第六单元课题1《金刚石、石墨和C60》上课课件

1、写出下列反应的化学方程式：写出下列反应的化学方程式：1、硫燃烧、硫燃烧2、铁丝燃烧、铁丝燃烧3、红磷燃烧、红磷燃烧4、过氧化氢和二氧化锰混合制氧气、过氧化氢和二氧化锰混合制氧气5、电解水、电解水6、氢气燃烧、氢气燃烧7、加热高锰酸钾制氧气、加热高锰酸钾制氧气8、镁带燃烧、镁带燃烧9、加热氯酸钾和二氧化锰制氧气、加热氯酸钾和二氧化锰制氧气10、碳酸钠与稀盐酸反应、碳酸钠与稀盐酸反应 以上分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于以上分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于单质单质的的是是 。( (填字母填字母) )同一种元素可以组成不同的物质吗同一种元素可以组成不同的物质吗A C 一种元素形成几种单质

2、的现象在自然界很常见。一种元素形成几种单质的现象在自然界很常见。 如：氧元素的单质有氧气、臭氧等；如：氧元素的单质有氧气、臭氧等； 磷元素的单质有红磷、白磷；磷元素的单质有红磷、白磷； 那么碳元素的单质有那些呢？那么碳元素的单质有那些呢？ 第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物金刚石金刚石石墨石墨碳碳60课题课题1 1、金刚石、石墨和、金刚石、石墨和C C6060金刚石石墨石墨金刚石金刚石、石墨石墨、 C C6060都是由碳元素组成的单质都是由碳元素组成的单质C C6060( (足球烯足球烯) )用途用途结构结构性质性质 碳的单质主要包括金刚石、石墨和碳的单质主要包括金刚石、石墨和C6

3、0分子。分子。它们都是由碳元素组成的单质。它们都是由碳元素组成的单质。一、碳单质的物理性质：一、碳单质的物理性质：1 1、金刚石：、金刚石： 纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形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。状的固体，硬度大，不导电。 天然采集的金刚石经过仔细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的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰品品钻石钻石一、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。加工前加工后加工琢磨后璀璨夺目有光泽，可做钻石。南非之星(Starof South Africa)(Starof South Africa)

4、.金刚石金刚石世界最大的钻石世界最大的钻石库利南库利南 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天然金刚石 “金刚金刚”二字来自佛教用语，是二字来自佛教用语，是“所向无敌所向无敌”的意思，与寺庙中的意思，与寺庙中的八大金刚中的金刚二字意义相似。佛教发源于印度，金刚石也的八大金刚中的金刚二字意义相似。佛教发源于印度，金刚石也是最早在印度发现的。是最早在印度发现的。 金刚石，阿拉伯语是金刚石，阿拉伯语是“最硬最硬”的意思。相传公元前百年，希腊天的意思。相传公元前百年，希腊天文学家麦尼利乌斯，始称金刚石为阿达麦斯，有文学家麦尼利乌斯，始称金刚石为阿达麦斯，有“坚固无敌坚固

5、无敌”之之意。意。 至今，只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷，尚无其他代用品。至今，只有用金刚石车刀才能加工超硬的陶瓷，尚无其他代用品。金刚石还是优质的磨料，金刚石砂轮用来磨削硬质合金，比碳化金刚石还是优质的磨料，金刚石砂轮用来磨削硬质合金，比碳化硅耐用一万倍。硅耐用一万倍。由上面的资料谁能发现这里隐藏着一句俗语？由上面的资料谁能发现这里隐藏着一句俗语？“没有金刚钻，别揽瓷器活没有金刚钻，别揽瓷器活” 一、碳的单质一、碳的单质1、金刚石玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃金刚石很硬 ，可以用来切割玻璃，也可以作钻探机的钻头。 天然最硬最硬的物质切割大理石或加工坚硬的金属等切割大

6、理石或加工坚硬的金属等玻璃刀玻璃刀钻头钻头金刚石的物理性质和用途金刚石的物理性质和用途金刚石的物理性质和用途物理性质对应的主要用途无色透 明 、正八面体 形 状的固体天然存 在 最硬的物质装饰品钻石划玻璃、钻头等.石石 墨墨 石墨是一石墨是一种深灰色的种深灰色的有金属光泽有金属光泽而不透明的而不透明的细鳞片状固细鳞片状固体。石墨很体。石墨很软，有滑腻软，有滑腻感。感。2 2、石墨：、石墨： 深灰色的具有金属光泽而不透明的细鳞片状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，电的良导体。固体。质软，有滑腻感，电的良导体。石墨是石墨是最软最软的矿物之一的矿物之一石墨石墨用石墨和粘用石

