6.1 碳单质的多样性课件---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册

第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性 人教版 九上 学习目标 几种常见的碳单质 金刚石、石墨等的物理性质与用途 碳单质的化学性质与用途 木炭与氧化铜反应的实验 课时导入 同学们可能都看过电影 《泰坦尼克号》，你知道女主人公佩戴的 “海洋之星”钻石是由什么组成的吗？ 海洋之星 感悟新知 1. 金刚石、石墨和C 60 知识点 1 碳单质的物理性质和用途 知1－讲 名称 金刚石 石墨 C60 物理 性质 无色透明的固体，天然存在的最硬的物质，不导电 灰黑色、有金属光 泽的固体，很软， 有滑腻感，具有优 良的导电性 室温下为紫红色固体， 有微弱荧光，有超导性 同种元素组成的不同单质，物理性质不同 感悟新知 知1－讲 名称 金刚石 石墨 C60 结构 感悟新知 知1－讲 名称 金刚石 石墨 C60 用途 金刚石可用于制装饰品，作钻探机的钻头，制玻璃刀；金刚石薄膜可用作光学窗口和透镜的涂层，用于集成电路基板散热 制铅笔芯，电极(电刷) ，润滑剂 可广泛用于超导、催化、材料、医学 及生物等领域 感悟新知 2. 日常生活中用到的木炭、焦炭、活性炭和炭黑等，其主要成分是碳单质，它们的结构与石墨类似。 其性质和用途如下： 知1－讲 感悟新知 知1－讲 木炭 具有疏松多孔的结构，具有吸附性( 物理性质)，常用于食品和工业产品中除去色素、异味等 活性炭 吸附性( 物理性质) 更强，可用于防毒面具中除去毒气，制糖业中脱色制白糖 焦炭 具有还原性，用于冶金 炭黑 用于制造墨汁、油漆、颜料，作橡胶工业的填充剂等 感悟新知 特别提醒： 1. 一种元素可以组成多种不同的单质。如碳元素形成的单质有金刚石、石墨、C60 等，氧元素可以组成氧气、臭氧等。同种元素组成的不同单质之间的转化属于化学变化。 2. 金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质，但物理性质差异很大，因为碳原子的排列方式不同。可见物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。 知1－讲 感悟新知 [中考·大庆] 下列有关物质性质与用途的说法，错误的是( ) A. 石墨有滑腻感，可用来作电极 B. 石墨很软，可用来制铅笔芯 C. 活性炭有吸附性，可用来吸附异味 D. 金刚石的硬度大，可用来切割玻璃 A 例1 考向 考查碳单质的物理性质与用途间的关系 知1－练 感悟新知 解题秘方：根据物质的性质分析对应的用途。 解：石墨具有优良的导电性，可用来作电极；石墨有滑腻感，常用来制润滑剂；石墨很软，可用来制铅笔芯；人们常利用活性炭的吸附性来吸附异味；玻璃刀镶有金刚石，用来切割玻璃，就是利用金刚石的硬度大。 知1－练 感悟新知 知识点 碳单质的化学性质与用途 2 一、碳单质的化学性质 1. 常温下具有稳定性。 常温下，碳的化学性质不活泼，即使受日光照射或与空气、水接触都不易起变化。 知2－讲 感悟新知 2. 可燃性：能与氧气反应。 (1) C+O2(充足) CO2 (2) 2C+O2(不充足) 2CO 点燃 ====== 点燃 ====== 知2－讲 感悟新知 3. 还原性： 知2－讲 碳的 还原性 概述 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 应用 冶金工业: 焦炭可以把铁从它的氧化物中还原出来：2Fe2O3+3C====4Fe+3CO2↑ 使CO2转化成CO: C+CO2=====2CO 高温 高温 感悟新知 4. 实验：木炭与氧化铜反应 知2－讲 实验装置 感悟新知 知2－讲 实验现象 开始加热时，导管口有气泡冒出。一段时间后，黑色粉末逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊 实验分析 开始加热时，试管中的空气因受热膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成红色固体铜单质，以及能使澄清石灰水变浑浊的气体二氧化碳 感悟新知 知2－讲 实验结论 木炭和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学 方程式 C+2CuO=====2Cu+CO2↑ 高温 碳单质在高温条件下可以与某些氧化物反应，夺取氧化物中的氧，表现出还原性，具有还原性的物质还有CO、H2等 感悟新知 二、碳单质的用途 1. 用碳素墨水书写档案资料等； 2. 作燃料； 3. 冶炼金属。 知2－讲 特别提醒：1. 金刚石、石墨、C60等碳单质，物理性质不同， 但化学性质相似。 2. 由于碳原子最外层电子数为4，很难得失电子，所以碳单质在常温下化学性质稳定，很难与其他物质发生化学反应。古代的字画(用墨书写、绘制) 能保存至今而不变色，就是因为墨汁中的炭黑常温下化学性质稳定。 感悟新知 知2－讲 3. 木炭与氧气反应的现象与氧气的浓度有关，如红热的木炭在氧气中比在空气中燃烧剧烈，在充足的氧气中反应生成二氧化碳，氧气不充足时反应生成一氧化碳。 感悟新知 知2－讲 感悟新知 [中考·连云港] 宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（ ） A. 化学性质不活泼 B. 