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第六单元 碳和碳的氧化物
Carbon and its oxides
课题1碳单质的多样性
课时1
学习目标
02
01
认识碳单质的微观构成、物理性质和用途，知道它们物理性质存在明显差异的原因
知道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，认识物质的多样性
以碳的单质为载体，引导学生形成观念：物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质用途
04
03
形成科学发展是无止境化学观念的
新课导入
丰富多彩的物质世界是由元素组成的。不同的元素能组成不同的物质。
你知道丰富多彩的物质世界是由什么组成的吗？
主要含Ca、C、O
主要含C、H、O
主要含Na、 Ca、Si、O
新课导入
由同种元素组成的纯净物叫单质，同种元素可以组成不同的单质吗？
金刚石
石墨
C60
氧气O2
臭氧O3
白磷
红磷
P
O
C
氧气（O2）和臭氧（O3）
这说明同一种元素可以组成______________。
不同的单质
碳元素
钻石
碳素墨水
铅笔芯
这些物质都含有同一种元素，你知道是什么吗？
同一种元素也能组成不同物质。
一、碳单质的物理性质及用途
石墨
C60
金刚石
金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质
一、碳单质的物理性质及用途
这些璀璨夺目的钻石都是碳的一种单质——金刚石
一、碳单质的物理性质及用途
钻石
金刚石
你知道钻石和铅笔的主要成分吗？
金刚石仔细琢磨后可用作装饰品
石墨
铅笔
石墨可制铅笔芯
一、碳单质的物理性质及用途
金刚石
石墨
玻璃刀头上镶的金刚石可以用来裁玻璃、切割大理石等
打开生锈的锁
用作干电池的电极
由金刚石制成钻机钻头可以用来钻凿坚硬的岩层
金刚石和石墨还有哪些用途呢？
一、碳单质的物理性质及用途
1.金刚石( 化学式：C )
碳原子排列方式 物理性质 用 途
紧密排列 结构坚固 无色透明 正八面体
硬度大 天然存在 最硬物质
玻璃刀
切割大理石
钻探机钻头
装饰品—钻石
带“金”字，但不是金属
金刚石是由___________构成的。
碳原子
一、碳单质的物理性质及用途
加工坚硬的金属
裁玻璃
切割大理石
装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩石
金刚石
无色透明
物理性质
用途
决定
体现
装饰品
裁玻璃、切割大理石、
钻凿坚硬的岩层
折光性好、
硬度大
透光性好、硬度大
光学窗口和透镜的涂层
导热性好
集成电路基板散热，提升芯片性能
天然存在最硬的物质
一、碳单质的物理性质及用途
一、碳单质的物理性质及用途
2.石墨( 化学式：C )
碳原子排列方式 物理性质 用途
分层排列 容易滑动 深灰、质软
润滑剂
导电性
耐高温
润滑性
铅笔芯
电极、石墨电刷
耐热材料
一、碳单质的物理性质及用途
制作电极
作铅笔芯
石墨坩埚
火箭的通风管
碳的另一种单质——石墨
一、碳单质的物理性质及用途
一、碳单质的物理性质及用途
铅笔上的“B”是英文“Black”的第一个字母，在铅笔中表示“软”；“H”是英文“Hard”的第一个字母，在铅笔中表示“硬”。铅笔为什么有软和硬和差别呢？这是因为石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断也易磨损，因此，生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土 粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越硬；粘土掺得越少，铅笔就越软。
铅笔小知识
石墨
物理性质
用途
决定
体现
铅笔芯
打开生锈的锁
用作干电池的电极
优良的导电性
高铁列车的受电弓滑板
灰黑色固体、质软滑腻
良好的润滑性
优良的导电性
一、碳单质的物理性质及用途
交流讨论：金刚石和石墨均由碳元素组成，为什么物理性质却有很大差异呢？
因为碳原子排列方式不同
金刚石：立体网状结构
石墨：层状结构
微
观
结
构
一、碳单质的物理性质及用途
结构
决定
体现
立体网状结构
层状结构
金刚石
石墨
硬度大的固体
质软、有滑腻感的固体
物理性质
物质结构与性质的关系
一、碳单质的物理性质及用途
3. C60
结构 外形 用途
形似足球 结构稳定 超导、催化、材料、医学及生物等领域
1.C60属于 (单质/化合物),C60是由 (分子/原子)构成的。
2.C60中“60”的含义是
单质
分子
1个C60分子中含有60个碳原子。
一、碳单质的物理性质及用途
C60
每个C60分子是由60个碳原子构成，C60 的分子结构形似足球。
这种结构决定它有怎样的性质？
又有什么用途？
C60独特的结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，可应用于超导、催化、能源及医学等领域。
一、碳单质的物理性质及用途
碳的单质
金刚石
石墨
C60
决定
体现
