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1、 第六單元 碳和碳的氧化物 金 剛 石 石 墨 碳 60課 題 1、 金 剛 石 、 石 墨 和 C60 碳 的 單 質(zhì) 主 要 包 括 金 剛 石 、 石 墨 和 C60分 子 。它 們 都 是 由 碳 元 素 組 成 的 單 質(zhì) 。一 、 碳 單 質(zhì) 的 物 理 性 質(zhì) ：1、 金 剛 石 ： 純 凈 的 金 剛 石 是 一 種 無 色 透 明 的 、 正 八 面 體 形狀 的 固 體 ， 硬 度 大 ， 不 導(dǎo) 電 。 天 然 采 集 的 金 剛 石 經(jīng) 過 仔 細的 琢 磨 就 會 成 為 璀 璨 奪 目 的 裝 飾品 鉆 石 南非之星(Starof South Africa).金 剛

2、 石 世界最大的鉆石庫利南 含 有 雜 質(zhì) 的 金剛 石 帶 有 顏 色 鉆 石 裝 飾 品 天 然 金 剛 石 用 金 剛 石 刻 劃 玻 璃切 割 大 理 石 或 加 工 堅 硬 的 金 屬 等 .石 墨 石 墨 是 一種 深 灰 色 的有 金 屬 光 澤而 不 透 明 的細 鱗 片 狀 固體 。 石 墨 很軟 ， 有 滑 膩感 。 2、 石 墨 ： 深 灰 色 的 具 有 金 屬 光 澤 而 不 透 明 的 細 鱗 片 狀固 體 。 質(zhì) 軟 ， 有 滑 膩 感 ， 電 的 良 導(dǎo) 體 。 石 墨 是 最 軟的 礦 物 之 一石 墨 用石墨和粘土粉末混合制鉛筆芯 用石墨做電極石墨耐高溫，可

3、以制成坩堝來熔煉金屬 石 墨 炸 彈 是 美 國 制 造的 一 種 可 使 供 電 系 統(tǒng) 短路 而 導(dǎo) 致 癱 瘓 的 新 式 炸彈 。 石 墨 炸 彈 實 際 上 是集 束 炸 彈 的 變 種 ， 它 在目 標 上 空 爆 炸 ， 釋 放 出無 數(shù) “ 易 拉 罐 ” 大 小 的小 炸 彈 ， 這 些 內(nèi) 裝 碳 纖維 的 小 炸 彈 隨 即 在 更 大的 區(qū) 域 爆 炸 ， 形 成 大 范圍 的 碳 纖 維 云 ， 這 些 碳纖 維 可 使 供 電 系 統(tǒng) 短 路而 癱 瘓 。 開 眼 界 了 ！ 3、 無 定 形 碳 ： 無 定 形 碳 包 括 ： 木 炭 、 活 性 炭 、 焦 炭

4、、 炭 黑 。它 們 主 要 是 由 石 墨 的 微 小 晶 體 和 少 量 雜 質(zhì) 構(gòu) 成 的 。 木 炭 、 活 性 炭 具 有 疏 松 多 孔 的 結(jié) 構(gòu) ， 因 而 具 有吸 附 能 力 ， 但 活 性 炭 的 吸 附 能 力 比 木 炭 強 。木 炭 是 一 種 灰 黑 色 的 多 孔 性 固 體 ，燃 燒 時 ， 產(chǎn) 生 很 少 的 煙 ， 火 焰 很 小 活性炭防毒面具 ： 木 炭 （ 或 活 性 炭 ） 的 吸 附 性實 驗 步 驟 實 驗 現(xiàn) 象 結(jié) 論在 盛 有 品 紅 溶 液 的 燒 杯中 加 入 少 量 木 炭 （ 或 活性 炭 ） ， 攪 拌 后 ， 過 濾 木 炭

5、（ 或 活 性 炭 ） 有 能 力 ， 此 變 化屬 于 變 化 。吸 附 物 理紅 色 褪 去 ，溶 液 變 成 無色 如 圖 所 示 ,向 盛 有 紅 棕 色 二 氧 化氮 氣 體 的 集 氣 瓶 里 投 入 幾 小 塊 烘 烤過 的 木 炭 ,會 出 現(xiàn) 什 么 樣 的 想 象 ,為什 么 ? 木 炭 .活 性 炭 具 有 疏 松 多 孔 的 結(jié)構(gòu) ， 因 此 它 具 有 吸 附 能 力 。 利 用 木 炭 .活 性 炭 的 吸 附 性 來 吸 附 色 素 .氣 味 和 有 毒 氣 體 等 物 質(zhì) 。 活 性 炭防 毒 面 具濾 毒 罐輔 助材 料 活 性 炭 的 吸 附作 用 比 木

