資源簡介

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第六單元 碳和碳的氧化物
Carbon and its oxides
課題1碳單質的多樣性
課時1
學習目標
02
01
認識碳單質的微觀構成、物理性質和用途，知道它們物理性質存在明顯差異的原因
知道不同的元素可以組成不同的物質，同一種元素也可以組成不同的物質，認識物質的多樣性
以碳的單質為載體，引導學生形成觀念：物質的結構決定物質的性質，物質的性質決定物質用途
04
03
形成科學發展是無止境化學觀念的
新課導入
豐富多彩的物質世界是由元素組成的。不同的元素能組成不同的物質。
你知道豐富多彩的物質世界是由什么組成的嗎？
主要含Ca、C、O
主要含C、H、O
主要含Na、 Ca、Si、O
新課導入
由同種元素組成的純凈物叫單質，同種元素可以組成不同的單質嗎？
金剛石
石墨
C60
氧氣O2
臭氧O3
白磷
紅磷
P
O
C
氧氣（O2）和臭氧（O3）
這說明同一種元素可以組成______________。
不同的單質
碳元素
鉆石
碳素墨水
鉛筆芯
這些物質都含有同一種元素，你知道是什么嗎？
同一種元素也能組成不同物質。
一、碳單質的物理性質及用途
石墨
C60
金剛石
金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質
一、碳單質的物理性質及用途
這些璀璨奪目的鉆石都是碳的一種單質——金剛石
一、碳單質的物理性質及用途
鉆石
金剛石
你知道鉆石和鉛筆的主要成分嗎？
金剛石仔細琢磨后可用作裝飾品
石墨
鉛筆
石墨可制鉛筆芯
一、碳單質的物理性質及用途
金剛石
石墨
玻璃刀頭上鑲的金剛石可以用來裁玻璃、切割大理石等
打開生銹的鎖
用作干電池的電極
由金剛石制成鉆機鉆頭可以用來鉆鑿堅硬的巖層
金剛石和石墨還有哪些用途呢？
一、碳單質的物理性質及用途
1.金剛石( 化學式：C )
碳原子排列方式 物理性質 用 途
緊密排列 結構堅固 無色透明 正八面體
硬度大 天然存在 最硬物質
玻璃刀
切割大理石
鉆探機鉆頭
裝飾品—鉆石
帶“金”字，但不是金屬
金剛石是由___________構成的。
碳原子
一、碳單質的物理性質及用途
加工堅硬的金屬
裁玻璃
切割大理石
裝在鉆機的鉆頭上，鉆鑿堅硬的巖石
金剛石
無色透明
物理性質
用途
決定
體現
裝飾品
裁玻璃、切割大理石、
鉆鑿堅硬的巖層
折光性好、
硬度大
透光性好、硬度大
光學窗口和透鏡的涂層
導熱性好
集成電路基板散熱，提升芯片性能
天然存在最硬的物質
一、碳單質的物理性質及用途
一、碳單質的物理性質及用途
2.石墨( 化學式：C )
碳原子排列方式 物理性質 用途
分層排列 容易滑動 深灰、質軟
潤滑劑
導電性
耐高溫
潤滑性
鉛筆芯
電極、石墨電刷
耐熱材料
一、碳單質的物理性質及用途
制作電極
作鉛筆芯
石墨坩堝
火箭的通風管
碳的另一種單質——石墨
一、碳單質的物理性質及用途
一、碳單質的物理性質及用途
鉛筆上的“B”是英文“Black”的第一個字母，在鉛筆中表示“軟”；“H”是英文“Hard”的第一個字母，在鉛筆中表示“硬”。鉛筆為什么有軟和硬和差別呢？這是因為石墨太軟，光用石墨做筆芯，既易斷也易磨損，因此，生產上常在石墨粉末中摻進一些粘土 粉末以增加硬度。粘土摻得越多，鉛筆就越硬；粘土摻得越少，鉛筆就越軟。
鉛筆小知識
石墨
物理性質
用途
決定
體現
鉛筆芯
打開生銹的鎖
用作干電池的電極
優良的導電性
高鐵列車的受電弓滑板
灰黑色固體、質軟滑膩
良好的潤滑性
優良的導電性
一、碳單質的物理性質及用途
交流討論：金剛石和石墨均由碳元素組成，為什么物理性質卻有很大差異呢？
因為碳原子排列方式不同
金剛石：立體網狀結構
石墨：層狀結構
微
觀
結
構
一、碳單質的物理性質及用途
結構
決定
體現
立體網狀結構
層狀結構
金剛石
石墨
硬度大的固體
質軟、有滑膩感的固體
物理性質
物質結構與性質的關系
一、碳單質的物理性質及用途
3. C60
結構 外形 用途
形似足球 結構穩定 超導、催化、材料、醫學及生物等領域
1.C60屬于 (單質/化合物),C60是由 (分子/原子)構成的。
2.C60中“60”的含義是
單質
分子
1個C60分子中含有60個碳原子。
一、碳單質的物理性質及用途
C60
每個C60分子是由60個碳原子構成，C60 的分子結構形似足球。
這種結構決定它有怎樣的性質？
又有什么用途？
C60獨特的結構決定了它具有一些特殊的物理和化學性質，可應用于超導、催化、能源及醫學等領域。
一、碳單質的物理性質及用途
碳的單質
金剛石
石墨
C60
決定
體現
性質
用途
決定
體現
結構
石墨 金剛石
高溫、高壓
催化劑
化學變化
目前我國已是人造金剛石的主要生產國。
一、碳單質的物理性質及用途