7、墨和粘土粉末混合土粉末混合制铅笔芯制铅笔芯 用石墨做电极用石墨做电极石墨耐高温，可以制石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属成坩埚来熔炼金属 石墨炸弹是美国制造石墨炸弹是美国制造的一种可使供电系统短的一种可使供电系统短路而导致瘫痪的新式炸路而导致瘫痪的新式炸弹。石墨炸弹实际上是弹。石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它在集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出目标上空爆炸，释放出无数无数“易拉罐易拉罐”大小的大小的小炸弹，这些内装碳纤小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随即在更大维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成大范的区域爆炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路纤维可使供

8、电系统短路而瘫痪。而瘫痪。开眼界了！开眼界了！石墨的物理性质和用途石墨的物理性质和用途物理性质对应的主要用途深灰色、有金属光深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片泽、不透明、细鳞片状固体状固体很软，有滑腻感很软，有滑腻感制造制造铅笔铅笔芯，芯，做润滑剂做润滑剂石墨的物理性质和用途优良的导电性优良的导电性石墨石墨电极电极思考：思考：铅笔是用铅做的吗？铅笔是用铅做的吗？为什么叫做铅笔？为什么叫做铅笔？由石墨和粘土混合而成由石墨和粘土混合而成 现在的铅笔并不含铅现在的铅笔并不含铅.而是用石墨和黏土制造的而是用石墨和黏土制造的.之所以这样命名是之所以这样命名是由于其历史沿革造成的由于其历史沿革造成的.古希

9、腊古希腊.罗马曾用金属铅制成类似铅笔的铅棒罗马曾用金属铅制成类似铅笔的铅棒.它们多为锥形它们多为锥形.与其他物体磨擦后留下铅的痕迹与其他物体磨擦后留下铅的痕迹.用来划线做标记用来划线做标记.14世纪世纪.欧洲出现类似现在的铅笔欧洲出现类似现在的铅笔.1565年年.英国开始以石墨为笔芯英国开始以石墨为笔芯.手工制出最原始的木杆铅笔手工制出最原始的木杆铅笔.1662年年.德国建成世界上第一座铅笔厂德国建成世界上第一座铅笔厂.1790-1793年年.法国康德采用黏土将石墨黏结制成笔芯法国康德采用黏土将石墨黏结制成笔芯.奠定了现代铅奠定了现代铅笔工业基础笔工业基础.在铅笔的笔杆上通常都有硬度标志在铅笔

10、的笔杆上通常都有硬度标志.H表示硬质铅笔表示硬质铅笔.前前面的数字越大硬度越大面的数字越大硬度越大:B表示软质铅笔表示软质铅笔.前面的数字越大笔芯越软前面的数字越大笔芯越软.HB则表示软硬适中的铅笔则表示软硬适中的铅笔.适合日常书写之用适合日常书写之用.铅笔芯含铅吗？铅笔芯含铅吗？科学小常识科学小常识 铅笔上的铅笔上的“B”是英文是英文“Black”的第一个字母，的第一个字母，在铅笔中表示在铅笔中表示“软软”；“H”是英文是英文“Hard”的第的第一个字母，在铅笔中表示一个字母，在铅笔中表示“硬硬”。铅笔为什么有。铅笔为什么有软和硬和差别呢？这是因为石墨太软，光用石墨软和硬和差别呢？这是因为石

11、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墨粉末中掺进一些粘土 粉末以增加硬度。粘土掺粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越硬；粘土掺得越少，铅笔就越得越多，铅笔就越硬；粘土掺得越少，铅笔就越软。软。 铅笔芯能导电吗？铅笔芯能导电吗？想一想，想一想，“6B”6B”、“6H”6H”与与“HB”HB”三种类型的铅笔，哪种铅笔最三种类型的铅笔，哪种铅笔最硬？哪种铅笔最软？硬？哪种铅笔最软？ 既然金刚石、石墨 等都是由碳元素组成的单质，那它们的物理性质为什么差异那么大呢？疑问疑问: :金刚石的结构金刚石的结构金刚石的结构金刚

12、石金刚石:碳原子间碳原子间是立体网状八面是立体网状八面体结构，硬度大，体结构，硬度大，几乎不导电，导几乎不导电，导热性能差热性能差金刚石金刚石:碳原子间是立体碳原子间是立体网状结构，硬度大网状结构，硬度大石墨石墨:碳原子间是平碳原子间是平面层状结构，层与层面层状结构，层与层之间很容易滑动，硬之间很容易滑动，硬度较小。度较小。 因为因为碳原子的排列方碳原子的排列方式不同式不同，所以金刚石和石，所以金刚石和石墨的物理性质有很大差异墨的物理性质有很大差异记记结构决定性质3 3、无定形碳：、无定形碳： 无定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。无定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它们主要是由石墨的微

