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课题1　碳单质的多样性
第1课时　碳的单质
第六单元　碳和碳的氧化物
1.认识物质是多样的，知道物质既有天然存在的也有人工创造的。
2.认识物质的性质与用途的关系。
3.认识物质性质在生活、生产、科技发展等方面的广泛应用，体会科学地利用物质性质对提高人们的生活质量具有重要作用。
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
课堂导入
物质 性质 用途
金刚石 加工后璀璨夺目
裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等
金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层
金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能
作装饰品
硬度大
钻戒
玻璃刀
钻机钻头
金刚石热沉片（散热材料）
金刚石是由碳元素组成的单质，无色透明的固体，天然存在的最硬的物质，熔点很高，几乎不导电
一个小球代表一个碳原子，原子的排列成网状，每一个节点处有一个碳原子。
立体网状结构，硬度大。
金刚石的结构
　　石墨
　　做一做：动手实验感受石墨的性质。
　　铅笔的笔芯是
用石墨和黏土按一
定比例混合制成的，
其主要成分是石墨。
　　1．看一看，写一写，观察石墨的颜色、光泽。
　　2．用小刀刮一刮，感受石墨的软硬程度。
　　3．用手指搓一搓刮下来的粉末，滑不滑？
　　　　做一做：动手实验感受石墨的性质。
石墨的导电性实验
把一根石墨电极或6B的铅笔芯用导线接入如图电路中，接通电源，观察灯泡是否发光？
灯泡发光，说明石墨具有导电性。
物质 性质 用途
石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色
作电极
导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板
制铅笔芯
导电性好
铅笔芯
石墨电极
石墨坩埚
高铁受电弓滑板
石墨是由碳元素组成的单质，灰黑色、有金属光泽的固体，质软，熔点高（耐高温），优良的导电性。
生活小窍门
把铅笔芯用小刀刮成碎末，倒入生锈打不开的铁锁锁孔里，摇一摇。生锈的锁就能轻易打开。
原理：铅笔芯的主要成分是石墨，石墨具有润滑性。
碳原子的排列结构是一层一层的，是平面层状的结构，层与层之间作用力很小，容易滑动。故石墨很软，有滑腻感。
石墨的结构
原因：碳原子排列方式不同
　　金刚石和石墨为何物理性质存在明显差异？
　　金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质。
金刚石的结构
石墨的结构
结构决定性质
决定
体现
性质
用途
决定
体现
结构
　木炭、活性炭等的性质及用途
木炭、焦炭、活性炭和炭黑等，它们的主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
注意：它们均是混合物
观察课本第130页【实验6－1】，记录实验现象并分析原因。
实验 现象 分析
向盛有半瓶水的小锥形瓶中，先滴入一滴红墨水，再投入几块烘烤过的木炭(或活性炭)，振荡
水中的红色逐渐褪去
木炭（或活性炭）具有吸附性，吸附了水中的色素
木炭(或活性炭)具有____________的结构，因此具有________能力。活性炭的吸附作用比木炭强，可用于吸附毒气、制糖工业中脱色制白糖、污水和饮用水的深度净化处理及吸附室内装修产生的有害气体等。
疏松多孔
吸附
活性炭疏松多孔结构
活性炭包
防毒面具
活性炭净水器
点“石”成“金”　　
　　石墨可以转变为金刚石吗？是物理变化还是化学变化？
　　是化学变化，因为金刚石和石墨是不同的物质。
石墨
金刚石
C60
碳单质
　　目前我国已是人造金刚石的主要生产国。
金刚石
高温、高压
催化剂
石墨
　　新型碳单质 C60　　　
　　C60 由 C60 分子构成。
　　每个 C60 分子由 60 个碳原子构成，是形似足球的封闭笼状结构，
又名足球烯。
C60 的分子结构和足球相似
物质 性质 用途
C60 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
　　资料卡片
　　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。碳纳米管的直径一般在几
纳米（符号为 nm）到几十纳米，它独特的结构和性
质受到人们的广泛关注。碳纳米管具有尺寸小、机械强
度高、导电性好等特点，可应用于材料、催化、信息等
诸多领域。
碳纳米管的结构
【思考与讨论】
如何描述C60的组成与构成？
组成：C60是由碳元素组成的。
构成：C60是由C60分子构成的 ；
1个C60分子是由60个碳原子构成的。
其相对分子质量如何计算？
C60的相对分子质量=12×60=720。
　　　　石墨烯
　　2004 年，英国曼彻斯特大学的盖姆和他的同事从石墨中分离出仅由
一层碳原子构成的薄片——石墨烯。
石墨烯的结构
厚度：3.35×10－10 m
单层碳
　　　　石墨烯 —— 新材料之王
　　资料卡片
　　2018 年 3 月 5 日，《自然》连续刊发两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文，这是在《自然》上以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。
　　这位中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现，当两层平行石墨烯堆成约 1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应。
　　《自然》周刊称曹原为“石墨烯驾驭者”。
碳单质的应用
现在还发现了C28、C32、C70、C240、C540等碳单质
C70
C240
C540
【思考与讨论】
结合金刚石、石墨、C60的结构、性质和用途，讨论物质的结构、性质与用途之间有什么关系。
性质
决定
反映
结构
用途
决定
反映
物质 金刚石 石墨 C60
物理性质存在差异的原因 碳原子的排列方式不同
碳原子在空间构成立体网状结构，所以其质地坚硬。
碳原子呈层状结构，层与层之间作用力小，所以其质软有滑感。
【思考与讨论】 一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化还是化学变化？
化学变化
1．下列有关“碳家族”成员的说法中，正确的是(　　)
A．金刚石硬度大，因此可用作装饰品
B．石墨质软，因此可制成电极
C．活性炭具有吸附性，因此可用于净水
D．C60用途广泛，是一种新型化合物
2．航天飞机在飞行中与空气摩擦会产生高温，表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨(　　)
A．能导电 B．密度小
C．有润滑作用 D．熔点高、耐高温
3．木炭、活性炭都具有吸附性，是因为它们(　　)
A．都是黑色固体 B．密度都很小
C．都具有疏松多孔的结构 D．主要成分都是碳单质
C
C
D
练习
4．易错辨析。判断下列说法是否正确，对的打“√”，错的打“×”。
（1）一种元素只能组成一种单质。(　　)
（2）金刚石是天然存在的最硬的物质。(　　)
（3）铅笔芯中含有铅，咬铅笔芯会导致铅中毒。(　　)
（4）往生锈锁芯中加铅笔芯粉末后容易打开，是因为石墨具有滑腻感。(　　)
×
√
×
√
注意：（1）“碳”和“炭”的区别：“碳”表示元素或纯净物的名称，如二氧化碳由碳元素和氧元素组成；“炭”表示的物质是混合物，如木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。
（2）金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化，该变化属于化学变化。

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