课题1 金刚石、石墨和C60教学目标

课题1 金刚石、石墨和C60 【学习目标】

1．了解金刚石和石墨的物理性质和用途。

2．能认真观察实验现象，并会对现象分析归纳，总结出重要的知识点。

【学习重点】 碳单质的化学性质。

【学习难点】 碳跟某些氧化物的反应。

学习过程

一、课前学习

阅读教材，回答以下问题：

1.碳原子的核外电子排布K(第一)层_______个电子，______________层4个电子，常温下碳的化学性质_______，自然界存在的碳单质有_______和_______。

2.碳的单质有______________、______________和_____________等，其中_______是天然存在的最硬的物质，_______是最软的矿物之一，金刚石和石墨性质的差异是因为_______。由此说明_______决定物质的性质。

3.我国北京大学化学系和物理系研究小组研制出了C60分子，它形如足球。它的一个分子是由_______个_______原子构成的，相对分子质量是_______。

4. 选用下列物质：炭黑、木炭、活性炭、焦炭填在有关用途的空格内：冰箱去味剂_______，制墨汁_______，用于冶金工业_______，用来除去食品和工业产品里的色素_______，制造防毒面具里的滤毒罐_______，加入橡胶里增强轮胎的耐磨性_______，上述用途都是利用了物质的_______性质。

1.答案：2 L 稳定 金刚石 石墨

2.答案：金刚石 石墨 C60 金刚石 石墨 它们的原子排列方式不同 物质的结构

3.答案：60碳720 4.答案：活性炭 炭黑 焦炭 活性炭 活性炭 炭黑 物理

二、预习展示

学习建议：认真学习，然后独立思考自主完成下面的关于金刚石、石墨和C60学案

的检测题，相信通过自己的努力定会有丰硕的收获！

1.木炭具有吸附作用，是因为它有______的结构，它是由______在______的条件下加强热制

得的。

2.写出下列物质或物质主要成分的化学式：

(1)大理石______。(2)煤气____________。(3)生石灰____________。(4)金刚石______。

3.打水井时常在水井周围埋一些木炭,其作用是__________________。这是由于木炭有______结构,因此具有____________的性能。

4.下列关于金刚石和石墨的说法正确的是( ) A. 金刚石和石墨都能导电 B. 金刚石很硬，石墨很软

C. 金刚石和石墨都很名贵 D. 金刚石和石墨的外观很相似

5. 下列几种情况，能证明“金刚石和石墨是由相同元素组成”的是( ) A. 它们的熔点相同 B. 都不溶于水

C. 燃烧后都得同一产物二氧化碳 D. 石墨在一定条件下可转化为金刚石

6.下列说法中正确的是( ) A. 由一种元素组成的物质，一定是纯净物

B. 吸附是化学变化

C. 在一定条件下，石墨可转化为人造金刚石，这个变化是化学变化

D. 一种元素只能形成一种单质

答案：1.答案：疏松多孔 木材 隔绝空气2.答案：(1)CaCO3 (2)H2、CO (3)CaO (4)C 3.答案：吸附水中的杂质疏松多孔吸附4.答案：B5.答案：C6.答案：C 三、课内学习，合作探究，展示汇报：

目标一：碳的单质

(一)．金属石

1、物理性质：无色透明，正八面体形的固体，硬度大，熔点高，不导电（自然界最硬物质）

2、用途：做钻头、钻石，切割玻璃。

（二）、石墨

1、物理性质：深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体、很软、良导体，熔点高、有滑腻感

2、用途：做铅笔芯、电极材料、润滑剂

[介绍]由于石墨很软，所以常用石墨作铅笔芯，但由于太软，光用石墨作笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉以增加硬度。最软的铅笔是6B，最

硬的铅笔是6H，HB铅笔则软硬适中。

[演示实验]把一根6B的铅笔芯和导线连接在一起，接上电池和灯泡，接通电源后，观察

灯泡是否发亮。

[学生讨论回答]石墨有良好的导电性。

[展示]干电池中的石墨电极。

（三）．木炭、活性炭

1、组成：由石墨微小晶体和少量杂质构成的。（混合物）

2、特点：疏松多孔，表面积大，具有较强的吸附性

[设问]利用这一性质，活性炭会有什么用途? [学生发言]1．防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的；

2．冰箱的除味剂；

3．制糖工业的脱色剂。

3、用途：吸附毒气、除味剂、脱色剂

[活动探究]在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭(或活性炭)，轻轻振荡，观察现象。

[交流]我们可以看到淡红色的水颜色褪去。

[防毒面具是怎样发明的]

防毒面具最早出现在第一次世界大战中，它是俄国著名的化学家捷林斯基发明的。

第一次世界大战期间，德军曾与英法联军为争夺比利时伊泊尔地区展开激战，双方对峙半年之久。1915年，德军为了打破欧洲战场长期僵持的局面，第一次使用了化学毒剂。他们在阵地前沿设置了5730个盛有氯气的钢瓶，朝着英法联军阵地的顺风方向打开瓶盖，施放18万公斤氯气，使协约国有1．5万人中毒，5000人死亡。可奇怪的是，只有野猪活了下来，经科学家研究发现是野猪喜欢用鼻子拱地习性，泥土被拱动后其颗粒就变得较为松软，对毒气起到了过滤和吸附的作用，才使他们免于一死。1916年第一具单兵使用的防毒面具诞生了，经战场实地使用，防毒效果很好。所以防毒面具酷似猪嘴。

