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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？学习目标：学习目标：了解金刚石、石墨和了解金刚石、石墨和C C6060的微观构成、物的微观构成、物理性质和用途。理性质和用途。学习重点：学习重点：金刚石、石墨的物理性质和用途。金刚石、石墨的物理性质和用途。学习难点：学
3、习难点：金刚石、石墨和金刚石、石墨和C C6060的微观构成的对比。的微观构成的对比。 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
4、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。的混合物。如：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
5、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成为璀璨夺目的装饰品璨夺目的装饰品钻石钻石金刚石金刚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金刚石金刚石 坚硬坚硬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
6、加工坚硬的金大理石或加工坚硬的金属等。属等。 碳的单质碳的单质碳的单质碳的单质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 质质用用 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，折光率状的固体，折光率状的固体，折光率状的固体，折光率2.422.42，具，具，具，具有强色散性。有强色散性。有强色散性。有强色散性。 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
7、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。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明的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。的细
8、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。 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、熔点高。石墨具有润滑性、导电性、熔点高。5. 木炭、焦炭、活性
9、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。比较碳比较碳与炭的与炭的区别：区别：“碳碳”：“炭炭”：是是元素的名称，是核元素的名称，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
10、，习惯上习惯上用碳，用碳，如如“炽炽热的碳热的碳”“当碳当碳燃烧时燃烧时”。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么性质? 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活活性性炭炭制制备备过过程程中中采采用用高高压压水水蒸蒸气气将将孔孔中中的的油油除除去去，其其结结构构中中的的外外表表面面（表表面面积积和和其其体体积积之之比比）比比木木炭炭更更大大，因因而而活活性性炭炭的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
11、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们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部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 途途高性能木炭填充的枕头高性能木炭填充的枕头高性能木炭填充的枕头高性能木炭填充的枕头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箱箱箱箱去去去去味味味味剂剂剂剂结构结构用途用途木木炭炭活活性性
12、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、吸收有异味的异味的物质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，火焰很小火焰很小炼钢铁用的焦炭炼钢铁用的焦炭炭黑炭黑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
13、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； C60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
14、行中？究正在进行中？自学提示自学提示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。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？自学提示自学提示碳碳单质的不同结构单质的不同结构金刚石金刚石石墨石墨碳碳60609.通过通过3、4、7、8问，你可以得出问
15、，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 碳的单质碳的单质碳的单质碳的单质金刚石金刚石石石 墨墨外外 观观光光 泽泽硬硬 度度导电性导电性用用 途途比较金刚石和石墨的性质和用途比较金刚石和石墨的性质和用途钻石王冠钻石王冠钻石王冠钻石王冠工业石墨工业石墨工业石墨工业石墨无色透明无色透明无色透明无色透明正八面体状晶体正八面体状晶体正八面体状晶体正八面体状晶体深灰色鳞片状固体深灰色鳞片状固体深灰色鳞片状固体深灰色鳞片状固体加工琢磨后加工琢磨后加工琢磨后加工琢磨后有夺目光泽有夺目光泽有夺目光
