碳的几种单质

1、金刚石金刚石石墨石墨碳碳60课题课题1 金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60 自学提示自学提示 请参阅教材P114P1171.由同种元素组成的物质一定是单质吗？为什么？请举例。2.金刚石、石墨和C60是同种物质吗？ 3.纯净的金刚石有哪些物理性质？哪些用途？4.石墨有哪些物理性质？哪些用途？这些用途中都体现出了哪些性质？5.木炭、焦炭、活性炭、炭黑是单质吗？它们是由什么构成的？6.木炭和活性炭具有什么样的结构？通过P115实验7-1,可观察到什么现象？此变化是物理变化还是化学变化？你可以得出木炭和活性炭具有什么性质？在这一性质中，木炭、活性炭的哪一种能力更强？木炭、活性炭具有什么用途？7. C6

2、0是由什么构成的？与金刚石、石墨的构成是否相同？C60用于哪些方面的研究正在进行中？8. 观察金刚石、石墨和C60的微观结构图，分析它们物理性质存在差异的原因是什么？9.通过3、4、7、8问，你可以得出物质的结构、性质和用途之间存在什么关系吗？请用适当的语言填空。 10.10.石墨可以制成金刚石吗？此变化是物理变化还是化学变化？石墨可以制成金刚石吗？此变化是物理变化还是化学变化？自学提示自学提示1.由同种元素组成的物质一定是单质吗？由同种元素组成的物质一定是单质吗？为什么？请举例。为什么？请举例。白磷白磷红磷红磷氧气氧气O2臭氧臭氧O3由同种元素组成的物质不一定是单质；因为由同种元素组成的物质

3、不一定是单质；因为由同种元素组成的纯净物才叫单质，而同一由同种元素组成的纯净物才叫单质，而同一种元素可能会形成两种或两种以上的单质，种元素可能会形成两种或两种以上的单质，因此同一种元素组成的物质可以是单质（纯因此同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物）也可以是几种单质所形成的混合物。净物）也可以是几种单质所形成的混合物。如：如：金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60不是同一不是同一种物质，是由碳元素组成的种物质，是由碳元素组成的三种不同的碳单质。三种不同的碳单质。2.金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60是同一种物质吗？是同一种物质吗？白磷白磷红磷红磷氧气氧气O2臭氧臭氧O3由同一种元素组成的物质可以

4、是单质由同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物）（纯净物）,也可以是几种单质所形成也可以是几种单质所形成的混合物。如：的混合物。如：金刚石金刚石石墨石墨C60物理性质：金刚石是无色、物理性质：金刚石是无色、透明、正八面体形状的固体、透明、正八面体形状的固体、硬度大。硬度大。用途：裁玻璃，切割大理石，用途：裁玻璃，切割大理石，做钻头和钻石等。做钻头和钻石等。自学提示自学提示3.3.纯净的金刚石有哪些物理性质？纯净的金刚石有哪些物理性质？哪些用途？哪些用途？纯净的金刚石是一种无色透纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，明的、正八面体形状的固体，经过仔细的琢磨就会成为璀经过仔细的琢磨就会

5、成为璀璨夺目的装饰品璨夺目的装饰品钻石钻石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 是是金刚石最重要金刚石最重要的性质。利用的性质。利用这个性质，可这个性质，可用金刚石划玻用金刚石划玻璃。璃。 金刚石可用于切割金刚石可用于切割大理石或加工坚硬的金大理石或加工坚硬的金属等。属等。划玻璃、切割大理石、划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头钻凿坚硬的岩层机的钻头钻凿坚硬的岩层石墨物理性质：石墨是一种深灰色、石墨物理性质：石墨是一种深灰色、有金属光泽，不透明细鳞片状固体，有金属光泽，不透明细鳞片状固体，很软，熔点高、优良的导电性、润滑很

6、软，熔点高、优良的导电性、润滑性。性。石墨用途：可做电车的滑块、铅笔芯、石墨用途：可做电车的滑块、铅笔芯、电极等。电极等。自学提示自学提示4.4.石墨有哪些物理性质？哪些用途？这些用途中都体现出了哪些性质？ 石墨是一种深灰色石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。的细鳞片状固体。 石石墨是最墨是最软的矿软的矿物之一物之一 铅笔芯铅笔芯是石墨和粘是石墨和粘土粉末混合土粉末混合而成的。而成的。 石墨具有优石墨具有优良的导电性能，良的导电性能，可以用来做电极。可以用来做电极。 石墨耐高温，可石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金以制成坩埚来熔炼金属。属。 在电车顶上的两根导

