第六单元　碳和碳的氧化物

课题1　金刚石、石墨和C60
能猜出我们是什么物质吗？
想了解我们吗？
C60显微图像
让我们一起走进钻石的世界
钻石，矿物学名为金刚石，英文为
Diamond，意为“坚硬无比”。钻石有
宝石之王的美誉，不仅因为它是自然
界中最坚硬的物质（莫氏硬度10，比
莫氏硬度9的刚玉的实际硬度大百倍以上），而且还因为它在无色为主的天然宝石中具有最高的折射率（2.42）和色散（0.044），加工成钻石后，会呈现光线四射、五彩缤纷的效果；更为重要的是，它是自然界极稀少珍贵的矿产资源，即使是在盛产钻石的金伯利岩矿区，要加工出1克拉的商业首饰钻石，必须挖掘淘洗150～250吨的岩石。
到目前为止，100克拉以上的钻石全世界仅有2000颗左右，因而大于100克拉的钻石就已经是国宝了。世界上最大的一颗钻石是1905年在南非发现的，重3106克拉，像拳头大小，取名为“库里南”（Gullinan）。这颗钻石共磨出9颗大钻96颗小钻。最大一粒重530.2克拉，呈梨形，共有74个小面，称为库利南1号，取名为“非洲之星”，现被镶在英国国王的权杖上，它是现今世界上最大的琢型钻石。
让我们一起走进钻石的世界
“库里南”钻石
图片欣赏：
世界最大钻石“库
　　里南一号”
国王权杖上的“库
里南一号”
图片欣赏：
“库里南二号”
帝国王冠上的“库
里南二号”
纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。天然采集到的金刚石经过仔细琢磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品——钻石。根据金刚石的用途可以推测金刚石一定很硬。事实上，它是天然存在的最硬的物质。
请根据录像内容,回答下列问题：
1、录像中介绍金刚石的主要用途有哪些？
2、金刚石的这些用途由什么性质决定的？
性质 用途
小资料：
现代战争中，经常使用一种石墨炸弹，这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状石墨，它们覆盖在发电设备上，造成了大面积的停电，同时也让敌方的很多军事目标暴露出来。
石墨炸弹
石墨炸弹爆炸模拟图
石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，石墨还具有优良的导电性能。
请根据录像内容,回答下列问题：
1、录像中介绍石墨的主要用途有哪些？
2、石墨的这些用途分别反映了什么性质？
性质 用途
思考比较：
请填写下表：
无色透明的正八面体形
状的固体、
具有高折射率、
硬度大
深灰色有金属光泽不透
明的细鳞片固体、
质软、
良好的导电性、
有润滑性
C
C
装饰品、
裁玻璃、
切割大理石、
作钻头等
作铅笔芯、
电极、
润滑剂等
思考比较：
请填写下表：
无色透明的正八面体形
状的固体、
具有高折射率、
硬度大
深灰色有金属光泽不透
明的细鳞片固体、
质软、
良好的导电性、
有润滑性
C
C
装饰品、
裁玻璃、
切割大理石、
作钻头等
作铅笔芯、
电极、
润滑剂等
你见过我们吗？
木　炭
焦　炭
活性炭
炭　黑
炭黑
焦炭
活性炭
炭黑
焦炭
活性炭
由石墨微
小晶体和
少量杂质
构成
木炭、活性炭的性质：

演示实验6-1
吸附性
例1：请思考回答：
以上实验说明木炭、活性炭都具有_______性，此性质取决于它们都具有__________结构。它们吸附气体、色素的变化属于______变化。
吸附
疏松多孔的
物理
例2：请将下列物质和对应的用途用线连起来。
作燃料取暖，
画家写生
冶炼金属
防毒面具，
吸附色素
碳素墨水、
鞋油、
填充轮胎
木　炭
焦　炭
活性炭
炭　黑
课题1　金刚石、石墨和C60
一、金刚石
二、石墨
三、 C60
思考回答：
（1）每个C60分子中含有_____个碳原子。
（2）C60属于______(单质或化合物）。
（3）C60的主要性质有___________。
主要用途有___________
思考回答：
（1）每个C60分子中含有_____个碳原子。
（2）C60属于______(单质或化合物）。
（3）C60的主要性质是___________。
主要用途是___________
60
单质
材料科学、超导体
超导性
本节课知识点回顾：
课题1　金刚石、石墨和C60
性质　　　　 　用途

一、金刚石　
　　
　　　 　　　　　 　
二、石 墨　　　　　 　
　　　　 　　 　　　
　　　 　　　　　　　　　　　
木 炭 　　 　　
　　活性炭　
　　　　　　　　　
三、C60
课题1　金刚石、石墨和C60
性质　　　　 　用途

一、金刚石　 坚硬 　划玻璃　作钻头等
　　
　　　 　　　质软　　 　作铅笔芯
二、石 墨　　导电　　　 　作电极
　　　　 　　 滑腻　　　　 润滑剂
　　　 　　　　　　　　　　　
木 炭 吸附性　　 　吸附剂　
　　活性炭　
　　　　　　　　　
三、C60　 超导性 　　超导材料
课题1　金刚石、石墨和C60
性质　　　　 　用途

