1、 第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物j价值连城价廉易得是由同种元素组成的物质是由同种元素组成的物质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 碳是一种常见元素，平凡但又碳是一种常见元素，平凡但又神奇神奇,它不仅广泛存在于宇宙中它不仅广泛存在于宇宙中,而而且是一切生命体最重要的元素且是一切生命体最重要的元素 。同一种元素碳，既可以排列出世界同一种元素碳，既可以排列出世界上最坚硬的钻石，也可以造就出世上最坚硬的钻石，也可以造就出世界上最软的石墨界上最软的石墨 。此外还有神通。此外还有神通广大的活性炭，令人讨厌的宝贝广大的活性炭，令人讨厌的宝
2、贝碳黑碳黑 ，如今科学家不单运用现代，如今科学家不单运用现代科技进行科技进行“点石成金点石成金”，更能合成，更能合成具有奇异性能的碳纤维、具有奇异性能的碳纤维、C C6060、碳、碳纳米管等。纳米管等。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C60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，状的固体，硬度大硬度大，不导电。，不导电。金刚石名称中的“金刚”是何意“金刚”二字来自佛教用语，是所向无敌的意
3、思，与寺庙中的八大金刚中的金刚二字意义相似。佛教发源与印度，金刚石也是最早在印度发现的。金刚石，阿拉伯语是“最硬”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，有坚固无敌之意。中国则有“他山之石可以攻玉”1.1.金刚石金刚石物理性质物理性质用途用途金金刚刚石石 无色透明、正八无色透明、正八面体形状的固体面体形状的固体 硬度大硬度大钻石饰品钻石饰品 玻璃刀玻璃刀 钻探机钻头钻探机钻头（天然存在的最硬最硬的物质）铅笔含铅吗？猜猜看：它为什么叫“铅”笔？1564，在英格兰的一个叫巴罗代尔的地方，人们发，在英格兰的一个叫巴罗代尔的地方，人们发现了一种黑色的矿物现了一种黑色的矿物
4、-石墨。由于石墨能像铅一样石墨。由于石墨能像铅一样在纸上留下痕迹，这痕迹比铅的痕迹要黑得多，因在纸上留下痕迹，这痕迹比铅的痕迹要黑得多，因此，人们称石墨为此，人们称石墨为“黑铅黑铅”。那时巴罗代尔一带的。那时巴罗代尔一带的牧羊人常用石墨在羊身上画上记号。受此启发，人牧羊人常用石墨在羊身上画上记号。受此启发，人们又将石墨块切成小条，用于写字绘画们又将石墨块切成小条，用于写字绘画。不不久，英王乔治二世索性将巴罗代尔石墨矿收为皇室所有，把它定为皇家的专利品。用石墨条写它既好弄脏手，又容易折断。1761年，德国化学家法伯首先解决了这个问题。他用水冲洗石墨，使石墨变成石墨粉，然后同硫磺、锑、松香混合，再
5、将这种混合物成条，这比纯石墨条的韧性大得多，也不大容易弄脏手。这就是最早的铅笔。给铅笔套上木杆外套的任务是美国的工匠门罗来完成的。他先造出了一种能切出木条的机械，然后在木条上刻上细槽，将铅笔芯放入槽内，再将两条木条对好、粘合，笔芯被紧紧地嵌在中间，这说是我们今天使用的铅笔铅笔含铅吗？猜猜看：它为什么叫“铅”笔？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。固体。质软，有滑腻感，电的良导体质软，有滑腻感，电的良导体。石墨是最软石墨是最软的矿物之一的矿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铅笔芯制铅笔芯 用石墨做电极用石墨
6、做电极石墨有滑腻感，可以做石墨有滑腻感，可以做润滑剂润滑剂物理性质物理性质用途用途石石墨墨铅笔芯铅笔芯润滑剂润滑剂电极电极深灰色深灰色颜色颜色滑腻滑腻手感手感质软质软硬度硬度能导电能导电导电性导电性2.2.石墨石墨 2003年，美国对伊拉克使用石墨炸弹，奇袭获胜。石墨炸弹，奇袭获胜。石墨炸弹是美国制造的一种石墨炸弹是美国制造的一种可使供电系统短路而导致瘫可使供电系统短路而导致瘫痪的新式炸弹。石墨炸弹实痪的新式炸弹。石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它际上是集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出无在目标上空爆炸，释放出无数数“易拉罐易拉罐”大小的小炸弹，大小的小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随这些