13、小晶体和少量杂质构成的。它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。 木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因而具有木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因而具有吸附能力，但活性炭的吸附能力比木炭强。吸附能力，但活性炭的吸附能力比木炭强。木炭是一种灰黑色的多孔性固体，木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃烧时，产生很少的烟，火焰很小燃烧时，产生很少的烟，火焰很小石墨与少量的杂质混在一起构成的四种物质：石墨与少量的杂质混在一起构成的四种物质：1、木炭与活性炭：、木炭与活性炭： 具有疏松多孔结构，有较强的吸附能力具有疏松多孔结构，有较强的吸附能力,既能吸附气体既能吸附气体气味气味,又能吸附顔色又能吸附顔色,故可用作

14、吸附剂。故可用作吸附剂。2、炭黑、炭黑:黑色粉末黑色粉末,可用于作墨汁可用于作墨汁.3、焦炭、焦炭:可用于冶炼金属可用于冶炼金属.：木炭（或活性炭）的吸附性：木炭（或活性炭）的吸附性实验步骤实验步骤实验现象实验现象结论结论在盛有品红溶液的烧杯在盛有品红溶液的烧杯中加入少量木炭（或活中加入少量木炭（或活性炭），搅拌后，过滤性炭），搅拌后，过滤木炭（或活性炭）有木炭（或活性炭）有 能力，此变化能力，此变化属于属于 变化。变化。吸附吸附物理物理红色褪去，红色褪去，溶液变成无溶液变成无色色木炭能吸附红墨水吗？现象：现象：红色逐渐褪去红色逐渐褪去分析：分析：木炭具有疏松多孔的结构，表面积很木炭具有疏松多

15、孔的结构，表面积很大，具有较强的吸附性，能将红墨水大，具有较强的吸附性，能将红墨水吸附在木炭多孔性结构中。吸附在木炭多孔性结构中。木炭活性炭活性炭防毒面具防毒面具滤毒罐滤毒罐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 辅助辅助材料材料 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活性炭防毒面具活性炭防毒面具 吸附有害气体吸附有害气体炭雕炭雕 木炭木炭. .活性炭活性炭具有疏松多孔的结具有疏松多孔的结构，因此它具有构，因此它具有吸附能力。吸附能力。 利用利用木炭木

16、炭. .活性炭活性炭的吸附性来吸附的吸附性来吸附 色素色素. .气味和有毒气体等物质气味和有毒气体等物质。 如图所示如图所示,向盛有红棕色二氧化向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭过的木炭,会出现什么样会出现什么样 的想象的想象,为为什么什么?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， 结构结构用途用途木木 炭炭主要是由石墨的微小主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成晶体和少量杂质构

17、成的，具有疏松多孔的的，具有疏松多孔的结构，具有吸附能力。结构，具有吸附能力。作燃料，制造黑火药，作燃料，制造黑火药，制造活性炭，冶炼金制造活性炭，冶炼金属，作吸附剂。属，作吸附剂。活活 性性炭炭净化多种气体和液体，净化多种气体和液体，用于防毒面具，作吸用于防毒面具，作吸附剂附剂炭炭 黑黑制造油墨、油漆、鞋制造油墨、油漆、鞋油和颜料等，橡胶制油和颜料等，橡胶制品的填料品的填料焦焦 炭炭作燃料和冶炼作燃料和冶炼可以收集到炭黑可以收集到炭黑 焦炭 烟煤在隔绝空气的条件下，加热到烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050，经过干燥、热解、熔融、粘，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终

18、制成焦炭，这结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温一过程叫高温炼焦（高温干馏干馏）。）。 能否人工制造金刚石能否人工制造金刚石? ?接近高科技接近高科技：金刚石的用途很广泛，但天然存在的量很少，而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。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

19、、铂等做催化剂，在无数次的试验，终于用铬、铁、铂等做催化剂，在1600160018001800和和5 510109 96 610109 9帕的条件下，以石帕的条件下，以石墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产约约2020吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于19621962年研制成功。现今江苏省的南京、苏州等地也年研制成功。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。都有生产人造金刚石的工厂。让你知道结构结构 性质性质 用途用途决定决定 决定决定反映反映 反映反映 1 1、下列关于金刚石和石墨的说

20、法正确的是、下列关于金刚石和石墨的说法正确的是( ( ) )A A、金刚石和石墨外观相似、金刚石和石墨外观相似B B、金刚石和石墨都不导电、金刚石和石墨都不导电C C、金刚石和石墨都有较好的润滑性、金刚石和石墨都有较好的润滑性D D、金刚石和石墨的原子排列方式不、金刚石和石墨的原子排列方式不 同造成性质有较大的差异同造成性质有较大的差异课堂达标训练课堂达标训练 2、家用净水器常用活性炭作净水剂、家用净水器常用活性炭作净水剂,这是因为活这是因为活 性炭性炭( ) A.可作催化剂可作催化剂 B.疏松多孔疏松多孔,吸附性强吸附性强. C.无毒无毒 D.可以吸附水中的不洁物质可以吸附水中的不洁物质BC