7、电杆跟在电车顶上的两根导电杆跟电线接触处分别装上一块石墨制电线接触处分别装上一块石墨制成的滑块，以保证行驶时供电。成的滑块，以保证行驶时供电。为什么要选用石墨来制滑块？为什么要选用石墨来制滑块？石墨具有润滑性、导电性、熔点高。石墨具有润滑性、导电性、熔点高。5. 木炭、焦炭、活性炭、炭黑木炭、焦炭、活性炭、炭黑是不是单质？是不是单质？自学提示自学提示它们是由石墨的微小晶体和少量它们是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它们是混合物。杂质构成的，它们是混合物。6.木炭和活性炭具有什么样的结构？木炭和活性炭具有什么样的结构？通过通过P115实验实验7-1,可观察到什么现象？可观察到什么现象？此变化是

8、物理变化还是化学变化？此变化是物理变化还是化学变化？你可以得出木炭和活性炭具有什么性质？你可以得出木炭和活性炭具有什么性质？在这一性质中，木炭、活性炭的哪一种能在这一性质中，木炭、活性炭的哪一种能力更强？力更强？木炭、活性炭具有什么用途？木炭、活性炭具有什么用途？自学提示自学提示活性炭制备过程中采用高压水蒸气将孔中活性炭制备过程中采用高压水蒸气将孔中的油除去，其结构中的外表面（表面积和的油除去，其结构中的外表面（表面积和其体积之比）比木炭更大，因而活性炭的其体积之比）比木炭更大，因而活性炭的吸附性能比木炭更强吸附性能比木炭更强。木炭和活性炭具有较强的吸附能力是由它木炭和活性炭具有较强的吸附能力

9、是由它们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部疏松多孔，因而跟气体或溶液接触的表面疏松多孔，因而跟气体或溶液接触的表面积就很大，这样它们就很容易吸附一些气积就很大，这样它们就很容易吸附一些气体或色素等物质体或色素等物质。木炭和活性炭为什么具有吸附能力木炭和活性炭为什么具有吸附能力？木木 炭炭 的的 用用 途途活性炭的用途活性炭的用途结构结构用途用途木木炭炭活活性炭性炭疏松多孔的结构疏松多孔的结构吸收一些食品和工业吸收一些食品和工业产品的色素、吸收有产品的色素、吸收有异味的物质异味的物质吸附能力比木炭强、吸吸附能力比木炭强、吸附毒气、制糖工业里脱附毒气、制糖工业里

10、脱色制白糖色制白糖 木炭是一种灰黑木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃色的多孔性固体，燃烧时，产生的烟很少，烧时，产生的烟很少，火焰很小火焰很小物质物质用途用途炭黑炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮胎制和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性。品的耐磨性。焦炭焦炭 冶炼金属冶炼金属木炭木炭活性炭活性炭焦炭焦炭炭黑炭黑 用用 途途净水剂、脱色剂、去味剂净水剂、脱色剂、去味剂冶炼金属、生产水煤气（冶炼金属、生产水煤气（H2+CO）油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂做燃料、吸附剂、制造黑火药做燃料、吸附剂、制造黑火药比较碳与炭的区别：比较碳与炭的

11、区别：“碳碳”：“炭炭”：是元素的名称，是核是元素的名称，是核电荷数为电荷数为6的一类原子的一类原子的总称。比如：碳元的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳化素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。合物、一氧化碳。（这儿不能用（这儿不能用“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”。 “炭炭”指由碳元素形成的部分单质，主指由碳元素形成的部分单质，主要有木炭、焦炭、活性炭与炭黑要有木炭、焦炭、活性炭与炭黑.“碳碳”是

12、元是元素的名称，是核电荷数为素的名称，是核电荷数为6的所有原子的总的所有原子的总称称.因此，炭是由碳元素形成的单质，但碳因此，炭是由碳元素形成的单质，但碳元素形成的单质并非都是炭，如金刚石、元素形成的单质并非都是炭，如金刚石、石墨等石墨等. “碳碳”和和“炭炭”有什么不同有什么不同？ 碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无定形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭定形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭和炭黑等和炭黑等。C60是由是由C60分子构成的。与金刚分子构成的。与金刚石、石墨构成不同，金刚石、石石、石墨构成不同，金刚石、石墨是由碳原子构成；墨是由碳原子构成； C