7、内装碳纤维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成即在更大的区域爆炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳大范围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路而瘫纤维可使供电系统短路而瘫痪。痪。开眼界了！开眼界了！金刚石金刚石石墨石墨物物理理性性质质外观外观无色透明.正八面体形状的固体深灰色、不透明的细磷片固体光泽光泽雕琢后有光泽雕琢后有光泽有金属光泽有金属光泽硬度硬度最硬最硬(天然存在天然存在)较软较软导电性导电性不导电不导电有良好的导电性用途用途钻头钻头.玻璃刀玻璃刀.装饰装饰品品铅笔芯铅笔芯.电极电极.润滑润滑剂剂.碳原子喜欢形成片状的形状，就像每一个角都被一个碳原子占据的蜂巢一样；将这些平面堆起来就得到的石
8、墨。而将这些平面堆叠起来拢成一个球，你就得到了“巴基球”，这是用发明网格状球顶的巴克明斯特.富勒的名字命名 的。将这些平面卷成管状，就有了科学所知的最坚硬的材料-碳纳米管。C60一种分子一种分子性质很稳定性质很稳定C60C60，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
9、：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新型的催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对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。疗功能。资料资料 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。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
10、映判断同种物质的标准：判断同种物质的标准：1、组成元素相同、组成元素相同2、原子结构相同、原子结构相同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，火焰很小活性炭防毒面具活性炭防毒
11、面具几种无定形碳的比较几种无定形碳的比较颜色、状态颜色、状态 制法制法 用途用途木木炭炭灰黑色的多灰黑色的多孔性固体孔性固体木材隔绝空气加木材隔绝空气加强热强热作燃料、冶炼金属作燃料、冶炼金属、制活性炭、制活性炭、有吸有吸附作用附作用活活性性炭炭灰黑色多孔灰黑色多孔颗粒状固体颗粒状固体木炭在高温下用木炭在高温下用水蒸气处理水蒸气处理净化多种气体和液净化多种气体和液体、体、做防毒面具做防毒面具焦焦炭炭浅灰色多孔浅灰色多孔性固体性固体烟煤隔绝空气加烟煤隔绝空气加强热强热冶炼金属冶炼金属炭炭黑黑极细的黑色极细的黑色粉末粉末含碳物质不完全含碳物质不完全燃烧燃烧制油墨、油漆、制油墨、油漆、鞋油鞋油、颜料
12、等，橡胶制品的填颜料等，橡胶制品的填料料比较碳与炭的区别：比较碳与炭的区别：“碳碳”“炭炭”是元素的名称，是核电荷数是元素的名称，是核电荷数为为6的一类原子的总称。比的一类原子的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳如：碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。（这儿化合物、一氧化碳。（这儿不能用不能用“炭炭”）表示由碳元素组成的某种表示由碳元素组成的某种单质单质木炭、活性炭、焦木炭、活性炭、焦炭、炭黑等炭、炭黑等。一般在一般在未指明未指明具体单具体单质时，质时，习惯上习惯上用碳，用碳，如如“炽炽热的碳热的碳”“当碳当碳燃烧燃烧时时”。人造金刚石（见课本见课本P106 P106 化学化学技术技术社会社会
13、）金刚石价格不菲，而石墨相对便宜得多。但既然它们都是由碳元素组成的，如果你是科学家，你会做怎样的尝试呢？Heart In Diamond 骨灰钻石，指的是将被火化的人骨灰转变成“晶莹的钻石”，从而实现了让最亲爱的人“真正永垂不朽”之目的 骨灰钻石的创意是基于这样一个事实，那就是所有动物体的主要成分是碳，而钻石的主要成分也是碳。当人死后，墓碑和骨灰盒不方便带在身上，亲属无法与死去的亲人天天呆在一起。把死者的骨灰变成蓝钻石，做成首饰让亲人戴在身上，很好地解决了这一问题。作为珠宝让亲属戴在身上，既是一种美丽的装饰，又是家人对死者最好的纪念。Heart In Diamond金刚石与石墨混合在一起，组成
14、的物质金刚石与石墨混合在一起，组成的物质是单质还是混合物？是单质还是混合物？甲同学：是单质因为金刚石是碳的单质，石墨也是碳的单质，它们混合在一起，仍只含一种元素，所以是单质乙同学：是混合物，金刚石和石墨都是碳的单质，但是它们是两种不同的物质，所以它们混合在一起时混合物 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