性质
用途
决定
体现
结构
石墨 金刚石
高温、高压
催化剂
化学变化
目前我国已是人造金刚石的主要生产国。
一、碳单质的物理性质及用途
20世纪90年代，一些以新的形态存在的碳单质相继被发现，如碳纳米管，其直径一般在几纳米(nm)到几十纳米，独特的碳管结构受到人们的广泛关注。
碳管
用途
决定
体现
决定
体现
结构
物理性质
尺寸小
机械强度高
导电性好
可应用于材料、催化、信息等领域
资料：碳纳米管
一、碳单质的物理性质及用途
科学家成功的从石墨中分离出单层的石墨片，证实它在室温下可以单独稳定存在。
2004
资料：新形态的碳单质
我国科学家合成了石墨炔
2010
中外科学家联合合成了T-碳
2017
我国科学家首次实现世界上最小尺寸的石墨烯折叠。
2019
石墨烯的结构
一、碳单质的物理性质及用途
碳家族的其他成员
——石墨烯
用途
决定
体现
结构
物理性质
决定
体现
电动车
导热性
厚度
石墨制取石墨烯为化学变化
一、碳单质的物理性质及用途
生活中你还接触过哪些含碳的物质？
环保活性炭包
吸附性
性质
用途
体现
决定
一、碳单质的物理性质及用途
木炭
怎么证明木炭具有吸附性呢？
吸附性
可燃性
一、碳单质的物理性质及用途
木炭、焦炭、活性炭、炭黑等无定形碳的主要成分是碳单质，结构与石墨类似。
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
无定形碳
一、碳单质的物理性质及用途
4.无定形碳（木炭、活性炭、炭黑、焦炭）
物 质 结构 性 质 用 途
木炭 活性炭
炭黑
焦炭
疏松
多孔
制糖、净水、防毒面具、除异味
墨汁、鞋油、橡胶添加剂
冶炼金属
吸附性活性炭最强
一、碳单质的物理性质及用途
一、碳单质的物理性质及用途
木炭（或活性炭）具有疏松多孔的结构，表面积很大，具有较强的吸附性，能吸附水中的色素。
显微镜下木炭的结构
决定
体现
性质
结构
一、碳单质的物理性质及用途
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
主要成分是碳单质
结构与石墨类似
具有吸附性
物质 用途
木炭 吸附一些食品和工业产品里的色素，或有异味的物质
活性炭 吸附毒气、制糖工业中脱色制白糖；城市污水、工业废水和饮用水的深度净化；吸附室内装修产生的有害气体
炭黑 制造鞋油、墨棒、墨水、橡胶工业的填充剂等
焦炭 冶炼金属
木炭、活性炭、炭黑、焦炭的性质及用途
一、碳单质的物理性质及用途
“碳”和“炭”有什么不同？
“碳”是元素名称，是核电荷数（或质子数）为6的一类原子的总称，并不具体指某种物质，在化合物名称中用“碳”表示碳元素。如二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙等。
“炭”是由碳元素组成的具体物质的名称，如木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。
“碳”和“炭”的区别
①“碳”：碳单质、一氧化碳、二氧化碳，是纯净物；
②“炭”：木炭、焦炭、炭黑、活性炭等，是混合物。
一、碳单质的物理性质及用途
C70
碳纳米管
C540
C240
石墨烯
碳单质科技前沿
知识拓展
课堂总结
碳的单质
金刚石
石墨
无色透明、硬度大
质软，有滑腻感，有良好的导电性
无定形碳
C60
一个C60分子由60个碳原子构成
结构与石墨类似
物理性质不同原因：碳原子的排列方式不同
其他碳单质
石墨烯、碳纳米管等
习题训练
1.下列有关金刚石、石墨的说法正确的是（ ）
A．都由碳元素组成 B．都是黑色固体
C．都能导电 D．硬度都很大
A
2.下列有关碳单质的说法错误的是（　　）
A．金刚石是自然界最硬的物质，可作钻头
B．石墨有导电性，可制作电极
C．C60 是由60个碳原子构成的
D．活性炭疏松多孔，具有吸附性，可用于净水
C
习题训练
3.物质的用途与性质对应关系不合理的是（ ）
A.碳素墨水书写档案——稳定性
B.石墨做电池电极——导电性
C.焦炭治炼金属——可燃性
D.金刚石切割玻璃—硬度大
C
4.某物质中只含有一种元素，则该物质（ ）
A.一定是一种单质 B.一定不是化合物
C.一定是纯净物质 D.一定是混合物
B
习题训练
5.石墨和活性炭在生产生活中有着广泛的应用。
回答下列问题：
(1)石墨的用途可以是________(填标号)。
A. 用于制铅笔芯 　B. 用作高铁列车的受电弓滑板 　C. 用于切割大理石
(2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其________(填“物理”或“化学”)性质。
AB
物理
吸附性
习题训练
6.在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。
（1）金刚石和石墨均是由碳元素组成的单质，但两者
物理性质差异较大，其原因是构成它们的碳原
子 不同。
（2）活性炭有较强的吸附能力，从结构的角度分析是
因为活性炭具有 的结构。
排列方式
疏松多孔
谢谢聆听

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