課題1金剛石、石墨和C60 (2)

第六單元碳和碳的氧化物（第一課時(shí)）（第一課時(shí)）金剛石、石墨和金剛石、石墨和C60性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)用途用途物理性質(zhì)物理性質(zhì)知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1、通過(guò)對(duì)碳原子排列方式的分析，理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。2、通過(guò)木炭、活性炭對(duì)紅墨水的吸附試驗(yàn)，學(xué)會(huì)用對(duì)比試驗(yàn)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀：情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)C60、碳納米管的發(fā)現(xiàn)及研究的介紹，學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看問(wèn)題，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn)金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。由同種元素組成的由同種元素組成的物質(zhì)物質(zhì)可能是可能是 和和 。一定不。一定不可能是可能是 。單質(zhì)單質(zhì)同種元素可以組成不同的單質(zhì)同種元素可以組成不同的單質(zhì)例如例如:氧元素組成氧氣和臭氧，氧元素組成氧氣和臭氧，磷元素組成紅磷和白磷。磷元素組成紅磷和白磷。由同種元素組成的由同種元素組成的純凈物。純凈物。單質(zhì)單質(zhì) 混合物混合物化合物化合物碳元素也可以組成不同的單質(zhì)碳元素也可以組成不同的單質(zhì)!金剛石金剛石、石墨石墨和和C C6060都是由碳元素組成的單質(zhì)。都是由碳元素組成的單質(zhì)。研究表明研究表明:金剛石金剛石石墨石墨C C6060永恒經(jīng)典-泰坦尼克號(hào)海海洋洋之之心心純凈的金剛石晶體是純凈的金剛石晶體是無(wú)色無(wú)色透明透明、有、有強(qiáng)折光性強(qiáng)折光性的固體的固體用途用途鉆石飾品鉆石飾品金剛石金剛石1.1.金剛石金剛石物理性質(zhì)物理性質(zhì)用途用途金金剛剛石石 無(wú)色透明無(wú)色透明、有、有強(qiáng)折光性的固體強(qiáng)折光性的固體 天然天然最硬最硬鉆石裝飾品鉆石裝飾品 切割玻璃切割玻璃 鉆探機(jī)鉆頭鉆探機(jī)鉆頭鉛筆含鉛嗎？猜猜看：它為什么叫“鉛”筆？鉛筆芯中的石墨有哪些物理性質(zhì)？物理性質(zhì)物理性質(zhì)用途用途石石墨墨鉛筆芯鉛筆芯潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑電極電極深灰色深灰色顏色滑膩滑膩手感質(zhì)軟質(zhì)軟硬度能導(dǎo)電能導(dǎo)電導(dǎo)電性2.2.石墨石墨生銹的鐵鎖生銹的鐵鎖鉛筆中的鉛筆中的HB：H代表代表Hard，堅(jiān)硬的；，堅(jiān)硬的；B代表代表Black，黑的。，黑的。6B含石墨最多、最軟，顏色最深；含石墨最多、最軟，顏色最深；6H含石墨較少、最硬，含石墨較少、最硬，HB居中。居中。寫字、制圖等寫字、制圖等考試填涂、素描等考試填涂、素描等鉛筆其實(shí)不含鉛，鉛筆其實(shí)不含鉛，除了除了石墨石墨外還含有少量的外還含有少量的黏土黏土。石墨石墨 都是由碳元素組成的單質(zhì),為什么它們物理性質(zhì)卻有巨大的差異呢？碳原子在空間構(gòu)成碳原子在空間構(gòu)成連續(xù)的，網(wǎng)連續(xù)的，網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)狀的結(jié)構(gòu)所以其質(zhì)地堅(jiān)硬。