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1、金刚石金刚石石墨石墨碳碳60课题1金刚石、石墨和C60学习目标：学习目标：1 1知道几种碳单质组成、结知道几种碳单质组成、结构、性质、用途的异同。构、性质、用途的异同。2 2知道同一种元素可以组成知道同一种元素可以组成不同的物质，认识物质的多不同的物质，认识物质的多样性样性。 可以，例如：氧元素可以组成氧气和可以，例如：氧元素可以组成氧气和臭氧两种不同的单质，磷元素可以组成红臭氧两种不同的单质，磷元素可以组成红磷和白磷两种不同的单质。磷和白磷两种不同的单质。想一想想一想【温故知新温故知新】 什么叫单质？什么叫单质？1.同种元素可以组成不同的单质吗金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60不是同一不是同
2、一种物质种物质，是由碳元素组成的，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是由同一种元素组成的物质可以是单质单质（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的混合物混合物,但绝不是但绝不是化合物化合物。如：如：金刚石金刚石石墨石墨C60自学提示自学提示: :阅读教材阅读教材104104页页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？1.金刚石金刚石 高贵华丽的碳单质高贵华丽的碳单质性性性性
3、质质质质用用用用 途途途途 无色透明、正八面体形无色透明、正八面体形无色透明、正八面体形无色透明、正八面体形状的固体。状的固体。状的固体。状的固体。 经仔细琢磨后，成为装经仔细琢磨后，成为装经仔细琢磨后，成为装经仔细琢磨后，成为装饰品饰品饰品饰品钻石。钻石。钻石。钻石。 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。 自然界中存在的最硬物质。自然界中存在的最硬物质。自然界中存在的最硬物质。自然界中存在的最硬物质。世世界界最最大大的的宝宝石石金金刚刚石石库库利利南南 1905年年1月月25日，南非的普列米尔矿
4、山（亦称总理矿日，南非的普列米尔矿山（亦称总理矿) ,3106克拉，即克拉，即621.2克。体积约为克。体积约为56.5l0cm，相当于一个成年男子的拳头。它纯凈透明，带有淡蓝，相当于一个成年男子的拳头。它纯凈透明，带有淡蓝色调，是最佳品级的宝石金刚石。一直到现在，它还是世界上发现的最大的宝石色调，是最佳品级的宝石金刚石。一直到现在，它还是世界上发现的最大的宝石金刚石。金刚石。库利南库利南1 1号号“非洲之星第非洲之星第”也就也就是是“库利南库利南1号号”，重重530.2克拉，为水克拉，为水滴形，琢磨了滴形，琢磨了74个面。个面。它也是现今世界上最它也是现今世界上最大的钻石，镶在英国大的钻石，
5、镶在英国国王的令牌上国王的令牌上.库利南库利南2号号 “非洲之星第非洲之星第”，重，重317.4克拉，外观方形，克拉，外观方形，磨有磨有64个面。它是世个面。它是世界上第二大的钻石，界上第二大的钻石，现镶在英国国王王冠现镶在英国国王王冠下方的正中。下方的正中。 举世瞩目的常林钻石举世瞩目的常林钻石 1977年年12月月21日，山东省临沭县华桥乡日，山东省临沭县华桥乡常林村常林村,重量是重量是158.7860克拉克拉. 自学提示自学提示:阅读教材阅读教材104104页页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？石墨石墨 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
6、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石墨石墨 平凡多能的碳单质平凡多能的碳单质石墨的用途石墨的用途 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。 为什么能用石墨制作铅笔芯为什么能用石墨制作铅笔芯?用用6 B铅笔作的素描画铅笔作的素描画 因为石墨是深灰色、有金因为石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固属光泽、不透明的细磷片状固体；石墨很软。体；石墨很软。
7、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、最软，颜色最深；含石墨最多、最软，颜色最深；6H含石墨较少、最硬，含石墨较少、最硬，HB居中。居中。写字、制图等写字、制图等考试填涂、素描、考试填涂、素描、眉笔眉笔铅笔其实不含铅，铅笔其实不含铅，除了除了石墨石墨外还含有少量的外还含有少量的黏土黏土。 为什么能用石墨作电极为什么能用石墨作电极? 因为石墨因为石墨具有良好的导具有良好的导电性。电性。能换成铅笔芯吗？能换成铅笔芯吗？ 此处用石墨作电刷，这此处用石墨作电刷，这是利用了石墨的哪些性质？是利用了石墨的哪些性质？ 炼钢炉用石炼钢炉
