第六單元《碳和碳的氧化物》 課題1金剛石、石墨和C60課件

第六單元碳和碳的氧化物金剛石石墨碳60課題1、金剛石、石墨和C60由同種元素組成的純凈物叫做什么?-----單質(zhì)同種元素可以組成不同的單質(zhì)嗎?------可以!例如:氧元素組成氧氣和臭氧，磷元素組成紅磷和白磷。碳元素也可以組成不同的單質(zhì)!金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)。研究表明:世界最大的寶石金剛石庫(kù)利南

南非之星(StarofSouthAfrica)

一:碳的單質(zhì)1、金剛石——高貴華麗的碳單質(zhì)含有雜質(zhì)的金剛石帶有顏色鉆石裝飾品天然金剛石鉆石鉆頭玻璃刀用金剛石刻劃玻璃切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等1、金剛石——高貴華麗的碳單質(zhì)

金剛石的碳原子在空間構(gòu)成連續(xù)的，堅(jiān)固的骨架的結(jié)構(gòu)，所以堅(jiān)硬。

純凈的金剛石是一種無(wú)色透明的、正八面體形狀的固體，硬度大，不導(dǎo)電。1、金剛石——高貴華麗的碳單質(zhì)

是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體。石墨很軟，有滑膩感。在紙上畫(huà)過(guò)能留下深灰色的痕跡。此外，石墨還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。2、石墨——最軟的礦物之一

用石墨做電極用石墨和粘土粉末混合制鉛筆芯石墨耐高溫，可以制成坩堝來(lái)熔煉金屬

石墨炸彈是美國(guó)制造的一種可使供電系統(tǒng)短路而導(dǎo)致癱瘓的新式炸彈。石墨炸彈實(shí)際上是集束炸彈的變種，它在目標(biāo)上空爆炸，釋放出無(wú)數(shù)“易拉罐”大小的小炸彈，這些內(nèi)裝碳纖

維的小炸彈隨即在更大的區(qū)域爆炸，形成大范圍的碳纖維云，這些碳纖維可使供電系統(tǒng)短路而癱瘓。開(kāi)眼界了！圖6-10石墨導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)

一、碳的單質(zhì)為什么能用石墨作電極?

因?yàn)槭哂辛己玫膶?dǎo)電性。能換成鉛筆芯嗎？此處用石墨作電刷，這是利用了石墨的哪些性質(zhì)？煉鋼爐用石墨作電極，這是利用了石墨的哪些性質(zhì)？

石墨的碳原子呈平面層狀結(jié)構(gòu),層與層之間作用力小，所以質(zhì)軟。有滑感。鉛筆中的HB：H代表Hard，堅(jiān)硬的；B代表Black，黑的。6B最軟，顏色最深；6H最硬，HB軟硬適中。鉛筆里面其實(shí)不含鉛，是石墨和黏土混合而成的混合物你了解鉛筆嗎？

生活小運(yùn)用【思考】

如果有一把長(zhǎng)期不用而生銹的鐵鎖，怎樣可以輕易打開(kāi)？可以把鉛筆芯的粉末放到鎖孔里，因?yàn)殂U筆芯的成分中有石墨，石墨具有潤(rùn)滑性，可以做潤(rùn)滑劑?！居懻摗慷际怯商荚亟M成的單質(zhì)，物理性質(zhì)為什么會(huì)有如此大的差異？金剛石結(jié)構(gòu)圖石墨結(jié)構(gòu)圖碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同，是因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌?0結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途決定決定反映反映判斷同種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)：1、組成元素相同2、原子結(jié)構(gòu)相同小知識(shí)“碳”與“炭”“碳”：涉及到元素時(shí)（如：碳原子、碳元素、碳單質(zhì)、碳的化合物、二氧化碳、一氧化碳等。）“炭”：指物質(zhì)時(shí)（如：木炭、焦炭、活性炭、炭黑。）3、無(wú)定形碳：——混合物

無(wú)定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。

木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因而具有吸附能力，但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。木炭是一種灰黑色的多孔性固體，燃燒時(shí)，產(chǎn)生很少的煙，火焰很小

電子顯微鏡下看到的木炭結(jié)構(gòu)

如果將1

cm3的木炭的表面積平鋪開(kāi)來(lái)，約有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那樣大。木炭和活性炭為什么具有吸附能力？木炭和活性炭具有較強(qiáng)的吸附能力是由它們疏松多孔的結(jié)構(gòu)決定的。由于它們內(nèi)部疏松多孔，因而跟氣體或溶液接觸的表面積就很大，這樣它們就很容易吸附一些氣體或色素等物質(zhì)。2/6/202325可以收集到碳黑用蠟燭燒冷碟子，收集炭黑的原理:蠟燭是由石蠟制造的。石蠟是從石油或頁(yè)巖油的含蠟餾分經(jīng)冷榨或溶劑脫蠟而制得，因此為非晶體，含有許多無(wú)定形物質(zhì)。完全燃燒后生成二氧化碳和水，當(dāng)蠟燭上方放置一個(gè)冷盤(pán)子的時(shí)候，上部火焰溫度遇冷，不完全燃燒，很多無(wú)定形物質(zhì)留下形成炭黑。

