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1、第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物课题课题1 金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60 1神神 奇奇 的的 碳碳 碳是一种常见元素，平凡但又碳是一种常见元素，平凡但又神奇神奇, ,它不仅广泛存在于宇宙中它不仅广泛存在于宇宙中, ,而而且是一切生命体最重要的元素且是一切生命体最重要的元素 。同一种元素碳，既可以排列出世界同一种元素碳，既可以排列出世界上最坚硬的钻石，也可以造就出世上最坚硬的钻石，也可以造就出世界上最软的石墨界上最软的石墨 。此外还有神通。此外还有神通广大的活性炭，令人讨厌的宝贝广大的活性炭，令人讨厌的宝贝碳黑碳黑 ，如今科学家不单运用现代，如今科学家不单运用现代科技进行科技
2、进行“点石成金点石成金”，更能合成，更能合成具有奇异性能的碳纤维、具有奇异性能的碳纤维、C C6060、碳、碳纳米管等。纳米管等。2金刚石金刚石石墨石墨C60一一 碳的碳的几种不同的单质几种不同的单质3性质有何不同？金刚石、石墨、金刚石、石墨、 C C6060都是由碳都是由碳元素组成的单质，元素组成的单质，那它们的性那它们的性质用途有哪些不同呢质用途有哪些不同呢？4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、正八面体形状的透明的、正八面体形状的固体，经过仔细的琢磨就固体，经过仔细的琢磨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金刚石金刚石含有杂质的金含有杂质的金刚石带有颜色
3、刚石带有颜色钻石装饰品钻石装饰品5金刚石的物理性质和用途金刚石的物理性质和用途金刚石的物理性质和用途物理性质物理性质对应的主要用途对应的主要用途无无色色透透明明、正正八八面体形状的固体面体形状的固体天天然然存存在在最最硬硬的的物质物质装饰品装饰品钻石钻石划玻璃、钻头等划玻璃、钻头等6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的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。明的细鳞片状固体。 石墨是最软石墨是最软的矿物之一的矿物之一7制造铅笔芯制造铅笔芯石墨和粘土混合制成铅笔芯石墨和粘土混合制成铅笔芯8电极石墨电极石墨电极9 石墨耐高温，可以制成坩埚来熔石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属。
4、炼金属。10物理性质物理性质对应的主要用途对应的主要用途深深灰灰色色、有有金金属属光光泽泽、不不透透明明、细细鳞鳞片片状状固固体体,很软，有滑腻感很软，有滑腻感制造铅笔芯，制造铅笔芯，做润滑剂做润滑剂石墨的物理性质和用途石墨的物理性质和用途优良的导电性优良的导电性石墨电极石墨电极石墨耐高温，石墨耐高温，可以制成坩埚可以制成坩埚来熔炼金属。来熔炼金属。11石墨与少量的杂质混在一起构成的四种石墨与少量的杂质混在一起构成的四种物质被称为物质被称为无定形碳无定形碳： 木炭木炭、 焦炭焦炭、 炭黑炭黑、 活性炭活性炭1、炭黑、炭黑:黑色粉末黑色粉末,可用于作墨汁可用于作墨汁.2、焦炭、焦炭:可用于冶炼金
5、属可用于冶炼金属.无定形碳的用途无定形碳的用途123、木炭、木炭、活性炭活性炭木木炭炭，活活性性炭炭主主要要由由_构构成成，具具有有_的的结结构构，既既能能吸吸附附气气体体, ,又又能能吸吸附附固固体体, ,因因此此它它具具有有_能力，故可用作吸附剂。能力，故可用作吸附剂。石墨石墨吸附吸附例如：活性炭用于制造例如：活性炭用于制造防毒面具防毒面具，白糖脱色白糖脱色，冰箱除异味冰箱除异味,净水器净水器等。等。疏松多孔疏松多孔13防毒面具防毒面具防毒面具14每一个每一个C C6060分子都是由分子都是由6060个碳原子构成。个碳原子构成。第第3种碳单质：种碳单质：C6015由由60个碳原子构成的一个