8、用石墨作电极，这是墨作电极，这是利用了石墨的哪利用了石墨的哪些性质？些性质？ 在电车顶上的两根导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、熔石墨具有润滑性、导电性、熔点高、点高、化学性质稳定。化学性质稳定。生锈的铁锁生锈的铁锁家里生了锈的锁用钥匙不能把它打开，家里生了锈的锁用钥匙不能把它打开，该怎么办呢？该怎么办呢？ 你只要去找一支你只要去找一支“2B2B”铅笔，把铅笔，把铅笔芯的粉末放到锁孔里。过一会，铅笔芯的粉末放
9、到锁孔里。过一会，你就能轻而易举的将锁打开了！你就能轻而易举的将锁打开了！这就是利用了石墨的（这就是利用了石墨的（ ）。）。 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，它们是杂质构成的，它们是混合物混合物，称，称为为无定形碳无定形碳。焦焦炭炭炭雕炭雕活性活性炭炭炭炭黑黑木木炭炭木炭、活性炭的吸附性木炭、活性炭的吸附性 木炭和活性炭都是由石墨的木炭和活性炭都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的。微小晶粒和少量杂质构成的。 右图所示是利用了活性炭的右图所示是利用了活性炭的什么性质什
10、么性质? 在自来水厂净化水的过程在自来水厂净化水的过程中中,用到活性炭用到活性炭，目的是吸附有，目的是吸附有色有味的物质，就是利用了活色有味的物质，就是利用了活性炭的吸附性。性炭的吸附性。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？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？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：阅读教材自学提示：阅读教材105页页吸附作用：吸附作用：气体或溶液里的物质被吸附在固体气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的作用，叫做表面的作用，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
11、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 电电子显微子显微镜下看镜下看到的木到的木炭结构炭结构 如果将如果将1 cm3的的木炭的表面积平铺开木炭的表面积平铺开来，约有一个标准足来，约有一个标准足球场那样大。球场那样大。讨论：讨论：讨论：讨论：你认为吸附的你认为吸附的你认为吸附的你认为吸附的 过程是物理变化，过程是物理变化，过程是物理变化，过程是物理变化， 还是化学变化呢？还是化学变化呢？还是化学变化呢？还是化学变化呢？ 木木 炭炭 的的 用用 途途木炭做成的木炭做成的木炭做成的木炭做成的小盆饰小盆饰小盆饰小盆饰活性炭的用途活性炭的用途食品脱色食品脱色食品脱色食品脱色冰冰冰冰
12、箱箱箱箱去去去去味味味味剂剂剂剂活性炭活性炭防毒面具防毒面具滤毒罐滤毒罐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 辅助辅助材料材料 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，火焰很小火焰很小结构结构用途用途木木炭炭活活性性炭炭疏疏松松多多孔孔的的结结构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、制糖工业里脱色制
13、白糖色制白糖炭黑用途炭黑用途炼钢铁用的焦炭炼钢铁用的焦炭物质物质用途用途炭黑炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮油和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性。胎制品的耐磨性。焦炭焦炭 冶炼金属冶炼金属木炭、活性炭、炭黑、焦炭的用途木炭、活性炭、炭黑、焦炭的用途木木 炭炭取暖、取暖、写生、写生、吸附吸附活性炭活性炭炭炭 黑黑焦焦 炭炭吸附吸附( (气味、气味、色素）防毒色素）防毒面具面具颜料、油墨、颜料、油墨、鞋油、增加轮鞋油、增加轮胎耐磨性胎耐磨性还原剂、还原剂、冶炼金冶炼金属属7. C60是由什么构成的？是由什么构成的？与金刚石、石墨的构成是否相同？与金刚石、石墨的
14、构成是否相同？自学提示自学提示:阅读教材阅读教材105页页C60 神奇的碳单质分子神奇的碳单质分子C60 的分子结构 请请说出图说出图文中给文中给出的信出的信息。息。 C60是分子。是分子。 每个每个C60的分子是由的分子是由60个个碳原子构成。碳原子构成。 C60分子的结构形似足球。分子的结构形似足球。 4. C60是单质。是单质。 C60C70C240C540C70纳米碳管纳米碳管高新科技高新科技高新科技高新科技 纳米碳管纳米碳管 这是一种非常奇特这是一种非常奇特这是一种非常奇特这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一的材料，它是石墨中一的材料，它是石墨中一的材料，它是石墨中一层或几层碳原子卷
