6.1金刚石石墨C60 教学课件-2023-2024学年九年级化学上册人教版

人教版九年级上册第六单元课题1 金刚石、石墨和C60 1 了解碳在常温与高温下表现出不同的化学性质。 教学目标 02 03 01 了解金刚石、石墨和C60的微观构成、物理性质和用途； 掌握碳的可燃性和还原性； 2 课堂导入 元素可以组成不同物质，同种元素能组成单质，那么同种元素能否组成不同的物质呢?研究表明，我们熟悉的璀璨夺目的钻石、铅笔芯外观差异很大，却是同种元素组成的。 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，它们之间有什么联系呢?这就是我们今天要学习的内容。 一、碳的单质 海洋之心 南非之星 噩运之钻 新课教学 1.金刚石 4 （1）金刚石的物理性质 组 成 碳元素 外 观 无色透明、正八面体形状的固体 硬 度 天然存在的最硬的物质 熔 点 很高 导电性 几乎不导电 用 途 钻探机的钻头，裁玻璃（硬度大），装饰品等 新课教学 5 加工坚硬的金属 裁玻璃 切割大理石 装在钻探机的钻头上，钻凿坚硬的岩石 （2）金刚石的用途： 新课教学 6 一个小球代表一个碳原子，原子的排列成网状，每一个节 点处有一个碳原子。 碳原子间是立体网状结构，硬度大。 金刚石的碳原子排列 （3）金刚石的结构： 新课教学 7 2.石墨 新课教学 8 （1）石墨的物理性质： 组 成 碳元素 外 观 深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体 硬 度 很软 熔 点 高（耐高温） 导电性 优良的导电性 用 途 铅笔芯（质软）、电极材料（优良的导电性）、润滑剂（有滑腻感）等 新课教学 9 石墨坩埚 火箭的通风管 高温润滑剂 石墨电刷 （2）石墨的用途： 制作电极 新课教学 10 碳原子的排列结构是一层一层的，碳原子间是平面层状的结构，层与层之间作用力很小，层与层之间很容易滑动。很软，能导电，有腻感。 （3）石墨的结构： 新课教学 11 讨论 为什么金刚石和石墨的物理性质有这么大差异呢？ 石墨的结构 金刚石和石墨的物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同 金刚石的结构 12 石墨在高温高压条件下能够转变成金刚石，试判断该变化是物理变化还是化学变化，并说明理由。 石墨在高温高压条件下能够转变成金刚石，属于化学变化！ 虽然组成元素没有改变，但碳原子的排列方式发生了改变，这就可见变化过程中金刚石是由石墨变成的新物质，有新物质生成的变化，就不是物理变化 ，而是化学变化。 讨论 13 除了金刚石与石墨外，生活中我们还常常接触到的木炭、活性炭、焦炭、炭黑等，它们通常被称为无定形碳，属于混合物。主要成分是碳单质，结构与石墨类似。 3.无定形碳 木炭 活性炭 焦炭 炭黑 新课教学 14 分析：木炭具有疏松多孔的结构，表面积很大，具有较强的吸附性，能将水中的色素吸附。 （1）木炭的吸附性 显微镜下的木炭的结构 新课教学 15 用途——美丽的炭雕：可以吸附有害气体 （2）活性炭的吸附性 活性炭的吸附性比木炭更强 新课教学 16 活性炭净水器 防毒面具 由橡胶面罩、阻水口罩、导气管、滤毒罐四部分组成的过滤式面具 新课教学 17 （3）炭黑的用途 鞋油 中国墨 墨水 橡胶中填加炭黑增加耐磨性 新课教学 18 （4）焦炭的用途 做燃料 冶炼金属 新课教学 19 总结归纳 木炭 吸附一些食品和工业产品里的色素，吸附有异味的物质 活性炭 吸附能力比木炭强，吸附毒气、制糖工业里脱色制白糖 炭黑 制造油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以将其加到橡胶里，增加轮胎制品的耐磨性 焦炭 冶炼金属 20 结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，想一想物质的结构、性质和用途之间有什么关系？ 结构 用途 性质 决定 决定 讨论 21 科技前沿 C60由60个碳原子构成的一个分子，结构类似足球，又名足球烯。它的性质稳定，在材料科学、超导体方面有广阔的前景。 22 C60 C240 C540 C70 科技前沿 23 碳纳米管 科技前沿 24 “碳”和“炭”有什么不同？ “碳”是元素名称，是核电荷数（或质子数）为6的一类原子的总称，并不具体指某种物质，在化合物名称中用“碳”表示碳元素，如二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙等。 “炭”是由碳元素组成的具体物质的名称，如木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。 新课教学 25 典例分析 下列有关物质的性质与用途的说法，错误的是(　　) A．石墨有滑腻感，可用来作电极 B．焦炭有还原性，可用于冶金工业 C．活性炭有吸附性，可用来吸附异味 D．金刚石的硬度很大，可用来切割玻璃 方法点拨：物质的性质决定物质的用途，只要熟练掌握了其性质特征，也就知道了每种物质有何用途。但实际生产生活中，还要考虑成本等问题。 A 26 将上述物质与其物理性质及用途连线。 物质　　　　　 　物理性质　　　　　　　　　　　 用途 金刚石　　　 质软、深灰色　　　　　　 用作冰箱除臭剂 　 有吸附性　　　　　　　　 作电极 石墨　　　　 硬度大　　　　　　　　　 用作装饰品 　 导电性良好　　　　　　　 镶嵌在玻璃刀头裁玻璃 活性炭　　　 打磨后璀璨夺目　　　　　 制铅笔芯 典例分析 27 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，它们的物理性质各不相同，是因为碳原子排列方式不同。 金刚石 是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃、切割大理石 碳的单质 石墨 很软，有滑腻感，可用来作铅笔芯；石墨有良好的导电性，可用来作电极 木炭、活性炭 C60 一个C60分子是由60个碳原子构成的，具有特殊的性质，可应用于材料、超导体等方面 有强吸附性，可作吸附剂 总结归纳 二、碳单质的化学性质 钻石恒久远 一颗永流传 1.