课题3 结构多样的碳单质 第1课时（教学课件）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

该初中化学课件围绕碳元素组成的金刚石、石墨和C₆₀，系统讲解其结构、性质及用途，从微观结构导入，连接物质构成知识，通过对比实验等支架帮助学生理解结构决定性质的核心关系。 其亮点在于融合科学探究与实践（如石墨导电实验、活性炭吸附实验）和科学思维（对比分析结构差异），体现化学观念。通过典型例题和实验活动，培养学生探究能力和逻辑思维，教师可借助结构化资源提升教学效率。

专题5 物质的微观构成 课题3第1课时 碳元素何以组成多样的碳单质 化学沪科版五四制2024八年级全一册 学习内容导览 石墨 2 C60 2 金刚石 1 2 明·学习目标 1.了解金刚石、石墨和C60的结构、性质及主要用途。 2.认识物质是多样的，知道物质既有天然存在的也有人工创造的。 3.能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系。 3 引·新课导入 物质的微观结构层面，探究碳元素是怎样组成结构多样的碳单质的。 4 金刚石 01 一、金刚石 探·知识奥秘 1. 物理性质 （1）外观 （2）光泽 （3）硬度 （4）导电性 无色透明的固体 加工后璀璨夺目 天然存在的最硬的物质 不导电 6 探·知识奥秘 一、金刚石 性质 用途 加工后璀璨夺目 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等 金刚石薄膜 、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层 金刚石薄膜 好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能 作装饰品 硬度大 透光性好 导热性 金刚石的结构 用途 性质 决定 结构 决定 2. 用途 7 探·知识奥秘 钻石已成为爱情、财富、地位的象征 一、金刚石 8 析·典型范例 【典例1】下列关于金刚石的说法中，错误的是（ ） A．金刚石是由碳原子直接构成的 B．金刚石是天然存在的最硬的物质 C．金刚石可用于制作钻探机的钻头 D．金刚石有优良的导电性 D 9 析·典型范例 【典例2】金刚石常被用于切割玻璃，这是因为（ ） A．金刚石的硬度大 B．金刚石的导电性好 C．金刚石的熔点高 D．金刚石的导热性好 A 10 石墨 02 探·知识奥秘 二、石墨 （1）外观 （2）光泽 （3）硬度 （4）导电性 灰黑色的固体 有金属光泽 很软 优良 1. 物理性质 12 探·知识奥秘 二、石墨 性质 用途 很软、有滑腻感，且为灰黑色 作电极 导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板 制铅笔芯 石墨的结构 用途 性质 决定 结构 决定 导电性好 2. 用途 13 探·知识奥秘 二、石墨 1.为什么石墨可用于制铅笔芯，且书写起来也很方便？ 2.拉链不顺滑，为什么用铅笔涂一涂，就可以轻松拉上？ 石墨是层状结构，受力时容易脱落细小的石墨粉末，这些粉末能在纸张表面留下痕迹，所以能写字。 它质地柔软，不需要太大力度就能留下清晰印记。 石墨的层状结构让它具有天然的滑腻感，是良好的固体润滑剂。涂在拉链的缝隙处，能减少拉链金属齿之间的摩擦力，让拉动时更顺畅。 14 探·知识奥秘 二、石墨 3.石墨还可以制成模具来铸造金属。 4.石墨的这些用途体现了它的哪些性质？ 石墨具有耐高温的性质，能承受金属熔化时的高温（熔点约 3652℃），不会轻易熔化或变形。 同时它化学性质稳定，高温下不易与金属发生反应，能保证铸件的纯度和模具的重复使用。 质软对应书写，滑腻感对应润滑，耐高温对应铸造模具。 15 探·知识奥秘 二、石墨 （1）在一张白纸上用6B铅笔（6B表示笔芯很软）画两条宽度约1cm 的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约1cm的两个开口。 （2）将发光二极管用胶带粘在一个开口处，再将9V电池放在另一个开口处，使得电池的正、负极可以触碰到两条石墨线，如图 所示，观察发光情况。 （3）移去电池，用橡皮擦断其中任意一条线（注意擦干净），再将电池重新接上，并观察发光情况。 石墨导电 16 现象记录： 实验结论： 探·知识奥秘 二、石墨 步骤（2）中，电池正、负极接触两条石墨线时，LED 灯发光； 步骤（3）中，擦除其中一条石墨线后，电池接上时 LED 灯不发光。 石墨具有导电性（步骤 2 中石墨线形成通路使灯发光）；且电路需要完整通路才能工作（步骤 3 中石墨线被擦除，电路断开，灯不发光）。 17 探·知识奥秘 二、石墨 比较金刚石和石墨的性质和用途 金刚石（C） 石墨（C） 外观 光泽 硬度 导电性 导热性 用途 无色透明正八面体状晶体 深灰色鳞片状固体 加工琢磨后有夺目光泽 略有金属光泽 自然界最硬物质 很软 无 良好 良好 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等。 钻头、切刀、刻刀、装饰品等。 18 探·知识奥秘 二、石墨 炭黑 活性炭 焦炭 木炭 吸 附 性 吸附色素、 吸附异味、 吸附毒气 3. 