第六單元課題1《金剛石、石墨和C60》改

第六單元第六單元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物金剛石金剛石石墨石墨碳碳60課題課題1 1、金剛石、石墨和、金剛石、石墨和C C6060 碳的單質(zhì)主要包括金剛石、石墨和碳的單質(zhì)主要包括金剛石、石墨和C60分子。分子。它們都是由碳元素組成的單質(zhì)。它們都是由碳元素組成的單質(zhì)。一、碳單質(zhì)的物理性質(zhì)：一、碳單質(zhì)的物理性質(zhì)：1 1、金剛石：、金剛石： 純凈的金剛石是一種無(wú)色透明的、正八面體形純凈的金剛石是一種無(wú)色透明的、正八面體形狀的固體，狀的固體，硬度大硬度大，不導(dǎo)電不導(dǎo)電。 天然采集的金剛石經(jīng)過(guò)仔細(xì)天然采集的金剛石經(jīng)過(guò)仔細(xì)的琢磨就會(huì)成為璀璨奪目的裝飾的琢磨就會(huì)成為璀璨奪目的裝飾品品鉆石鉆石南非之星(Starof South Africa)(Starof South Africa).金剛石金剛石世界最大的鉆石世界最大的鉆石庫(kù)利南庫(kù)利南 含有雜質(zhì)的金含有雜質(zhì)的金剛石帶有顏色剛石帶有顏色鉆石裝飾品鉆石裝飾品天然金剛石用金剛石刻劃玻璃用金剛石刻劃玻璃切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等.石石 墨墨 石墨是一石墨是一種深灰色的種深灰色的有金屬光澤有金屬光澤而不透明的而不透明的細(xì)鱗片狀固細(xì)鱗片狀固體。石墨很體。石墨很軟，有滑膩軟，有滑膩感。感。2 2、石墨：、石墨： 深灰色的具有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀深灰色的具有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體。質(zhì)軟，有滑膩感，電的良導(dǎo)體。固體。質(zhì)軟，有滑膩感，電的良導(dǎo)體。石墨是最軟石墨是最軟的礦物之一的礦物之一石墨石墨用石墨和粘用石墨和粘土粉末混合土粉末混合制鉛筆芯制鉛筆芯 用石墨做電極用石墨做電極石墨耐高溫，可以制石墨耐高溫，可以制成坩堝來(lái)熔煉金屬成坩堝來(lái)熔煉金屬3 3、無(wú)定形碳：、無(wú)定形碳： 無(wú)定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。無(wú)定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。 木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因而具有木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因而具有吸附能力，但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。吸附能力，但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。木炭是一種灰黑色的多孔性固體，木炭是一種灰黑色的多孔性固體，燃燒時(shí)，產(chǎn)生很少的煙，火焰很小燃燒時(shí)，產(chǎn)生很少的煙，火焰很小活性炭防毒面具活性炭防毒面具：木炭（或活性炭）的吸附性：木炭（或活性炭）的吸附性實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論在盛有品紅溶液的燒杯在盛有品紅溶液的燒杯中加入少量木炭（或活中加入少量木炭（或活性炭），攪拌后，過(guò)濾性炭），攪拌后，過(guò)濾木炭（或活性炭）有木炭（或活性炭）有 能力，此變化能力，此變化屬于屬于 變化。變化。吸附吸附物理物理紅色褪去，紅色褪去，溶液變成無(wú)溶液變成無(wú)色色 如圖所示如圖所示,向盛有紅棕色二氧化向盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的集氣瓶里投入幾小塊烘烤氮?dú)怏w的集氣瓶里投入幾小塊烘烤過(guò)的木炭過(guò)的木炭,會(huì)出現(xiàn)什么樣會(huì)出現(xiàn)什么樣 的想象的想象,為為什么什么? 木炭木炭. .活性炭活性炭具有疏松多孔的結(jié)具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它具有構(gòu)，因此它具有吸附能力。吸附能力。 利用利用木炭木炭. .活性炭活性炭的吸附性來(lái)吸附的吸附性來(lái)吸附 色素色素. .氣味和有毒氣體等物質(zhì)氣味和有毒氣體等物質(zhì)?；钚蕴炕钚蕴糠蓝久婢叻蓝久婢邽V毒罐濾毒罐輔助輔助材料材料活性炭的活性炭的吸附吸附作用比木炭還作用比木炭還要強(qiáng)，要強(qiáng)，防毒面防毒面具里的濾毒罐具里的濾毒罐就是利用活性就是利用活性炭來(lái)吸附毒氣炭來(lái)吸附毒氣的，的， 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)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體和少量雜質(zhì)構(gòu)成晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，具有疏松多孔的的，具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有吸附能力。結(jié)構(gòu)，具有吸附能力。作燃料，制造黑火藥，作燃料，制造黑火藥，制造活性炭，冶煉金制造活性炭，冶煉金屬，作吸附劑。屬，作吸附劑?；罨?性性炭炭?jī)艋喾N氣體和液體，凈化多種氣體和液體，用于防毒面具，作吸用于防毒面具，作吸附劑附劑炭炭 黑黑制造油墨、油漆、鞋制造油墨、油漆、鞋油和顏料等，橡膠制油和顏料等，橡膠制品的填料品的填料焦焦 炭炭作燃料和冶煉作燃料和冶煉可以收集到炭黑可以收集到炭黑 焦炭 煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過(guò)程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）。 