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 C6060 非洲之星它重为它重为3106ct。它纯净透明，它纯净透明，带带有淡蓝色色调，有淡蓝色色调，是最佳品级的是最佳品级的钻石，这就是钻石，这就是世界上最大的世界上最大的钻石。钻石。银行家估价为银行家估价为75亿美元。亿美元。金刚石是由碳原子直接构成的正八面体形状金刚石是由碳原子直接构成的正八面体形状的固体，金刚石是碳元素组成的非金属单质。的固体，金刚石是碳元素组成的非金属单质。纯净的金刚石是无色透明的，琢磨后有璀璨纯净的金刚石是无色透明的，琢磨后有璀璨夺目的光泽夺目的光泽。碳原子碳原子玻璃刀上的
2、金刚石玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃可以裁玻璃钻戒上的钻石钻戒上的钻石钻戒上的钻石钻戒上的钻石金刚石可以做钻探机的钻头金刚石可以做钻探机的钻头玻璃刀的刀头装有金刚石玻璃刀的刀头装有金刚石金刚石的物理性质和用途金刚石的物理性质和用途物理性质物理性质对应的主要用途对应的主要用途无色透明、正八面体无色透明、正八面体形状的固体，琢磨后形状的固体，琢磨后有夺目光泽有夺目光泽装饰品装饰品钻石钻石金刚石硬度大金刚石硬度大裁玻璃、切割大理裁玻璃、切割大理石、做钻头、刻刀石、做钻头、刻刀等等性质性质用途用途决决 定定（金刚石是天然存在最硬的物质）（金刚石是天然存在最硬的物质）石墨是一种深石墨是一种深灰色的有金属光泽
3、灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片而不透明的细鳞片状固体。状固体。石墨是最软的矿物之一石墨是最软的矿物之一 1.1.石墨质软及划过后留下痕石墨质软及划过后留下痕迹迹-铅笔芯铅笔芯 铅笔是用铅做的吗？铅笔是用铅做的吗？铅笔中的铅笔中的HBHB：H是英文是英文Hard的第一个的第一个字母，这里表示字母，这里表示“硬硬”；B是英文是英文Black的第一个的第一个字母，这里表示字母，这里表示“黑黑”。6B 5B 4BHB.4H 5H 6H6B最软，颜色最深；最软，颜色最深；6H最硬，最硬，HB软硬适中。软硬适中。石墨的用途石墨的用途 2.2.优良的导电性优良的导电性-做做电极、电刷电极、电刷 3.3.耐
4、高温耐高温-制成制成坩埚坩埚来熔来熔炼金属。炼金属。4.4.具有润滑性具有润滑性-可做可做润润滑剂滑剂 如果有一把长期不用如果有一把长期不用而生锈的锁，怎样而生锈的锁，怎样可以轻易打开？可以轻易打开？把铅笔芯的粉末放到锁孔把铅笔芯的粉末放到锁孔里，因为铅笔芯的成分中有石里，因为铅笔芯的成分中有石墨，石墨具有润滑性。墨，石墨具有润滑性。石墨的物理性质和用途石墨的物理性质和用途物理性质物理性质对应的主要用途对应的主要用途深灰色、有金属光泽、深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体不透明、细鳞片状固体很软，有滑腻感很软，有滑腻感优良的导电性优良的导电性做铅笔芯，做润滑剂做铅笔芯，做润滑剂做石墨电极、
5、电刷等做石墨电极、电刷等金刚石和石墨的物理性质和用途的比较金刚石和石墨的物理性质和用途的比较金刚石石 墨色态硬度导电性用途无色透明、正八无色透明、正八面体形状的固体面体形状的固体深灰色、有金属光深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体泽、细鳞片状固体天然天然最硬最硬的物质的物质 最软最软的矿物质的矿物质之一之一导电性良好导电性良好不导电不导电裁玻璃、切割大理裁玻璃、切割大理石、做钻头、刻刀石、做钻头、刻刀等等铅笔芯、电极电刷、铅笔芯、电极电刷、坩埚、润滑剂等坩埚、润滑剂等 金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，却形态各异，金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，却形态各异，物理性质有较大差异，什么原因导致了