硬度高 C. 导电性能好 D. 吸附能力强 A 例2 考向 考查碳单质的化学性质的应用 类型1：对碳单质的稳定性的判断 知2－练 感悟新知 解题秘方：抓住“保存至今而不变色”这一关键信息，分析其性质。 解：常温下单质碳化学性质不活泼，不易发生反应，所以用墨所画的画能保存至今，A 正确；炭黑可用于制墨汁，硬度较小，B 错误；用墨画的画能保存至今与导电性无关，C 错误；用墨画的画能保存至今与吸附能力无关，D 错误。 知2－练 感悟新知 下列有关碳的化学性质的描述中正确的是( ) A. 碳具有可燃性，燃烧时一定生成二氧化碳 B. 碳充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸收热量 C. 木炭可以燃烧，金刚石不能燃烧 D. C60 在氧气中充分燃烧的化学方程式为：C60+60O2 60CO2 D 例3 类型2：对碳单质的可燃性的认识 点燃 ===== 知2－练 感悟新知 解题秘方：碳单质都具有可燃性，燃烧的产物与氧气的量有关。 解：金刚石、石墨、C60 等碳单质具有相似的化学性质。如木炭具有可燃性，石墨、金刚石在一定条件下也能燃烧。碳单质燃烧的产物与氧气的量有关，氧气充足时会生成二氧化碳，氧气不充足时生成一氧化碳，不过都会放出热量。 知2－练 感悟新知 教你一招 ：1. 物质燃烧时，氧气的浓度不同，反应的现象不同，浓度越高，燃烧越剧烈，如硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰。 2. 氧气的量不同，燃烧的产物可能不同，如木炭在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳，氧气不充足时生成一氧化碳。 知2－练 感悟新知 如图1 是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是( ) A. 实验结束后立即倒出固体粉末 B. 木炭发生了还原反应 C. 导管口一有气泡冒出就说明反应已经开始 D. 观察到试管中黑色固体变为红色 D 例4 类型3：木炭与氧化铜反应的实验 知2－练 感悟新知 解：反应结束后立即倒出固体粉末 ，生成的铜又会被氧化，A 错误；该反应中，木炭夺取氧化铜中的氧元素，发生氧化反应，氧化铜发生还原反应，B 错误；导管口刚开始冒出的气泡主要是空气，C 错误。 知2－练 感悟新知 含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还原反应。 知识点 3 氧化反应和还原反应 知3－讲 感悟新知 氧化反应和还原反应在一个反应中是同时进行的，氧化还原反应中一定有元素化合价的改变。 知3－讲 感悟新知 特别提醒： 1. 还原剂与氧化剂的判断 2. 氧化反应和还原反应在一个反应中是同时进行的，都不属于基本反应类型。 知3－讲 发生反应 反应物 性质 得氧 氧化反应 还原剂 还原性 失氧 还原反应 氧化剂 氧化性 感悟新知 硅(Si) 是现代电子工业的基础。工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得硅，同时还有一氧化碳生成。下列说法中正确的是( ) A. 上述反应的化学方程式为: SiO2+2C Si+2CO↑ B. 碳发生了还原反应 C. 碳表现了氧化性 D. 二氧化硅是还原剂 A 例5 考向 辨别氧化剂与还原剂 高温 ==== 知3－练 感悟新知 解题秘方：理解氧化反应与还原反应，氧化性与还原性。如还原剂得氧发生氧化反应，氧化剂失氧发生还原反应。 知3－练 感悟新知 解：根据题意可写出该反应的化学方程式：SiO2 +2C 2CO ↑ +Si，可看出SiO2 Si，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性；C CO，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。 失氧 得氧 高温 ==== 知3－练 感悟新知 知识链接：物质与氧发生的反应是氧化反应，其中的“氧”是指氧元素，可以是氧气中的氧元素，也可以是氧化物中的氧元素。如：C+O2 CO2，C+2CuO 2Cu+CO2 ↑，C+CO2 2CO，三个反应中C 均发生了氧化反应，O2、CuO、CO2 均表现出氧化性。 ==== 点燃 高温 ==== 高温 ==== 知3－练 课堂小结 碳原子的不同 排列方式 不同的碳单质 碳单质的物理 性质不同 相似的化学性质 $$木炭吸附溶液中的色素。向装有适量水的锥形瓶中滴加几滴红墨水。玄摇混匀，溶液呈浅红色。将适量烘烤活化过的木炭投入锥形瓶中。充分摇荡后静置澄清，可以看到红色的溶液颜色变浅了，这是因为木炭具有吸附能力，吸附掉了溶液中的色素。 在岩博中把木炭研成粉末。取以盐细的木炭粉放入烧杯，这是氧化铜，氧化铜也是黑色的，按一定比例加入氧化铜，把它们混合均匀。把混合的粉末装入试管。固定在铁架台上用澄清的石灰水检验生成的气体加热。有二氧化碳生成。试管中的粉末发生了怎样的变化呢？反应还挺剧烈的。黑色的混合物已经有一部分变红色了。红色的是铜，氧化铜被木炭还原变成了铜。 金刚石是世界上最坚硬的物质。但是金刚石抵御不了化学变化，灼热的金刚石放到液氧中发生了什么变化呢？瞧，金刚石在液氧中剧烈燃烧。在燃烧生成的气体中倒入澄清的石灰水。震荡石灰水变浑浊了，金刚石燃烧生成的气体居然是二氧化碳。你知道金刚石是由什么元素构成的吗？ null