21、60C60，它是美国休斯顿大学的克罗脱（它是美国休斯顿大学的克罗脱（Kroto,H.W.)和和史沫莱史沫莱(Smalley,r.e.)等人在等人在1985年发现的。我国北京大年发现的。我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出了学化学系和物理系研究小组也研制出了C60分子。分子。C60除了在超导方面的应用外，在以下几个方面除了在超导方面的应用外，在以下几个方面 也具有广泛的应用前景：也具有广泛的应用前景：有感觉功能的传感器有感觉功能的传感器增强金属的强度增强金属的强度新型的催新型的催化剂化剂光学应用光学应用对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。资料资料 C70 、C2

22、40 、C540-C60C70C80纳米碳纳米碳 管管原因是：虽都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列原因是：虽都是由碳元素组成的单质，但碳原子的排列 方式不同。方式不同。金刚石、石墨和C60分子的物理性质差异 较大的原因：可见：不同种元素可以组成不同物质，而同一种元素也可见：不同种元素可以组成不同物质，而同一种元素也 可以组成不同的物质。可以组成不同的物质。 科科学家预测学家预测:C:C6060外外, ,具有封闭笼状结构的还可能有具有封闭笼状结构的还可能有C C2828、C C3232、C C5050、C C7070、C C8484等，下列说法正确的是等，下列说法正确的是A A、它们都是由碳

23、元素组成、它们都是由碳元素组成 B B、它们的性质相同、它们的性质相同 C C、它们是新型的化合物、它们是新型的化合物 D D、它们的用途相同、它们的用途相同 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.金刚石、石墨、金刚石、石墨、 C60都是由都是由_组成的单质。但是，它们组成的单质。但是，它们的性质却存在巨大的差异（例如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，金刚

24、石是天然存在的最硬的物质，而石墨却很软），这是因为它们而石墨却很软），这是因为它们_不同。不同。碳原子排列方式碳原子排列方式碳元素碳元素3、下列关于金刚石和石墨的叙述正确、下列关于金刚石和石墨的叙述正确的是（的是（ ）A金刚石和石墨都是由碳元素形成的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质，因此用石墨人工合成金刚石是物理变化物理变化 B金刚石不导电，而石墨具有良好的金刚石不导电，而石墨具有良好的导电性导电性 C金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳产物都是二氧化碳 D金刚石和石墨的物理性质由较大的金刚石和石墨的物理性质由较大的差异

25、是因为形成金刚石的碳原子与形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成石墨的碳原子不相同4. 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、D碳的化学性质：碳的化学性质：在常温下，碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、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。水分接触，都不容易起

26、变化。如果温度升高，碳的活动性又如何呢？如果温度升高，碳的活动性又如何呢？二、碳的化学性质二、碳的化学性质1、在常温下，碳的化学性质不活泼、在常温下，碳的化学性质不活泼2、在高温或点燃的条件下，、在高温或点燃的条件下，（1）能与）能与O2反应反应C + O2 = CO2 点燃点燃（充分燃烧）（充分燃烧）（不充分燃烧）（不充分燃烧）2C + O2 = 2CO点燃点燃（化学性质活泼）（化学性质活泼）2 2、还原性、还原性:(:(与某些氧化物反应与某些氧化物反应) )木炭还原氧化铜：木炭还原氧化铜：现象：现象：（1 1）试管里黑色粉）试管里黑色粉 末逐渐成为红色；末逐渐成为红色；（2 2）生成的无色

27、无）生成的无色无 味气体能使澄清的味气体能使澄清的 石灰水变浑浊。石灰水变浑浊。原理：原理：C + 2CuO2Cu + CO2高温高温二、碳的化学性质：二、碳的化学性质： 碳在常温下化学性质不活泼，高温下，却能碳在常温下化学性质不活泼，高温下，却能跟多种物质发生化学反应。所以，用墨书写或绘跟多种物质发生化学反应。所以，用墨书写或绘制的古字画能长久保存而不变色。制的古字画能长久保存而不变色。1 1、可燃性、可燃性：（与氧气反应）：（与氧气反应）2C + O2点燃点燃2CO( (不充分燃不充分燃) )C+O2点燃点燃CO2（充分燃）（充分燃）在上述反应里：氧化铜失去氧而变成单质铜，这种含氧化在上述反应里：氧化铜失去氧而变成单