课题1 金刚石、石墨和C60
学习目标：

1．知道几种碳单质组成、结构、性质、用途的异同。

2．知道同一种元素可以组成不同的物质，认识物质的多样性。
可以，例如：氧元素可以组成氧气和
臭氧两种不同的单质，磷元素可以组成红磷和白磷两种不同的单质。
想一想
【温故知新】
？
什么叫单质？
1.同种元素可以组成不同的单质吗
金刚石、石墨和C60不是同一种物质，是由碳元素组成的三种不同的碳单质。
2.金刚石、石墨和C60是同一种物质吗？
由同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物）,也可以是几种单质所形成的混合物,但绝不是化合物。如：
自学提示:阅读教材104页
3.纯净的金刚石有哪些物理性质？哪些用途？

1.金刚石—— 高贵华丽的碳单质
无色透明、正八面体形状的固体。
经仔细琢磨后，成为装饰品——钻石。
划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头钻凿坚硬的岩层。
自然界中存在的最硬物质。
世界最大的宝石金刚石库利南
1905年1月25日，南非的普列米尔矿山（亦称总理矿) ,3106克拉，即621.2克。体积约为5×6.5×l0cm，相当于一个成年男子的拳头。它纯凈透明，带有淡蓝色调，是最佳品级的宝石金刚石。一直到现在，它还是世界上发现的最大的宝石金刚石。
库利南1号
“非洲之星第Ⅰ”也就是“库利南1号”，重530.2克拉，为水滴形，琢磨了74个面。它也是现今世界上最大的钻石，镶在英国国王的令牌上.
库利南2号
“非洲之星第Ⅱ”，重317.4克拉，外观方形，磨有64个面。它是世界上第二大的钻石，现镶在英国国王王冠下方的正中。
举世瞩目的－常林钻石
1977年12月21日，山东省临沭县华桥乡常林村,重量是158.7860克拉.
自学提示:阅读教材104页
4.石墨有哪些物理性质？哪些用途？这些用途中都体现出了哪些性质？
石墨
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。
石墨是最软的矿物之一
石墨—— 平凡多能的碳单质
石墨的用途
铅笔芯是石墨和粘土粉末混合而成的。
石墨具有优良的导电性能，可以用来做电极。
石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属。
为什么能用石墨制作铅笔芯?
用6 B铅笔作的素描画
因为石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体；石墨很软。
铅笔中的HB：
H代表Hard，坚硬的；
B代表Black，黑的。
6B含石墨最多、最软，颜色最深；
6H含石墨较少、最硬，HB居中。
写字、制图等
考试填涂、素描、眉笔
为什么能用石墨作电极?
因为石墨具有良好的导电性。
此处用石墨作电刷，这是利用了石墨的哪些性质？
炼钢炉用石墨作电极，这是利用了石墨的哪些性质？
在电车顶上的两根导电杆跟电线接触处分别装上一块石墨制成的滑块，以保证行驶时供电。为什么要选用石墨来制滑块？
石墨具有润滑性、导电性、熔点高、化学性质稳定。
家庭小实验
家里生了锈的锁用钥匙不能把它打开，该怎么办呢？
你只要去找一支“2B”铅笔，把铅笔芯的粉末放到锁孔里。过一会，你就能轻而易举的将锁打开了！
这就是利用了石墨的（ ）。
5. 木炭、焦炭、活性炭、炭黑是不是单质？
自学提示
它们是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它们是混合物，称为无定形碳。
木炭、活性炭的吸附性
木炭和活性炭都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的。
右图所示是利用了活性炭的什么性质?
在自来水厂净化水的过程中,用到活性炭，目的是吸附有色有味的物质，就是利用了活性炭的吸附性。
6.木炭和活性炭具有什么样的结构？

你可以得出木炭和活性炭具有什么性质？
木炭、活性炭具有什么用途？
自学提示：阅读教材105页
吸附作用：气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的作用，叫做吸附作用。
演示实验2：木炭吸附色素（红墨水）
结论：红色变浅或消失
电子显微镜下看到的木炭结构
如果将1 cm3的木炭的表面积平铺开来，约有一个标准足球场那样大。
讨论：你认为吸附的
过程是物理变化，
还是化学变化呢？
木 炭 的 用 途
木炭做成的小盆饰
活性炭的用途
食品脱色
冰箱去味剂
活性炭
防毒面具
滤毒罐
活性炭的吸附作用比木炭还要强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的
辅助
材料
木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃烧时，产生的烟很少，火焰很小
疏松多孔的结构
吸收一些食品和工业产品的色素、吸收有异味的物质
吸附能力比木炭强、吸附毒气、制糖工业里脱色制白糖
炭黑用途
炼钢铁用的焦炭
木炭、活性炭、炭黑、焦炭的用途
木 炭
取暖、写生、吸附
活性炭
炭 黑
焦 炭
吸附(气味、
色素）防毒
面具
颜料、油墨、鞋油、增加轮胎耐磨性
还原剂、
冶炼金
属
7. C60是由什么构成的？
与金刚石、石墨的构成是否相同？
自学提示:阅读教材105页
C60—— 神奇的碳单质分子
C60 的分子结构
请说出图文中给出的信息。
⒈ C60是分子。
⒉ 每个C60的分子是由60个碳原子构成。
⒊ C60分子的结构形似足球。
4. C60是单质。
C60
C70
C240
科技前沿
C540
C70
纳米碳管——高新科技
高新科技—— 纳米碳管
这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或几层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外径只有几纳米到几十纳米。这样的材料很轻，很结实。它的密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。
石墨烯
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的，作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。
在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。
他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。 因此，两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。
碳原子的排列方式不同。
8.观察金刚石、石墨和C60的微观结构图，分析它们物理性质存在差异的原因是什么？
自学提示
9.通过学习，你可以得出物质的结构、性质和用途之间存在什么关系吗？请用适当的语言填空。
自学提示
结 构 性 质 用 途
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，把清新的空气留给人们，这是 。
3、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 。
4、虽然雍容华贵，但也乐意做划玻璃的小事 。
5、出生时间不长，超导方面功德无量，这是 。
木炭
活性炭
石墨
金刚石
C60
能力提升
1、活性炭可以做电冰箱的除味剂,这是利用它的( )
A、氧化性 B、还原性
C、吸附性 D、挥发性
2、活性炭和木炭能使红棕色NO2气体及红墨水褪色是因为（ ）
A、它们都呈颗粒状，而且是黑色
B、它们的主要成分是碳
C、它们有疏松多孔的结构
D、它们的密度小
C
C
3、如下图所示，中盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块活性炭，最终观察到红棕色 (填“变深”或“消失”或“不变”)，漏斗中液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。其原因为：活性炭具有 作用，使瓶中气体压强 外界大气压。
消失
上升
吸附
小于
小 结
⒈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。
3.木炭、活性炭具有吸附性。原因是它们都有疏松多孔的结构。
2.金刚石、石墨物理性质不同的原因是碳原
子排列顺序不同。
⒋物质的结构决定性质；性质决定用途。
如：金刚石、石墨和C60分子等都是由碳元素组成的单质。
特别提示
“碳”和“炭”有什么区别？
“碳”：碳元素，属于化学用语。在书写元素名称 和碳的单质及碳的化合物等用到。
“炭”：不是化学用语，无定形碳是人工制造的碳单质，都含有少量杂质为表示区别，常写：木炭,活性 炭，焦炭，炭黑等。
石墨在一定条件下转化成金刚石是什么变化 ？
是化学变化，因为石墨和金刚石是两种不同的物质。
金刚石是钢吗？铅笔芯是铅吗？