6、这些不同呢？物理性质有较大差异，什么原因导致了这些不同呢？【思考】【思考】金刚石是每四个碳原子金刚石是每四个碳原子形成正四面体结构，其形成正四面体结构，其中一个碳原子在中间，中一个碳原子在中间，原子间的作用力很强原子间的作用力很强。石墨是层状结构，每六个碳石墨是层状结构，每六个碳原子形成正六边形，原子形成正六边形，层间作层间作用力弱用力弱，所以层与层间易滑，所以层与层间易滑动。动。结构结构性质性质决决 定定构成它们的碳原子排列方式不同构成它们的碳原子排列方式不同金刚石、石墨的金刚石、石墨的物理性质物理性质存在差异的原因是存在差异的原因是：同一类原子，排列方式不同，所形成的单质不同同一类原子，排
7、列方式不同，所形成的单质不同(如金刚石、石墨、如金刚石、石墨、C60、C70、碳纳米管等等、碳纳米管等等)。同一种元素可以组成不同的物质（如同一种元素可以组成不同的物质（如O2和和O3）。）。C60C60 1985年，年，英国科学家克罗英国科学家克罗托发现了托发现了C60分子，分子，1996年，为年，为了表彰他在此领域做出的巨大贡了表彰他在此领域做出的巨大贡献，被授予诺贝尔化学奖。献，被授予诺贝尔化学奖。英国科学家克罗托英国科学家克罗托C60分子结构分子结构C60C60C60分子结构分子结构 C60是是60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，故称之为足球，故称
8、之为“足球烯足球烯”。这种足球结构的分子。这种足球结构的分子很稳定。它应用于材料科学、超导体等方面的研究很稳定。它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。正在进行中。纳米碳管、纳米碳管、C C7070等新的碳单质又陆续被发现。等新的碳单质又陆续被发现。金刚石、石墨与C60的区别与联系联系：都是由碳元素组成的单质。区别：金刚石、石墨由碳原子构成；而足球 烯C60是由C60分子构成的。C40C70C20纳米碳管纳米碳管木炭活性炭炭黑炭黑冶炼炼钢铁用的焦炭冶炼炼钢铁用的焦炭木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由石墨的微小木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。晶体和少量杂质构
9、成的。什么样的生活经验什么样的生活经验告诉我们，木炭不是告诉我们，木炭不是含碳的纯净物？含碳的纯净物？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木炭 木炭具有木炭具有 的结构，表面积很大，因此，的结构，表面积很大，因此，它具有它具有 能力，可用于能力，可用于 。疏松多孔疏松多孔吸附吸附吸附除杂吸附除杂【实验【实验6-16-1】在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭，轻轻振使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭，轻轻振荡，观察现象。荡，观察现象。【现【现 象】象】水中的红色逐渐变浅水中的红色逐渐变浅（或消失）（
10、或消失）你认为吸附的过程你认为吸附的过程是物理变化，还是是物理变化，还是化学变化呢？化学变化呢？木炭、活性炭有木炭、活性炭有较强的吸附性较强的吸附性滤毒罐滤毒罐辅助辅助材料材料活性炭活性炭 防毒面具里吸附毒气防毒面具里吸附毒气净水器中吸附杂质净水器中吸附杂质制糖工业的脱色剂制糖工业的脱色剂点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方，冷蝶底上即可收集到炭黑。方，冷蝶底上即可收集到炭黑。在有人抽烟的房间里，在有人抽烟的房间里，点燃蜡烛，可减轻点燃蜡烛，可减轻 烟味，说明炭黑有烟味，说明炭黑有什么性质？什么性质？你能用蜡烛和碟子制取炭黑吗？你能用蜡烛和碟子制取炭黑
