第1节金刚石、石墨和C60

1、课题1 金刚石、石墨和c60碳元素也可以组成不同的单质碳元素也可以组成不同的单质! !金刚石、石墨和金刚石、石墨和c60都是由碳元素组成的单质。都是由碳元素组成的单质。研究表明研究表明:纯净的金刚石是一种无色透纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，明的、正八面体形状的固体，经过仔细的琢磨就会成为璀经过仔细的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰品璨夺目的装饰品钻石钻石含有杂质的金含有杂质的金刚石带有颜色刚石带有颜色钻石装饰品钻石装饰品南非之星(starof south africa)(starof south africa)金刚石金刚石石墨石墨碳碳60 是是金刚石最重要金刚石最重要的性质。利用

2、的性质。利用这个性质，可这个性质，可用金刚石划玻用金刚石划玻璃。璃。 金刚石可用于切割金刚石可用于切割大理石或加工坚硬的金大理石或加工坚硬的金属等。属等。 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明的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。的细鳞片状固体。 石石墨是最墨是最软的矿软的矿物之一物之一 是一种深灰色的是一种深灰色的有金属光泽而不透明有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。的细鳞片状固体。石墨很软，有滑腻感。石墨很软，有滑腻感。在纸上画过能留下深在纸上画过能留下深灰色的痕迹。灰色的痕迹。此外，石墨还具有优此外，石墨还具有优良的导电性能。良的导电性能。 石墨石墨石墨还具有优良的导电性能石

3、墨还具有优良的导电性能 石墨的碳原子石墨的碳原子呈呈平面层状结构平面层状结构, ,层与层与层之间作用力小，层之间作用力小，所以质软。有滑感。所以质软。有滑感。 铅笔芯铅笔芯是石墨和粘是石墨和粘土粉末混合土粉末混合而成的。而成的。 石墨具有优石墨具有优良的导电性能，良的导电性能，可以用来做电极。可以用来做电极。 石墨耐高温，可石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金以制成坩埚来熔炼金属。属。铅笔中的铅笔中的hb：h代表代表hard，坚硬的；，坚硬的；b代表代表black，黑的。，黑的。6b最软，颜色最深；最软，颜色最深；6h最硬，最硬，hb软硬适中。软硬适中。铅笔里面其实不含铅，铅笔里面其实不含铅，是是

4、石墨和黏土石墨和黏土混合而成的混合物混合而成的混合物一、碳单质金刚石、石墨、活性炭、无定形碳（炭黑、木炭、 焦炭）1、物理性质 金刚石：无色透明是自然界最硬的物 质，无导电性 石墨：深灰色有金属光泽，质软，有导 电性 问：为什么金刚石和石墨物理性质差异大？ 答：碳原子排列方式不同 通常称为无定通常称为无定形碳的有木炭、焦形碳的有木炭、焦炭、活性炭、碳黑炭、活性炭、碳黑等。等。 木炭是一种灰黑木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃色的多孔性固体，燃烧时，产生的烟很少，烧时，产生的烟很少，火焰很小火焰很小 无定性碳的主要用无定性碳的主要用途有取暖、写生、作吸途有取暖、写生、作吸附剂、颜料等。附剂、颜料等

5、。 木炭木炭主要是由石墨的微小晶体主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，具有疏松多孔和少量杂质构成的，具有疏松多孔的结构，因此它具有的结构，因此它具有吸附能力。吸附能力。 利用木炭的这个性质来利用木炭的这个性质来吸附吸附一一些食品和工业产品里的些食品和工业产品里的色素色素，也可，也可以用它来吸附以用它来吸附有异味的物质有异味的物质。 活性炭和木炭有吸附性能吸附有色有 味的物质（可制作防毒面具） （因活性炭有疏松多孔结构）可以收集到碳黑可以收集到碳黑 在自来水厂净化水的过程在自来水厂净化水的过程中中,用到一种有用到一种有吸附作用吸附作用的物质的物质,请问这种物质是什么请问这种物质是什么?活性炭

6、活性炭活性炭活性炭防毒面具防毒面具滤毒罐滤毒罐辅助辅助材料材料活性炭的活性炭的吸附吸附作用比木炭还作用比木炭还要强，要强，防毒面防毒面具里的滤毒罐具里的滤毒罐就是利用活性就是利用活性炭来吸附毒气炭来吸附毒气的，的， 新的以单质形式存在的碳：c60c60是一种由是一种由60个碳原子构成的分子，个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。形似足球，性质很稳定。c60的平面图的平面图c60的立体图的立体图广泛的应用前景：广泛的应用前景： 气体贮存，有感觉功能的传感器，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，增强金属的强度，新型的催化剂，光学应用光学应用, ,杀伤癌细胞。杀伤癌细胞。

7、c70更新的碳单质：更新的碳单质：c240c540 研究表明，透明的金刚研究表明，透明的金刚石，深灰色的石墨和足球状石，深灰色的石墨和足球状的的c60，都是由碳元素组成的都是由碳元素组成的单质，单质，但是由于它们的但是由于它们的原子原子排列方式不同，排列方式不同，因此它们的因此它们的性质存在着差异性质存在着差异。 巩固练习巩固练习 1、将以下左例和右例有关项目用线连接起来。、将以下左例和右例有关项目用线连接起来。 石墨石墨 冰箱去味剂、防毒面具冰箱去味剂、防毒面具 炭黑炭黑 导电导电 金刚石金刚石 新型催化剂新型催化剂 c60 制油墨制油墨 活性炭活性炭 切割坚硬金属切割坚硬金属2、填写下列空

