1、第一节第二课时碳的单质 1碳的氧化物碳的氧化物2碳酸及碳酸盐碳酸及碳酸盐3 其他其他41. 碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石金刚石石墨石墨C6010928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的原子晶体原子晶体，在晶体中，每，在晶体中，每个碳原都被相邻的个碳原都被相邻的4个碳原子包围，处于个碳原子包围，处于4个碳原子的个碳原子的中心中心，以，以共价键与共价键与4个碳原子结合。成为个碳原子结合。成为正四面体结构正四面体结构，这些正四面体向，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的空间发展，构成彼此联结的立体网状结构立体网状结构。金刚石的熔点。金刚石的熔点（3550）和沸点和
2、沸点（4827）都很高都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键共价键范德华力范德华力 石墨是石墨是层状结构层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子与其它3个个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构；在层
4、与层之间在层与层之间，是以是以分子间作用分子间作用力力结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的结合的。由于同一层的碳原子以较强共价键结合，使石墨的熔点很高熔点很高 (比金比金刚石的还要高）刚石的还要高） ,沸点与金刚石相同沸点与金刚石相同。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，。但由于层与层之间的分子间作用力很弱，容易滑动，使石墨的容易滑动，使石墨的硬度很小硬度很小。石墨C60的结构的结构结构结构：笼状笼状分子，分子，固态固态时是时是分子晶体分子晶体，每个碳原子每个碳原子只跟只跟相邻相邻的三个碳原子形的三个碳原子形成成共价键共价键，6060个碳原子构成个碳原子构成球形球形，共，共32
5、32面体面体，包括，包括1212个个五边形五边形，2020个个六边六边形形。 C60图片图片计算方法计算方法263154六边形六边形五边形五边形12543相关计算相关计算1.顶点数顶点数=原子个数原子个数2.共价键数目共价键数目=每个原子均摊的键数之和每个原子均摊的键数之和3.欧拉公式欧拉公式顶点数顶点数+面数面数-棱数棱数=2 化学物质结构中化学物质结构中:顶点数顶点数=原子个数原子个数面数面数=个多边形个数之和个多边形个数之和棱数棱数=共价键数共价键数已知已知C70的空间结构和的空间结构和C60相似，都只由五边形和六边形构成，相似，都只由五边形和六边形构成，每个碳形成三个共价键每个碳形成三
6、个共价键 。求。求C70所含的五边形和六边形数目。所含的五边形和六边形数目。C60及其应用前及其应用前景景 (1)(1)、发现发现：知道了：知道了 C C60 60 的制备以后，的制备以后，人们的注意力全部集中在人们的注意力全部集中在观察碳灰观察碳灰上，上，而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了放电后在放电后在阳极阳极上产生的上产生的沉淀物沉淀物，是他，是他意外发现了意外发现了钠米碳管钠米碳管。(2)、什么是钠米碳管？、什么是钠米碳管？ 石墨有石墨有层状层状结构，可以看作是由结构，可以看作是由原子纸原子纸一层一层一层一层堆叠堆叠而成。若将而成。若将一层一层或或几层几层
7、这样这样的的原子纸原子纸卷成卷成圆筒形状圆筒形状，就是，就是钠米碳管钠米碳管。中科院解思深教授制得中科院解思深教授制得 0.5nm 碳管，麻省碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管0.4nm。乘座乘座电梯电梯上太空上太空(3)(3)、应用前景广泛、应用前景广泛碳纳米管韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具金属性和半导体性，碳纳米管韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具金属性和半导体性，强度比钢高强度比钢高100倍，比重只有钢的倍，比重只有钢的16。因为性能奇特，被科学家称为未来的。因为性能奇特，被科学家称为未来的“超级纤维超级纤维”。碳纳米管
8、的性质碳纳米管的性质练习练习1 1. .下列元素在自然界没有游离态存在的是下列元素在自然界没有游离态存在的是 A.A.碳碳 B.B.硫硫 C.C.硅硅 D.D.氮氮2 2. .下列气态氢化物中，稳定性最差的是下列气态氢化物中，稳定性最差的是 A.CHA.CH4 4 B.SiH B.SiH4 4 C.H C.H2 2S D.PHS D.PH4 43. 下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是 A.碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体 B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间硅的导电性介于金属和绝缘体之间 C.锗的非金属性比金属性强锗的非金属性比金属性强 D.锗不存在
9、气态氢化物锗不存在气态氢化物CBB D4. 在元素周期表中，下列有关碳族元素在元素周期表中，下列有关碳族元素的递变规律正确的是的递变规律正确的是 A自上而下元素的金属性逐渐增强自上而下元素的金属性逐渐增强 B. 自上而下元素的非金属性逐渐增强自上而下元素的非金属性逐渐增强 C. 自上而下元素单质颜色逐渐变浅自上而下元素单质颜色逐渐变浅 D.自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高A5. 最近科学家制得一种新的分子，它具最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为有空心的类似足球状结构，化学式为C60下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是 A. C6
