1、第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物 课题课题1 1 金刚石、石墨和金刚石、石墨和C C60 60 （第一课时）（第一课时） 做人之道：做人之道：蝴蝶飞得不高，但谁蝴蝶飞得不高，但谁 又能说蝴蝶飞得不美呢？又能说蝴蝶飞得不美呢？ 一提起碳这种元素，人们便会联想到乌一提起碳这种元素，人们便会联想到乌 黑的煤和木炭。其实，黑的煤和木炭。其实，碳的形式是多种多样碳的形式是多种多样 的的。刻划玻璃的金刚石，写字用的。刻划玻璃的金刚石，写字用的铅笔芯铅笔芯， 强度很高却比头发还细的强度很高却比头发还细的碳纤维碳纤维，制汽水用，制汽水用 的的二氧化碳二氧化碳，制水泥用的，制水泥用的石灰石石灰石以
2、及以及石油石油、 甲烷甲烷、酒精酒精、醋酸醋酸、糖糖、蛋白质蛋白质、塑料塑料、纤纤 维维、橡胶橡胶、油漆油漆、涂改液涂改液、502502胶水胶水，它们都，它们都 是碳元素家族中的成员。碳和碳的化合物是是碳元素家族中的成员。碳和碳的化合物是 化学世界化学世界最庞大最庞大的家族。有超过的家族。有超过二千万的成二千万的成 员员。它们在国民经济和我们的日常生活里占。它们在国民经济和我们的日常生活里占 有很重要的地位。有很重要的地位。 同种元素同种元素可以组成可以组成不同的单质不同的单质 氧气氧气O2 臭氧臭氧O3 氧元素氧元素 磷元素磷元素 金刚石金刚石 石墨石墨 C60 碳元素碳元素 白磷白磷 红磷
3、红磷 P P 纯净的金刚石是纯净的金刚石是无色透明无色透明的、的、 正八面体正八面体形状的固体。形状的固体。 金刚石的物理性质之一金刚石的物理性质之一 一、金刚石一、金刚石 可琢磨成璀璨夺目的装饰品可琢磨成璀璨夺目的装饰品钻石钻石 金刚石金刚石的的物理性质物理性质之二之二: 金刚石经仔细研磨后对光有很强的金刚石经仔细研磨后对光有很强的散射作用散射作用。 金 刚 石 金 刚 石 被 称 为 被 称 为 “ 宝 石 之 王 宝 石 之 王 ” 世界上世界上最大的金刚石最大的金刚石名叫名叫“库利南库利南”。它的发现是相当偶然。它的发现是相当偶然 的，的，1905年年1月月25日，南非的普列米尔矿山有
4、一个名叫威尔士日，南非的普列米尔矿山有一个名叫威尔士 的经理人员，偶尔看见矿场的地上半露出一块闪闪发光的东西，的经理人员，偶尔看见矿场的地上半露出一块闪闪发光的东西， 他用小刀将它挖出来一看，是一块巨大的宝石金刚石，它有他用小刀将它挖出来一看，是一块巨大的宝石金刚石，它有 3106克拉。这块金刚石经过历时克拉。这块金刚石经过历时8个月的切割，被分割成个月的切割，被分割成9颗大颗大 钻和钻和96颗小钻，镶嵌在英国女王的皇冠上和权杖上，象征着权颗小钻，镶嵌在英国女王的皇冠上和权杖上，象征着权 势和尊贵。势和尊贵。 英 帝 国 王 冠 英 帝 国 王 冠 英 国 王 权 杖 英 国 王 权 杖 金刚
5、石金刚石的的物理性质物理性质之三之三 : :天然存在的最硬物质。天然存在的最硬物质。 可用着以下用途：可用着以下用途： 加工坚硬的金属加工坚硬的金属 裁 玻 璃 裁 玻 璃 切 割 大 理 石 切 割 大 理 石 装 在 钻 探 机 的 钻 头 上 ， 装 在 钻 探 机 的 钻 头 上 ， 钻 凿 坚 硬 的 岩 石 钻 凿 坚 硬 的 岩 石 要加工要加工超硬超硬的陶瓷，只有用金刚的陶瓷，只有用金刚 石车刀，尚无其他代用品。金刚石还石车刀，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。硬质合金，比碳化硅耐用一万倍。