11、吗？说明炭黑有说明炭黑有 一定的吸附性。一定的吸附性。此实验能说明此实验能说明蜡烛中含有碳蜡烛中含有碳元素吗？元素吗？炭黑：炭黑：可作油墨、油漆。可作油墨、油漆。焦炭：焦炭：可用于冶金工业。可用于冶金工业。比较碳与炭的区别：比较碳与炭的区别：“碳碳”是元素的名称，是核电荷数为是元素的名称，是核电荷数为6 6的一类的一类原子的总称。比如：碳元素、碳单质、原子的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。含碳化合物、一氧化碳。“炭炭”含有碳单质的混合物。如：含有碳单质的混合物。如：木炭、活性木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。这里的炭不带炭、焦炭、炭黑等。这里的炭不带“石石”旁。旁。一般在未指明具体
12、单质时，习惯上用碳，一般在未指明具体单质时，习惯上用碳，如如“炽热的碳炽热的碳”，“当碳燃烧时当碳燃烧时”。【小结】1.1.不同元素可以组成不同的单质，同一种元素不同元素可以组成不同的单质，同一种元素也可以组成不同的物质。金刚石、石墨和也可以组成不同的物质。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.金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨则较金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨则较 软，木炭和活性炭具有吸附性。软，木炭和活性炭具有吸附性。4.4.结构结构决定性质性质用途用途3.3.金刚石、石墨、金刚石、石墨、C C6060等碳的单质等碳的单质物理性质物理性
13、质存在差存在差异的原因是：它们的碳原子排列方式不同。异的原因是：它们的碳原子排列方式不同。决定第六单元第六单元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物课题课题1 1 碳的化学性质碳的化学性质 清明上河图（北宋）清明上河图（北宋）请欣赏请欣赏1.1.为什么我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制为什么我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色呢？成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色呢？答：因为常温下，碳的化学性质不活泼。答：因为常温下，碳的化学性质不活泼。钻石恒久远钻石恒久远 一颗永流传一颗永流传2.2.为什么常温下的碳化学性质不活泼呢？为什么常温下的碳化
14、学性质不活泼呢？答：因为碳原子最外层电子数是答：因为碳原子最外层电子数是4 4，在化学反应中，在化学反应中不易得失电子。不易得失电子。2020世纪经典广告世纪经典广告1.碳的可燃性碳的可燃性 当碳燃烧不充分当碳燃烧不充分时，生成一氧化碳，时，生成一氧化碳，同时放出热量。同时放出热量。当碳燃烧充分时，生成二当碳燃烧充分时，生成二氧化碳，同时放出热量。氧化碳，同时放出热量。（O O2 2充足）充足）单质碳的化学性质单质碳的化学性质一、常温下，碳的化学性质不活泼一、常温下，碳的化学性质不活泼 。二、高温下，碳能与许多物质发生反应。二、高温下，碳能与许多物质发生反应。C+O2 CO2点燃点燃2C+O2
15、 2CO点燃点燃（O O2 2不足）不足）燃气热水器为什么不能装在浴室内？燃气热水器为什么不能装在浴室内？为了防止天然气燃烧，使浴室内氧气不足而生成为了防止天然气燃烧，使浴室内氧气不足而生成CO，造成，造成CO中毒。中毒。【总结】【总结】碳在不同条件下燃烧，产物不同。碳在不同条件下燃烧，产物不同。C+O2 CO2点燃点燃（O O2 2充足）充足）2C+O2 2CO点燃点燃（O O2 2不足）不足）怎样从量上怎样从量上确定氧气的充足确定氧气的充足与不足？与不足？碳与氧气充分反应时，碳与氧气充分反应时，当碳和氧气的质量比当碳和氧气的质量比 时，生成物时，生成物全部为全部为CO2。当碳和氧气的质量比
