資源簡介

(共44張PPT)
5.2 碳
第五單元 燃燒與二氧化碳
carbon
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Chapter 5 Combustion and Carbon Dioxide
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
學習目標
01
02
了解金剛石與石墨的特性及主要用途，認識幾種無定形碳及其主要用途，明確物質性質和物質用途的關系；
03
理解碳及其氧化物的相互轉化關系
了解CO的毒性及使用煤爐的安全知識
教學重點
教學難點
01 明確物質性質與物質用途的關系
01 碳的完全燃燒與不完全燃燒,碳及其氧化物的相互轉化關系
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
問題探討
碳
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
組成生命的最基本元素
地球上的生物體內都含有碳元素
給人類社會提供能源和材料的主要元素
地球上的生物體內都含有碳元素
許多含碳的物質早就被人類用作燃料
以碳元素為主要成分的常用的燃料
天然氣
煤
石油
問題探討
碳有好幾種性質差別很大的單質，它們的用途和性質有什么關系？
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
你知道碳燃燒生成什么嗎？
煤氣中毒是怎么回事？
目
錄
CONTENTS
1
多種多樣的碳單質
2
碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
多種多樣的碳單質
01
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
碳
切割過的金剛石
未經加工的石墨
晶瑩剔透、價格昂貴的鉆石
鉛筆里面的筆芯是灰黑色的，含石墨
一種元素
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
下表列出了金剛石和石墨的幾種常見用途，你能推測出這兩種單質有什么不同的特性嗎？
金剛石和石墨的應用 特性推斷
玻璃刀頭上鑲一小粒金剛石，用來切割玻璃。
石墨可以作為電極芯（圖示為檢測石墨電極芯的導電性）。
鉛筆芯是用石墨粉和黏土混合制成的。比較6H和6B鉛筆的軟硬性能（提示：6B鉛筆芯含較多石墨粉，6H鉛筆芯含較多黏土）。
硬度大
導電性強
色黑，質軟而滑膩
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
1. 金剛石的性質和用途
純凈的金剛石是一種天然形成的碳的晶體，呈正八面體，不導電。
金剛石的結構
純凈金剛石是無色透明的固體
金剛石經仔細琢磨成許多面后，可成為璀璨奪目的鉆石。
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
1. 金剛石的性質和用途
磨料
地質勘探的鉆頭
玻璃刀的刀頭
自然界中存在最硬的物質
呈正八面體
硬度大
結構
性質
用途
結構
決定
性質
決定
用途
反映
反映
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
1. 金剛石的性質和用途
貴重的裝飾品，如鉆石
特殊的晶體結構
金剛石經過切割加工后，折光性強，光彩奪目
折光性強
結構
性質
用途
結構
決定
性質
決定
用途
反映
反映
石墨空間層狀結構
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
2. 石墨的性質和用途
灰黑色，有金屬光澤，不透明，細鱗片狀固體，質軟，劃在紙張上可留下痕跡，有滑膩感，層狀結構。
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
2. 石墨的性質和用途
用途：鉛筆芯
自然界中存在最軟的物質之一
用途：電極
用途：高溫潤滑劑
滑膩、耐高溫
深黑色、有金屬光澤、質軟
導電性
導熱、耐高溫、熔點高
用途：熔煉金屬的坩堝
鉛筆芯是用石墨粉和黏土混合制成
石墨坩堝
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
物理性質 金剛石 石墨
外觀 無色透明、折光性強 灰黑色、不透明、有金屬光澤
硬度 硬度最大（天然存在） 最軟的礦物之一
導電性 不導電 有良好的導電性
為什么都是由碳元素組成的單質，物理性質差異如此之大？
3. 石墨和金剛石的比較
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
金剛石和石墨物理性質存在較大差異的原因：
碳原子的排列方式不同。
石墨的結構
金剛石的結構
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