6、 资料卡片资料卡片 金刚石金刚石的结构的结构 一个小球代表一个小球代表 一个碳原子，原子一个碳原子，原子 的排列成的排列成网状网状，有，有 点像丝瓜瓤子，每点像丝瓜瓤子，每 一个节点处有一个一个节点处有一个 碳原子。碳原子。 视频视频：金刚石金刚石 石墨的石墨的熔点非常高熔点非常高。 石墨的物理性质：石墨的物理性质： 石墨是一种深灰石墨是一种深灰 色的有金属光泽而不色的有金属光泽而不 透明的细鳞片状固体，透明的细鳞片状固体， 很软很软，有，有滑腻感滑腻感，有，有 优良的优良的导电性导电性。 二、石墨二、石墨 石墨石墨的用途之一的用途之一 石墨很软，在纸上划过会留下深灰色的痕迹。石墨很软，在纸上
7、划过会留下深灰色的痕迹。 铅笔芯就是用铅笔芯就是用石墨粉石墨粉和和粘土粘土混合制成的，混合制成的，铅笔里铅笔里 面并不含铅。面并不含铅。 根据石墨的性质，可作哪些用途？根据石墨的性质，可作哪些用途？ 石墨石墨的用途之二的用途之二 石墨的熔点高达石墨的熔点高达3000多摄氏度，可用多摄氏度，可用 于制作于制作石墨坩埚石墨坩埚用来熔炼金属以及火箭的用来熔炼金属以及火箭的 通风管。通风管。 石墨石墨的用途之三的用途之三 由于具有由于具有滑腻感滑腻感，用于机械工业的，用于机械工业的润润 滑剂滑剂，因为它的，因为它的熔点高熔点高，特别适合作，特别适合作高温高温 润滑剂润滑剂。 石墨石墨的用途之四的用途之
8、四 石墨具有石墨具有导电性导电性，可制作电极。，可制作电极。 视频视频：石墨炸弹：石墨炸弹 石墨电刷石墨电刷 石墨石墨的用途之五的用途之五 石墨具有很好的石墨具有很好的抗腐蚀性能抗腐蚀性能，可用于，可用于 制造制造排污管道排污管道。 石墨石墨的结构的结构 碳原子碳原子的排列结构的排列结构 是是一层一层一层一层的的 视频视频：石墨：石墨 碳元素形成的单质除了碳元素形成的单质除了金刚石金刚石和和石墨石墨，还有还有 它们它们主要成分主要成分 木炭木炭 活性炭活性炭 焦炭焦炭 炭黑炭黑 也是也是碳的单质碳的单质 与石墨类似与石墨类似。 ，结构结构 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
9、木炭木炭为什么具有为什么具有吸附能力吸附能力？据此可？据此可 用木炭作什么用途？用木炭作什么用途？ 木炭具有木炭具有疏松多孔的结构疏松多孔的结构，所以具有，所以具有 吸附能力。吸附能力。 些食品和工业产品里的些食品和工业产品里的色素色素，也可以用来，也可以用来 吸附吸附有异味的物质有异味的物质。 实验实验6-1 电子显微镜下看到的木炭结构电子显微镜下看到的木炭结构 活性炭是由木炭经高温水蒸气处理活性炭是由木炭经高温水蒸气处理， 除去其中的油污，并使木炭里的孔更加疏除去其中的油污，并使木炭里的孔更加疏 张。但一般的木炭制得的活性炭“活性”张。但一般的木炭制得的活性炭“活性” 不强。通常用不强。通
10、常用核桃壳核桃壳、椰子壳椰子壳等坚果的壳等坚果的壳 经高温炭化制得的木炭来制活性炭。经高温炭化制得的木炭来制活性炭。活性活性 炭的吸附能力比木炭炭的吸附能力比木炭更强更强，因为其孔更加，因为其孔更加 疏张。疏张。1 1克活性炭的表面积可达克活性炭的表面积可达10001000米米2 2， 具备吸附大量气体分子的能力。具备吸附大量气体分子的能力。 资料卡片资料卡片 、城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理都、城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理都 要用到活性炭。要用到活性炭。 活性炭有哪些用途？活性炭有哪些用途？ 、制糖工业利用活性炭来、制糖工业利用活性炭来脱色脱色以制白糖；以制白糖； 、防