6、炭 還要 強 ， 防 毒 面具 里 的 濾 毒 罐就 是 利 用 活 性炭 來 吸 附 毒 氣的 ， 結(jié) 構(gòu) 用 途木 炭 主 要 是 由 石 墨 的 微 小晶 體 和 少 量 雜 質(zhì) 構(gòu) 成的 ， 具 有 疏 松 多 孔 的結(jié) 構(gòu) ， 具 有 吸 附 能 力 。 作 燃 料 ， 制 造 黑 火 藥 ，制 造 活 性 炭 ， 冶 煉 金屬 ， 作 吸 附 劑 ?；?性炭 凈 化 多 種 氣 體 和 液 體 ，用 于 防 毒 面 具 ， 作 吸附 劑炭 黑 制 造 油 墨 、 油 漆 、 鞋油 和 顏 料 等 ， 橡 膠 制品 的 填 料焦 炭 作 燃 料 和 冶 煉 可 以 收 集 到 炭 黑

7、 焦 炭 煙 煤 在 隔 絕 空 氣 的 條 件 下 ， 加 熱 到950-1050 ， 經(jīng) 過 干 燥 、 熱 解 、 熔 融 、 粘結(jié) 、 固 化 、 收 縮 等 階 段 最 終 制 成 焦 炭 ， 這一 過 程 叫 高 溫 煉 焦 （ 高 溫 干 餾 ） 。 能 否 人 工 制 造 金 剛 石 ?接 近 高 科 技 ： 金 剛 石 的 用 途 很 廣 泛 ， 但 天 然 存 在 的 量 很 少 ， 而且 多 數(shù) 顆 粒 很 小 ， 無 法 滿 足 人 們 的 需 求 。 因 此 人 們提 出 了 金 剛 石 的 人 工 制 造 問 題 。由 于 金 剛 石 和 石 墨 都 是 碳 的 單

8、 質(zhì) ， 所 以 人 們 把 注意 力 集 中 到 把 石 墨 轉(zhuǎn) 變 成 金 剛 石 的 實 驗 上 來 。 經(jīng) 過無 數(shù) 次 的 試 驗 ， 終 于 用 鉻 、 鐵 、 鉑 等 做 催 化 劑 ， 在1600 1800 和 5 109 6 109帕 的 條 件 下 ， 以 石墨 為 原 料 制 得 了 人 造 金 剛 石 。 目 前 世 界 上 每 年 生 產(chǎn)約 20噸 的 人 造 金 剛 石 。 我 國 第 一 顆 人 造 金 剛 石 于1962年 研 制 成 功 。 現(xiàn) 今 江 蘇 省 的 南 京 、 蘇 州 等 地 也都 有 生 產(chǎn) 人 造 金 剛 石 的 工 廠 。讓 你 知 道

9、C60C60， 它 是 美 國 休 斯 頓 大 學(xué) 的 克 羅 脫 （ K roto,H .W.)和史 沫 萊 (Smalley,r.e.)等 人 在 1985年 發(fā) 現(xiàn) 的 。 我 國 北 京 大學(xué) 化 學(xué) 系 和 物 理 系 研 究 小 組 也 研 制 出 了 C60分 子 。C60除 了 在 超 導(dǎo) 方 面 的 應(yīng) 用 外 ， 在 以 下 幾 個 方 面 也 具 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 前 景 ： 有 感 覺 功 能 的 傳 感 器 增 強 金 屬 的 強 度 新 型 的 催化 劑 光 學(xué) 應(yīng) 用 對 癌 細 胞 具 有 殺 傷 效 應(yīng) 等 醫(yī) 療 功 能 。資 料 C 70 、 C24

10、0 、C540- C60 C70 C80 納米碳 管 原 因 是 ： 雖 都 是 由 碳 元 素 組 成 的 單 質(zhì) ， 但 碳 原 子 的 排 列 方 式 不 同 。金 剛 石 、 石 墨 和 C60分 子 的 物 理 性 質(zhì) 差 異 較 大 的 原 因 ：可 見 ： 不 同 種 元 素 可 以 組 成 不 同 物 質(zhì) ， 而 同 一 種 元 素 也 可 以 組 成 不 同 的 物 質(zhì) 。 1、 將 以 下 左 例 和 右 例 有 關(guān) 項 目 用 線 連 接 起 來 。 石 墨 冰 箱 去 味 劑 、 防 毒 面 具 炭 黑 導(dǎo) 電 金 剛 石 新 型 催 化 劑 C60 制 油 墨 活 性

11、 炭 切 割 堅 硬 金 屬 2.金 剛 石 、 石 墨 、 C60都 是 由_組 成 的 單 質(zhì) 。 但 是 ， 它 們的 性 質(zhì) 卻 存 在 巨 大 的 差 異 （ 例 如金 剛 石 是 天 然 存 在 的 最 硬 的 物 質(zhì) ，而 石 墨 卻 很 軟 ） ， 這 是 因 為 它 們_不 同 。碳 原 子 排 列 方 式碳 元 素 3、 下 列 關(guān) 于 金 剛 石 和 石 墨 的 敘 述 正 確的 是 （ ）A 金 剛 石 和 石 墨 都 是 由 碳 元 素 形 成 的物 質(zhì) ， 因 此 用 石 墨 人 工 合 成 金 剛 石 是物 理 變 化 B 金 剛 石 不 導(dǎo) 電 ， 而 石 墨