10、0是一种新型的化合物是一种新型的化合物 B. C60和石墨都是碳的同素异形体和石墨都是碳的同素异形体 C. C60中含有离子键中含有离子键 D. C60的式量为的式量为720B D6.某某A族元素的气态氢化物含氢族元素的气态氢化物含氢12.5%，该元，该元素的相对原子质量是素的相对原子质量是 A. 12B. 14 C. 28 D. 72.67.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是 A.硅和锗都是重要的半导体材料硅和锗都是重要的半导体材料 C D B.硅酸的酸性比碳酸还要弱硅酸的酸性比碳酸还要弱C.SiH4的稳定性比的稳定性比PH3的差的差 D.CH4稳定性比稳定性比NH3强强 8、下列对碳
11、的同素异形体：金刚石、石墨、下列对碳的同素异形体：金刚石、石墨、 和和C60的说法中，错误的是的说法中，错误的是 A 熔点：金刚石石墨熔点：金刚石石墨C60 B 沸点：金刚石沸点：金刚石=石墨石墨C60 C 在一定条件下与在一定条件下与O2反应生成反应生成CO2 D 在一定条件下它们可能相互转化在一定条件下它们可能相互转化A9下列叙述正确的是下列叙述正确的是 A、SiH4、CH4、NH3的热稳定性逐渐增强的热稳定性逐渐增强B、任何一种碳族元素的主要化合价均为、任何一种碳族元素的主要化合价均为+2和和+4价价C、H2SeO4、 H4GeO4 、 H3AsO4的酸性依次减弱的酸性依次减弱D、锗是一
12、种良好的导体、锗是一种良好的导体10下列各项比较中，正确的是下列各项比较中，正确的是 A、酸性、酸性 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 PH3 HI NH3C、原子半径、原子半径 Si P O FD、还原性、还原性GeH4 SiH4 H2S HIA、B A、C 相邻相邻原子原子间以间以共价键共价键结合而形成的空间网状结构的结合而形成的空间网状结构的晶体晶体。例如例如金刚石金刚石晶体晶体 金刚石是典型的原子晶体，金刚石是典型的原子晶体，熔点熔点高达高达3550，是，是硬度硬度最大的最大的单质单质。原子晶体中，组成晶体的原子晶体中，组成晶体的微粒是原子微粒是原子，原子间的相互作用是，原子间的相
13、互作用是共价键共价键。共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂溶剂。多数原子晶体为多数原子晶体为绝缘体绝缘体，有些如，有些如硅、锗等是优良的硅、锗等是优良的半导体半导体材料材料。原子晶体中不存在原子晶体中不存在分子分子，用化学式表示物质的组成。，用化学式表示物质的组成。单质的化学式直接用元素符号表示单质的化学式直接用元素符号表示两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第常见的原子晶体是周期系第A族元素的一些单质和某些化
14、合物族元素的一些单质和某些化合物例如金刚石、硅晶体、例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。等。对不同的原子晶体，组成晶体的原子对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径半径越小，共价键的键长越短，越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高。即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高。例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。 原子晶体原子晶体大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、大多数有机物，其固态均为分子晶体。、大多数有机物，其固态均为分子晶体。分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非
15、极性分子。分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发 1.分子间以范德华力相互结合形成的晶体。分子间以范德华力相互结合形成的晶体。范德华范德华力是存在于力是存在于分子分子间的一种吸引力，它比间的一种吸引力，它比化学键化学键弱得多。弱得多。一般来说，某物质的范德华力越大，则它的一般来说，某物质的范德华力越大，则它的熔点熔点、沸点沸点就越高。就越高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量
16、的增大而增强。大而增强。 分子晶体分子晶体以下是第三课时1、 可燃性可燃性： C + O2= CO2 C + O2(不足) = 2CO点燃点燃点燃点燃2、还原性：、还原性： C + 2CuO = 2Cu + CO2 C + H2O = CO + H2(水煤气) 高温高温（2）化学性质）化学性质3.3.二氧化碳的性质二氧化碳的性质（2）化学性质）化学性质（1）物理性质）物理性质 氧化性氧化性：CO2+ C = 2 CO CO2 + 2 Mg = 2 MgO + C 点燃点燃 酸性氧化物酸性氧化物： CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = C
17、a(HCO3)2Na2CO3(饱和) + CO2 + H2O = 2NaHCO3（3）制法）制法 工业制法工业制法 CaCO3 = CaO + CO2高温高温 实验室制法实验室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2a、c、d、e请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的能随用随停的能随用随停的CO2气体发生装置。气体发生装置。4.4.一氧化碳一氧化碳（1）物理性质）物理性质（2）化学性质）化学性质1、 可燃性可燃性：2CO + O2 = 2CO2 (用点燃方法除CO)点燃点燃2、 还原性：还原性：Fe2O3 + 3CO
18、= 2Fe + 3CO2 (炼铁) CuO + CO = Cu + CO2 （3）毒性）毒性 连接上述装置的正确顺序是：连接上述装置的正确顺序是：_。例例3 水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、H2，还含有还含有CO2和水蒸气，请用如图所示装置设计一个实验，和水蒸气，请用如图所示装置设计一个实验，以确认上述混合气中含有以确认上述混合气中含有CO和和H2。CO、H2、CO2、H2O 除除CO2、H2O检验检验CO、H2先除先除CO2，后除后除H2O先转化成先转化成CO2和和H2O，后检，后检验验先检验先检验H2O， 后， 后检验检验CO2E，F接接D，C接接A，B（或（或B，A）接）接J，I接接H，G5. .碳及其化合物的转化关系碳及其化合物的转化关系zjgg