所以其質(zhì)地堅(jiān)硬。碳原子碳原子呈平面層狀結(jié)構(gòu)呈平面層狀結(jié)構(gòu),層與層之層與層之間作用力小，所以其質(zhì)軟有滑感。間作用力小，所以其質(zhì)軟有滑感。金剛石中碳原子的排列金剛石中碳原子的排列石墨中碳原子的排列石墨中碳原子的排列比較石墨、金剛石的結(jié)構(gòu)：比較石墨、金剛石的結(jié)構(gòu)：金剛石和石墨由于金剛石和石墨由于碳原子的碳原子的排列方式不同排列方式不同，所以二者的物理，所以二者的物理性質(zhì)有很大差異。性質(zhì)有很大差異。人造金剛石 金剛石價(jià)格不菲，而石墨相對(duì)便宜得多。但既然它們都是由碳元素組成的，如果你是科學(xué)家，你會(huì)做怎樣的嘗試呢？足足球球烯烯C603.3.碳的單質(zhì)碳的單質(zhì)C60由由 構(gòu)成。構(gòu)成。C60分子分子 應(yīng)用于應(yīng)用于材料科學(xué)材料科學(xué)、超導(dǎo)體超導(dǎo)體等方面。等方面。C60分子分子由由60個(gè)碳原子構(gòu)成，個(gè)碳原子構(gòu)成，形似足球，性質(zhì)很穩(wěn)定。形似足球，性質(zhì)很穩(wěn)定。C70碳納米管碳納米管 研究表明，研究表明，透明的透明的金剛石金剛石，深，深灰色的灰色的石墨石墨和足球狀的和足球狀的C60，都都是由碳元素組成的單質(zhì)，是由碳元素組成的單質(zhì)，但是但是由于它們的由于它們的碳原子排列方式不碳原子排列方式不同，同，因此它們的性質(zhì)存在著差因此它們的性質(zhì)存在著差異。異。生活中常見(jiàn)含石墨的物質(zhì)木木炭炭焦焦炭炭炭炭黑黑活活性性炭炭木炭、活性炭、焦炭、炭黑都是由木炭、活性炭、焦炭、炭黑都是由 石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)組成的石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)組成的顯顯微微鏡鏡下下的的木木炭炭的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 疏松多孔的結(jié)構(gòu)疏松多孔的結(jié)構(gòu)為什么木炭會(huì)具有吸附性呢為什么木炭會(huì)具有吸附性呢？（1）木炭、活性炭）木炭、活性炭 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：性質(zhì)：性質(zhì)：用途：用途：疏松多孔疏松多孔有吸附性（物理性質(zhì)）有吸附性（物理性質(zhì)）吸附色素、除去異味吸附色素、除去異味活性炭活性炭防防毒毒面面具具濾毒罐濾毒罐輔助輔助材料材料 活性炭的吸附活性炭的吸附 能力比木炭還要強(qiáng)。能力比木炭還要強(qiáng)。如：如：制糖工業(yè)利用活制糖工業(yè)利用活性炭來(lái)性炭來(lái)脫色脫色；又如：又如：防毒面具利用防毒面具利用活性炭來(lái)活性炭來(lái)吸附毒氣。吸附毒氣。1915 1915年春天，年春天，第一次世界大戰(zhàn)第一次世界大戰(zhàn)的歐洲西部戰(zhàn)場(chǎng)。的歐洲西部戰(zhàn)場(chǎng)。德軍德軍為了打破戰(zhàn)場(chǎng)上的僵局，突然于為了打破戰(zhàn)場(chǎng)上的僵局，突然于4 4月月2222日向日向英法聯(lián)軍英法聯(lián)軍的陣地施放了的陣地施放了180180號(hào)毒氣號(hào)毒氣氯氣氯氣。濃厚的刺激性黃綠色氣體導(dǎo)致英。濃厚的刺激性黃綠色氣體導(dǎo)致英法聯(lián)軍法聯(lián)軍50005000人死亡，人死亡，1500015000人中毒。人中毒。后來(lái)，科學(xué)家在戰(zhàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)毒氣襲來(lái)的時(shí)后來(lái)，科學(xué)家在戰(zhàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)毒氣襲來(lái)的時(shí)候候,有一只有一只野豬野豬也在現(xiàn)場(chǎng)。