12、具 有 良 好 的導(dǎo) 電 性 C 金 剛 石 和 石 墨 在 氧 氣 中 完 全 燃 燒 的產(chǎn) 物 都 是 二 氧 化 碳 D 金 剛 石 和 石 墨 的 物 理 性 質(zhì) 由 較 大 的差 異 是 因 為 形 成 金 剛 石 的 碳 原 子 與 形成 石 墨 的 碳 原 子 不 相 同 4. 繼 發(fā) 現(xiàn) C60后 ,C70也 已 經(jīng) 制 得 ,下 列 有 關(guān) C70的 說 法 正 確 的 是 ( )A. 它 是 一 種 化 合 物B. 它 是 一 種 單 質(zhì) ， 并 且 它 是 有 C70分 子 構(gòu) 成 的 。C. 它 是 一 種 混 合 物D. 它 的 相 對 分 子 質(zhì) 量 是 840B、

13、 D 2、 還 原 性 :(與 某 些 氧 化 物 反 應(yīng) )木 炭 還 原 氧 化 銅 ：現(xiàn) 象 ：（ 1） 試 管 里 黑 色 粉 末 逐 漸 成 為 紅 色 ；（ 2） 生 成 的 無 色 無 味 氣 體 能 使 澄 清 的 石 灰 水 變 渾 濁 。原 理 ： C + 2CuO 2Cu + CO 2高 溫 二 、 碳 的 化 學(xué) 性 質(zhì) ： 碳 在 常 溫 下 化 學(xué) 性 質(zhì) 不 活 潑 ， 高 溫 下 ， 卻 能跟 多 種 物 質(zhì) 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 。 所 以 ， 用 墨 書 寫 或 繪制 的 古 字 畫 能 長 久 保 存 而 不 變 色 。1、 可 燃 性 ： （ 與 氧

14、氣 反 應(yīng) ）2C + O 2 點 燃 2CO (不 充 分 燃 )C+O 2 點 燃 CO 2 （ 充 分 燃 ） 在 上 述 反 應(yīng) 里 ： 氧 化 銅 失 去 氧 而 變 成 單 質(zhì) 銅 ， 這 種 含 氧 化 合 物 里 的 氧 被 奪 去 的 反 應(yīng) ， 叫 還 原 反 應(yīng) 。 而 木 炭 使 氧 化 銅 發(fā) 生 了 還 原 反 應(yīng) ， 具 有 還 原 性 ， 叫 還 原 劑 。由 此 可 見 ： 物 質(zhì) 除 了 與 單 質(zhì) 氧 反 應(yīng) 外 ， 也 能 與 化 合 態(tài) 的 氧 反 應(yīng) ， 但 都 是 氧 化 反 應(yīng) 。在 上 述 反 應(yīng) 里 ： 碳 是 還 原 劑 ， 在 反 應(yīng) 中

15、 被 氧 化 ； 氧 化 銅 是 氧 化 劑 ， 在 反 應(yīng) 中 被 還 原 。 單 質(zhì) 碳 的 還 原 性 可 用 于 冶 金 工 業(yè) ， 例 如 ： 利 用 焦 炭 可以 把 鐵 礦 石 中 的 鐵 還 原 出 來 。3C + 2Fe2O 3 高 溫 4Fe + 3CO 2 學(xué) 完 本 課 題 你 應(yīng) 該 知 道1、 不 同 的 元 素 可 以 組 成 不 同 的 物 質(zhì) ， 同 一 種 元 素 也 可 以 組 成 不 同 的 物 質(zhì) 。 如 金 剛 石 、 石 墨 和 C60 等 都 是 由 碳 元 素 組 成 的 單 質(zhì) 。2、 木 炭 和 活 性 炭 具 有 吸 附 性 。3、 在

16、常 溫 下 ， 碳 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 很 穩(wěn) 定 。 在 高 溫 下 ， 碳 能 夠 與 很 多 物 質(zhì) 起 反 應(yīng) 。4、 物 質(zhì) 的 性 質(zhì) 在 很 大 程 度 上 決 定 物 質(zhì) 的 用 途 。 1.請 將 下 列 物 質(zhì) 的 性 質(zhì) 與 用 途 的 相 關(guān) 內(nèi) 容 用直 線 連 接 起 來 。 金 剛 石 硬 度 大 冰 箱 除 臭 劑 石 墨 的 導(dǎo) 電 性 好 切 割 玻 璃 活 性 炭 的 吸 附 能 力 強 干 電 池 電 極2.“ 依 靠 科 學(xué) 戰(zhàn) 勝 非 典 ” 佩 戴 一 種 含 有 活 性 炭的 口 罩 可 以 預(yù) 防 “ 非 典 ” ， 這 是 利 用 活 性 炭 的 作 用 。3、 怎 樣 用 簡 單 的 方 法 證 明 金 剛 石 ， 石 墨 都 是由 碳 元 素 組 成 的 ？吸 附課 堂 練 習(xí) ：