8、白、填写下列空白 由碳元素所形成的单质主要有由碳元素所形成的单质主要有石墨、金刚石、石墨、金刚石、c60、 活性炭活性炭3、 继发现继发现c60后后c70也已经制得也已经制得,下列有关下列有关c70的说法正确的是的说法正确的是( )a. 它是一种化合物它是一种化合物b. 它是一种单质，它是一种单质， 并且它是有并且它是有c70分子构成的。分子构成的。c. 它是一种混合物它是一种混合物d. 它的相对分子质量是它的相对分子质量是840b、d4、下列现象中属于化学变化的是（ ）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d用碳笔画的古画用碳笔画

9、的古画两幅明清时代祖先的古画两幅明清时代祖先的古画(见上图见上图)。古画高古画高2米，宽米，宽1米，用天然碳素粉墨画成，线条勾勒清晰。米，用天然碳素粉墨画成，线条勾勒清晰。距今约有距今约有300多年的历史，是当今同类古画保存比较好的两幅多年的历史，是当今同类古画保存比较好的两幅.二、碳单质的化学性质二、碳单质的化学性质王羲之的 字画却不褪色?纸都黄了墨的主要墨的主要成分是碳成分是碳想一想一、常温下的稳定性：一、常温下的稳定性： 单质碳的化学性质单质碳的化学性质“钻石恒久远，一颗永流传钻石恒久远，一颗永流传”（钻石的主要成分是（钻石的主要成分是c）这句）这句广告词说明碳在常温下化学广告词说明碳在

10、常温下化学性质。性质。试一试试一试比较稳定为什么为什么碳在常温下化学性质不活泼碳在常温下化学性质不活泼? ? 最外层电子数最外层电子数决定决定元素的化学性质元素的化学性质碳原子的最外层有碳原子的最外层有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如果升高温度如果升高温度, ,碳是否碳是否会发生反应呢会发生反应呢? ?考考你考考你 可燃性可燃性二、碳跟氧气的反应二、碳跟氧气的反应c +o2 co2点燃充分燃烧哈！真香啊真香啊哦嗬哦嗬!栽了栽了 2c +o2 2co点燃1.1.碳跟氧气的反

11、应碳跟氧气的反应可燃性可燃性c +o2 co2点燃充分燃烧不充分燃烧讨论讨论:怎样证明金刚石和石墨都含有怎样证明金刚石和石墨都含有碳元素？碳元素？答：将答：将金刚石和石墨放在氧气中金刚石和石墨放在氧气中燃烧，燃烧，再倒入澄清的石灰水再倒入澄清的石灰水, ,若变浑浊若变浑浊, ,则说则说明生成了明生成了coco2 2。即证明了。即证明了金刚石和石墨金刚石和石墨都含有碳元素。都含有碳元素。 现象现象 结论结论澄清的石灰澄清的石灰水变浑浊水变浑浊有二氧化碳有二氧化碳生成生成黑色的粉末黑色的粉末变成红色变成红色有铜生成有铜生成三、碳跟某些氧化物反应三、碳跟某些氧化物反应(1)(1)碳跟氧化铜反应碳跟氧

12、化铜反应2cuo+c = 2cu+co2氧化铜失去 变成 ，氧氧铜铜氧氧二氧化碳二氧化碳木炭得到 变成 .发生氧化反应发生氧化反应, 发生还原反应发生还原反应,具有氧化性具有氧化性,是氧化剂是氧化剂.具有还原性具有还原性,是还原剂是还原剂.得氧的物质具有得氧的物质具有还原性还原性,是是还原还原剂剂,发生发生氧化反应氧化反应失氧的物质具有失氧的物质具有氧化性氧化性,是是氧化氧化剂剂,发生发生还原反应还原反应小结小结: 高温高温 高温高温c +fe2o3 = c+fe3o4 = 高温高温3c+2fe2o3 = 4fe+3co2 高温高温2c+fe3o4 = 3fe+2co2 碳可以还原其它金属氧化

13、物，写出下列反应碳可以还原其它金属氧化物，写出下列反应方程式：方程式：学完本课题我应该知道：学完本课题我应该知道：1、在常温下、在常温下,碳的化学性质很稳定碳的化学性质很稳定2、熟悉碳在不同的条件下的燃烧产物、熟悉碳在不同的条件下的燃烧产物3、在高温下、在高温下,碳能够与很多物质起反应碳能够与很多物质起反应1、使用木质电线杆时，常把埋、使用木质电线杆时，常把埋在地下部分表面烧焦在地下部分表面烧焦,形成炭层形成炭层经久耐用，这是利用了碳在常经久耐用，这是利用了碳在常温下具有温下具有_性。性。稳定2下列性质中，不属于碳下列性质中，不属于碳的化学性质的是（的化学性质的是（ ） (a) 稳定性稳定性 （b）吸附性）吸附性 （c）可燃性）可燃性 （d）还原性）还原性别忘了我！别忘了我！b练习3.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、黑色粉末无变化,澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊b、黑色粉末逐渐变红色，澄清的石灰、黑色粉末逐渐变红色，澄清的石灰水无变化水无变化c、黑色粉末逐渐变红色，澄清的石灰、黑色粉末逐渐变红色，澄清的石灰水变浑浊水变浑浊d