类似石墨的物质 19 探·知识奥秘 二、石墨 20 探·知识奥秘 二、石墨 向盛有 100 mL 水的烧杯中，滴入 1 滴红墨水，再向其中加入约 2 g 活性炭颗粒，并用玻璃棒充分搅拌，静置一段时间后，观察并记录实验现象。 活性炭的吸附作用 现象记录： 实验结论： 加入活性炭搅拌后，红色溶液逐渐褪色，静置一段时间后，溶液变为无色透明，活性炭颗粒沉降在烧杯底部。 活性炭具有吸附性，能吸附水中的有色物质（红墨水的色素），使溶液褪色。 21 探·知识奥秘 二、石墨 木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附作用。 4. 木炭、活性炭的用途 析·典型范例 【典例1】航天飞机在飞行中与空气摩擦会产生高温，表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨（ ） A．能导电 B．密度小 C．有润滑作用 D．熔点高、耐高温 D 23 析·典型范例 【典例2】木炭、活性炭都具有吸附性，是因为它们（ ） A． 都是黑色固体 B．密度都很小 C．都具有疏松多孔的结构 D．主要成分都是碳单质 C 24 C60 03 探·知识奥秘 三、C60 C60 的分子结构和足球相似 每个 C60 分子由 60 个碳原子构成，是形似足球的封闭笼状结构，又名足球烯。 探·知识奥秘 三、C60 C60 的分子结构 （1）每个C60的分子是由_ 个碳原子构成。C60是由_______构成的,金刚石、石墨由_______构成。 （2）C60属于 （填“单质”或“化合物”） （3）C60主要用途：____________________ 60 分子 原子 单质 材料科学、超导体 思考如下问题 探·知识奥秘 三、C60 碳纳米管的结构 尺寸小、机械强度高、导电性好等特点，可应用于材料、催化、信息等诸多领域 石墨烯的结构 世界上人工制得的最薄的材料——厚度：0.335nm 探·知识奥秘 三、C60 金刚石结构 C60结构 石墨结构 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，为什么物理性质会相差这么远呢？ 物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 探·知识奥秘 三、C60 1. 结合以上几种碳单质的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间的关系。 2. 由石墨制金刚石，从组成元素角度分析，你认为可能吗？ 物质的用途由其性质决定，性质是用途的依据，用途是性质的实际应用。 可能。 石墨和金刚石都是碳单质，组成元素均为碳元素。 二者的区别仅在于碳原子的排列方式（结构不同），而非组成元素不同。 通过改变反应条件（如高温高压），可实现碳原子排列方式的改变，从而由石墨转化为金刚石。 析·典型范例 【典例1】科学家发现的碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点，下列关于碳纳米管的说法错误的是（ ） A．碳纳米管是一种新型碳单质 B．碳纳米管在一定条件下能燃烧 C．碳纳米管的物理性质与金刚石相同 D．碳纳米管可应用于材料、催化等领域 C 31 析·典型范例 【典例2】下列关于C60的说法中，正确的是（ ） A．C60是一种新型化合物 B．C60分子由60个碳原子构成 C．C60的相对分子质量为720g D．C60不能燃烧 B 32 理·核心要点 碳元素何以组成多样的碳单质 金刚石 石墨 C60 性质：无色透明的固体，硬度大，不导电 用途：作装饰品、裁玻璃、作钻头等 结构：每个分子由 60 个碳原子构成，形似足球 用途：超导、催化、能源及医学等 性质：灰黑色固体，有金属光泽，质软，导电性优良 用途：制铅笔芯、电极等 33 1.“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质）。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是( ) A．“碳海绵”能浮在水面上 B．“碳海绵”燃烧会产生二氧化碳 C．“碳海绵”不易导电 D．“碳海绵”易溶解于水 练·技能实战 D 34 2. 如图为碳单质在生产、生活中的应用，下列说法中正确的是( ) A．①体现了金刚石的熔点高 B．②是碳纳米管的实际应用 C．③体现了石墨的绝缘性好 D．④体现了活性炭疏松多孔的结构 练·技能实战 D 35 3. 单层石墨称为石墨烯，石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下列说法正确的是( ) ①石墨烯是一种新型化合物 ②石墨在一定条件下转变为金刚石是物理变化 ③金刚石和石墨烯分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同 ④金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质 ⑤金刚石、石墨和足球烯（）都是由碳原子直接构成的 A．①② B．④⑤ C．②③ D．③④ 练·技能实战 D 36 THANKS! 谢谢观看 化学沪科版五四制2024八年级全一册 $