16、当碳和氧气的质量比 时，生成物时，生成物全部为全部为CO。当碳和氧气的质量比当碳和氧气的质量比 时，时，生成物为生成物为CO和和CO2的混合物。的混合物。量变引起质变量变引起质变不大于不大于3 3：8 8不小于不小于3 3：4 4介于介于3 3：8 8和和3 3：4 4之间之间2.2.碳的还原性：跟某些氧化物的反应碳的还原性：跟某些氧化物的反应【反应装置】【反应装置】黑色粉末变成黑色粉末变成红色红色 ，澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊2CuO+C 2Cu+CO2 高温高温2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2 高温高温 此装置与加热此装置与加热高锰酸钾或氯酸钾高锰酸钾或氯酸钾制制OO2 2的发生
17、装置的发生装置相同相同 【现象】【现象】【反应方程式】【反应方程式】类似地：类似地：2ZnO+C 2Zn+CO2 高温高温从分子结构上来看从分子结构上来看CuO变成变成 Cu，发生什么变化，发生什么变化？是什么物质导致这种变化？是什么物质导致这种变化？在这个反应中在这个反应中CuO CuO 变成变成CuCu失去了氧，是碳失去了氧，是碳夺走了夺走了CuO CuO 中的氧，氧化铜失去氧变成铜，发生中的氧，氧化铜失去氧变成铜，发生还原反应；木炭得到氧，发生氧化反应。这个实还原反应；木炭得到氧，发生氧化反应。这个实验说明木炭具有还原性。验说明木炭具有还原性。物质跟氧发生的反应。物质跟氧发生的反应。能夺
18、走含氧化合物里氧的物质具有还原性能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性2CuO+C 2Cu+CO2 高温高温【思考】【思考】氧化反应：氧化反应：还原性：还原性：还原反应：还原反应：含氧化合物中的氧被夺去的反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应。C+2CuO 2Cu+CO2碳得到氧碳得到氧 ，发生了氧化反应，发生了氧化反应，碳元素的化合价升高。碳元素的化合价升高。氧化铜失去氧，发生了还原反应，氧化铜失去氧，发生了还原反应，铜元素的化合价降低。铜元素的化合价降低。还原剂还原剂氧化剂氧化剂高温高温置换反应：置换反应：一种单质和一种化合物反应生成另一种一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反
19、应。单质和另一种化合物的反应。Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 是置换反应吗？是置换反应吗？关于氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应、还关于氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应、还原性、氧化性判断方法：原性、氧化性判断方法：1.1.氧化还原反应的反应物中，不含氧的是还原剂，氧化还原反应的反应物中，不含氧的是还原剂，含氧的是氧化剂。含氧的是氧化剂。2.2.氧化还原反应中，氧化剂被还原，还原剂被氧化。氧化还原反应中，氧化剂被还原，还原剂被氧化。3.3.氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。4.4.氧化剂失去氧发生了还原反应，还原剂得到氧发氧化剂失去氧发生了还原反应
20、，还原剂得到氧发生了氧化反应。生了氧化反应。说出下列氧化还原反应中的还原剂、氧化剂、说出下列氧化还原反应中的还原剂、氧化剂、具有氧化性、还原性的物质、发生氧化反应、具有氧化性、还原性的物质、发生氧化反应、还原反应的物质还原反应的物质H2是还原剂，具有还原性，发生了氧化反应。是还原剂，具有还原性，发生了氧化反应。CuO是氧化剂，具有氧化性，发生了还原反应。是氧化剂，具有氧化性，发生了还原反应。CO是还原剂，具有还原性，发生了氧化反应。是还原剂，具有还原性，发生了氧化反应。Fe2O3是氧化剂，具有氧化性，发生了还原反应是氧化剂，具有氧化性，发生了还原反应。【巩固练习】【巩固练习】3CO+Fe2O3