13、60用于材用于材料科学、超导体等方面的研究正料科学、超导体等方面的研究正在进行中。在进行中。7. C60是由什么构成的？与金刚石、石墨是由什么构成的？与金刚石、石墨的构成是否相同？的构成是否相同？C60用于哪些方面的研用于哪些方面的研究正在进行中？究正在进行中？自学提示自学提示C60 的分子结构碳原子的排列方式不同。碳原子的排列方式不同。8.观察金刚石、石墨和观察金刚石、石墨和C60的微观结的微观结构图，分析它们物理性质存在差异的构图，分析它们物理性质存在差异的原因是什么？原因是什么？自学提示自学提示金刚石金刚石:碳原子碳原子间是立体网状间是立体网状结构，硬度大结构，硬度大石墨石墨:碳原子碳原

14、子间是平面层间是平面层状结构，层状结构，层与层之间很与层之间很容易滑动，容易滑动，硬度较小。硬度较小。9.通过通过3、4、7、8问，你可以得出问，你可以得出物质的结构、性质和用途之间存在物质的结构、性质和用途之间存在什么关系吗？请用适当的语言填空。什么关系吗？请用适当的语言填空。自学提示自学提示金刚石金刚石石石 墨墨外外 观观光光 泽泽硬硬 度度导电性导电性用用 途途石墨可以制成金刚石；此石墨可以制成金刚石；此变化是化学变化。变化是化学变化。10.石墨可以制成金刚石吗？石墨可以制成金刚石吗？此变化是物理变化还是化学变化？此变化是物理变化还是化学变化？自学提示自学提示“钻石恒久远，一颗永流传钻石

15、恒久远，一颗永流传”北宋黄庭坚用墨（用炭黑等制成）写的字北宋黄庭坚用墨（用炭黑等制成）写的字哈！真香啊真香啊哦嗬哦嗬!栽了栽了一、常温下的稳定性：一、常温下的稳定性：用途用途碳原子的最外层电子数为4，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以常温下碳的化学性质比较稳定为什么碳的化学性质在常温下比较稳定呢？试一试试一试“钻石恒久远，一颗永流传钻石恒久远，一颗永流传”（钻石的主要（钻石的主要成分是成分是C）这句广告词说明碳在常温下）这句广告词说明碳在常温下化学性质。化学性质。不活泼不活泼单质碳的化学性质单质碳的化学性质一、常温下的稳定性：一、常温下的稳定性： 用途：用途：二、高温下的活动性二、高温下

16、的活动性:1 1、可燃性：、可燃性：C+O2 = CO2点燃点燃(放出热量放出热量)哈！真香啊真香啊哦嗬哦嗬!栽了栽了单质单质C的可燃性的可燃性1 1、与充足的、与充足的O O2 2的反应：的反应：2 2、与不充足的、与不充足的O O2 2的反应：的反应：2C+O2 = 2CO点燃点燃C+O2 = CO2点燃点燃(放出热量放出热量)(放出热量放出热量)小运用使用煤炉时应注意 讨论讨论:怎样证明纯净的金刚石和石墨怎样证明纯净的金刚石和石墨都是由碳元素组成的？都是由碳元素组成的？答答：高温下将高温下将纯净的金刚石和石墨纯净的金刚石和石墨燃烧，燃烧，得到的唯一产物都是得到的唯一产物都是COCO2 2

17、。证明。证明纯净的金纯净的金刚石和石墨都是由碳元素组成的。刚石和石墨都是由碳元素组成的。集中火焰，提高温度。实验注意事项实验注意事项v1、加热前先预热。加热前先预热。2、试管口应略向下倾斜。、试管口应略向下倾斜。3、实验完毕后，要先撤出导管，后熄灭酒、实验完毕后，要先撤出导管，后熄灭酒精灯。为什么？精灯。为什么？ C+2CuO= 2Cu+CO2高温1、黑色粉黑色粉末变成末变成紫红色紫红色;2、澄清石灰水变浑浊化学方程式：化学方程式：现象：现象：单质碳的化学性质单质碳的化学性质一、常温下的不活泼：一、常温下的不活泼： 应用：应用：二、高温下的活动性：二、高温下的活动性：2 2、还原性：、还原性：

