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6.1金刚石_石墨和C60

发布时间:2013-10-17 09:39:03  

课题1

金刚石、石墨和C60

金刚石

石墨

碳60

自学提示
由同种元素组成的物质一定是单质吗?为 什么?请举例。 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 (纯净物)也可以是几种单质所形成的混合 物。如: 白磷 氧气O
2

红磷

臭氧O3

金刚石、石墨和C60是同一种物质吗?

金刚石、石墨和C60不是同一 种物质,而是由碳元素组成 的三种不同的碳单质。

由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。如:
金刚石

石墨
C60

白磷 红磷

氧气O2 臭氧O3

金刚石与石墨混合在一起,组成 的物质是单质这是混合物?
甲生:是单质.因为金刚 石是碳的单质,石墨也 是碳的单质,它们混合 在一起,仍只含一种元 素,所以仍是单质. 诊断:_________ 乙生:是混合物.金刚石 石墨都是碳的单质,但 它们是两种不同的物质. 所以它们混合在一起不 是单质而是混合物. 诊断________

结论:乙同学的观点是正确的,金刚石和石墨都是由一
种元素组成,但它们是两种不同的物质(这是由各自本身 的结构决定的)所以它们混合在一起是混合物.因此判断 单质必须强调是纯净物.一种元素可以形成多种不同的 单质.某物质中只含一种元素,也不一定是纯净物.

一、碳的单质
1、金刚石
纯净的金刚石是无色、透明、 正八面体形状的固体。

加工琢磨后璀璨夺目有光泽, 可做钻石。
加 工 前 加 工 后

一、碳的单质
1、金刚石 — 天然最硬的物质

金刚石很硬 ,可 以用来切割玻璃, 也可以作钻探机的 钻头。
玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃

二 金刚石
? 一、金刚石 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

金刚石

金刚石的结构
? 一、金刚石 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

金刚石的结构

金刚石的物理性质和用途
? 一、金刚石 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

金刚石的物理性质和用途

物理性质 ①无色透明、 正八面体形状 的固体 ②天然存在最 硬的物质

对应的主要用途
①装饰品——钻 石 ②划玻璃、钻 头等

金刚石的主要用途

金刚石的主要用途
? 一、金刚石 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

一、碳的单质
2、石墨 — 天然最软的矿物之一

深灰色、有金 属光泽、不透 明、细鳞片状 固体。

石墨很软

石墨可做铅笔芯

石墨的结构
? 一、石墨 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

石墨的结构

? 四、木炭、活 性炭

铅笔小知识

铅笔上的“B”是英文“Black”的第一个字母,在 铅笔中表示“软”;“H

”是英文“Hard”的第一个字 母,在铅笔中表示“硬”。铅笔为什么有软和硬和差 别呢?这是因为石墨太软,光用石墨做笔芯,既易断 也易磨损,因此,生产上常在石墨粉末中掺进一些粘 土 粉末以增加硬度。粘土掺得越多,铅笔就越硬; 粘土掺得越少,铅笔就越软。 想一想,“6B”、“6H”与“HB”三种类型的铅笔, 哪种铅笔最硬?哪种铅笔最软?

石墨有良好的导电性。
电石 池墨 的可 电做 极干 。

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 成的滑块,以保证行驶时供电。 为什么要选用石墨来制滑块? 石墨具有润滑性、导电性。

石墨的物理性质和用途 石墨的物理性质和用途
物理性质
? 一、石墨 ? 二、结构 ? 三、物理性质 和用途

对应的主要用途

? 四、木炭、活 性炭

①深灰色、有金属 光 泽 、 不 透 明 、 细 ①制造铅笔芯, 鳞片状固体 做润滑剂 ②很软,有滑腻感 ③优良的导电性 ②石墨电极

金刚石和石墨的物理性质的比较

金刚石
色态
无色 透明、正八 面体形状的固体

石 墨
深灰色、有金属光 泽、细鳞片状固体

硬度
导电性

天然最硬的物质 最软的矿物质之一
不导电
导电良好 钻石、钻探机的钻 铅笔芯、电极等 头、切割玻璃等

用途

结合金刚石、石墨的 性质和用途,讨论物 质的性质和用途之间 有什么关系。

性质

决定 体现

用途

为什么金刚石和石墨的 物理性质有这么大差异 呢? 它们的碳原子的排列 方式不同。

比较金刚石、石墨的结构:
金刚石结构

石墨结构

正八面体结构
金刚石的碳原子在空间构 成连续的,坚固的骨架的 结构,所以坚硬。

层状结构
石墨的碳原子呈平面层状 结构,层与层之间作用力小, 所以质软。有滑感。



因为碳原子的排列方 式不同,所以金刚石和石 墨的物理性质有很大差异
结构决定性质

石墨与少量的杂质混在一起构成的四种物质: 木炭、 焦炭、 炭黑、 活性炭 1、木炭与活性炭:

具有疏松多孔结构,有较强的吸附能 力,既能吸附气体气味,又能吸附顔色,故可 用作吸附剂。
2、炭黑:黑色粉末,可用于作墨汁.

