金剛石石墨和C60剖析

1、祥云火炬的燃料C3H8水立方的外膜材料水立方的外膜材料(C2H2F2) n 含有含有碳碳纖維的撐桿纖維的撐桿 水立方的凈水工藝中使用到水立方的凈水工藝中使用到活性炭活性炭焦焦炭炭炭雕炭雕活性活性炭炭炭炭黑黑木木炭炭鉆石恒久遠(yuǎn) 一顆永流傳！國畫恒久遠(yuǎn) 一幅永流傳！天都峰天都峰C60分子分子課題課題1 金剛石、石墨金剛石、石墨 和和C60 自學(xué)提示自學(xué)提示1.由同種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)嗎？由同種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)嗎？為什么？請舉例。為什么？請舉例。白磷白磷紅磷紅磷氧氣氧氣O2臭氧臭氧O3由同種元素組成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)；因為由同種元素組成的物質(zhì)不一定是單質(zhì)；因為由同種元素組成的純凈物才叫

2、單質(zhì)，而同一由同種元素組成的純凈物才叫單質(zhì)，而同一種元素可能會形成兩種或兩種以上的單質(zhì)，種元素可能會形成兩種或兩種以上的單質(zhì)，因此同一種元素組成的物質(zhì)可以是單質(zhì)（純因此同一種元素組成的物質(zhì)可以是單質(zhì)（純凈物）也可以是幾種單質(zhì)所形成的混合物。凈物）也可以是幾種單質(zhì)所形成的混合物。如：如：金剛石、石墨和金剛石、石墨和C60不是同一不是同一種物質(zhì)，是由碳元素組成的種物質(zhì)，是由碳元素組成的三種不同的碳單質(zhì)。三種不同的碳單質(zhì)。2.金剛石、石墨和金剛石、石墨和C60是同一種物質(zhì)嗎？是同一種物質(zhì)嗎？白磷白磷紅磷紅磷氧氣氧氣O2臭氧臭氧O3由同一種元素組成的物質(zhì)可以是單質(zhì)由同一種元素組成的物質(zhì)可以是單質(zhì)（純凈

3、物）（純凈物）,也可以是幾種單質(zhì)所形成也可以是幾種單質(zhì)所形成的混合物。的混合物。如：如：金剛石金剛石石墨石墨C60物理性質(zhì)：金剛石是無色、物理性質(zhì)：金剛石是無色、透明、正八面體形狀的固體、透明、正八面體形狀的固體、硬度大。硬度大。用途：裁玻璃，切割大理石，用途：裁玻璃，切割大理石，做鉆頭和鉆石等。做鉆頭和鉆石等。自學(xué)提示自學(xué)提示3.3.純凈的金剛石有哪些物理性質(zhì)？純凈的金剛石有哪些物理性質(zhì)？哪些用途？哪些用途？碳原子在空間構(gòu)成碳原子在空間構(gòu)成連連續(xù)的，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)續(xù)的，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所以其質(zhì)地堅硬。所以其質(zhì)地堅硬。金剛石中碳原金剛石中碳原子的排列：子的排列：金剛石金剛石鉆石恒久遠(yuǎn)， 一顆永流傳！

4、純凈的金剛石是一種無色透純凈的金剛石是一種無色透明的、正八面體形狀的固體，明的、正八面體形狀的固體，經(jīng)過仔細(xì)的琢磨就會成為璀經(jīng)過仔細(xì)的琢磨就會成為璀璨奪目的裝飾品璨奪目的裝飾品鉆石鉆石含有雜質(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 是是金剛石最重要金剛石最重要的性質(zhì)。利用的性質(zhì)。利用這個性質(zhì)，可這個性質(zhì)，可用金剛石劃玻用金剛石劃玻璃。璃。 金剛石可用于切割金剛石可用于切割大理石或加工堅硬的金大理石或加工堅硬的金屬等。屬等。劃玻璃、切割大理石、劃玻璃、切割大理石、加工堅硬的金屬，裝在鉆探加工堅硬的金屬，裝在鉆探機的鉆頭鉆鑿堅硬的巖層機的鉆頭鉆鑿堅硬的巖層鉛筆含鉛嗎？猜猜看：