15、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的是（、下列关于金刚石和石墨的叙述正确的是（）A金刚石和石墨都是由碳元素形成的物质，因此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理变化用石墨人工合成金刚石是物理变化 B金刚石不导电，而石墨具有良好的导电性金刚石不导电，而石墨具有良好的导电性 C金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的产物都是二金刚石和石墨在氧
16、气中完全燃烧的产物都是二氧化碳氧化碳 D金刚石和石墨的物理性质由较大的差异是因为金刚石和石墨的物理性质由较大的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形成金刚石的碳原子与形成石墨的碳原子不相同B C4.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下列各物质的用途是利用了该物质的下列各物质的用途是利用了该物质的什么性质什么性质（
17、1）石墨常用于电池的电极，是因为）石墨常用于电池的电极，是因为_；（2）活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，）活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，是因为是因为_；（3）金刚石可以作钻探机钻头，是因为）金刚石可以作钻探机钻头，是因为_；（4）木炭可以除去房间里的臭味，是因为）木炭可以除去房间里的臭味，是因为_；（5）石墨常用于制造铅笔芯，是因为）石墨常用于制造铅笔芯，是因为_。用碳笔画的古字画用碳笔画的古字画北宋黄庭坚用墨（用炭黑等制成）写的字北宋黄庭坚用墨（用炭黑等制成）写的字两幅明清时代祖先的古画两幅明清时代祖先的古画(见上图见上图)。古画高古画高2米，宽米，宽1米，用天然碳素粉墨画成，线条勾勒清晰
18、。米，用天然碳素粉墨画成，线条勾勒清晰。距今约有距今约有300多年的历史，是当今同类古画保存比较好的两幅多年的历史，是当今同类古画保存比较好的两幅.我国古代一些书法家、画家用我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？这是为什么呢？这是因为在这是因为在常温下常温下，碳的化学碳的化学性质不活泼，性质不活泼，碳受日光照射或与空碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化的气、水分接触，都不容易起变化的缘故。缘故。请思考：是什么决定碳在常温下性质不活是什么决定碳在常温下性质不活泼泼,
19、而在高温下性质活泼呢？而在高温下性质活泼呢？元素的化学性质和元素原子结构元素的化学性质和元素原子结构中哪部分关系最为密切？中哪部分关系最为密切？最外层电子数！最外层电子数！碳原子的最外层电子数为4，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以常温下碳的化学性质比较稳定金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1 生活生活小运用【思考思考】例如把木制的电线杆在埋入地下前，将其表面烧例如把木制的电线杆在埋入地下前，将其表面烧焦，其目的是什么？焦，其目的是什么？目的就是为了让电线杆不易目的就是为了让电线杆不易腐烂，可以保存久一些。腐烂，可以保存久一些。可是碳可以在氧气中燃烧，可是碳可
20、以在氧气中燃烧，怎么可以说它化学性质稳定呢？怎么可以说它化学性质稳定呢？金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1碳和某些氧化物的反应：碳和某些氧化物的反应：C +2 CuO 2 Cu +CO2高温高温黑色粉末逐渐变成光亮的红色黑色粉末逐渐变成光亮的红色澄清石灰水变成白色浑浊澄清石灰水变成白色浑浊 现象与结论：现象与结论：-有铜生成有铜生成-有二氧化碳生成有二氧化碳生成金属网罩集中火
21、焰提高温度请看请看视频视频金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件12 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高温高温金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1观察这个方程式，看看有什么特点？观察这个方程式，看看有什么特点？C +2 CuO 2 Cu +CO2高高 温温象这种，象这
