燃烧木炭在氧气不足情况下燃烧（3）还原性（可用于）还原性（可用于冶炼金属冶炼金属）木炭还原氧化铜木炭还原氧化铜 木炭还原二氧化碳木炭还原二氧化碳稳定稳定CO2 CO2点燃点燃2CO2 2CO点燃点燃C2CuO 2CuCO2高温高温C CO2 2CO高温高温1.1.下列性质中，不属于碳的化学性质的下列性质中，不属于碳的化学性质的是（是（ ） A.A.稳定性稳定性 B.B.吸附性吸附性 C.C.可燃性可燃性 D.D.还原性还原性B2.2.下面关于用木炭还原氧化铜的实验现象的下面关于用木炭还原氧化铜的实验现象的说法中，符合实验事实的是（说法中，符合实验事实的是（ ）A A、黑色粉末无变化，澄清石灰水变浑浊、黑色粉末无变化，澄清石灰水变浑浊B B、黑色粉逐渐变红色，石灰水无变化、黑色粉逐渐变红色，石灰水无变化C C、黑色粉逐渐变红色，澄清石灰水变浑浊、黑色粉逐渐变红色，澄清石灰水变浑浊D D、黑色粉末和澄清石