5、它為什么叫“鉛”筆？鉛筆芯中的石墨有哪些物理性質(zhì)？生銹的鐵鎖生銹的鐵鎖 在電車頂上的兩根導(dǎo)電桿跟在電車頂上的兩根導(dǎo)電桿跟電線接觸處分別裝上一塊石墨制電線接觸處分別裝上一塊石墨制成的滑塊，以保證行駛時供電。成的滑塊，以保證行駛時供電。為什么要選用石墨來制滑塊？為什么要選用石墨來制滑塊？ 石墨石墨導(dǎo)電性，熔導(dǎo)電性，熔點高，潤滑點高，潤滑性性石墨物理性質(zhì)：石墨是一種深灰色、石墨物理性質(zhì)：石墨是一種深灰色、有金屬光澤，不透明細(xì)鱗片狀固體，有金屬光澤，不透明細(xì)鱗片狀固體，很軟，熔點高、優(yōu)良的導(dǎo)電性、潤滑很軟，熔點高、優(yōu)良的導(dǎo)電性、潤滑性。性。石墨用途：可做電車的滑塊、鉛筆芯、石墨用途：可做電車的滑塊、鉛

6、筆芯、電極等。電極等。自學(xué)提示自學(xué)提示4.4.石墨有哪些物理性質(zhì)？哪些用途？這些用途中都體現(xiàn)出了哪些性質(zhì)？ 鉛筆芯鉛筆芯是石墨和粘是石墨和粘土粉末混合土粉末混合而成的。而成的。 石墨具有優(yōu)石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，良的導(dǎo)電性能，可以用來做電極。可以用來做電極。 石墨耐高溫，可石墨耐高溫，可以制成坩堝來熔煉金以制成坩堝來熔煉金屬。屬。鉛筆小知識鉛筆小知識 鉛筆上的鉛筆上的“B”是英文是英文“Black”的第的第一個字母，在鉛筆中表示一個字母，在鉛筆中表示“軟軟”；“H”是英文是英文“Hard”的第一個字母，在鉛筆的第一個字母，在鉛筆中表示中表示“硬硬”。鉛筆為什么有軟和硬和。鉛筆為什么有軟和硬和差

7、別呢？這是因為石墨太軟，光用石墨差別呢？這是因為石墨太軟，光用石墨做筆芯，既易斷也易磨損，因此，生產(chǎn)做筆芯，既易斷也易磨損，因此，生產(chǎn)上常在石墨粉末中摻進(jìn)一些粘土上常在石墨粉末中摻進(jìn)一些粘土 粉末粉末以增加硬度。粘土摻得越多，鉛筆就越以增加硬度。粘土摻得越多，鉛筆就越硬；粘土摻得越少，鉛筆就越軟。硬；粘土摻得越少，鉛筆就越軟。 想一想，想一想，“6B”、“6H”與與“HB”三三種類型的鉛筆，哪種鉛筆最硬？哪種鉛種類型的鉛筆，哪種鉛筆最硬？哪種鉛筆最軟？筆最軟？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滑劑潤滑劑電極電極滑膩滑膩手感質(zhì)軟質(zhì)軟硬度能導(dǎo)電（物理性質(zhì)）能導(dǎo)電（物理性質(zhì)）導(dǎo)電性2.2

8、.石墨石墨碳原子在空間構(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)地堅硬。所以其質(zhì)地堅硬。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C60是由是由C60分子構(gòu)成的。與金剛分子構(gòu)成的。與金剛石、石墨構(gòu)成不同，金剛石、石石、石墨構(gòu)成不同，金剛石、石墨是由碳原子構(gòu)成；墨是由碳原子構(gòu)成； C60用于材用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的研究正料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的研究正在進(jìn)行中。在進(jìn)行中。7. C60是由什么構(gòu)成的？與金剛石、石墨是由什

9、么構(gòu)成的？與金剛石、石墨的構(gòu)成是否相同？的構(gòu)成是否相同？C60用于哪些方面的研用于哪些方面的研究正在進(jìn)行中？究正在進(jìn)行中？自學(xué)提示自學(xué)提示3.其它碳單質(zhì)其它碳單質(zhì) C60由由60個碳原子構(gòu)成的一個分子，結(jié)構(gòu)類似足球，又名足球個碳原子構(gòu)成的一個分子，結(jié)構(gòu)類似足球，又名足球烯。廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)，催化，材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域。烯。廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)，催化，材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域。C70碳納米管碳納米管碳原子的排列方式不同。碳原子的排列方式不同。8.觀察金剛石、石墨和觀察金剛石、石墨和C60的微觀結(jié)的微觀結(jié)構(gòu)圖，分析它們物理性質(zhì)存在差異的構(gòu)圖，分析它們物理性質(zhì)存在差異的原因是什么？原因是什么？自學(xué)提示自學(xué)提