6、分子，结构类似足球，又名足个碳原子构成的一个分子，结构类似足球，又名足球烯。良好的超导体，超导体的温度为球烯。良好的超导体，超导体的温度为12.8K。现在还发现了现在还发现了C28、C32、C50、C240、C540等碳单质等碳单质C60的结构的结构16问题的发现问题的发现为什么金刚石、石墨、C60的物理性质相差很大？17金刚石金刚石 石墨石墨 C60物质的结构物质的结构 决定决定 物质的性质物质的性质 决定决定 物质的用途物质的用途为什么为什么同一种元素可以组成不同的单质同一种元素可以组成不同的单质？根本原因就在于根本原因就在于构成这些物质构成这些物质的的碳碳原子排列原子排列方式不同，所形成
7、的单质不同。方式不同，所形成的单质不同。18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。一般在未指明一般在未指明具体单质时，具体单质时，习惯上用碳，习惯上用碳，如如“炽热的碳炽热的碳”“当碳燃烧时当碳燃烧时”。19练习1.1.这个实验说明了活性炭的什么性质？这个实验说明
8、了活性炭的什么性质？活性炭具有吸附能力活性炭具有吸附能力203.3.下列物质中最硬的单质是下列物质中最硬的单质是( )( )A.A.木炭木炭 B. C B. C60 60 C. C.金刚石金刚石 D. D.二氧化碳二氧化碳C2.2.金刚石、石墨、金刚石、石墨、 C C6060都是由都是由_组组成的单质。但是，它们的性质却存在巨成的单质。但是，它们的性质却存在巨大的差异（例如金刚石是天然存在的最大的差异（例如金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨却很软），这是因为硬的物质，而石墨却很软），这是因为它们它们 _ _ 不同。不同。碳元素原子排列方式原子排列方式214.19994.1999年，美国使用了
9、一种年，美国使用了一种“石墨炸弹石墨炸弹”，奇袭获，奇袭获胜。这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状石墨，覆胜。这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状石墨，覆盖在发电厂的设备上，造成设备短路而停电。请解盖在发电厂的设备上，造成设备短路而停电。请解释这是什么原因。释这是什么原因。答：这是因为石墨具有优良的导电性能答：这是因为石墨具有优良的导电性能。5.5.下列关于金刚石和石墨的说法中下列关于金刚石和石墨的说法中, ,正确的是正确的是( )( )A.A.它们的物理性质相同它们的物理性质相同B.B.它们是两种不同的碳元素它们是两种不同的碳元素C.C.它们它们 是两种不同的碳的化合物是两种不同的碳的化合物D.D.
10、它们都是由碳元素组成的单质它们都是由碳元素组成的单质 D22把木炭装入透水的袋中把木炭装入透水的袋中, ,沉入井里沉入井里吸附水中的异味吸附水中的异味疏松多孔疏松多孔吸附吸附7.打水井时常在水井周围埋一些木炭打水井时常在水井周围埋一些木炭,其其作用是作用是_.这是由于这是由于木炭木炭 有有_结构结构,因此具有因此具有_的性能的性能.6.有一口小水井中的水有异味有一口小水井中的水有异味,你有什么方法你有什么方法来消除吗来消除吗?238.下列物质中肯定是纯净物的是下列物质中肯定是纯净物的是( )(1)木炭木炭 (2)只含一种元素的物质只含一种元素的物质(3)金刚石金刚石(4)黑火药黑火药(5)铅笔
