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第六单元课题1《金刚石、石墨和C60》

发布时间:2014-01-02 13:39:03  

第六单元
课题1、金刚石、石墨和C60

灵石四中
-----景俊英

第 六 单 元 碳 和 碳 的 氧 化 物

我们已经知道,不同种元素可以组成 不同物质,如氧气是由氧元素组成的, 氮气是由氮元素组成的,水是由氢元素 和氧元素组成的等等。
那么,同一种元素可以组成不同的物质吗? 能举出例子吗?

如:O2;O3 红磷与白磷
今天,我们来认识几种物质,它们都是由同一种 元素——碳元素组成的单质。

课题1、金刚石、石墨和C60
第一课时

金刚石

石墨

碳60

金刚石 碳的单质 石墨 它们都是由碳元素组成的单质。 C60

一、碳单质的物理性质:
1、金刚石: a. 纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形
状的固体,硬度大,不导电。 天然采集的金刚石经过仔细的琢磨就 会成为璀璨夺目的装饰品——钻石

南非之星

世界最大的钻 石——库利南

b.金刚石的用途

1.作装饰品

2.作钻头

3.作玻璃刀

2、石墨:
a. 深灰色的具有金属光泽而不透明的细鳞片状
固体。质软,有滑腻感,耐高温,有良好的导电性。

石墨

石墨是最软 的矿物之一

b.石墨的用途

1.制铅笔芯 2.做电极,电刷

4.石墨有滑腻感,
可用作润滑剂

3.石墨耐高温,可以制

成坩埚来熔炼金属

石墨炸弹是美国制造 的一种可使供电系统短 路而导致瘫痪的新式炸 弹。石墨炸弹实际上是 集束炸弹的变种,它在 目标上空爆炸,释放出 无数“易拉罐”大小的 小炸弹,这些内装碳纤 维的小炸弹随即在更大 的区域爆炸,形成大范 围的碳纤维云,这些碳 纤维可使供电系统短路 而瘫痪。 利用了石墨的导电性

石墨变身金刚石
金刚石的用途很广泛,但天然存在的量很少,而 且多数颗粒很小,无法满足人们的需求。因此人们 提出了金刚石的人工制造问题。 由于金刚石和石墨都是碳的单质,所以人们把注 意力集中到把石墨转变成金刚石的实验上来。经过 无数次的试验,终于用铬、铁、铂等做催化剂,在 1600~1800℃和5×109~6×109帕的条件下,以石 墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产 约20吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于 1962年研制成功。现今江苏省的南京、苏州等地也 都有生产人造金刚石的工厂。 石墨变成金刚
石是什么变化?

3. C60

a.C60又名足球烯。一个C60分子是由60个碳原子构
成的。它是一种不导电不导热的固体。 ①作超导体; b.C60的用途: ②新型的催化剂 ③ 医学及生物领域

科学家又陆续发现 了很多碳的单质

C90

C70

纳米碳管

C540

C80

金刚石、石墨和C60分子的物理性质 差异较大的原因:

碳原子的排列方式不同。
金 刚 石 石 墨 碳60

正八面体

层状结构

足球

状结构

通过以上学习,我们可以得出:

物质的用途
反映 决定

记忆3分钟

物质的性质
反映 决定

物质的结构

金刚石、石墨和C60性质、用途等的比较: 物理性质 结构 你 记 住 金刚 了 石 正八面体 吗 ? 试 着 石墨 层状结构 填 写
外观 硬度 导电性 导热性

用途
做装饰品:钻石, 钻探机的钻头, 玻璃刀等

透 明 最硬 几乎不导电 很差 固 体 不深 透 灰 质软 明色 的、 片有 状金 固属 体光 ;泽 固 体

良好

优良

制铅笔芯; 润滑剂; 电极; 电刷 材料科学、 超导体,催化剂

C60

足球结构 构成的碳分子

几乎不导电 很差

4、无定形碳:
木炭、活性炭具有吸附性, 木炭 无定形碳 活性炭 可以吸附色素.异味等。 焦炭 冶炼金属;作燃料 炭黑 制油墨、油漆、鞋油、颜
料,橡胶制品的填充料

它们的主要成分也是碳单质,结构与石墨类似。

木炭

活性炭

焦炭

炭黑

了解小知识

“碳”与“炭”的 区别
“碳”:指元素(如:碳原子、碳元素、碳单 质、碳的化合物、二氧化碳、一氧化碳等。) “炭”:指物质(如:木炭、焦炭、活性 炭、炭黑。)

【思考】
木炭、活性炭具有吸附性,这是什么原因 呢?吸附性是什么性质?吸附的过程是 什么变化? 由于木炭.活性炭具有疏松多孔的结构, 因此它们具有吸附性。 吸附性是物理性质,吸附的过程是物理变 化
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 .

木炭(或活性炭)的吸附性

实验步骤 在盛有品红溶液的烧杯 中加入少量木炭(或活 性炭),搅拌后,过滤

实验现象

结论 木炭(或活性炭)有 吸附 性,此变化 属于 物理 变化。

红色褪去, 溶液变成无 色

【思考】
如图所示,向盛有红棕色二氧化氮 气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的 木炭,会出现什么样 的现象,为什么?
现象:集气瓶内红 棕色消失,漏斗内 液面上升。 解释:木炭具有吸 附性,吸附了二氧 化氮气体,使集气 瓶内压强减小,故 液面上升。

活 性 炭 用 途

活 性 炭 冰 箱 去 味 剂

活 性 炭 防 毒 面 具
吸附室内装修气味

食品脱色

巩固练习

段旭敏

1、将以下左列和右列有关项目用线连接起来。 石墨 冰箱去味剂、防毒面具 炭黑 导电 金刚石 新型催化剂 C60 制油墨 活性炭 切割坚硬金属

巩固练习

郭佳慧

碳元素 2.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,而石墨却很软),这是 碳原子排列方式 不同。 因为它们____________ 3. 继发现C60后,C70也已经制得,下列有关C70的 说法正确的是( C、D ) A. B. C. D