討論與交流 >>>
金剛石和石墨的組成、結構和它們的性質有什么關系呢？
結構 性質 用途
決 定
決 定
反 映
反 映
金剛石和石墨雖然都是由碳元素組成的，但它們的結構、性質以及用途卻存在顯著的差異。
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 無定形碳
人類還用到主要成分為碳單質、內部結構不規則的多種無定形碳
活性炭
焦炭
木炭
炭黑
內部結構不規則（無序）
無定形碳都具有疏松多孔的結構，具有相當強的吸附能力。
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 無定形碳——用途
木炭
焦炭
用途：冶金和生活的常用燃料
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 無定形碳——用途
活性炭吸附能力在無定形碳中最強
活性炭
用途①：可用于防毒口罩的濾毒層、防毒面具的濾毒罐、凈水過濾器的吸附材料；
用途②：在制糖工業中的白糖脫色工藝、化學合成中的除雜操作等方面也都有廣泛應用。
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 無定形碳——用途
炭黑在常溫時非常穩定
炭黑
用途：
①中國文房四寶之“墨”的主要成分之一。
②用墨汁所繪的畫和書寫的字經久不變色。
古人的字畫為什么能保存這么長時間？
炭黑在常溫下化學性質穩定，不易與其他物質發生反應。
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
知識視窗
碳單質的研究進展
a.金剛石
b.石墨
金剛石和石墨存在于自然界中，很早就被人類發現和利用。它們內部碳原子的排列方式不同，因此性質、用途迥異。
金剛石中每個碳原子都與 4 個其他碳原子結合，形成正四面體，進而擴展為牢固的三維結構。
石墨中每個碳原子與 3 個其他碳原子結合，從而形成正六邊形，擴展成為二維平面層狀結構，層與層之間容易滑動。
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
知識視窗
碳單質的研究進展
c. C60
d.碳納米管(單壁)
1985 年，結構類似于足球的籠狀 C60 被發現，掀起新型碳單質研究的熱潮。
因為與富勒的薄殼球形建筑相似，C60 和C50、C70等類似碳單質被統稱為富勒烯。
1991 年發現的碳納米管可看作是由片層結構的石墨卷成的無縫中空納米級圓管（單壁）或多層同軸圓管（多壁），兩端可以由富勒烯半球閉合而成 。
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一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
知識視窗
碳單質的研究進展
e. 石墨烯
f. 一種石墨炔
2004 年，科學家用特殊膠帶將石墨層層剝離，得到無色透明的單層石墨，稱為石墨烯。
石墨烯是目前世界上最薄、最堅韌的納米材料，導電、導熱性能優異，可用于發展新一代電子元件。我國已成為全球石墨烯研究和產業化最活躍的國家之一。
石墨炔是由中國化學家在 2010 年首次合成的，具有不同于石墨的片層狀結構，有多種結構類型，有可能成為電子器件領域最重要的材料。
新課探究
一、多種多樣的碳單質
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
注意：“碳”和“炭”的區別
“碳”指的是碳元素，它是核電荷數為6的同一類原子的總稱，有廣泛的、概括的含義，如碳原子、碳元素、碳單質、碳的化合物等。
“炭”指的是由碳元素組成的具體物質，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。
碳燃燒生成什么
02
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
新課探究
二、碳燃燒生成什么
我們為什么能確定特性迥然不同的金剛石、石墨等都是由碳元素組成的單質呢？
一個重要的證據是它們的燃燒產物都是碳的氧化物
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
1. 碳的穩定性
新課探究
二、碳燃燒生成什么
（1）概述：碳的最外層有4個電子，不容易得失電子。
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
在常溫條件下，碳單質的化學性質是非常穩定（不活潑）。
①中國古代的水墨畫經久不變色就是實證。
1. 碳的穩定性
（2）應用：
②檔案資料歷經千百年不褪色。
③鉆石恒久遠，一顆永流傳
在高溫條件下，各種碳單質都會發生燃燒。
新課探究
二、碳燃燒生成什么
請回憶，你在實驗室里做過的木炭在氧氣瓶中燃燒的實驗。
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