18、1 1、可燃性：、可燃性：应用应用: 现现 象象 结结 论论 H H2 2还还还还原原原原 C Cu uO O C C 还还还还原原原原 C Cu uO O 1、黑色粉末变成黑色粉末变成紫红色紫红色;2、试管口部有小、试管口部有小珠产生。珠产生。1、黑色粉末变成黑色粉末变成光亮的紫红色光亮的紫红色;2、产生使澄清石灰水变白色浑浊的气体。 H2+CuO= Cu+H2OC+2CuO=2Cu+CO2高温高温单质碳的化学性质单质碳的化学性质 碳可以还原其它金属氧化物，写出下列反应碳可以还原其它金属氧化物，写出下列反应方程式：方程式：C+ ZnO =C+Zn+CO2Fe+CO2 Fe2O3 =2433高

19、温高温22高温高温新鲜动物血清C C与与COCO2 2的反应的反应C C与与COCO2 2的反应的反应C C与与COCO2 2的反应的方程式的反应的方程式C CCOCO2 22CO2CO(吸收热量吸收热量)高温高温试一试试一试在一个通风良好的煤炉中，最不易发生在一个通风良好的煤炉中，最不易发生的反应是的反应是A、C+O2 = CO2B、C+CO2 = 2COC、2C+O2 = 2 COD、2CO+O2 =2 CO2( C )点燃点燃高温高温点燃点燃点燃点燃试一试试一试碳和氢气一样，都具有：碳和氢气一样，都具有：a、可燃性、可燃性 b、氧化性、氧化性c、还原性、还原性 d、常温下性质稳定、常温下

20、性质稳定（D）A: 只有只有aB: a和和cC: a和和dD: a、c和和d讨讨 论论在烧得很旺的炉子里添上大量的新煤后，在烧得很旺的炉子里添上大量的新煤后，温度为什么反而降低，而且还容易产生煤气？温度为什么反而降低，而且还容易产生煤气？谢谢大家！第五章 碳和碳的化合物 第一节 碳的几种单质金刚石金刚石石墨石墨碳碳60纯净的金刚石是一种无色透纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，明的、正八面体形状的固体，经过仔细的琢磨就会成为璀经过仔细的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰品璨夺目的装饰品钻石钻石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 是是金刚石最重要金刚石最重

21、要的性质。利用的性质。利用这个性质，可这个性质，可用金刚石划玻用金刚石划玻璃。璃。 金刚石可用于切割金刚石可用于切割大理石或加工坚硬的金大理石或加工坚硬的金属等。属等。 石墨是一种深灰色石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。的细鳞片状固体。 石石墨是最墨是最软的矿软的矿物之一物之一 铅笔芯铅笔芯是石墨和粘是石墨和粘土粉末混合土粉末混合而成的。而成的。 石墨具有优石墨具有优良的导电性能，良的导电性能，可以用来做电极。可以用来做电极。 石墨耐高温，可石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金以制成坩埚来熔炼金属。属。 通常称为无定通常称为无定形碳的有木炭、焦形碳的有木炭、焦

22、炭、活性炭、炭黑炭、活性炭、炭黑等。等。 木炭是一种灰黑木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃色的多孔性固体，燃烧时，产生的烟很少，烧时，产生的烟很少，火焰很小火焰很小 无定性碳的主要用无定性碳的主要用途有取暖、写生、作吸途有取暖、写生、作吸附剂、颜料等。附剂、颜料等。 金刚石金刚石一、金刚石和石墨一、金刚石和石墨1、金刚石和石墨的物理性质、金刚石和石墨的物理性质 外形外形硬度硬度导电性导电性金刚石金刚石石石 墨墨无色透明，正八面无色透明，正八面体形状固体体形状固体深灰色不透明细鳞深灰色不透明细鳞片状固体有滑腻感片状固体有滑腻感在自天然里硬度最大在自天然里硬度最大质软质软不良导体不良导体有优良的导电

23、性有优良的导电性演示实验演示实验1把一根把一根石墨电极石墨电极或或6B的铅的铅笔芯笔芯和导线连接在一起（如图），接通和导线连接在一起（如图），接通电源后，灯泡是否发亮？这个实验说明电源后，灯泡是否发亮？这个实验说明了什么？了什么？ 2、金刚石和石墨的用途、金刚石和石墨的用途金刚石金刚石石墨石墨作钻探机钻头、刻划玻璃、作钻探机钻头、刻划玻璃、大理石大理石 作耐高温的润滑剂作耐高温的润滑剂 作作铅笔芯铅笔芯 作电极作电极 作装饰品作装饰品钻石钻石 在电车顶上的两根导在电车顶上的两根导电杆跟电线接触处分别装电杆跟电线接触处分别装上一块石墨制成的滑块，上一块石墨制成的滑块，以保证行驶时供电。为什以保证

