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课题1 金刚石、石墨和碳60hl2013

发布时间:2013-11-28 08:03:05  

同种元素可以组成不同 的物质吗?
O2 、O3
同素异形体

红磷、白磷

石墨

C60

(一)、碳的单质
一、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 前
中国最大的天然金刚石

加 工 后

钻石首饰一直为人们所喜爱

非洲之星1

非洲之星2

名 钻
希 望 绿 钻[8.2克]

欣 赏

金刚石— 自然界最硬的物质
坚硬是金刚石最重要
的性质,利用这个性质, 可以刻划玻璃、切割大理 石,加工坚硬的金属,装 在钻探机的钻头上,钻凿 坚硬的岩层等。
玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃

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。

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

可做铅笔芯

世界上最古老的铅笔,制作于17 世纪

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”。铅笔有软和硬差别。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。

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?

世界上最大的铅笔,现收藏于德国

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。

如果有一把长期不用 而生锈的铁锁,怎样可以 轻易打开? 可以把铅笔芯的粉末放到 锁孔里,因为铅笔芯的成分中 有石墨,石墨具有润滑性,可 以做润滑剂。

石墨有良好的导电性。
——石墨可做干电池的电极。

1999年,曾使用了一种“石墨炸弹”。 这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状的石墨, 它们覆盖在发电厂的设备上,造成设备短 路而停电,解释这是为什么? 这是因为石墨具有良好的导电性,所 以它们释放出来后,覆盖在发电厂的设 备上,会造成设备短路而停电。

1、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

2、为什么金刚石和石墨的物理性质有 这么大差异呢?

探究1: 用同样材料砌成的墙A 和墙 B 哪面墙比较牢固?

A

B

结论:砖的排列不同,墙的牢固性不同。

石墨是层状结构,层间原 子间作用力弱,所以层与 层间易滑动

金刚石是正八面体结构 原子间的作用力很强

结论:碳原子排列不同,物理性质差异大。

探究: 石墨如何转变为金刚石?
石 墨

化学变化

金 刚 石

高 温

高 压

结论: 1、原子的排列方式发生改变,生 成了新的物质 2、该变化是化学变化。 C(石墨)
高温 高压

C(金

刚石)

除金刚石与石墨外,生活 中常接触到的木炭、活性炭、 焦炭、炭黑也是碳的单质。它 们都是由石墨的微小晶体和少 量杂质构成的。木炭具有疏松 多孔的结构。焦炭、活性炭、 炭黑的结构与木炭类似。
木炭、活性炭用途很广, 你知道它们有什么性质吗?

木 炭

活 性 炭

木炭、活性炭、焦炭、炭黑由石墨

焦炭

炭黑

的微小晶体和少量杂质组成

木炭常常用来 取暖,画家也用 它来写生

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木炭和活性炭的吸附作用:
吸附作用:气体或溶液里的物质被吸附在固体

表面的作用 思考:木炭、活性炭为什么能除去有色气 体、色素和异味气体? 因为木炭、活性炭具有 疏松多孔状结构,

? ?

活性炭吸附NO2气体

微观现象图

实际实验图

炭制品 已经走近了 百姓生活

结论: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

焦炭常用 于冶金工业, 在冶炼生铁中 就需要大量的 焦炭
炼铁主要原料:铁矿石、焦炭、 石灰石和空气。

炭黑有以下特质:
? 1.最好的黑色颜料。 ? 2. 几 乎 是 最 廉 价 的 颜 料。 ? 3. 着 色 力 及 遮 盖 力 最 强的颜料。 ? 4. 最 稳 定 的 颜 料 、 耐 化学品腐蚀、耐热耐 光。

古代书法作品

C60是一种由60个碳原子构成的分子,形似足球,性质 很稳定,分子形似足球又名足球烯。60个碳原子处于60 个顶点上,构成20个正六边形环与12个正五边形环组成 的球形32面体.它应用于材料科学、超导体等方面的研究 正在进行中。

C60的平面图

C60的立体图

广泛的应用前景:

气体贮存,有感觉功能的传感器, 增强金属的强度,新型的催化剂, 光学应用,杀伤癌细胞。

C60结构的发 现,在建筑学上 也解决了一个难 题,使得建造巨 大的穹顶结构成 为可能。巴克敏 斯特富勒首先把 它应用到了建筑 上。因此人们也 把C60分子称为巴 克敏斯特富勒烯, 简称富勒烯。

更新的碳单质:

C70

C240

C540

碳纳米管
碳纳米管,又名巴基管,是一种 具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级, 轴向尺寸为微米量级、管子两端基本 上都封口)的一维量子材料。它主要 由呈六边形排列的碳原子构成数层到 数十层的同轴圆管。

小结: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 深灰色、有金属光 面体形状的固体 泽、细鳞片状固体 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

硬度
导电性 用途

金刚石和石墨的物理性质差异原因?

碳单质

金刚石

石墨 无定形碳

C60

木炭 活性炭 焦炭

炭黑

碳元素 1.

金刚石、石墨、C60都是由_________组成的 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硬的物质,而 原子排列方式 石墨却很软),这是因为它们____________ 不同。
2.下列物质中最硬的单质是( C )
A.木炭 B. C60 C.金刚石 D.二氧化碳

练 习

3、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 消失 红棕色 (填“变深”或“消失”或“不 上升 变”),漏斗中液面 (填“上升”或“下 吸附 降”或“不变”)。其原因为:活性炭具有 小于 作用,使瓶中气体压强 外界大气压。

4、继发现C60后C70也已经制得,下列有关C70 的说法正确的是( A. B. C. D.

B、D )

它是一种化合物 它是一种单质,并且它是有C70分子构成的。 它是一种混合物 它的相对分子质量是840

5、下列现象中属于化学变化的是(

D )

A.活性炭吸附有色、有毒的气体 B.铅笔把字迹留在纸上 C.用金刚石切割玻璃 D.石墨在空气中燃烧


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