在自來(lái)水廠凈化水的過(guò)程中,用到一種有吸附作用的物質(zhì),請(qǐng)問(wèn)這種物質(zhì)是什么?活性炭活性炭防毒面具濾毒罐輔助材料活性炭的吸附作用比木炭還要強(qiáng)，防毒面具里的濾毒罐就是利用活性炭來(lái)吸附毒氣的。木炭、活性炭的吸附性

利用木炭的這個(gè)性質(zhì)來(lái)吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素，也可以用它來(lái)吸附有異味的物質(zhì)。：木炭（或活性炭）的吸附性吸附物理紅色褪去，溶液變成無(wú)色活動(dòng)與探究

如圖所示,向盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的集氣瓶里投入幾小塊烘烤過(guò)的木炭,會(huì)出現(xiàn)什么樣的想象,為什么?

木炭.活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它具有吸附能力。利用木炭.活性炭的吸附性來(lái)吸附色素.氣味和有毒氣體等物質(zhì)。木炭的用途高性能木炭填充的枕頭木炭做成的小盆飾活性炭的用途食品脫色冰箱去味劑

一、碳的單質(zhì)煉鋼鐵用的焦炭炭黑用途2/6/202333焦炭

煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過(guò)程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）。

焦炭作燃料和冶煉

能否人工制造金剛石?接近高科技：金剛石的用途很廣泛，但天然存在的量很少，而且多數(shù)顆粒很小，無(wú)法滿足人們的需求。因此人們提出了金剛石的人工制造問(wèn)題。由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，所以人們把注意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來(lái)。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑，在1600～1800℃和5×109～6×109帕的條件下，以石墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)約20噸的人造金剛石。我國(guó)第一顆人造金剛石于1962年研制成功。現(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠。讓你知道石墨可以制成金剛石嗎？此變化是物理變化還是化學(xué)變化？石墨可以制成金剛石；此變化是化學(xué)變化。2/6/2023383.神奇的碳單質(zhì)分子——C60

一、碳的單質(zhì)請(qǐng)說(shuō)出圖文中給出的信息。⒈C60是一種分子。⒉每個(gè)C60的分子是由60個(gè)碳原子構(gòu)成。⒊C60分子的結(jié)構(gòu)形似足球，性質(zhì)很穩(wěn)定。C60的平面圖C60的立體圖廣泛的應(yīng)用前景：

氣體貯存，有感覺(jué)功能的傳感器，增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度，新型的催化劑，光學(xué)應(yīng)用,殺傷癌細(xì)胞,超導(dǎo)應(yīng)用。C60，它是美國(guó)休斯頓大學(xué)的克羅脫（Kroto,H.W.)和史沫萊(Smalley,r.e.)等人在1985年發(fā)現(xiàn)的。我國(guó)北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出了C60分子C60C60:C70更新的碳單質(zhì)：C240C540C80

一、碳的單質(zhì)5.高新科技——納米碳管

這是一種非常奇特的材料，它是石墨中一層或幾層碳原子卷曲而成的籠狀“纖維”，內(nèi)部是空的，外徑只有幾納米到幾十納米。這樣的材料很輕，很結(jié)實(shí)。它的密度是鋼的1/6，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。用這樣輕而柔軟、又非常結(jié)實(shí)的材料作防彈衣是再好不過(guò)的了。如果用納米碳管做繩索，是惟一可以從月球掛到地球表面，而不被自身質(zhì)量所拉斷的繩索。如果用它做成“地球——月球”乘人的電梯，人們?cè)谠虑蚨ň泳秃苋菀琢恕?/6/202345碳單質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)金剛石石墨碳60原因是：雖都是由碳元素組成的單質(zhì)，但碳原子的排列方式不同。金剛石、石墨和C60分子的物理性質(zhì)差異

較大的原因：可見(jiàn)：不同種元素可以組成不同物質(zhì)，而同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)。46

練習(xí)鉛筆芯鉆

石電車(chē)電刷電爐電極玻璃刀鉆井鉆頭不透明細(xì)鱗片狀固體優(yōu)良的導(dǎo)電性能正八面體形狀固體深灰色、有金屬光澤很軟、有滑膩感天然存在最硬的物質(zhì)無(wú)色透明請(qǐng)將下列相關(guān)的內(nèi)容畫(huà)連線：結(jié)構(gòu)

性質(zhì)

用途決定反映決定反映2/6/2023472、繼發(fā)現(xiàn)C60后C70也已經(jīng)制得,下列有關(guān)C70的說(shuō)法正確的是()A.它是一種化合物B.它是一種單質(zhì)，并且它是有C70分子構(gòu)成的。C.它是一種混合物D.它的相對(duì)分子質(zhì)量是840B、D