15、曲而层或几层碳原子卷曲而层或几层碳原子卷曲而层或几层碳原子卷曲而成的笼状成的笼状成的笼状成的笼状“ “纤维纤维纤维纤维” ”，内，内，内，内部是空的，外径只有几部是空的，外径只有几部是空的，外径只有几部是空的，外径只有几纳米到几十纳米。这样纳米到几十纳米。这样纳米到几十纳米。这样纳米到几十纳米。这样的材料很轻，很结实。的材料很轻，很结实。的材料很轻，很结实。的材料很轻，很结实。它的密度是钢的它的密度是钢的它的密度是钢的它的密度是钢的1/61/6，而强度却是钢的而强度却是钢的而强度却是钢的而强度却是钢的100100倍倍倍倍。石墨烯 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的
16、，作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。 在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈杰姆和克斯特亚诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。 他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。 因此，两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。 石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体，也是目前世界上最薄的材料几片放在一起的直
17、径只有一个原子大，令其看上去其实是透明因石墨烯获诺贝尔奖的科学家用石墨烯制造出柔性透明触摸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的微观结构的微观结构图，分析它们物理性质存在差异的原图，分析它们物理性质存在差异的原因是什么？因是什么？自学提示自学提示9.通过学习，你可以得出物质的结通过学习，你可以得出物质的结构、性质和用途之间存在什么关系构、性质和用途之间存在什么关系吗？请用适当的语言填空。吗？请用适当的语言填空。自学提示自学提示结结 构构 性性 质质 用用 途途决决决决 定定定定反反反反 映映映映决决决决 定定定定反反反反 映映映映1、寒冷的
18、冬季、寒冷的冬季,甘愿燃烧自己甘愿燃烧自己,温暖别人温暖别人,这是这是 。2、吸进的是毒气、废气，把清新的空气留给、吸进的是毒气、废气，把清新的空气留给人们，这是人们，这是 。3、在纸上写写画画，磨去的是它的身体，留、在纸上写写画画，磨去的是它的身体，留下的是知识和真理，它是下的是知识和真理，它是 。4、虽然雍容华贵，但也乐意做划玻璃的小事、虽然雍容华贵，但也乐意做划玻璃的小事 。5、出生时间不长，超导方面功德无量，这是、出生时间不长，超导方面功德无量，这是 。 木炭木炭 活性炭活性炭石墨石墨金刚石金刚石C60能力提升能力提升1、活性炭可以做电冰箱的除味剂、活性炭可以做电冰箱的除味剂,这是利这
19、是利用它的用它的( )A、氧化性、氧化性 B、还原性、还原性 C、吸附性、吸附性 D、挥发性、挥发性2、活性炭和木炭能使红棕色、活性炭和木炭能使红棕色NO2气体及红气体及红墨水褪色是因为（墨水褪色是因为（ ）A、它们都呈颗粒状，而且是黑色、它们都呈颗粒状，而且是黑色B、它们的主要成分是碳、它们的主要成分是碳C、它们有疏松多孔的结构、它们有疏松多孔的结构D、它们的密度小、它们的密度小 CC3 3、如下图所示，中盛有红棕色二氧化氮气体、如下图所示，中盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块活性炭，最终观察到红棕的集气瓶里放几小块活性炭，最终观察到红棕色色 ( (填填“变深变深”或或“消失消失”或或
20、“不变不变”) )，漏斗中液面，漏斗中液面 ( (填填“上升上升”或或“下下降降”或或“不变不变”) )。其原因为：活性炭具有。其原因为：活性炭具有 作用，使瓶中气体压强作用，使瓶中气体压强 外界大气压。外界大气压。消失消失上升上升吸附吸附小于小于小小 结结不同的元素可以组成不同的物质；同一种元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。素也可以组成不同的物质。3.木炭、活性炭具有木炭、活性炭具有吸附性吸附性。原因是它们都。原因是它们都有有疏松多孔疏松多孔的结构。的结构。 2.金刚石、石墨物理性质不同的原因是金刚石、石墨物理性质不同的原因是碳原碳原子排列顺序不同子排列顺序不
21、同。物质的物质的结构结构决定决定性质性质；性质性质决定决定用途用途。如：如：金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60分子等都是由碳元素分子等都是由碳元素组成的单质。组成的单质。特别提示特别提示 “碳碳”：碳元素，属于化学用语。在书写元：碳元素，属于化学用语。在书写元素名称素名称 和碳的单质及碳的化合物等用到。和碳的单质及碳的化合物等用到。 “炭炭”：不是化学用语，无定形碳是人工：不是化学用语，无定形碳是人工制造的碳单质，都含有少量杂质为表示区别，制造的碳单质，都含有少量杂质为表示区别，常写：木炭常写：木炭,活性活性 炭，焦炭，炭黑等。炭，焦炭，炭黑等。 石墨在一定条件下转化成金刚石是什么变化 ？ 是化学变化，因为石墨和金刚石是两种不同的物质。 金刚石是钢吗？铅笔芯是铅吗？