16、泽有夺目光泽略有金属光泽略有金属光泽略有金属光泽略有金属光泽自然界最硬物质自然界最硬物质自然界最硬物质自然界最硬物质最软矿物质之一最软矿物质之一最软矿物质之一最软矿物质之一无无无无良好良好良好良好电极、铅笔芯、润电极、铅笔芯、润电极、铅笔芯、润电极、铅笔芯、润滑剂等滑剂等滑剂等滑剂等钻头、切刀、刻刀、钻头、切刀、刻刀、钻头、切刀、刻刀、钻头、切刀、刻刀、装饰品等装饰品等装饰品等装饰品等 练练 习习钻钻 石石电炉电极电炉电极不透明细鳞片状固体不透明细鳞片状固体优良的导电性能优良的导电性能正八面体形状固体正八面体形状固体深灰色、有金属光泽深灰色、有金属光泽很软、有滑腻感很软、有滑腻感天然存在最硬的
17、物质天然存在最硬的物质 无无 色色 透透 明明请将下列相关的内容画连线请将下列相关的内容画连线：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？自学提示自学提示小结小结v金刚石、石墨、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，都是由碳元素组成的单质，由于碳原子排列方式不同，使它们的物理性由于碳原子排列方式不同，使它们的物理性质各不相同，从而具有不同的用
18、途。质各不相同，从而具有不同的用途。v物质的结构决定了物质的性质，物质的性质物质的结构决定了物质的性质，物质的性质在很大程度上决定物质的用途。在很大程度上决定物质的用途。HOME“钻石恒久远，一颗永流传钻石恒久远，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。不活泼不活泼碳的化学性质碳的化学性质v在常温下，碳的化学性质不活泼。在常温下，碳的化学性质不活泼。v如果温度升高，碳的活泼性又会如何呢
19、？如果温度升高，碳的活泼性又会如何呢？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)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。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。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
20、 2的的反应：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)碳跟氧气的反应碳跟氧气的反应v每每12份质量的份质量的C跟跟32份质量的份质量的O2完全反应，生完全反应，生成了成了44份质量的份质量的CO2。 碳充分燃烧碳充分燃烧v24份质量的份质量的C，需要需要64份质量的份质量的O2，才可以充才可以充分燃烧。分燃烧。C + O2点燃点燃CO2碳跟氧气的反应碳跟氧气的反应v若只有若只有32份质量的份质量的O2，C就不能充分燃烧，就不能充分燃烧，只可以生成只可以生成CO。2C + O
21、2点燃点燃2CO每每24份质量的份质量的C跟跟32份质量的份质量的O2完全反应，完全反应，生成了生成了56份质量的份质量的CO。碳不充分燃烧碳不充分燃烧碳的化学性质碳的化学性质v金刚石、石墨等碳单质都是由碳元素组成的，因金刚石、石墨等碳单质都是由碳元素组成的，因此它们具有共同的化学性质此它们具有共同的化学性质v木头电线杆或木桩在埋入地下之前，常要把埋入木头电线杆或木桩在埋入地下之前，常要把埋入地下的一部分木头表面稍稍烤焦。这是为什么？地下的一部分木头表面稍稍烤焦。这是为什么？ 木头烤焦以后就变成了木炭，木炭与空气、水分木头烤焦以后就变成了木炭，木炭与空气、水分接触不容易发生反应，可以保存较长的
22、时间。接触不容易发生反应，可以保存较长的时间。碳跟某些氧化物的反应碳跟某些氧化物的反应v演示：演示：实验实验6-2 现象：澄清的石灰水变浑浊，试管内的黑色现象：澄清的石灰水变浑浊，试管内的黑色粉末有红色物质出现。粉末有红色物质出现。C + 2CuO高温高温2Cu + CO2氧化铜失去氧变成单质铜氧化铜失去氧变成单质铜含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应还原反应。碳的还原性碳的还原性v木炭是使氧化铜还原为铜的物质，木炭具有木炭是使氧化铜还原为铜的物质，木炭具有还原性还原性，作，作还原剂还原剂。v单质碳的还原性可用于冶金工业单质碳的还原性可用于冶金工业v焦炭
23、还原氧化铁焦炭还原氧化铁3C + 2Fe2O3高温高温4Fe + 3CO2HOMEH2和和C还原还原CuO实验比较实验比较实实验验装装置置图图H2和和C还原还原CuO实验比较实验比较实实验验装装置置图图H H2 2和和C C还原还原CuOCuO实验现象比较实验现象比较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 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：
24、方程式：C+ ZnO =C+Zn+CO2Fe+CO2 Fe2O3 =2433高温高温22高温高温新鲜动物血清C C与与COCO2 2的的反应反应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)高温高温小结小结碳碳在常温时很稳定，在加热或高温在常温时很稳定，在加热或高温条件下具有可燃性和还原性条件下具有可燃性和还原性。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性质稳定（D）A: 只有只有aB: a和和cC: a和和d
25、D: a、c和和d1、有红棕色二氧化氮气体的空气通过装有活性、有红棕色二氧化氮气体的空气通过装有活性 炭炭的的玻玻璃璃管管后后气气体体颜颜色色消消失失，主主要要因因为为（ ） A二二氧氧化化氮氮气气体体跟跟活活性性炭炭发发生生了了化化合合反反应应 B二氧化氮气体被活性炭吸附了，未发生化学二氧化氮气体被活性炭吸附了，未发生化学 变化变化C二氧化氮被活性炭分解了二氧化氮被活性炭分解了 D二氧化氮被活性炭还原成了无色物质二氧化氮被活性炭还原成了无色物质 练习题：练习题：B2、金刚石和石墨的物理性质有很大的、金刚石和石墨的物理性质有很大的 差异的原因是（差异的原因是（ ）A.金刚石不含杂质，而石墨含杂质金刚石不含杂质，而石墨含杂质B.金刚石是单质，而石墨是化合物金刚石是单质，而石墨是化合物C. 金刚石和石墨里碳原子的排列不同金刚石和石墨里碳原子的排列不同D.金刚石和石墨是由不同元素组成的金刚石和石墨是由不同元素组成的C3、1985年，科学家们发现了一种新的物年，科学家们发现了一种新的物 质，其化学式为质，其化学式为C60，下列关于下列关于C60的的 说法正确的是（说法正确的是（ ） A. C60是由是由60个碳分子所构成个碳分子所构成 B. C60的相对分子质量为的相对分子质量为720 g C. C60是一种新型化合物是一种新型化合物 D. C60是一种单质碳是一种单质碳D谢谢大家！