21、 2Fe+3CO2高温高温 H2+CuO Cu+H2O 化学性质化学性质用途用途单单质质碳碳制墨水长制墨水长久保存等久保存等作燃料作燃料冶炼冶炼金属金属可燃性可燃性还原性还原性稳定稳定单质碳的化学性质和用途单质碳的化学性质和用途2CuO+C 2Cu+CO2 高温高温 C+O2 CO2点燃点燃2C+O2 2CO点燃点燃（O O2 2充足充足）（O O2 2不足不足）常常温温较较高高温温度度下下【归纳小结】【归纳小结】把金刚石和石墨分别放入盛有氧气的密闭容器把金刚石和石墨分别放入盛有氧气的密闭容器中燃烧。检测到只生成了中燃烧。检测到只生成了COCO2 2气体，且生成的气体，且生成的COCO2 2中
22、碳元素的质量等于参加反应的金刚石和石墨的中碳元素的质量等于参加反应的金刚石和石墨的质量，则证明金刚石和石墨中只含有碳元素。质量，则证明金刚石和石墨中只含有碳元素。如何设计实验方案证明金刚石、石墨中只含有碳如何设计实验方案证明金刚石、石墨中只含有碳元素？元素？金刚石、石墨的物理性质存在差异的原因是：金刚石、石墨的物理性质存在差异的原因是：构成它们的碳原子排列方式不同构成它们的碳原子排列方式不同但金刚石、石墨的化学性质相似，原因是：但金刚石、石墨的化学性质相似，原因是：保持它们化学性质的最小粒子都是碳原子保持它们化学性质的最小粒子都是碳原子【实验方案】【实验方案】【想一想】【想一想】1.下列所述内
23、容涉及的变化中有一项与其它不同，它是下列所述内容涉及的变化中有一项与其它不同，它是 A.家里衣柜中使用的卫生球会越来越小家里衣柜中使用的卫生球会越来越小 B.军事上常使用石墨炸弹破坏敌方的电力设施军事上常使用石墨炸弹破坏敌方的电力设施C.冰箱除味剂可除去冰箱中的异味（它的有效成分是活冰箱除味剂可除去冰箱中的异味（它的有效成分是活性炭）性炭）D.中国科技大学的钱逸泰院士以中国科技大学的钱逸泰院士以CCl4 4为原料制取了纳米为原料制取了纳米级的金刚石级的金刚石（）【练习】2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.金刚石和石墨都是由碳元素组成的，所以两者混合在一金刚石和石墨都是由碳元素组成的，
24、所以两者混合在一起形成的是纯净物起形成的是纯净物B.金刚石和石墨燃烧后都能生成金刚石和石墨燃烧后都能生成CO2，证明它们都是仅由，证明它们都是仅由碳元素组成的碳元素组成的C.石墨能导电，木炭有吸附能力石墨能导电，木炭有吸附能力D.金刚石和石金刚石和石墨的物理性质的差异是由于两物质的组成元墨的物理性质的差异是由于两物质的组成元素不同素不同CD2.金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质的差异很大，原因是的差异很大，原因是 。尽管金刚石和石墨物理性质存在较大差异，但化学性质尽管金刚石和石墨物理性质存在较大差异，但化学性质却相似，原因却相似，原因
25、。金刚石和石墨的化学性质在常温下，都比较稳定，原因金刚石和石墨的化学性质在常温下，都比较稳定，原因是是 。氧气和臭氧都是氧单质，但化学性质却不同，原因是氧气和臭氧都是氧单质，但化学性质却不同，原因是 。氯原子和氯离子都是氯元素的粒子，但化学性质差异却氯原子和氯离子都是氯元素的粒子，但化学性质差异却很大，原因是很大，原因是 。碳原子排列方式不同碳原子排列方式不同保持它们化学性质的最小粒子都是碳原子保持它们化学性质的最小粒子都是碳原子构成它们的碳原子最外层电子数是构成它们的碳原子最外层电子数是4 4，在化学反应中，在化学反应中不易得失电子。不易得失电子。它们的分子构成不同它们的分子构成不同它们的最外层电子数不同它们的最外层电子数不同3.有一口小水井中的水有异味有一口小水井中的水有异味,你有什么方法来消除你有什么方法来消除吗吗?把木炭装入透水的袋中把木炭装入透水的袋中,沉入井里沉入井里