20世紀90年代，一些以新的形態存在的碳單質相繼被發現，如碳納米管，其直徑一般在幾納米(nm)到幾十納米，獨特的碳管結構受到人們的廣泛關注。
碳管
用途
決定
體現
決定
體現
結構
物理性質
尺寸小
機械強度高
導電性好
可應用于材料、催化、信息等領域
資料：碳納米管
一、碳單質的物理性質及用途
科學家成功的從石墨中分離出單層的石墨片，證實它在室溫下可以單獨穩定存在。
2004
資料：新形態的碳單質
我國科學家合成了石墨炔
2010
中外科學家聯合合成了T-碳
2017
我國科學家首次實現世界上最小尺寸的石墨烯折疊。
2019
石墨烯的結構
一、碳單質的物理性質及用途
碳家族的其他成員
——石墨烯
用途
決定
體現
結構
物理性質
決定
體現
電動車
導熱性
厚度
石墨制取石墨烯為化學變化
一、碳單質的物理性質及用途
生活中你還接觸過哪些含碳的物質？
環保活性炭包
吸附性
性質
用途
體現
決定
一、碳單質的物理性質及用途
木炭
怎么證明木炭具有吸附性呢？
吸附性
可燃性
一、碳單質的物理性質及用途
木炭、焦炭、活性炭、炭黑等無定形碳的主要成分是碳單質，結構與石墨類似。
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
無定形碳
一、碳單質的物理性質及用途
4.無定形碳（木炭、活性炭、炭黑、焦炭）
物 質 結構 性 質 用 途
木炭 活性炭
炭黑
焦炭
疏松
多孔
制糖、凈水、防毒面具、除異味
墨汁、鞋油、橡膠添加劑
冶煉金屬
吸附性活性炭最強
一、碳單質的物理性質及用途
一、碳單質的物理性質及用途
木炭（或活性炭）具有疏松多孔的結構，表面積很大，具有較強的吸附性，能吸附水中的色素。
顯微鏡下木炭的結構
決定
體現
性質
結構
一、碳單質的物理性質及用途
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
主要成分是碳單質
結構與石墨類似
具有吸附性
物質 用途
木炭 吸附一些食品和工業產品里的色素，或有異味的物質
活性炭 吸附毒氣、制糖工業中脫色制白糖；城市污水、工業廢水和飲用水的深度凈化；吸附室內裝修產生的有害氣體
炭黑 制造鞋油、墨棒、墨水、橡膠工業的填充劑等
焦炭 冶煉金屬
木炭、活性炭、炭黑、焦炭的性質及用途
一、碳單質的物理性質及用途
“碳”和“炭”有什么不同？
“碳”是元素名稱，是核電荷數（或質子數）為6的一類原子的總稱，并不具體指某種物質，在化合物名稱中用“碳”表示碳元素。如二氧化碳、一氧化碳、碳酸鈣等。
“炭”是由碳元素組成的具體物質的名稱，如木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。
“碳”和“炭”的區別
①“碳”：碳單質、一氧化碳、二氧化碳，是純凈物；
②“炭”：木炭、焦炭、炭黑、活性炭等，是混合物。
一、碳單質的物理性質及用途
C70
碳納米管
C540
C240
石墨烯
碳單質科技前沿
知識拓展
課堂總結
碳的單質
金剛石
石墨
無色透明、硬度大
質軟，有滑膩感，有良好的導電性
無定形碳
C60
一個C60分子由60個碳原子構成
結構與石墨類似
物理性質不同原因：碳原子的排列方式不同
其他碳單質
石墨烯、碳納米管等
習題訓練
1.下列有關金剛石、石墨的說法正確的是（ ）
A．都由碳元素組成 B．都是黑色固體
C．都能導電 D．硬度都很大
A
2.下列有關碳單質的說法錯誤的是（　　）
A．金剛石是自然界最硬的物質，可作鉆頭
B．石墨有導電性，可制作電極
C．C60 是由60個碳原子構成的
D．活性炭疏松多孔，具有吸附性，可用于凈水
C
習題訓練
3.物質的用途與性質對應關系不合理的是（ ）
A.碳素墨水書寫檔案——穩定性
B.石墨做電池電極——導電性
C.焦炭治煉金屬——可燃性
D.金剛石切割玻璃—硬度大
C
4.某物質中只含有一種元素，則該物質（ ）
A.一定是一種單質 B.一定不是化合物
C.一定是純凈物質 D.一定是混合物
B
習題訓練
5.石墨和活性炭在生產生活中有著廣泛的應用。
回答下列問題：
(1)石墨的用途可以是________(填標號)。
A. 用于制鉛筆芯 　B. 用作高鐵列車的受電弓滑板 　C. 用于切割大理石
(2)活性炭作冰箱除味劑，是利用其________(填“物理”或“化學”)性質。
AB
物理
吸附性
習題訓練
6.在豐富多彩的物質世界里，碳及其化合物占有重要地位。
（1）金剛石和石墨均是由碳元素組成的單質，但兩者
物理性質差異較大，其原因是構成它們的碳原
子 不同。
（2）活性炭有較強的吸附能力，從結構的角度分析是
因為活性炭具有 的結構。
排列方式
疏松多孔
謝謝聆聽

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