10、示5. 木炭、焦炭、活性炭、炭黑木炭、焦炭、活性炭、炭黑是不是單質(zhì)？是不是單質(zhì)？自學(xué)提示自學(xué)提示它們是由石墨的微小晶體和少量它們是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，它們是混合物。雜質(zhì)構(gòu)成的，它們是混合物。6.木炭和活性炭具有什么樣的結(jié)構(gòu)？木炭和活性炭具有什么樣的結(jié)構(gòu)？通過通過P105實驗實驗6-1,可觀察到什么現(xiàn)象？可觀察到什么現(xiàn)象？此變化是物理變化還是化學(xué)變化？此變化是物理變化還是化學(xué)變化？你可以得出木炭和活性炭具有什么性質(zhì)？你可以得出木炭和活性炭具有什么性質(zhì)？在這一性質(zhì)中，木炭、活性炭的哪一種能在這一性質(zhì)中，木炭、活性炭的哪一種能力更強？力更強？木炭、活性炭具有什么用途？木炭、活性炭具有什

11、么用途？自學(xué)提示自學(xué)提示活性炭制備過程中采用高壓水蒸氣將孔中活性炭制備過程中采用高壓水蒸氣將孔中的油除去，其結(jié)構(gòu)中的的油除去，其結(jié)構(gòu)中的外外表面（表面積和表面（表面積和其體積之比）比木炭更大，因而活性炭的其體積之比）比木炭更大，因而活性炭的吸附性能比木炭更強吸附性能比木炭更強。木炭和活性炭具有較強的吸附能力是由它木炭和活性炭具有較強的吸附能力是由它們疏松多孔的結(jié)構(gòu)決定的們疏松多孔的結(jié)構(gòu)決定的。由于它們內(nèi)部由于它們內(nèi)部疏松多孔，因而跟氣體或溶液接觸的表面疏松多孔，因而跟氣體或溶液接觸的表面積就很大，這樣它們就很容易吸附一些氣積就很大，這樣它們就很容易吸附一些氣體或色素等物質(zhì)體或色素等物質(zhì)。木炭和

12、活性炭為什么具有吸附能力？木炭和活性炭為什么具有吸附能力？木木 炭炭 的的 用用 途途活性炭的用途活性炭的用途結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)用途用途木木炭炭活活性炭性炭疏松多孔的結(jié)構(gòu)疏松多孔的結(jié)構(gòu)吸收一些食品和工業(yè)吸收一些食品和工業(yè)產(chǎn)品的色素、吸收有產(chǎn)品的色素、吸收有異味的物質(zhì)異味的物質(zhì)吸附能力比木炭強、吸吸附能力比木炭強、吸附毒氣、制糖工業(yè)里脫附毒氣、制糖工業(yè)里脫色制白糖色制白糖 木炭是一種灰黑木炭是一種灰黑色的多孔性固體，燃色的多孔性固體，燃燒時，產(chǎn)生的煙很少，燒時，產(chǎn)生的煙很少，火焰很小火焰很小物質(zhì)物質(zhì)用途用途炭黑炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油制造墨、油墨、油漆、鞋油和顏料，還可以增加輪胎制和顏料，還可以增加輪

13、胎制品的耐磨性。品的耐磨性。焦炭焦炭 冶煉金屬冶煉金屬活性炭活性炭防毒面具防毒面具濾毒罐濾毒罐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，要強，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吸附毒氣炭來吸附毒氣的的 輔助輔助材料材料生活中常見含石墨的物質(zhì)木木炭炭焦焦炭炭炭炭黑黑活活性性炭炭無定形碳無定形碳木炭木炭活性炭活性炭焦炭焦炭炭黑炭黑 用用 途途凈水劑、脫色劑、去味劑凈水劑、脫色劑、去味劑冶煉金屬、生產(chǎn)水煤氣（冶煉金屬、生產(chǎn)水煤氣（H2+CO）油墨、顏料、橡膠輪胎中的填充劑油墨、顏料、橡膠輪胎中的填充劑做燃料、吸附劑、制造黑火藥做燃料、吸附劑、制造黑火藥 碳單

14、質(zhì)碳單質(zhì) 金剛石金剛石 無定形炭無定形炭木炭木炭活性炭活性炭 焦炭焦炭炭黑炭黑C60 石墨石墨9.通過通過3、4、7、8問，你可以得出問，你可以得出物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間存在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間存在什么關(guān)系嗎？請用適當(dāng)?shù)恼Z言填空。什么關(guān)系嗎？請用適當(dāng)?shù)恼Z言填空。自學(xué)提示自學(xué)提示金剛石金剛石石石 墨墨外外 觀觀光光 澤澤硬硬 度度導(dǎo)電性導(dǎo)電性用用 途途“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”二：單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)二：單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)北宋黃庭堅用墨（用炭黑等制成）寫的字北宋黃庭堅用墨（用炭黑等制成）寫的字試一試試一試“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”（鉆石的主要（鉆石