能否人工制造金剛石能否人工制造金剛石? ?接近高科技接近高科技：金剛石的用途很廣泛，但天然存在的量很少，而金剛石的用途很廣泛，但天然存在的量很少，而且多數(shù)顆粒很小，無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。因此人們且多數(shù)顆粒很小，無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。因此人們提出了金剛石的人工制造問(wèn)題。提出了金剛石的人工制造問(wèn)題。由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，所以人們把注由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，所以人們把注意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來(lái)。經(jīng)過(guò)意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來(lái)。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑，在無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑，在1600160018001800和和5 510109 96 610109 9帕的條件下，以石帕的條件下，以石墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)約約2020噸的人造金剛石。我國(guó)第一顆人造金剛石于噸的人造金剛石。我國(guó)第一顆人造金剛石于19621962年研制成功?，F(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也年研制成功。現(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠(chǎng)。都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠(chǎng)。讓你知道C60C60，它是美國(guó)休斯頓大學(xué)的克羅脫（它是美國(guó)休斯頓大學(xué)的克羅脫（Kroto,H.W.)和和史沫萊史沫萊(Smalley,r.e.)等人在等人在1985年發(fā)現(xiàn)的。我國(guó)北京大年發(fā)現(xiàn)的。我國(guó)北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出了學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出了C60分子。分子。C60除了在超導(dǎo)方面的應(yīng)用外，在以下幾個(gè)方面除了在超導(dǎo)方面的應(yīng)用外，在以下幾個(gè)方面 也具有廣泛的應(yīng)用前景：也具有廣泛的應(yīng)用前景：有感覺(jué)功能的傳感器有感覺(jué)功能的傳感器增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度新型的催新型的催化劑化劑光學(xué)應(yīng)用光學(xué)應(yīng)用對(duì)癌細(xì)胞具有殺傷效應(yīng)等醫(yī)療功能。對(duì)癌細(xì)胞具有殺傷效應(yīng)等醫(yī)療功能。資料資料 C70 、C240 、C540-C60C70C80納米碳納米碳 管管原因是：雖都是由碳元素組成的單質(zhì)，但碳原子的排列原因是：雖都是由碳元素組成的單質(zhì)，但碳原子的排列 方式不同。方式不同。金剛石、石墨和C60分子的物理性質(zhì)差異 較大的原因：可見(jiàn)：不同種元素可以組成不同物質(zhì)，而同一種元素也可見(jiàn)：不同種元素可以組成不同物質(zhì)，而同一種元素也 可以組成不同的物質(zhì)?？梢越M成不同的物質(zhì)。 1、將以下左例和右例有關(guān)項(xiàng)目用線(xiàn)連接起來(lái)。、將以下左例和右例有關(guān)項(xiàng)目用線(xiàn)連接起來(lái)。 石墨石墨 冰箱去味劑、防毒面具冰箱去味劑、防毒面具 炭黑炭黑 導(dǎo)電導(dǎo)電 金剛石金剛石 新型催化劑新型催化劑 C60 制油墨制油墨 活性炭活性炭 切割堅(jiān)硬金屬切割堅(jiān)硬金屬2.金剛石、石墨、金剛石、石墨、 C60都是由都是由_組成的單質(zhì)。但是，它們組成的單質(zhì)。但是，它們的性質(zhì)卻存在巨大的差異（例如的性質(zhì)卻存在巨大的差異（例如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，而石墨卻很軟），這是因?yàn)樗鼈兌珔s很軟），這是因?yàn)樗鼈僟不同。不同。碳原子排列方式碳原子排列方式碳元素碳元素3、下列關(guān)于金剛石和石墨的敘述正確、下列關(guān)于金剛石和石墨的敘述正確的是（的是（ ）A金剛石和石墨都是由碳元素形成的金剛石和石墨都是由碳元素形成的物質(zhì)，因此用石墨人工合成金剛石是物質(zhì)，因此用石墨人工合成金剛石是物理變化物理變化 B金剛石不導(dǎo)電，而石墨具有良好的金剛石不導(dǎo)電，而石墨具有良好的導(dǎo)電性導(dǎo)電性 C金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳產(chǎn)物都是二氧化碳 D金剛石和石墨的物理性質(zhì)由較大的金剛石和石墨的物理性質(zhì)由較大的差異是因?yàn)樾纬山饎偸奶荚优c形差異是因?yàn)樾纬山饎偸奶荚优c形成石墨的碳原子不相同成石墨的碳原子不相同4. 