一、金刚石　 坚硬 　划玻璃　作钻头等
　　
　　　 　　　质软　　 　作铅笔芯
二、石 墨　　导电　　　 　作电极
　　　　 　　 滑腻　　　　 润滑剂
　　　 　　　　　　　　　　　
木 炭 吸附性　　 　吸附剂　
　　活性炭　
　　　　　　　　　
三、C60　 超导性 　 超导材料
猜一猜，我是谁？
请同学们根据我的叙述，猜猜我是谁？
（1）寒冷的冬季，甘愿燃烧自己，温暖别人，这是_______。
（2）吸进的是毒气、废气，却把清新的空气留给人们，它是
　　　_______。
（3）出生时间不长，超导方面功德无量，这是______。
（4）开矿采油时，冲锋在前，专打硬仗，这是_________。
（5）在纸上写写画画，磨去的是它的身体，留下的是知识和真理，它是___________。
（6）长年累月在钟表里数分读秒，但从不叫苦喊累，这是
____________。
（7）虽然雍容华贵，但也乐意做划玻璃这样的小事，这是　　
　　　____________。
木炭
C60
金刚石
金刚石
金刚石
石墨
活性炭
谢谢！
1、金刚石和石墨的物理性质差异很大，这是因为__________________________。
2、木炭是一种____________固体，具有_______性，木炭的此性质取决于木炭具有_______________的结构。防毒面具的滤毒罐就是利用_________来吸附毒气的。焦炭常用于_________工业。。
金刚石和石墨里碳原子的排列方式不同
灰黑色多孔性
吸附
疏松多孔
活性炭
冶金
课堂练习
3、下列变化不属于化学变化的是（　　　　）
A、木炭燃烧 B、黑火药爆炸
　 C、活性炭脱色
　 D、石墨在高温、高压下转变为金刚石

4、常用做干电池正、负极的材料分别是（ 　）
A、木炭与铁皮　 B、炭黑与锌皮
　C、石墨与锌皮　 D、石墨与铁皮

5、1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三
　 位科学家，现在C70也已经制得，对C60和C70这两种
　 物质的叙述，错误的是（　 ）
A、它们都是碳元素组成的单质　
B、它们是两种新型的化合物
C、它们都是由分子构成的　
D、它们的相对分子质量之差为120
C
C
B
把一根石墨电极或6B的铅笔芯和导线连接在一起（如图所示），接通电源后，灯泡是否发亮？这个实验说明了什么？
家庭小实验1:
家庭小实验2:
点燃一支蜡烛，把冷碟子放在蜡烛火焰的上方（如图所示），过一会儿，你将在冷碟底上收集到亲手制得的炭黑。
金刚石与其它几种硬质材料的硬度比较

由于木炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。可以利用木炭的这个性质来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以用它来吸附有异味的物质，活性炭的吸附作用比本炭还要强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用活性炭来脱色以制白糖。
科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一类新的以单质形式存在的碳。其中，发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60分子。
    C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料硅的导热性不好，这成为进一步提高技术时的难题。而金刚石在导热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。
    人们想到，金刚石既然是碳的一种单质，为什么不可以用碳原子作为构建金刚石晶体的原料，而一定要通过破坏石墨的晶体来完成呢？灵巧的化学家很快就完成了这项研究。透明的、晶莹璀璨的人造金刚石就这样在实验室里诞生了。
    虽然还没有能够制造出大颗粒的金刚石晶体（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经制成了金刚石的薄膜。
金刚石薄膜将是21世纪最有发展前途的新型材料，日、美、欧洲工业界正在大力开发金刚石薄膜的应用。近年来，高导热金刚石薄膜制备技术的发展，使金刚石热沉积在大功率激光器、微波器件和集成电路上的应用变为现实。金刚石热导率高、热容小，尤其是高温时的散热效能更为显著，是散热极好的热沉积材料，现已经有金刚石热沉积产品出售。金刚石具有很好的化学稳定性，能耐各种温度下的非氧化性酸。且金刚石的成分为碳，无毒，对人体不起排异反应，加上它的稳定性，又与血液不起反应，因此又是理想的医学生物体植入材料，可作心脏瓣膜。从现在已经知道的材料而言，金刚石集如此多的优异性能于一身，这正是科学工作者所期望的，因此吸引了众多科学工作投入研究。并已经在金刚石切削刀具、金刚石膜热沉片、高保真扬声器高音单元用金刚石振膜和金刚石膜窗口材料等方面形成产业化。
同一种元素可以组成不同的物质吗？    研究表明，透明的金刚石，灰色的石墨和足球状的C60，都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着差异。
学习目标：
1、知识与技能目标
　 知道金刚石、石墨、木炭和C60等单质碳的一些重要物
理性质和用途。
2、过程与方法目标
初步学会“问题引导”阅读法，提高自学能力
3、情感态度与价值观目标
从生活和生产实际中碳单质的广泛用途和国民经济中
的重要地位的了解，增强学习化学的兴趣。
学习重点：
碳单质的物理性质与用途之间的关系
例：我们所使用的铅笔芯是由石墨和粘土按一定的比例混合制成的，铅笔芯的型号通常用"H"和"B"来表示,"B"前的数字越大,铅笔芯中石墨的含量越高,铅笔芯越"软";"H"前的数字越大,铅笔芯中的粘土的含量越高,石墨越少,铅笔芯越"硬",下列各型号的铅笔芯中,石墨含量最高的是(    )
A.6H           B.2H      C.2B   D.6B
请根据录像内容,回答下列问题：
1、金刚石除可用来裁玻璃，还可用它_____________________________________等用途，由此可以推测金刚石具有_________的性质。
2、天然金刚石经过琢磨后，具有闪烁的光泽，并且是财富的象征，所以它能作___________.
3、纯净的金刚石是一种___________________
固体。
硬度大
装饰品－－钻石
切割大理石
加工坚硬的金属
作钻探机的钻头
无色透明正八面体形状的
请思考回答：
石墨是一种_______________固体，美国使用的石墨炸弹利用了石墨的____性。石墨还可以作润滑剂，这是因为石墨具有______________的特性。
导电
质软、
润滑性
深灰色细鳞片状