11、毒面具里的滤毒罐装有活性炭、防毒面具里的滤毒罐装有活性炭吸附毒气吸附毒气， 食品脱色食品脱色 冰箱冰箱除味除味 剂、剂、 环保活性炭（环保活性炭（吸附装修产生的有害气体吸附装修产生的有害气体）；）； 炼钢铁用的焦炭炼钢铁用的焦炭 炭黑炭黑 物质物质 用途用途 炭黑炭黑 制造墨、制造墨、碳素墨水、碳素墨水、油墨、油油墨、油 漆、鞋油和颜料漆、鞋油和颜料，轮胎和鞋底，轮胎和鞋底 中加入炭黑中加入炭黑可增加轮胎制品的可增加轮胎制品的 耐磨性。耐磨性。 焦炭焦炭 冶炼金属冶炼金属 【讨论讨论】 结合金刚石、石墨、木炭和活性结合金刚石、石墨、木炭和活性 炭的炭的性质性质和和用途用途，讨论物质的，讨论物质
12、的性质性质与与 用途用途的关系？的关系？ 用途用途 决定决定 反映反映 性质性质 、C60的分子结构和足球相似，的分子结构和足球相似，很稳定很稳定； 、C60中中60表示一个表示一个C60分子中含有分子中含有60个碳原子；个碳原子； C60 的 分 子 结 构 和 足 球 相 似 的 分 子 结 构 和 足 球 相 似 注意：注意： 、与金刚石、石墨构成不同，金刚石、石墨是由、与金刚石、石墨构成不同，金刚石、石墨是由 碳原子构成，碳原子构成，C60是由是由C60分子构成的。分子构成的。 1、C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界。的发现使人类了解到一个全新的碳世界。 C60的独特结构决定了它
13、具有一些特殊的物理和化学性的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性 质，可能广泛应用于哪些方面？质，可能广泛应用于哪些方面？ 2、我国在、我国在C60的哪些方面已取得不少成就？的哪些方面已取得不少成就？ 自学导航自学导航 C60有可能广泛应用于超导、催化、材料医学以有可能广泛应用于超导、催化、材料医学以 及生物领域。及生物领域。 我国在我国在C60的制备和分离、的制备和分离、C60的超导性、的超导性、C60的结的结 构等方面已取得不少成就。构等方面已取得不少成就。 除除C60外，一些新的单质碳也相继被发现，如：外，一些新的单质碳也相继被发现，如： C70、C240、C540等。等。 大视野
14、：大视野： 视频视频： C60 碳纳米管碳纳米管是一种非常奇特的材料，它的密度是一种非常奇特的材料，它的密度 是钢的是钢的16，而强度却是钢的，而强度却是钢的100倍。用这样轻倍。用这样轻 而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不 过的了。如果用纳米碳管做绳索，是唯一可以从过的了。如果用纳米碳管做绳索，是唯一可以从 月球挂到地球表面，而不会被自身质量所拉断的月球挂到地球表面，而不会被自身质量所拉断的 绳索。如果用它做成地球绳索。如果用它做成地球月球乘人的电梯，人月球乘人的电梯，人 们在月球定居就很容易了。们在月球定居就很容易了。 资料卡片资料卡片 C