3、焦炭:可用于冶炼金属.

可以收集到炭黑

木炭能吸附红墨水吗?
木炭

现象: 红色逐渐褪去 分析: 木炭具有疏松多孔的结构,表面积很 大,具有较强的吸附性,能将红墨水 吸附在木炭多孔性结构中。

防毒面具
活性炭的吸附 作用比木炭还 要强,防毒面 具里的滤毒罐 就是利用活性 炭来吸附毒气 的

活性炭
辅助 材料

滤毒罐

木炭、活性炭有强吸附性
※防毒面具里的滤毒罐 ※冰箱中的除异味剂

※制糖工业的脱色剂

“碳”:碳元素

,属于化学用语。在书写元素名称 和碳的单质及碳的化合物等用到。

“炭”:不是化学用语,无定形炭是人工制造的碳 都含有少量杂质为表示区别,常写:木炭,


木炭 活性炭 焦炭 炭黑



做燃料、吸附剂、制造黑火药

净水剂、脱色剂、去味剂
冶炼金属、生产水煤气(H2+CO) 油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂

随着科技的发展,新形态的碳单质逐渐被 人们发现,其中取得重要进展的是C60分子, 另外还有碳管。

C60

C60分子由60个碳原子构 成,分子形似足球,又名 足球烯。这种足球结构的 分子很稳定。它应用于材 料科学、超导体等方面的 研究正在进行中。

碳单质

金刚石

石墨 无定形炭

C60

木炭 活性炭 焦炭

炭黑

1、金刚石很硬,可用来切割玻璃; 2、石墨很软,可用来做铅笔芯; 石墨有良好的导电性,可用来做 电极;

3、木炭、活性炭有强吸附性,可做吸附剂;
焦炭用于炼铁,炭黑用于制黑色颜料 4、C60有特殊的性质,可用于材料科学、 超导体等方面。 决定 5、性质 用途

体现

6、金刚石、石墨、 C60都是由碳元素组成 的单质,什它们的物理性质各不相同,是 因为碳原子排列方式不同。

自学提示
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;此 变化是化学变化。

北宋黄庭坚用墨(用炭黑等制成)写的字

我国古代一些书法家、画家用 墨(用炭黑等制成)书写或绘制的 字画能够保存很长时间而不变色, 这是为什么呢? 这是因为在常温下,碳的化学 性质不活泼,碳受日光照射或与空 气、水分接触,都不容易起变化的 缘故。

是什么决定碳在常温下性质不活泼, 而在高温下性质活泼呢?
元素的化学性质和元素原子结构 中哪部分关系最为密切?

最外层电子数!

单质碳的化学性质

一、常温下的稳定性: 二、高温下的活动性:

1、可燃性: C+O2 = CO2 (放出热量)

点燃

单质C的可燃性
1、与充足的O2的反应:
点燃

C+O2 = CO2 2C+O2 = 2CO
点燃

(放出热量)

2、与不充足的O2的反应:
(放出热量)

讨论: 怎样证明纯净的金刚石和石墨 都是由碳元素组成的?
答:高温下将纯净的金刚石和石墨在氧气 中燃烧,得到的唯一产物都是CO2。证明 纯净的金刚石和石墨都是由碳元素组成的。

2.碳的还原性 C还原CuO实验
现象:
1、黑色粉末变成红色; 2、产生使澄清石灰水变浑浊的 气体。 化学方程式:
高温

C+2CuO= 2Cu+CO2↑

H2和C还原CuO实验现象比 较

H2 还 原 CuO








1、黑色粉末变成 红色; 2、试管口部有水 珠产生。

H2+CuO= Cu+H2O

C 还 原 CuO

1、黑色粉末变成 高温 红色; C+2CuO=2Cu+CO2↑ 2、产

生使澄清石灰 水变浑浊的气体。

碳可以还原其它金属氧化物,写出下列反应 方程式:

3 C+ 2Fe2O3 =
高温

高温

4 Fe+ 3CO2

C+ 2 CuO = 2 Cu+CO2

碳的化学性质

①可燃性
C + O2

点燃

CO2 (O2充足)

2C + O2

点燃

2CO (O2不充足)

②还原性:
2CuO + C

高温
高温

2Cu + CO2↑
4Fe + 3CO2

2Fe2O3 + 3C

C与CO2的反应

新 鲜 动 物 血 清

C与CO2的反应

C与CO2的反应的方程式

C+CO2= 2CO

高温

(吸收热量)

讨 论
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?





碳在常温时很稳定,在加热或高温 条件下具有可燃性和还原性。

4.下列性质中,不属于碳的化 学性质的是 ( B) A.稳定性
C.可燃性

B.吸附性
D.还原性

5.下列各组物质中,具有可燃性 和还原性的一组物质是( C) A. H2和O2
C. C和H2

B. H2和CO2
D. C和O2


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