22、种，含氧化合物里的含氧化合物里的氧被夺去的反应氧被夺去的反应，就叫做：就叫做：还原反应。还原反应。例如：例如：氧化铜失去氧氧化铜失去氧变成铜单质，变成铜单质，我们就说它我们就说它被还原被还原了。了。我会分析我会分析CuO：我的氧不见了，我终于被还原了！C：我能夺取别人的氧，能把别人还原，我的还原性很厉害吧金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1二、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
23、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）金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1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质铜，这种含氧化 合物里的氧被夺去的反应，叫合物里的氧被夺去的反应，叫还原反应还原反应。而木炭使氧化铜发生了还原反应，具有还而木炭使氧化铜发生了还原反应，具有
24、还 原性，叫原性，叫还原剂还原剂。由此可见：物质除了与单质氧反应外，也能与化合态的氧由此可见：物质除了与单质氧反应外，也能与化合态的氧 反应，但都是氧化反应。反应，但都是氧化反应。在上述反应里：碳是还原剂，在反应中被氧化；氧化铜是在上述反应里：碳是还原剂，在反应中被氧化；氧化铜是 氧化剂，在反应中被还原。氧化剂，在反应中被还原。单质碳的还原性可用于冶金工业，例如：利用焦炭可单质碳的还原性可用于冶金工业，例如：利用焦炭可以把铁矿石中的铁还原出来。以把铁矿石中的铁还原出来。3C+2Fe2O3高温高温4Fe+3CO2金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1学完本课题你应该知道
25、1 1、不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素、不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素 也可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和也可以组成不同的物质。如金刚石、石墨和C C6060 等都是由碳元素组成的单质。等都是由碳元素组成的单质。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、在常温下，碳的化学性质很稳定。在高温下，、在常温下，碳的化学性质很稳定。在高温下，碳能够与很多物质起反应。碳能够与很多物质起反应。4 4、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件11.1.请将下列物
26、质的性质与用途的相关内容用请将下列物质的性质与用途的相关内容用直线连接起来。直线连接起来。金刚石硬度大金刚石硬度大 冰箱除臭剂冰箱除臭剂 石墨的导电性好石墨的导电性好 切割玻璃切割玻璃 活性炭的吸附能力强活性炭的吸附能力强 干电池电极干电池电极2.2.“依靠科学战胜非典依靠科学战胜非典”佩戴一种含有活性炭佩戴一种含有活性炭的口罩可以预防的口罩可以预防“非典非典”，这是利用活性炭的，这是利用活性炭的 作用。作用。3 3、怎样用简单的方法证明金刚石，石墨都是、怎样用简单的方法证明金刚石，石墨都是由碳元素组成的？由碳元素组成的？吸附吸附课堂练习：课堂练习：金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨
27、和C60ppt课件1结构决定性质：结构决定性质：碳的化学性质：1、常温下的稳定性；古字画、焦木杆2、高温下的活泼性。金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1 高温高温可燃性：可燃性：2CuO+C 2Cu+CO2还原性：还原性：C+O2 CO2 （O2充足充足）2C+O2 2CO（O2不充足不充足）点燃点燃2Fe2O3 +3C 4Fe+3CO2 高高 温温高高 温温二、碳的化学性质二、碳的化学性质1、常温下的稳定性：2、高温下的活泼性古字画、焦木杆C CCOCO2 2 2CO2CO(吸收热量吸收热量)金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1【练习练习】1、下列性质中，不属于碳的化学性质的是 （）A.稳定性 B.吸附性 C.可燃性 D.还原性B金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1同种元素可以组成不同的物质。金刚石，石墨，C60等都是有碳元素组成的单质。由于碳原子的排列方式不同，物理性质上有很大的差异。金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是最软的物质之一，能导电，木炭和活性炭具有吸附性。金刚石、石墨和C60ppt课件1金刚石、石墨和C60ppt课件1