15、 C60 60的分子结构 的分子结构 观察金刚石、石墨和观察金刚石、石墨和C60的微观结构图，分的微观结构图，分 析它们物理性质存在析它们物理性质存在差异的原因差异的原因是什么？是什么？ 碳原子碳原子的的排列方式排列方式不同不同 请用适当的词语填空：请用适当的词语填空： 决定决定 反映反映 决定决定 反映反映 金刚石金刚石 石石 墨墨 外外 观观 光光 泽泽 硬硬 度度 导电性导电性 用用 途途 比较金刚石和石墨的性质和用途比较金刚石和石墨的性质和用途 无色透明无色透明 正八面体状晶体正八面体状晶体 深灰色鳞片状固体深灰色鳞片状固体 加工琢磨后加工琢磨后 有夺目光泽有夺目光泽 略有金属光泽略有
16、金属光泽 天然存在的天然存在的最硬最硬的的物质物质 最软矿物质之一最软矿物质之一 不导电不导电 良好良好 电极、铅笔芯、电极、铅笔芯、高高 温温润滑剂等润滑剂等 钻头、钻头、裁玻璃裁玻璃、切割大理切割大理 石、加工坚硬的金属，石、加工坚硬的金属，装装 饰品等饰品等 “炭炭”指由碳元素形成的部分单质，主要有指由碳元素形成的部分单质，主要有 木炭、焦炭、活性炭与炭黑木炭、焦炭、活性炭与炭黑。“碳碳”是元素的名是元素的名 称，是核电荷数为称，是核电荷数为6的所有原子的总称的所有原子的总称。因此，因此， 炭是由碳元素形成的单质，但碳元素形成的单炭是由碳元素形成的单质，但碳元素形成的单 质并非都是炭，如
17、金刚石、石墨等质并非都是炭，如金刚石、石墨等。 “碳碳”和和“炭炭”有什么不同？有什么不同？ 碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无定碳的单质主要有金刚石和石墨，还有无定 形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭和炭形碳，无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭和炭 黑等黑等。 1.有红棕色二氧化氮气体的空气通过装有活性炭的有红棕色二氧化氮气体的空气通过装有活性炭的 玻璃管后气体玻璃管后气体颜色消失颜色消失，主要因为主要因为（ ） A.二氧化氮气体跟活性炭发生了化合反应二氧化氮气体跟活性炭发生了化合反应 B.二氧化氮气体被活性炭吸附了二氧化氮气体被活性炭吸附了，未发生化学变化未发生化学变化 C.二氧化氮被活性炭
18、分解了二氧化氮被活性炭分解了 D.二氧化氮被活性炭还原成了无色物质二氧化氮被活性炭还原成了无色物质 达标检测：达标检测： B 2.金刚石和石墨的物理性质有很大的金刚石和石墨的物理性质有很大的 差异的原因是（差异的原因是（ ） A.金刚石不含杂质，而石墨含杂质金刚石不含杂质，而石墨含杂质 B.金刚石是单质，而石墨是化合物金刚石是单质，而石墨是化合物 C. 金刚石和石墨中碳原子的排列不同金刚石和石墨中碳原子的排列不同 D.金刚石和石墨是由不同元素组成的金刚石和石墨是由不同元素组成的 C 3.1985年年，科学家们发现了一种新的物质科学家们发现了一种新的物质，其其 化学式为化学式为C 60。 。下列关于下列关于C 60的说法正确的是 的说法正确的是 （ ） A.C60是由是由60个碳分子所构成个碳分子所构成 B.C60的相对分子质量为的相对分子质量为720 g C.C60是一种新型化合物是一种新型化合物 D.C60是一种单质碳是一种单质碳 D 金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60不是同一种不是同一种 物质，是由碳元素组成的三种物质，是由碳元素组成的三种 不同的碳单质。不同的碳单质。 4.金刚石、石墨和金刚石、石墨和C60是同一种物质吗？是同一种物质吗？