11、芯铅笔芯A.(1)(2)(4) B.(2)(3)(5) C.(2)(3) D.(3)DA9.下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( )A.金刚石金刚石.石墨都是碳的单质石墨都是碳的单质B.碳单质都是黑色固体碳单质都是黑色固体C.所有物质中金刚石最硬所有物质中金刚石最硬.石墨最软石墨最软D.石墨是优质绝缘材料石墨是优质绝缘材料2410.将下列左边物质与右边的用途用线连接起将下列左边物质与右边的用途用线连接起来来 石墨石墨 冰箱去味剂冰箱去味剂 炭黑炭黑 作电极作电极 金刚石金刚石 冶炼金属冶炼金属 焦炭焦炭 制油墨制油墨 活性炭活性炭 作钻头作钻头25金刚石金刚石石墨石墨外观硬度导电传热用途无色
12、透明、正八无色透明、正八面体固体面体固体深灰色、有金深灰色、有金属光泽、不透属光泽、不透明的细鳞片明的细鳞片分子似足球、分子似足球、有金属光泽的有金属光泽的固体固体 不导电不导电 导电导电 不导电不导电 最硬最硬 质软质软 质脆质脆 很差很差 良好良好 很差很差钻头、玻璃刀、钻头、玻璃刀、装饰品装饰品电极、铅笔电极、铅笔芯、润滑剂芯、润滑剂制备新材料、制备新材料、制作新器件制作新器件26性质性质用途用途炭黑炭黑黑色固体粉末黑色固体粉末制油墨、颜料等制油墨、颜料等木炭木炭灰黑色多孔固体，灰黑色多孔固体，有吸附性有吸附性作燃料、制活性炭等作燃料、制活性炭等活性炭活性炭疏松多孔、吸附能疏松多孔、吸附
13、能力比木炭强力比木炭强作吸附剂，用于防毒面作吸附剂，用于防毒面具具焦炭焦炭浅灰色固体浅灰色固体冶炼生铁冶炼生铁无定形炭无定形炭就在于就在于构成这些物质构成这些物质的的碳碳原子排列方式不同，原子排列方式不同，所形成的单质不同。所形成的单质不同。碳碳的单质的单质物理性质差异大的原因物理性质差异大的原因27请欣赏请欣赏鸟语山空2829 用墨书写或绘制的古代字画用墨书写或绘制的古代字画, ,纸都黄了纸都黄了, ,字画却不褪色字画却不褪色? ?想一想想一想30原因：碳在常温下化学性质不活泼原因：碳在常温下化学性质不活泼31二、碳的化学性质 1碳的稳定性：常温下，碳的化学性质不活泼。碳的稳定性：常温下，碳
14、的化学性质不活泼。如：如： 古代字画重要档案32碳原子最外层有碳原子最外层有4 4个电子，个电子，它要成为稳定结构，它要成为稳定结构，得得4 4个个或失或失4 4个电子都不容易个电子都不容易，所所以化学性质不活泼以化学性质不活泼为什么碳的化学性质在常温下比较稳定呢？为什么碳的化学性质在常温下比较稳定呢？332012年年11月月16日贵州毕节称日贵州毕节称5名男名男童垃圾箱死亡系取暖中毒死童垃圾箱死亡系取暖中毒死3435这是发生了碳的什么化学变化呢？这是发生了碳的什么化学变化呢？请你观察请你观察362.碳的可燃性-跟氧气的反应 可燃性可燃性C +O2 CO2点燃2C +O2 2CO点燃氧气充足氧
15、气不充足考考你考考你如果升高温度如果升高温度, ,碳是否会发生反应呢碳是否会发生反应呢? ?37碳具有可燃性碳具有可燃性木炭在氧气中充分燃烧，现象：木炭在氧气中充分燃烧，现象：发出白光，放出热量，生成一种能使发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体澄清石灰水变浑浊的气体38小运用使用煤炉时应注意 392、碳的还原性碳的还原性-碳还原氧化铜碳还原氧化铜.2CuO+C=2Cu+CO2高温高温黑色粉末逐渐变成光亮的红色，澄清石灰水变浑浊现象：现象：40现象：开始反应的现象：反应结束的现象：澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊导管口没有气泡冒导管口没有气泡冒出出41CuO发生发生_反应，具有