15、的主要成分是成分是C）這句廣告詞說明碳在常溫下）這句廣告詞說明碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)性質(zhì)。不活潑不活潑單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)一、常溫下的穩(wěn)定性：一、常溫下的穩(wěn)定性： 用途：用途：二、高溫下的活動性二、高溫下的活動性:1 1、可燃性：、可燃性：C+O2 = CO2點燃點燃(放出熱量放出熱量)單質(zhì)單質(zhì)C的可燃性的可燃性（1 1）、與充足的）、與充足的O O2 2的反的反應(yīng)：應(yīng)：（2 2）、與不充足的）、與不充足的O O2 2的反應(yīng)：的反應(yīng)：2C+O2 = 2CO點燃點燃C+O2 = CO2點燃點燃(放出熱量放出熱量)(放出熱量放出熱量)討論討論:怎樣證明純凈的金剛石和石墨怎樣證明純凈的

16、金剛石和石墨都是由碳元素組成的？都是由碳元素組成的？答答：高溫下將高溫下將純凈的金剛石和石墨純凈的金剛石和石墨燃燒，燃燒，得到的唯一產(chǎn)物都是得到的唯一產(chǎn)物都是COCO2 2。證明。證明純凈的金純凈的金剛石和石墨都是由碳元素組成的。剛石和石墨都是由碳元素組成的。C+2CuO= 2Cu+CO2高溫1、黑色粉末變成紫紅色黑色粉末變成紫紅色;2、產(chǎn)生使澄清石灰水變白色渾產(chǎn)生使澄清石灰水變白色渾濁的氣體。濁的氣體?；瘜W(xué)方程式：化學(xué)方程式：現(xiàn)象：現(xiàn)象：2. 碳與某些氧化物的反應(yīng)碳與某些氧化物的反應(yīng) 碳可以還原其它金屬氧物，碳可以還原其它金屬氧物，寫出下列反應(yīng)方程式：寫出下列反應(yīng)方程式：C+ ZnO =C+

17、Zn+CO2Fe+CO2 Fe2O3 =2433高溫高溫22高溫高溫小結(jié)小結(jié)碳碳在常溫時很穩(wěn)定，在加熱或高溫在常溫時很穩(wěn)定，在加熱或高溫條件下具有可燃性和還原性條件下具有可燃性和還原性。 “炭炭”指由碳元素形成的部分單質(zhì)，主指由碳元素形成的部分單質(zhì)，主要有木炭、焦炭、活性炭與炭黑要有木炭、焦炭、活性炭與炭黑.“碳碳”是元是元素的名稱，是核電荷數(shù)為素的名稱，是核電荷數(shù)為6的所有原子的總的所有原子的總稱稱.因此，炭是由碳元素形成的單質(zhì)，但碳因此，炭是由碳元素形成的單質(zhì)，但碳元素形成的單質(zhì)并非都是炭，如金剛石、元素形成的單質(zhì)并非都是炭，如金剛石、石墨等石墨等. “碳碳”和和“炭炭”有什么不同？有什么

18、不同？ 碳的單質(zhì)主要有金剛石和石墨，還有無碳的單質(zhì)主要有金剛石和石墨，還有無定形碳，無定形碳包括木炭、活性炭、焦炭定形碳，無定形碳包括木炭、活性炭、焦炭和炭黑等和炭黑等。1、有紅棕色二氧化氮氣體的空氣通過裝有活性、有紅棕色二氧化氮氣體的空氣通過裝有活性 炭的玻璃管后氣體顏色消失，主要因為（炭的玻璃管后氣體顏色消失，主要因為（ ） A二氧化氮氣體跟活性炭發(fā)生了化合反應(yīng)二氧化氮氣體跟活性炭發(fā)生了化合反應(yīng) B二氧化氮氣體被活性炭吸附了，未發(fā)生化學(xué)二氧化氮氣體被活性炭吸附了，未發(fā)生化學(xué) 變化變化C二氧化氮被活性炭分解了二氧化氮被活性炭分解了 D二氧化氮被活性炭還原成了無色物質(zhì)二氧化氮被活性炭還原成了無色物質(zhì) 練習(xí)題：練習(xí)題：B2、金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大的、金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大的 差異的原因是（差異的原因是（ ）A.金剛石不含雜質(zhì)，而石墨含雜質(zhì)金剛石不