一、碳的單質(zhì)小結(jié)⒈不同的元素可以組成不同的物質(zhì)；同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)。如：金剛石、石墨和C60分子等都是由碳元素組成的單質(zhì)。3.木炭、活性炭具有吸附性。原因是它們都有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。

2.金剛石、石墨物理性質(zhì)不同的原因是碳原子排列順序不同。⒋物質(zhì)的一切外在表現(xiàn)都是由其內(nèi)在因素決定的。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)；性質(zhì)決定用途。用碳筆畫(huà)的古字畫(huà)北宋黃庭堅(jiān)用墨（用炭黑等制成）寫(xiě)的字兩幅明清時(shí)代祖先的古畫(huà)(見(jiàn)上圖)。古畫(huà)高2米，寬1米，用天然碳素粉墨畫(huà)成，線條勾勒清晰。距今約有300多年的歷史，是當(dāng)今同類(lèi)古畫(huà)保存比較好的兩幅.

我國(guó)古代一些書(shū)法家、畫(huà)家用墨（用炭黑等制成）書(shū)寫(xiě)或繪制的字畫(huà)能夠保存很長(zhǎng)時(shí)間而不變色，這是為什么呢？

這是因?yàn)樵诔叵拢嫉幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，碳受日光照射或與空氣、水分接觸，都不容易起變化的緣故。

生活小運(yùn)用【思考】例如把木制的電線桿在埋入地下前，將其表面燒焦，其目的是什么？目的就是為了讓電線桿不易腐爛，可以保存久一些?？墒翘伎梢栽谘鯕庵腥紵趺纯梢哉f(shuō)它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定呢？請(qǐng)思考：是什么決定碳在常溫下性質(zhì)不活潑,而在高溫下性質(zhì)活潑呢？元素的化學(xué)性質(zhì)和元素原子結(jié)構(gòu)中哪部分關(guān)系最為密切？最外層電子數(shù)！碳原子的最外層電子數(shù)為4，既不容易得到電子，也不容易失去電子，所以常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)：碳的化學(xué)性質(zhì)：1、常溫下的穩(wěn)定性；古字畫(huà)、焦木桿2、高溫下的活潑性。點(diǎn)燃點(diǎn)燃2、碳具有可燃性怎樣證明金剛石和石墨都是由碳元素組成？討論：答：高溫下將純凈的金剛石和石墨燃燒，得到的唯一產(chǎn)物都是CO2。證明純凈的金剛石和石墨都是由碳元素組成的。2/6/202357碳和某些氧化物的反應(yīng)：C+2CuO2Cu+CO2高溫黑色粉末逐漸變成光亮的紅色澄清石灰水變成白色渾濁

現(xiàn)象與結(jié)論：----有銅生成----有二氧化碳生成金屬網(wǎng)罩集中火焰提高溫度請(qǐng)看視頻1.試管為什么要略向下傾斜？2.火焰上罩網(wǎng)罩的作用是什么？3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為什么要先從石灰水中取出導(dǎo)氣管再熄滅酒精燈？4.反應(yīng)的現(xiàn)象，化學(xué)方程式？3.碳跟某些氧化物的反應(yīng)1.試管為什么要略向下傾斜？防止冷凝的水流到熱的試管底部使試管炸裂。2.火焰上罩網(wǎng)罩的作用是什么？因?yàn)槟咎颗c氧化銅反應(yīng)的溫度要求較高，用網(wǎng)罩使火焰集中，提高溫度。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為什么要先從石灰水中取出導(dǎo)氣管再熄滅酒精燈？防止石灰水倒吸入熱的試管使試管炸裂。4.反應(yīng)的現(xiàn)象（1）試管粉末中有紅色的物質(zhì)出現(xiàn)；（2）澄清的石灰水變渾濁。2Cu+2CuO

+C高溫CO2↑60觀察這個(gè)方程式，看看有什么特點(diǎn)？C+2CuO2Cu+CO2高溫象這種，含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)，就叫做：還原反應(yīng)。例如：氧化銅失去氧變成銅單質(zhì)，我們就說(shuō)它被還原了。我會(huì)分析CuO：我的氧不見(jiàn)了，我終于被還原了！C：我能奪取別人的氧，能把別人還原，我的還原性很厲害吧在上述反應(yīng)里：氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅，這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)，叫還原反應(yīng)。而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，具有還原性，叫還原劑。在上述反應(yīng)里：碳是還原劑，在反應(yīng)中被氧化；氧化銅是氧化劑，其具有氧化性C+2CuO2Cu+CO2高溫由此可見(jiàn)：物質(zhì)除了與單質(zhì)氧反應(yīng)外，也能與化合態(tài)的氧反應(yīng)，但都是氧化反應(yīng)。利用碳的還原性可以做什么用途呢？冶煉金屬——把金屬氧化物中的金屬還原出來(lái)。例如：2Fe2O3+3C

4Fe+3CO2

高溫2WO3+

3C