24、行驶时供电。为什么要选用石墨来制滑块？么要选用石墨来制滑块？石墨具有润滑、导电性质石墨具有润滑、导电性质3、金刚石和石墨的组成元素、金刚石和石墨的组成元素如果将某种未知物质如果将某种未知物质X（其（其中不含氧元素），在纯净的中不含氧元素），在纯净的氧气里燃烧，实验测定，只氧气里燃烧，实验测定，只有一种生成物二氧化碳，你有一种生成物二氧化碳，你认为认为X是由什么元素组成的？是由什么元素组成的？X + O2 CO2点燃点燃结论：结论：X是由碳元素组成的是由碳元素组成的4 4、同素异形现象和同素异形体、同素异形现象和同素异形体（1）同素异形现象）同素异形现象一种元素形成几一种元素形成几种单质的现象叫

25、做同素异形现象。种单质的现象叫做同素异形现象。（2）同素异形体）同素异形体由同一种元素形由同一种元素形 成成的多种单质，叫做这种元素的同素异形体。的多种单质，叫做这种元素的同素异形体。金刚石金刚石石墨石墨C60白磷白磷红磷红磷氧气氧气O2臭氧臭氧O3是由于金刚石和石墨里的碳原子是由于金刚石和石墨里的碳原子的排列不同而引起的的排列不同而引起的 从宏观的角度看，金刚石和石墨都是从宏观的角度看，金刚石和石墨都是由同一种元素（碳元素）组成的，构成金由同一种元素（碳元素）组成的，构成金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，即结刚石和石墨的碳原子排列方式不同，即结构不同，结果形成了物理性质不同的单质。构不同，结

26、果形成了物理性质不同的单质。由同种元素组成不同的单质如金刚石和石由同种元素组成不同的单质如金刚石和石墨、白磷和红磷、氧气和臭氧。墨、白磷和红磷、氧气和臭氧。 请注意：由同种元素组成的纯净物才请注意：由同种元素组成的纯净物才叫单质，而同一种元素可能会形成两种或叫单质，而同一种元素可能会形成两种或两种以上的单质，因此同一种元素组成的两种以上的单质，因此同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物）也可以是几种物质可以是单质（纯净物）也可以是几种单质所形成的混合物。单质所形成的混合物。 “炭炭”指由碳元素形成的部分单质，主指由碳元素形成的部分单质，主要有木炭、焦炭、活性炭与炭黑要有木炭、焦炭、活性炭与炭黑

27、.“碳碳”是元是元素的名称，是核电荷数为素的名称，是核电荷数为6的所有原子的总的所有原子的总称称.因此，炭是由碳元素形成的单质，但碳因此，炭是由碳元素形成的单质，但碳元素形成的单质并非都是炭，如金刚石、元素形成的单质并非都是炭，如金刚石、石墨等石墨等. “碳碳”和和“炭炭”有什么不同有什么不同？ 碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无定形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭定形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭和炭黑等和炭黑等。二、无定形碳二、无定形碳木炭木炭活性炭活性炭焦炭焦炭炭黑炭黑无定形碳无定形碳 用用 途途净水剂、脱色剂、去味剂、净化剂净水剂、脱色剂、去味剂

28、、净化剂冶炼金属、生产水煤气（冶炼金属、生产水煤气（H2+CO）油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂做燃料、吸附剂、制造黑火药做燃料、吸附剂、制造黑火药吸附作用：吸附作用：气体或溶液里气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的物质被吸附在固体表面的作用，叫做的作用，叫做吸附作用吸附作用。 演示实验演示实验2：木炭吸附色素（红墨水）：木炭吸附色素（红墨水）结论：红色变浅或消失结论：红色变浅或消失演示实验演示实验3：木炭吸附红棕色的二氧化氮气体：木炭吸附红棕色的二氧化氮气体结论：红棕色变浅或消失结论：红棕色变浅或消失活性炭制备过程中采用高压水蒸气将孔中活性炭制备过程中采用高压水蒸气将孔中的油除去，其结构中的外表面（表面积和的油除去，其结构中的外表面（表面积和其体积之比）比木炭更大，因而活性炭的其体积之比）比木炭更大，因而活性炭的吸附性能比木炭更强吸附性能比木炭更强。木炭和活性炭具有较强的吸附能力是由它木炭和活性炭具有较强的吸附能力是由它们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部疏松多孔，因而跟气体或溶液接触的表面疏松多孔，因而跟气体或溶液接触的表面积就很大，这样它们就很容易吸附一些气积就很