毒氣把它熏得難以忍受，于是它就拼命地用也在現(xiàn)場(chǎng)。毒氣把它熏得難以忍受，于是它就拼命地用嘴巴拱土嘴巴拱土，然后，然后把大嘴巴埋在松軟的泥土里，出乎意料的是，它居然成了這場(chǎng)毒氣戰(zhàn)中的把大嘴巴埋在松軟的泥土里，出乎意料的是，它居然成了這場(chǎng)毒氣戰(zhàn)中的幸存者幸存者！這件事引起了科學(xué)家的很大興趣，對(duì)這一現(xiàn)象經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析，研究和實(shí)踐，終于在1917年利用活性炭制作出了仿照野豬嘴形狀的防毒面具。當(dāng)防毒面具被送往前線之后，屢建奇功，拯救了成千上萬(wàn)的士兵的生命。在自來(lái)水廠凈化水的過(guò)程中在自來(lái)水廠凈化水的過(guò)程中,用到用到一種有一種有吸附作用吸附作用的物質(zhì)的物質(zhì),請(qǐng)問(wèn)這種物質(zhì)請(qǐng)問(wèn)這種物質(zhì)是什么是什么?活性炭活性炭（1）木炭、活性炭）木炭、活性炭 （2）焦炭）焦炭 冶煉金屬冶煉金屬（3）炭黑）炭黑 炭黑可用制顏料、油墨，等炭黑可用制顏料、油墨，等 將炭黑加入橡膠中，將炭黑加入橡膠中，可增強(qiáng)可增強(qiáng)橡膠的耐磨性。橡膠的耐磨性。區(qū)分：碳和炭區(qū)分：碳和炭 二氧化二氧化碳碳、一氧化、一氧化碳碳、碳碳酸、酸、碳碳酸鈣酸鈣 木木炭炭、活性、活性炭炭、焦、焦炭炭、炭炭黑黑 碳：碳元素碳：碳元素 炭：炭：碳的碳的一種物質(zhì)一種物質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 性質(zhì)性質(zhì) 用途用途C60決定決定體現(xiàn)體現(xiàn)決定決定金剛石金剛石石墨石墨1 1、填寫下列空白、填寫下列空白 石墨、金剛石、石墨、金剛石、C C6060、碳單質(zhì)：以單質(zhì)形式存在的碳主要、碳單質(zhì)：以單質(zhì)形式存在的碳主要有有_、_是天然存在的最硬的物質(zhì)是天然存在的最硬的物質(zhì).、_是最軟的礦物之一是最軟的礦物之一.、金剛石和石墨都是碳單質(zhì)，物理性、金剛石和石墨都是碳單質(zhì)，物理性質(zhì)差別較大的原因是質(zhì)差別較大的原因是_金剛石金剛石石墨石墨碳原子的排列方式不同碳原子的排列方式不同2 2、將以下左列和右列有關(guān)項(xiàng)目用線連接起來(lái)。、將以下左列和右列有關(guān)項(xiàng)目用線連接起來(lái)。3 3、下列現(xiàn)象中屬于化學(xué)變化的是、下列現(xiàn)象中屬于化學(xué)變化的是（）A.A.活性炭吸附有色、有毒的氣體活性炭吸附有色、有毒的氣體B.B.鉛筆把字跡留在紙上鉛筆把字跡留在紙上C.C.用金剛石切割玻璃用金剛石切割玻璃D.D.石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石D4 4、繼發(fā)現(xiàn)繼發(fā)現(xiàn)C C6060后后C C7070也已經(jīng)制得也已經(jīng)制得,下列有關(guān)下列有關(guān)C C7070的說(shuō)法正確的是的說(shuō)法正確的是()()A.A.它是一種化合物它是一種化合物B.B.它是一種單質(zhì)，它是一種單質(zhì)，并且它是有并且它是有7070個(gè)碳原子構(gòu)成的。個(gè)碳原子構(gòu)成的。C.C.它是一種混合物它是一種混合物D.D.它的相對(duì)分子質(zhì)量是它的相對(duì)分子質(zhì)量是840840D 5 5、如圖所示，乙瓶中盛有紅棕色、如圖所示，乙瓶中盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w在乙集氣瓶中投入幾小塊二氧化氮?dú)怏w在乙集氣瓶中投入幾小塊 木炭?？