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5.2组成燃料的主要元素-碳(第一课时)

发布时间:2014-01-03 11:37:17  

自然界里含有碳元素的单质和 化合物占物质总数的90%以上,碳 是组成物质的重要元素

5.2 组成燃料的主要元素——碳

?

物质由元素组成

?
?

不同元素组成不同的物质
同一种元素可以组成不同的物质吗?

?

由碳元素组成的几种物质(图)
金刚石 石墨 C60

一、碳的单质
金刚石:

纯净的金刚石是一种天然形成的碳的晶体,无 色,透明,呈正八面体。 不具导电性

金刚石 ---天然物质中最硬的物质
金刚石是天然物质中最硬的物质, 不仅可以切割玻璃,更多用于做钻探机 的钻头。

金刚石有各种颜色, 从无色到黑色都有, 以无色的为特佳。它 们可以是透明的,也 可以是半透明或不透 明。多数金刚石大多 带些黄色。金刚石的 折射率非常高,色散 性能也很强,这就是 金刚石为什么会反射 出五彩缤纷闪光的原 因。

石墨---天然最软的矿物之一
铅笔中的含有铅么?

铅笔芯中其实不含铅,是石墨和黏土 混合而成的混合物。 石墨物理性质1:
深灰色,有金属光泽,不透明,细鳞片状固体, 质软,划在纸张上可留下痕迹。有滑腻感

石墨物理性质2:

石墨具有优良的导电性

铅笔芯的一端在酒精灯火 焰上加热,不久触摸另一端 明显感觉到热量

石墨物理性质3:

石墨具有良好的导热性

石墨的用途:
划在纸张上有痕迹 铅笔

滑腻感

润滑剂 电力机车的石墨滑板 石墨电极 电池中的电 极
石墨坩埚

导电性
高熔点

阅读 资料
1999年,北约曾使用了一种“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,造成设备停 电,解释这是为什么?
.

石墨具有优良的导电性能,石墨 纤维能使设备短路的原因是因为 石墨能导电,是电的良导体

讨论 :金刚石与石墨各有什么特性?

硬度最大
导电性强

色黑, 质地软 而滑腻

讨论:
金刚石和石墨都是碳元素组成的单质, 为什么它们的物理性质有这么大的差异呢?

金刚石的结构

石墨的结构

碳原子的排列 不同。

结 构

决 定
反 映

性 质

决 定
反 映

用途

金刚石、石墨都是碳元素组成的单质, 由石墨变成金刚石是( 化学)变化。

人造金刚石 金刚石很贵,能不能把石墨“变”成金 刚石呢?有人用石墨在高温和高压下生 产出人造金刚石,目前已在钻头制造等 方面获得应用。

思考:怎样证明金刚石和石墨都是由碳元素 组成的单质呢?

C + O2

点燃

CO2

反应只生成二氧化碳、能使澄清的石灰水变浑浊

新的以单质形式存在的碳:C60

C60 是一种由60个碳原子构成的分子,形 似足球,性质很稳定。又名富勒烯。

二、无定形碳
石墨的微小晶体和少量杂质

构成的没有固定几何形状的混 合物(以碳单质为主) ——焦炭、炭黑、木炭、活性炭

焦炭

?

木炭

活性炭

炭黑

注意:

“碳”表示元素,

“炭”表示由碳元素组成的具体物质。

防毒面具

1、木炭——燃料、吸附剂

2、焦炭——冶金工业
4、炭黑——制墨、油漆、鞋油、颜料、制黑橡胶

活性炭

活性炭的吸附作用

比木炭还要强 ? 自来水厂净水过程中,活性炭的作用是:
吸附杂质、除去臭味

防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附 冰 毒毒 气的
箱 去 ? 工业生产白糖时,活性炭可脱色制白糖。 味 ? 木炭与活性炭的吸附作用都是物理变化。 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和“碳纳米管”, 此外还有C50、C70等。

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 方面的研究工作已取得重大进展。

将下列物质的用途和对应的性质用线连起来:
(最软矿物之一)

金刚石{

勘探钻头,切割玻璃 做首饰 做电极 做铅笔芯

色黑,质地软而滑
(天然存在的最硬物质) 硬度大

石墨

{

光彩夺目,折光性强 耐高温

做冶金坩埚
做防毒面具 写字作画

导电性好
常温下化学性质稳定 吸附性强

无定形碳{

练习
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 碳原子排列方式 石墨却很软),这是因为它们____________ 不同。

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

3.科学家研制了一种组成为C70 的新物质,关于这种物质的下列 说法中不正确的是( B )
A它是一种单质 B它是一种化合物

C它的相对分子质量为840
D它的一个分子中有70个碳原子

实验
如下图所示,向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 红棕色 消失 (填“变深”或“消失”或 上升 “不变”),漏斗中液面 (填“上 升”或“下降”或“不变”)。其原因为: 活性炭具有 吸附 作用,使瓶中气体压强 小于 外 界大气压。

如图所示,先在a、c两支相同的大试管中充满红棕色 的NO2气体,然后分别向a、c试管中加入质量相等 的足量石墨和活性炭并塞紧胶塞。经过一段时间后, 打开弹簧夹,所观察到的现象是:( A)

A.c管中的颜色消失,水往c管流,a管无变化 B.a管中的颜色消失,水往a管流,c管无变化 C.a、c两试关中的颜色都消失,水往两管流 D.a、c两试管都无明显变化

通过以上学习,我们知道碳元 素形成的单质有多种,而且物理性 质差异很大。那

么,它们的化学性 质如何?

