6.1金刚石、石墨和C60讲义---2023-2024学年九年级化学人教版上册

讲义 科 目：化 学 授课主题 第六单元课题1金刚石、石墨和C60 课程类型 基础同步 教学目标 1、 了解碳的物理性质和碳的化学性质 2、 学会碳的化学方程式的书写 重点难点 碳的化学性质及有关方程式的书写 教学内容 1、 知识梳理+经典例题 知识精讲 1、 碳的单质 “碳氏三兄弟” 一天碳氏家族的三个兄弟在表功，老大说：“我是天然矿物质中最硬的，我能破石开山”；老二说：“我是天然矿物质中最软的，我很滑，能导电，但我过后留有痕迹”；老三说：“我在当前社会上具有广泛应用高科技材料”。 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质。同种元素可以组成不同的物质。 1. 金刚石 纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。有璀璨夺目的光泽，是天然存在的最硬的物质。 用于装饰品——钻石，用于裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，用于钻探上。 2. 石墨 石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体，很软，很滑腻，具有优良的导电性。 用于制铅笔芯、电刷、电极。 无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。 （1）木炭具有疏松多孔的结构，表面积大，具有较强的吸附性，可以吸附气体、色素，可用来作冰箱的去味剂。 （2）活性炭的吸附能力比木炭强，可以用在防毒面具中吸收毒气、制糖工业中脱色制白糖、处理水等。 （3）焦炭用于冶金工业，作还原剂。 （4）炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、橡胶工业的填充剂等。 3. C60 每个C60分子是由60个碳原子构成的。C60分子形似足球，这种足球结构很稳定。 可作超导体、制备新材料、医学应用等。 现在还发现了C28、C32、C50、C240、C540等碳单质。 ？思考（1）金刚石和石墨是同一种物质吗？由石墨制造金刚石是物理变化还是化学变化？ （2）一种元素只能组成一种单质吗？这些碳单质的性质和用途为什么不同？ （1）一种元素可以组成不同种单质。同种元素可以组成不同单质。因此，我们不能说“由同种元素组成的物质叫单质”。 同素异形体：由同种元素组成的不同单质。例如：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的不同单质；白磷、红磷都是由磷元素组成的不同单质；氧气和臭氧都是由氧元素组成的不同单质。 （2）石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化属于化学变化。 结构决定性质，性质决定用途 ！“碳”和“炭”的区别 “碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。 2、 碳的化学性质 例：用墨书写或绘制的作品能够保存的到今天。“钻石恒永远，一颗恒流传”。 结构解释：碳原子核内质子数为6，原子结构示意图为，最外层有4个电子，得失电子达到稳定结构时比较困难。 性质：常温下，碳的化学性质不活泼。 1. 碳与氧气反应（可燃性） （1）氧气充足时 与氧气反应生成二氧化碳，其化学反应方程式为C＋O2CO2 （2）氧气不足时 与氧气反应生成一氧化碳，其化学反应方程式为2C＋O2 2CO 由此证明反应物的浓度不同，产物也不同。 2. 碳与某些氧化物反应（还原性） 探究实验 【实验装置】碳还原氧化铜的实验如图所示。 【实验操作】把经过烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管，用酒精灯（最好用喷灯，可加网罩以使火焰集中并提高温度）加热混合物少许几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。 【实验现象】导出气体使澄清的石灰水变浑浊；黑色粉末逐渐变成光亮的红色固体。 【实验分析】在反应中氧化铜失去氧变为铜，黑色粉末变成红色。同时碳夺得氧化铜中的氧变为二氧化碳，二氧化碳气体使澄清的石灰水变浑浊 。 【实验结论】碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳。 【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO2↑ 【注意事项】试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。 实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。 拓展：高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 还原性：能夺走含氧化合物里氧的物质具有还原性。 例：2CuO＋C2Cu＋CO2↑，在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铜失去氧、被还原成铜，是氧化剂 。碳的还原性可用于冶金工业，将金属从含氧化合物里还原出来。 碳在高温条件下，还能使二氧化