捎^察到的現(xiàn)象是木炭。可觀察到的現(xiàn)象是_ _ _，其原因，其原因 是是_ _ _。紅棕色氣體逐漸紅棕色氣體逐漸 消失（變淺），燒杯水倒吸入漏斗消失（變淺），燒杯水倒吸入漏斗木炭吸附木炭吸附NO2氣體，瓶?jī)?nèi)氣壓減小氣體，瓶?jī)?nèi)氣壓減小 納米科技引發(fā)納米科技引發(fā)2121世紀(jì)科技產(chǎn)業(yè)革命世紀(jì)科技產(chǎn)業(yè)革命納米是長(zhǎng)度單位，納米是長(zhǎng)度單位，1納米（納米（nm）等于）等于109m1納米是一根頭發(fā)絲直徑的六萬(wàn)分之一納米是一根頭發(fā)絲直徑的六萬(wàn)分之一從電視廣播、書刊報(bào)章、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，我們一點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)識(shí)從電視廣播、書刊報(bào)章、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，我們一點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)識(shí)了了“納米納米”，“納米納米”也悄悄改變著我們也悄悄改變著我們自然自然評(píng)年度圖片評(píng)年度圖片 納米奧巴馬居首納米奧巴馬居首(2008)這些半毫米寬的奧巴馬頭像這些半毫米寬的奧巴馬頭像每一個(gè)都由每一個(gè)都由1.5億個(gè)碳納米管億個(gè)碳納米管構(gòu)成，這與當(dāng)年美國(guó)大選投構(gòu)成，這與當(dāng)年美國(guó)大選投票人數(shù)相等票人數(shù)相等 碳納米管的性能碳納米管的性能結(jié)實(shí)、輕。強(qiáng)度為鋼的結(jié)實(shí)、輕。強(qiáng)度為鋼的100倍，重量只有鋼的倍，重量只有鋼的1/6，未來(lái)的，未來(lái)的“超級(jí)纖維超級(jí)纖維”利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀受很高的溫度而不會(huì)燒毀用金屬灌滿碳納米管，然后把碳層腐蝕掉，可以得到導(dǎo)電性能非常好用金屬灌滿碳納米管，然后把碳層腐蝕掉，可以得到導(dǎo)電性能非常好的納米尺度的導(dǎo)線的納米尺度的導(dǎo)線做為鋰電池電極材料可延長(zhǎng)電池壽命，改善充放電性能做為鋰電池電極材料可延長(zhǎng)電池壽命，改善充放電性能用碳納米管生產(chǎn)的晶體管，體積只有半導(dǎo)體的用碳納米管生產(chǎn)的晶體管，體積只有半導(dǎo)體的1/10用碳基分子電子裝置取代芯片，將引發(fā)計(jì)算機(jī)新的革命用碳基分子電子裝置取代芯片，將引發(fā)計(jì)算機(jī)新的革命刷新了我們對(duì)碳這一最為熟悉元素的認(rèn)識(shí)！刷新了我們對(duì)碳這一最為熟悉元素的認(rèn)識(shí)！碳納米材料的應(yīng)用碳納米管碳納米管做探針碳納米管做太空電梯（概念性應(yīng)用）GaC82石墨烯和碳納米管碳材料富勒烯19671967年蒙特利爾（年蒙特利爾（MontrealMontreal）世博會(huì)）世博會(huì)美國(guó)美國(guó)建筑師建筑師巴克巴克明斯特富勒明斯特富勒(R.Buckminster FullerR.Buckminster Fuller)所設(shè)計(jì)出的圓所設(shè)計(jì)出的圓屋頂屋頂富勒烯只用六邊形構(gòu)筑球體無(wú)法完成！不得已情況下，加入五邊形富勒烯結(jié)構(gòu)證明結(jié)構(gòu)證明富勒烯富勒烯內(nèi)嵌富勒烯CaC50La2C80YC82Sc2C2C82Sc3NC80富勒烯C80C2Sc4C2Sc4C80富勒烯巴基蔥-buckyonion復(fù)合碳納米材料