常温下，碳的化学性质不活泼 碳原子最外层有4个电子，如果它要成为稳定结构，得4个或失4个电子都不容易，所以常温下，碳的化学性质不活泼。 新课教学 29 2.碳与氧气反应（可燃性） 实际应用：作燃料 充分燃烧 不充分燃烧 回忆木炭在氧气中充分燃烧的现象： 发出白光，放出热量 生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体 C + O2 CO2 (放热) 点燃 2C + O2 2CO (放热) 点燃 新课教学 30 你知道吗？ 冬季人们为了抵御严寒常常将门窗紧闭，用煤炉来取暖，但往往会发生中毒的事故，这是为什么？使用煤炉应注意什么？ 新课教学 31 在熊熊燃烧的炭火堆中放几块孔雀石，在灰烬中会有红色的铜出现。 （提示：孔雀石是一种铜矿石，灼烧之后会生成黑色的氧化铜） 3.碳跟某些氧化物的反应（还原性） 新课教学 32 实验目的 探究木炭与氧化铜的反应 实验装置 实验步骤 实验现象 1.检查装置的气密性；2.把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末[氧化铜与木炭的质量比控制在（9~13）：1的范围内]混合均匀，小心地铺放进试管；3.将试管固定在铁架台上，导管伸入澄清石灰水中；4.用酒精灯（可以加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟；5.撤出导气管，熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。 开始加热时，导管口处有无色气泡逸出，一段时间后，黑色粉末变为红色且澄清石灰水变浑浊。 实验探究 探究木炭与氧化铜的反应 33 实验分析 实验结论 化学方程式 注意事项 C + 2CuO 2Cu + CO2↑ 高温 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出，温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊。 碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 1.木炭粉末要烘干，目的是排除水蒸气的干扰，使实验现象更明显； 2.固定试管时试管口略向下倾斜，防止药品潮湿产生的水蒸气冷凝回流炸裂试管； 3.开始加热时，导管口处有无色气泡逸出，但澄清石灰水不变浑浊，这是因为刚开始排出的是试管内的空气； 4.实验结束时，应先撤出导管再熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸入试管，使试管炸裂； 5.冷却后再把试管里的粉末倒出，防止热的铜被氧化为氧化铜。 新课教学 34 碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物里的氧，表现出还原性。 C + 2CuO 2Cu + CO2↑ 这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应 木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性 工业应用：冶炼金属 高温 新课教学 35 对碳的还原性的分析 C + 2CuO 2Cu + CO2↑ 高 温 CuO Cu 失氧 氧化铜具有氧化性，是氧化剂 氧化铜在反应中被还原，发生还原反应。 C CO2 得氧 碳具有还原性，是还原剂 碳在反应中被氧化，发生氧化反应 新课教学 36 金属的冶炼 3C + 2Fe2O3 4Fe + 3CO2↑ 高 温 新课教学 37 常温下，碳单质化学性质不活泼。下列用途没有利用这一性质的是(　　) A．用墨汁绘画写字 B．用碳素笔书写档案材料 C．铁路枕木表面烧焦碳化 D．用作燃料 D 典例分析 38 如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是 (　　) B A．该实验需要较高温度 B．木炭发生了还原反应 C．实验前应把木炭粉充分烘干 D．该实验中的木炭粉可以换成活性炭 典例分析 39 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，碳具有还原性。 总结归纳 点燃 氧气充足时，完全燃烧 C+O2 CO2 氧气不足时,不完全燃烧 2C+O2 2CO 碳的化学性质 碳的燃烧 高温下，碳能与某些氧化物反应 2CuO+C 2Cu+CO2 高温 常温下，碳的化学性质不活泼 点燃 40 在书写具有保存价值的档案时，最好使用(　　) C A．铅笔 B．纯蓝墨水笔 C．碳素墨水笔 D．圆珠笔 解析：碳素墨水的主要成分是碳，在常温下碳的化学性质稳定，适合书写具有保存价值的档案。 课内巩固 41 下列有关金刚石、石墨的说法正确的是(　　) A A．都由碳元素组成 B．都是黑色固体 C．都能导电 D．硬度都很大 解析：金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，石墨是深灰色的固体；石墨具有优良的导电性，金刚石不能导电；金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软。 课内巩固 42 下列有关碳单质的说法错误的是 (　　) A．金刚石是自然界中最硬的物质，可作钻头 B．石墨有导电性，可制作电极 C．金刚石打磨后有夺目的光泽，故可用来裁玻璃 D．活性炭疏松多孔，具有吸附性，可用于净水 解析：金刚石用来裁玻璃是因为金刚石的硬度大。 C 课内巩固 43 在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。 （1）金刚石和石墨均是由碳元素组成的单质，但两者物理性质差异较大，其原因是构成它们的碳原子 不同。 （2）活性炭有较强的吸附能力，是因为活性炭具有 的结构。 排列方式 疏松多孔 课内巩固 44 谢 谢 观 看 单位：*** 教师：*** $$