（四）、C60：一个C60分子，它由60个碳原子构成，分子形似足球，又名足球烯。

[讨论]结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质和用途之间有什么关系

决定

决定

体现 [小结]1．结构 性质

体现用途

2．不同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。

3、金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。

目标二：碳的化学性质

[投影]资料：我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色。

1．常温下，碳的化学性质不活泼。

2．高温下，碳能跟多种物质反应。

(1)可燃性：C+O2

2C+O2点燃

CO2(充分燃烧) 2CO(不充分燃烧) 点燃

(2)跟某些氧化物反应

[活动与探究] 2CuO+C

高温

2Cu+CO2↑

①现象：澄清石灰水变浑浊，试管中黑色粉末变红。

②用酒精灯加网罩的作用：集中火焰，提高温度。

③实验完毕，先撤出导管，后熄酒精灯。（防倒吸）

[分析]从分子组成上看CuO转变为Cu，发生了什么变化?是谁导致了这种变化? [讨论回答]CuO转变为Cu失去了氧，是碳夺走了CuO中的氧。

（3）．

还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。

氧化反应：物质得到氧的反应

还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。

[练习]焦炭在工业上可用来炼铁：2Fe2O3+3C高温

4Fe+3CO2↑

反应中得到氧的物质 被氧化 发生氧化反应 作还原剂 具有还原性

反应中失去氧的物质 被还原 发生还原反应 作氧化剂 具有氧化性

四、达标检测

1. 以美国为首的北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输电线短路，这是因为石墨( )

A. 质软 B. 耐高温 C. 具有导电性 D. 具有润滑性

2.（经典回放）最近中国科技大学陈乾旺教授领导的研究组以二氧化碳和金属钠作原料，在440 ℃和800 atm的条件下，成功合成了金刚石，同时生成氧化钠，首次实现了从二氧化碳．．．到金刚石的逆转变。该反应的化学方程式是_________________，反应类型是_____________。

3.下列物质的用途主要由其化学性质决定的是( ) A.用金刚石做玻璃刀的刀头 B.用碳酸氢钠治疗胃酸过多症

C.用石墨做铅笔芯写字 D.用钨做电灯泡里的灯丝

4. 防毒面具中用来除去有毒气体的物质是( ) A. 焦炭 B. 炭黑 C. 活性炭 D. 石墨

5.用墨书写的字或绘的画能保存多年不褪色，是由于常温下碳( ) A. 化学性质不活泼 B. 具有吸附性

C. 具有还原性 D. 具有氧化性

6.有关碳的化学性质的叙述错误的是( ) A. 碳和氧气反应时，产物可以是CO2也可以是CO B. 碳和氧气的反应无论产物是什么，都是吸热反应

C. 碳和氧气的反应无论产物是什么，都是放热反应

D. 灼热的碳能还原二氧化碳

7.下列说法正确的是( ) A. 碳元素形成的单质均是黑色的

B. 碳和氧气反应时生成物一定是二氧化碳

C. 碳的几种单质具有相同的化学性质

D. 碳的几种单质具有相同的物理性质和化学性质

8. 下列物质中，既有可燃性，又有还原性的固体单质是( ) A. 氢气 B. 二氧化碳 C. 木炭 D. 二氧化硫

9.在下列各种碳单质的用途中，利用其化学性质的是( ) A. 石墨用作电极 B. 焦炭用于金属的冶炼

C. 活性炭用于某些气体或液体的净化 D. 炭黑用于制造油墨、鞋油和颜料

10.在木炭还原氧化铜的实验中：

（1）反应开始后，在盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是________________，说明反应中有_____________生成，被加热的试管中发生的化学反应方程式是_____________________。

（2）反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有_______色的铜，这是由于_______________________________________。

（3）右图中酒精灯上加一金属网罩的作用__________________________。

（4）实验结束时，应先_____________，再撤掉____________。

11．金刚石与石墨混合在一起,组成的物质是单质还是混合物? 甲生:是单质。因为金刚石是碳的单质,石墨也是碳的单质,它们混合在一起,仍只含一种元素,所以仍是单质。

诊断: 乙生:是混合物。金刚石和石墨都是碳的单质,但它们是两种不同的物质，所以它们混合在一起不是单质而是混合物。诊断：

1. 答案：C 2. 答案：CO2+4NaC+2Na2O 3. 答案：B4. 答案：C 5. 答案：A6. 答案：B7. 答案：C8. 答案：C9. 答案：B

10.

答案：(1)澄清石灰水变浑浊二氧化碳C+2CuO高温

2Cu+CO2↑（2）亮红

木炭有还原性，能与氧化铜反应，生成金属铜（3）使酒精灯的火焰集中，使被加热部位的温度更高（4）把导气管从澄清石灰水中移出酒精灯

11.

解析：金刚石和石墨都是由一种元素组成,但它们是两种不同的物质(这是由各自本身的结构决定的)，所以它们混合在一起是混合物。因此判断单质必须强调是纯净物，一种元素可以形成多种不同的单质，某物质中只含一种元素,也不一定是纯净物。

答案：错误正确