繼發(fā)現(xiàn)繼發(fā)現(xiàn)C60后后,C70也已經(jīng)制得也已經(jīng)制得,下列有關(guān)下列有關(guān)C70的說(shuō)法正確的是的說(shuō)法正確的是( )A. 它是一種化合物它是一種化合物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C70分子構(gòu)成的。分子構(gòu)成的。C. 它是一種混合物它是一種混合物D. 它的相對(duì)分子質(zhì)量是它的相對(duì)分子質(zhì)量是840B、D2 2、還原性、還原性:(:(與某些氧化物反應(yīng)與某些氧化物反應(yīng)) )木炭還原氧化銅：木炭還原氧化銅：現(xiàn)象：現(xiàn)象：（1 1）試管里黑色粉）試管里黑色粉 末逐漸成為紅色；末逐漸成為紅色；（2 2）生成的無(wú)色無(wú)）生成的無(wú)色無(wú) 味氣體能使澄清的味氣體能使澄清的 石灰水變渾濁。石灰水變渾濁。原理：原理：C + 2CuO2Cu + CO2高溫高溫二、碳的化學(xué)性質(zhì)：二、碳的化學(xué)性質(zhì)： 碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，高溫下，卻能碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，高溫下，卻能跟多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以，用墨書(shū)寫(xiě)或繪跟多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以，用墨書(shū)寫(xiě)或繪制的古字畫(huà)能長(zhǎng)久保存而不變色。制的古字畫(huà)能長(zhǎng)久保存而不變色。1 1、可燃性、可燃性：（與氧氣反應(yīng)）：（與氧氣反應(yīng)）2C + O2點(diǎn)燃點(diǎn)燃2CO( (不充分燃不充分燃) )C+O2點(diǎn)燃點(diǎn)燃CO2（充分燃）（充分燃）在上述反應(yīng)里：氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅，這種含氧化在上述反應(yīng)里：氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅，這種含氧化 合物里的氧被奪去的反應(yīng)，叫合物里的氧被奪去的反應(yīng)，叫還原反應(yīng)還原反應(yīng)。 而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，具有還而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，具有還 原性，叫原性，叫還原劑還原劑。由此可見(jiàn)：物質(zhì)除了與單質(zhì)氧反應(yīng)外，也能與化合態(tài)的氧由此可見(jiàn)：物質(zhì)除了與單質(zhì)氧反應(yīng)外，也能與化合態(tài)的氧 反應(yīng)，但都是氧化反應(yīng)。反應(yīng)，但都是氧化反應(yīng)。在上述反應(yīng)里：碳是還原劑，在反應(yīng)中被氧化；氧化銅是在上述反應(yīng)里：碳是還原劑，在反應(yīng)中被氧化；氧化銅是 氧化劑，在反應(yīng)中被還原。氧化劑，在反應(yīng)中被還原。 單質(zhì)碳的還原性可用于冶金工業(yè)，例如：利用焦炭可單質(zhì)碳的還原性可用于冶金工業(yè)，例如：利用焦炭可以把鐵礦石中的鐵還原出來(lái)。以把鐵礦石中的鐵還原出來(lái)。3C + 2Fe2O3高溫高溫4Fe + 3CO2學(xué)完本課題你應(yīng)該知道1 1、不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素、不同的元素可以組成不同的物質(zhì)，同一種元素 也可以組成不同的物質(zhì)。如金剛石、石墨和也可以組成不同的物質(zhì)。如金剛石、石墨和C C6060 等都是由碳元素組成的單質(zhì)。等都是由碳元素組成的單質(zhì)。2 2、木炭和活性炭具有吸附性。、木炭和活性炭具有吸附性。3 3、在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。在高溫下，、在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。在高溫下， 碳能夠與很多物質(zhì)起反應(yīng)。碳能夠與很多物質(zhì)起反應(yīng)。4 4、物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定物質(zhì)的用途。、物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定物質(zhì)的用途。1.1.請(qǐng)將下列物質(zhì)的性質(zhì)與用途的相關(guān)內(nèi)容用請(qǐng)將下列物質(zhì)的性質(zhì)與用途的相關(guān)內(nèi)容用直線(xiàn)連接起來(lái)。直線(xiàn)連接起來(lái)。 金剛石硬度大金剛石硬度大 冰箱除臭劑冰箱除臭劑 石墨的導(dǎo)電性好石墨的導(dǎo)電性好 切割玻璃切割玻璃 活性炭的吸附能力強(qiáng)活性炭的吸附能力強(qiáng) 干電池電極干電池電極2.2.“依靠科學(xué)戰(zhàn)勝非典依靠科學(xué)戰(zhàn)勝非典”佩戴一種含有活性炭佩戴一種含有活性炭的口罩可以預(yù)防的口罩可以預(yù)防“非典非典”，這是利用活性炭的，這是利用活性炭的 作用。作用。3 3、怎樣用簡(jiǎn)單的方法證明金剛石，石墨都是、怎樣用簡(jiǎn)單的方法證明金剛石，石墨都是由碳元素組成的？由碳元素組成的？吸附吸附課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：