碳燃燒時有什么現象？
燃燒的產物是什么？
發出白光，放出大量的熱， 生成一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。
二氧化碳
2. 碳與氧氣的反應——可燃性
新課探究
二、碳燃燒生成什么
在氧氣供給充分的環境下，碳的燃燒是完全燃燒。
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
燃燒產物是二氧化碳，燃燒的熱值為 3.28×104 kJ kg–1。
2. 碳與氧氣的反應——可燃性
C+O2 CO2
點燃
如果氧氣供給不足，會有什么不同呢？
新課探究
二、碳燃燒生成什么
冬天，人們在室內烤火取暖，由于不注意通風，室內的人不知不覺昏迷過去，甚至喪失生命，這就是煤氣中毒事故。
“ 罪魁禍首”就是一氧化碳（煤氣的主要成分）！
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
2. 碳與氧氣的反應——可燃性
這是為什么？
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
2. 碳與氧氣的反應——可燃性
氧氣供給不足時，碳的燃燒是不完全燃燒，產物是一氧化碳，1 kg碳不完全燃燒產生的熱量為 9.21×103 kJ，只有碳完全燃燒產生熱量的 。
1
3.6
2C+O2 2CO
點燃
氧氣不足：
O2不足
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
3. 碳與二氧化碳的反應——還原性
在高溫條件下，熾熱的碳可以使二氧化碳轉變為一氧化碳，這是個吸熱反應。
C+CO2 2CO
高溫
一氧化碳是無色、無氣味、難溶于水的氣體。一氧化碳易燃，燃燒時產生藍色火焰。
2CO+O2 2CO2
點燃
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 在線學習——煤氣中毒
在通風不良的室內，因氧氣不足，含碳燃料燃燒時容易產生一氧化碳。
中毒的原因
一氧化碳是有毒的氣體，它易跟血液中血紅蛋白結合，會使血液失去輸氧能力，出現中毒現象。
所以，在室內使用含碳燃料時，要保證有充分的通風措施，確保安全。
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
4. 在線學習——煤氣中毒
中毒后的主要癥狀
輕度中毒
主要表現為頭痛、頭暈、心慌。
中度中毒
主要表現為全身乏力、視物不清、感覺遲鈍、呼吸困難、虛脫。
重度中毒
主要表現為昏迷、甚至死亡。
01 切斷一氧化碳來源
02 迅速脫離中毒環境
避免使用打火機等
搶救的注意事項
①迅速轉移至空氣新鮮的地方，呼吸大量新鮮空氣。
②嚴重的要立即送到醫院進行治療
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
討論與交流 >>>
同學們冬天外出研學，在屋里用炭爐生火取暖。
柯柯在炭爐進風口扇風。
燒木炭時在進風口扇風有什么作用？
藍色火焰是直接由炭燃燒產生的嗎？
悅悅的做法對嗎？
悅悅準備關上窗子，說可以保暖，又放盆水在爐邊，說可以防止煤氣中毒。
①增大氧氣與木炭的接觸面積，使炭燃燒更旺
②藍色火焰不是直接由炭燃燒產生的，而是由一氧化碳燃燒產生的
③悅悅的做法不對。關窗會使屋內氧氣不足，定期通風；
放水并不能防止煤氣中毒。一氧化碳不溶于水。
新課探究
二、碳燃燒生成什么
碳燃燒生產什么
多種多樣的碳單質
長話短說
1. 物質的性質決定用途，根據物質的用途也可以推知相關的性質。
2. 碳有金剛石、石墨等多種單質。它們組成相同，但結構和性質不同，具有不同的用途。
3. 碳完全燃燒的產物是二氧化碳，不完全燃燒的產物是一氧化碳。
4. 一氧化碳和二氧化碳能相互轉化。
課堂小結
【檢測題1】下列物質的用途中錯誤的是（　　 ）
D
課堂檢測
A．A B．B C．C D．D
A．利用氮氣制氮肥 B．活性炭填充濾毒罐 C．石墨作干電池正極 D．木炭用于制墨
【檢測題2】當碳與氧氣的質量比為3：5時，燃燒產物為（　　）
A．一氧化碳
B．二氧化碳
C．一氧化碳和二氧化碳的混合物
D．無法確定
C
課堂檢測
【檢測題3】分析下列化學反應，有關說法錯誤的是（　　）
A．上述三個反應中碳元素表現出兩種化合價
B．反應物中的氧氣和二氧化碳表現出氧化性
C．上述三個變化中的最小粒子都是碳原子和氧原子
D．等質量碳在氧氣中燃燒的生成物不同是因為參加反應的氧氣的質量不同
A
課堂檢測
【檢測題4】以下結構示意圖表示金剛石結構的是（　　）
B
課堂檢測
課堂檢測
【檢測題5】碳單質在生活、生產、科學研究中扮演著重要的角色。如圖是一種碳單質的結構，關于它的分析正確的是（　　）
A．它是石墨 B．它由碳原子構成
C．它的結構不穩定 D．它可用于超導領域
D
謝謝您的觀看
THANKS
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