16、反应，具有 _性性,作作_ 剂剂还原还原还原还原还原还原氧铜氧氧高温高温2CuO+C = 2Cu+CO2氧化铜失去氧化铜失去 变成变成 ，木炭得到得到 , ,变成变成 C发生发生 反应反应具有具有 _ 性性,作作_ 剂剂氧化氧化氧化氧化氧化氧化二氧化碳二氧化碳42练习练习写出下列化学方程式写出下列化学方程式 高温高温 高温高温C +FeO = C+Fe3O4 =C+CO2 高温高温2CO2C+Fe3O4 3Fe+2CO2 高温高温 C+2FeO 2Fe+CO2 高温高温43碳的化学性质碳的化学性质常温下不活泼常温下不活泼 C +O2 CO2点燃2C +O2 2CO点燃充分燃烧不充分燃烧2、碳的
17、还原性碳的还原性1、碳的可燃性、碳的可燃性小结小结2CuO+C = 2Cu+CO2高温44练习 1.木制的电线杆在埋入地下前，将其表面木制的电线杆在埋入地下前，将其表面烧焦的目的是什么？烧焦的目的是什么？把电线杆烧焦后木头变成木炭把电线杆烧焦后木头变成木炭,由由于碳的稳定性于碳的稳定性,可以保存较长时间可以保存较长时间2C +O2 2CO点燃2.2.据报导据报导, ,我国已实施了煤的地下气化，方法我国已实施了煤的地下气化，方法之一是将空气鼓人煤层之一是将空气鼓人煤层, ,在一定条件下在一定条件下, ,得到大得到大量含一氧化碳的煤气量含一氧化碳的煤气, ,反应的化学方程式是（反应的化学方程式是（
18、 ）45练习稳定稳定增强增强CO2CO+4+23常温下，碳的化学性质常温下，碳的化学性质 随着温度的升高，碳的活动性随着温度的升高，碳的活动性4.碳燃烧可以生成两种氧化物碳燃烧可以生成两种氧化物 ， 和和 ，其中碳元素的化合价分别，其中碳元素的化合价分别为为 和和 。465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)稳定性稳定性 （B）吸附性）吸附性 （C）可燃烧）可燃烧 （D）还原性）还原性B6.下面关于用木炭还原氧化铜的实验现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（象的说法中，符合实验事实的是（ ）A、黑色粉末无变化，澄清石灰水
19、变浑浊、黑色粉末无变化，澄清石灰水变浑浊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、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、黑色粉末和澄清石灰水都变红色、黑色粉末和澄清石灰水都变红色C477试管中装有黑色粉末，加热后试管中装有黑色粉末，加热后变成红色固体，同时有一种无色变成红色固体，同时有一种无色气体生成，该气体能使澄清的石气体生成，该气体能使澄清的石灰水变浑浊。根据上述现象判断灰水变浑浊。根据上述现象判断该黑色粉末可能是（该黑色粉末可能是（ ） A 木炭粉木炭粉 B 氧化铜粉末氧化铜粉末 C 二氧化锰二氧化锰 D 碳粉和氧化铜碳粉和
20、氧化铜D48总总结结 在常温下，单质碳的化学性质很不活泼，但随着温度的升高，单质碳的化学性质增强，在点燃、加热、高温等条件下，能跟氧气或其他含氧物质发生反应，具有还原性。工业上利用碳的还原性制取多种金属。49复习与巩固复习与巩固一、碳的单质1金刚石很硬，用于切割玻璃。2石墨很软，有良好的导电性。3木炭、活性炭有强吸附性。 性质用途决定反应4.二、碳的化学性质1常温下，碳的化学性质不活泼。2高温下，碳能跟多种物质反应。跟氧气反应：C + O2CO2 (充分燃烧)2C + O22CO(不充分燃烧)跟某些氧化物反应：2CuO+C 2Cu+CO2； 4Fe+3CO2 2Fe2O3+3C 3还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。50布基洋葱 直径2 nm10 nm，长度0.1 m10 m的多层布基管 C60透明金刚石薄膜C70欣赏51