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

巩固练习

袁昊

4、下列各物质的用途是利用了该物质的什么性质
导电性 (1)石墨常用于电池的电极,是因为___ (2)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里,是因 吸附性 为___ 硬度大 (3)金刚石可以作钻探机钻头,是因为__ 吸附性 (4)木炭可以除去房间里的臭味,是因为__ 质软 (5)石墨常用于制造铅笔芯,是因为______。

巩固练习

张鸿鹏

5.由同种元素组成的物质不可能是( ) A.单质 B.化合物 C.纯净物 D.混合物 6.下列关于金刚石和石墨的说法中不正确的是( ) A.它们都是由碳元素组成的单质 李恩爱 B.他们都是电的良导体 C.金刚石质硬,石墨质软 D.他们组成单质的碳原子排列方式不同

巩固练习

16.6g ×

35.5×4 12×2+35.5×4

×100% =14.2g

7、当你取回干洗的衣服时,会嗅到残留在衣服上的

洗涤剂散发出的淡淡香味,其实你已在不知不觉间吸
入了一种可致癌的有毒气体 (1) —— 四氯乙烯( C2Cl4 )

12 四氯乙烯中碳,氯元素的质量比是: : 71.

(2)16.6g四氯乙烯中含氯元素的质量是:14.2 g .

(3)香港政府拟在今年内通过新法律,要求用 装有活性炭 的新型干洗机代替旧款干洗机,可将有毒气体含量约降 至原来的1/30,这主要是利用了活性炭的 吸附 性.

课题1、金刚石、石墨和C60
第二课时

金刚石

石墨

碳60

二、碳(单质)的化学性质
北宋画家张 择端绘制, 距今近千年, 仍完好无损

? 常温下,碳的化学性质不活泼。即:

1.常温下,碳具有稳定性

在点燃或高温的条件下,碳能跟很多物质发生化 学反应。

2.碳具有可燃性(碳跟氧气的反应) C + O2 2C + O2
点燃

CO2
点燃

(充分燃烧) (不充分燃烧)

2CO

3.碳具有还原性(碳跟某些氧化物的反应)
实验“木炭还原氧化铜”的注意事项: (1)试管要略向下倾斜, 防止冷凝水倒流炸裂试管底部。 (2)火焰上罩网罩的作用是: 使火焰集中,提高温度。 (3)实验结束时,应先把导 气管从石灰水中取出再熄灭 酒精灯。目的是: 防止石灰水倒吸入热的 试管使试管炸裂。

(4)反应的现象:
a.试管中有红色物质出现; b.澄清的石灰水变浑浊。 (5)化学方程式: 高温

2CuO + C
黑色 黑色

2Cu + CO2↑
红色

观察这个化学方程式
高温

2CuO + C

2Cu + CO2↑

这种含氧化合物中的氧被夺去的反应,叫还原反应。
(1)木炭使氧化铜还原成铜,其具有还原性。是还原剂。 (2)氧化铜使碳氧化成CO2,其具有氧化性。是氧化剂。 高温

4Fe + 3CO2↑ 2Fe2O3 + 3C 高温 CO2 + C === 2CO 有还原性的物质: △ H2+ CuO Cu + H2O
指出右面反应中具

和碳单

质一样,氢气也具有还原性。

小结

提高

(1)一种元素可以形成多种单质。 (2)木炭和活性炭具有吸附性。 (3)碳的几种单质由于原子的排列方式不同,物理 性质有很大的差异,但化学性质没有差异。 (4)碳的化学性质:稳定性,可燃性,还原性。

【思考】

赵彦

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 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。

巩固练习

杨志辉

1. 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。

巩固练习

贾琪凯

2、2002年底江苏省考古专家对“泗水王陵”进 行 保护性挖掘,在考古的过程中发现在棺室外围 的土层中有厚厚的一层一千多年前的木炭,这 C 表明木炭具有( )
A . 可燃性 C . 稳定性 B . 还原性 D . 吸附性

巩固练习
3.金刚石、石墨、C60

张瑞莹



C70

都是碳元素组成的单

质,关于它们的说法正确的是( A . 碳原子的排列方式不同

A、B 、E

)

B . 化学性质相似

C . 物理性质相似
E . 完全燃烧都生成二氧化碳

D . 是同一种物质
F . 都是黑色固体

巩固练习
高温

郭升浩

? 4.在2Fe2O3+3C===4Fe+3CO2↑反应中,还原 剂是( A ) ? A. C B.CO2 C.Fe2O3 D.Fe ? 5.试管中有黑色粉末,加热后变成红色固体, 同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体,这黑 色粉末是(C ) ? A.氧化铜 B.四氧化三铁和木炭粉 ? C.氧化铜和木炭粉 D.氧化铜和二氧化锰 王谦益

巩固练习

温皓如

6、下列关于金刚石和石墨的叙述正确的 是( B C )
A.金刚石和石墨都是由碳元素形成的物质, 因此用石墨人工合成金刚石是物理变化 B.金刚石不导电,而石墨具有良好的导电性 C.金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的产物都 是二氧化碳 D.金刚石和石墨的物理性质有较大的差异是 因为形成金刚石的碳原子与形成石墨的碳原 子不相同

学完本课题你应该知道
1、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。如金刚石、石墨和C60 等都是由碳元素组成的单质。 2、木炭和活性炭具有吸附性。

3、在常温下,碳的化学性质很稳定。在点燃或 高温下,碳能够与很多物质起反应。
4、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。


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