三、碳的化学性质
1.常温下,化学性质很不活泼;

2.温度升高,活动性大大增强,
高温下,碳能与许多物质起反应。

+6

2

4

最外层有4个电子, 不易失,也不易得电子。 常温下碳单质具有稳定性

1.稳定性:
在常温下,单质碳性质稳定,不易跟其 他物质反应。
钻石恒久远,一颗永流传。

想一想:生活中还有哪些事例能说明碳单 质的稳定性?

? 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?
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 保存较长的时间。

碳的燃烧产物:
1、氧气充足,生成二氧化碳

C+O2===CO2
(完全燃烧,热值为32.8 kJ/g)

点燃

2、氧气不充足,生成一氧化碳

}

都 放 热

2C+O2===2CO
一般情况下,如果未注明碳燃烧时氧气(或空 气)不充足,通常都指充分燃烧生成二氧化碳 的反应。
(不完全燃烧,热值为9.2 kJ/g)

点燃

一氧化碳是家用煤气的主要成分,煤气中加入了有臭 味的物质乙硫醇(C2H5SH),以便泄漏时能及时引起人们 警觉,以防发生中毒事故。实验室中可用排水法收集 一氧化碳。

通过这段文字的描述并联系你的 生活经验,你能得到那些相关信息? 1、一氧化碳是无色无味的气体;

2、难溶于水;
3、有可燃性,燃烧时火焰呈浅蓝色;

4、有毒。(跟血液中的血红蛋白结合,是血液失去输 氧能力)

(二)碳与二氧化碳的反应
(高温条件,生成一氧化碳)

(吸热) C+CO2===2CO

高温

小结
(一)、碳与氧气的反应: C+O2===CO2 2C+O2===2CO
高温 点燃 点燃

(放热) (放热)

(二)、碳与二氧化碳的反应: C+CO2===2CO (吸热)

(三)、一氧化碳的燃烧: 2CO+O2===2CO2
点燃

(放热)

1.煤的主要成分是( 碳 ),当空气充足时,煤充分燃 烧,主要生成( 二氧化碳 ),当空气不充足时,煤不 能充分燃烧,生成( 一氧化碳 ),这是煤气中毒的主 要原因之一. 2.有甲、乙两个瓶,甲瓶中装有一氧化碳气体, 乙瓶中装有二氧化碳气体。将两只蝗虫分别放入 两个瓶中,拧紧瓶盖,过一段时间,发 现两只蝗虫都死了。请解释造成两只蝗虫死亡的 原因: 甲瓶:一氧化碳有毒,使蝗虫中毒死亡。 乙瓶:二氧化碳不能供给呼吸,使蝗虫窒息死亡。

3.下列物质的用途,既利用了碳的物理性质, 又利用了碳的化学性质的是( D )
A 用木炭作燃料 B 用焦炭炼铁 C 用活性炭吸附工业产品里的色素 D 用墨书写珍贵资料或绘制书画 2.纳米材料被誉为于21世纪最有前途的新型材 料,纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个 纳米的空心管,下列说法错误的是( D ) A B C D

纳米碳管如果完全燃烧,生成物是二氧化碳 纳米碳管材料管道多,表面积大,吸附能力强 纳米碳管在常温下化学性质稳定 纳米碳管是一种新型的化合物

1.金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的单质,关于它们的 说法正确的是 ①②⑥⑦ ;(填序号) ①碳原子排列不同 ②化学性质相似 ③物理性质相似 ④是同一种物质 ⑤都是黑色固体 ⑥完全燃烧都生 成二氧化碳 ⑦是碳元素组成的不同单质 2.从C、H、O三种元素中,选择适当的元素组成符合下列 要求的物质,并用化学式填空: ⑴ 物质世界最轻气体单质 H2 ;⑵能使带火星的木条复 燃的气体是 O2 ;⑶可镶嵌在玻璃刀上的是 C ; ⑷可 用于防毒面具中做吸附剂的是 C ;⑸人体中含量最多的 化合物是 H2O ;⑸能用于实验室中制氧气的是H2O2 ; ⑹可使人中毒的气体是 CO ;⑺能使澄清石灰水变浑浊 的气体是 CO2 ;⑻可以做燃料的是 H2; CO; CH4 。

请分别从宏观和微观两个角度讨论CO和 CO2有那些不同?
宏观: 物质种类不同;化学性质不同; 碳元素化合价不同;

物质所含元素相同.
微观:分子结构不同;分子化学性质不同; 单个分子中氧原子数目不同; 分子中原子种类相同;单个分子中碳原子数目相同.


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