6-1金剛石、石墨和C60.ppt

第六單元碳和碳的氧化物 金剛石 石墨 碳60 課題1 金剛石 石墨和C60 碳的單質(zhì)主要包括金剛石 石墨和C60分子 它們都是由碳元素組成的單質(zhì) 一 碳單質(zhì)的物理性質(zhì) 1 金剛石 純凈的金剛石是一種無色透明的 正八面體形狀的固體 硬度大 不導(dǎo)電 天然采集的金剛石經(jīng)過仔細(xì)的琢磨就會(huì)成為璀璨奪目的裝飾品 鉆石 南非之星 StarofSouthAfrica 金剛石 世界最大的鉆石庫利南 含有雜質(zhì)的金剛石帶有顏色 鉆石裝飾品 天然金剛石 鉆石 鉆頭 玻璃刀 用金剛石刻劃玻璃 切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等 據(jù)英國(guó)每日郵報(bào)報(bào)道 目前 科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)海王星和天王星表面覆蓋著巨大的液體鉆石海洋 其中一些固態(tài)巨大鉆石塊相當(dāng)于冰山大小 據(jù)稱 這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)源自一項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)表明這種大型海洋有助于解釋這兩顆行星的神秘特征 在實(shí)驗(yàn)中研究人員想知道當(dāng)鉆石處于像海王星的超級(jí)熾熱和高壓環(huán)境下將發(fā)生什么狀況 結(jié)果顯示海王星出現(xiàn)液態(tài)鉆石 其數(shù)量是地球的1100萬倍 同時(shí) 海王星表面的鉆石將承受50000攝氏度高溫 這項(xiàng)研究解釋了兩個(gè)現(xiàn)象 第一是何種因素導(dǎo)致這兩顆行星磁極相對(duì)地理兩極偏離如此之大 第二是何種因素導(dǎo)致這兩顆行星10 的構(gòu)成成分是碳 科學(xué)家認(rèn)為這兩種現(xiàn)象的答案在于鉆石海洋 實(shí)驗(yàn)顯示這種鉆石海洋與海水海洋十分相似 石墨 石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體 石墨很軟 有滑膩感 2 石墨 深灰色的具有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體 質(zhì)軟 有滑膩感 電的良導(dǎo)體 石墨是最軟的礦物之一 石墨 用石墨和粘土粉末混合制鉛筆芯 用石墨做電極 石墨耐高溫 可以制成坩堝來熔煉金屬 石墨炸彈是美國(guó)制造的一種可使供電系統(tǒng)短路而導(dǎo)致癱瘓的新式炸彈 石墨炸彈實(shí)際上是集束炸彈的變種 它在目標(biāo)上空爆炸 釋放出無數(shù) 易拉罐 大小的小炸彈 這些內(nèi)裝碳纖維的小炸彈隨即在更大的區(qū)域爆炸 形成大范圍的碳纖維云 這些碳纖維可使供電系統(tǒng)短路而癱瘓 開眼界了 金剛石和石墨都是由C元素組成的 為什么性質(zhì)會(huì)相差這么遠(yuǎn)呢 物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 物質(zhì)的性質(zhì) 物質(zhì)的用途 決定 決定 反映 反映 正八面體 平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 碳原子排列方式不同 能否人工制造金剛石 接近高科技 金剛石的用途很廣泛 但天然存在的量很少 而且多數(shù)顆粒很小 無法滿足人們的需求 因此人們提出了金剛石的人工制造問題 由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì) 所以人們把注意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來 經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn) 終于用鉻 鐵 鉑等做催化劑 在1600 1800 和5 109 6 109帕的條件下 以石墨為原料制得了人造金剛石 目前世界上每年生產(chǎn)約20噸的人造金剛石 我國(guó)第一顆人造金剛石于1962年研制成功 現(xiàn)今江蘇省的南京 蘇州等地也都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠 讓你知道 C60 C60 它是美國(guó)休斯頓大學(xué)的克羅脫 Kroto H W 和史沫萊 Smalley r e 等人在1985年發(fā)現(xiàn)的 我國(guó)北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出了C60分子 C60除了在超導(dǎo)方面的應(yīng)用外 在以下幾個(gè)方面也具有廣泛的應(yīng)用前景 有感覺功能的傳感器 增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度 新型的催化劑 光學(xué)應(yīng)用 對(duì)癌細(xì)胞具有殺傷效應(yīng)等醫(yī)療功能 資料 C60 C70 C80 納米碳管 碳單質(zhì)的不同結(jié)構(gòu) 金剛石 石墨 碳60 原因是 雖都是由碳元素組成的單質(zhì) 但碳原子的排列方式不同 金剛石 石墨和C60分子的物理性質(zhì)差異較大的原因 可見 不同種元素可以組成不同物質(zhì) 而同一種元素也可以組成不同的物質(zhì) 小知識(shí) 碳 與 炭 碳 涉及到元素時(shí) 如 碳原子 碳元素 碳單質(zhì) 碳的化合物 二氧化碳 一氧化碳等 炭 指物質(zhì)時(shí) 如 木炭 焦炭 活性炭 炭黑 無定形碳 無定形碳包括 木炭 活性炭 焦炭 炭黑 它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的 木炭是一種灰黑色的多孔性固體 燃燒時(shí) 產(chǎn)生很少的煙 火焰很小 炭黑 木炭 焦炭 活性炭 活性炭冰箱去味劑 食品脫色 活性炭防毒面具 木炭 或活性炭 的吸附性 吸附 物理 紅色褪去 溶液變成無色 活動(dòng)與探究 活性炭 防毒面具 濾毒罐 輔助材料 活性炭的吸附作用比木炭還要強(qiáng) 防毒面具里的濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的 思考 木炭 活性炭具有吸附性 即吸附能力 這是什么原因呢 木炭 活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu) 因此它具有吸附能力 但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng) 利用木炭 活性炭的吸附性來吸附色素 氣味和有毒氣體等物質(zhì) 焦炭 煙煤在隔絕空氣的條件下 加熱到950 1050 經(jīng)過干燥 熱解 熔融 粘結(jié) 固化 收縮等階段最終制成焦炭 這一過程叫高溫?zé)捊?高溫干餾 可以收集到炭黑 焦炭 作燃料和冶煉 1 將以下左例和右例有關(guān)項(xiàng)目用線連接起來 石墨冰箱去味劑 防毒面具炭黑導(dǎo)電金剛石新型催化劑C60制油墨活性炭切割堅(jiān)硬金屬 2 金剛石 石墨 C60都是由 組成的單質(zhì) 但是 它們的性質(zhì)卻存在巨大的差異 例如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì) 而石墨卻很軟 這是因?yàn)樗鼈?不同 碳原子排列方式 碳元素 3 下列關(guān)于金剛石和石墨的敘述正確的是 A 金剛石和石墨都是由碳元素形成的物質(zhì) 因此用石墨人工合成金剛石是物理變化B 金剛石不導(dǎo)電 而石墨具有良好的導(dǎo)電性C 金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳D 金剛石和石墨的物理性質(zhì)由較大的差異是因?yàn)樾纬山饎偸奶荚优c形成石墨的碳原子不相同 4 繼發(fā)現(xiàn)C60后 C70也已經(jīng)制得 下列有關(guān)C70的說法正確的是 A 它是一種化合物B 它是一種單質(zhì) 并且它是有C70分子構(gòu)成的 C 它是一種混合物D 它的相對(duì)分子質(zhì)量是840 B D 二 碳 單質(zhì) 的化學(xué)性質(zhì) 北宋畫家張擇端繪制 距今近千年 常溫下 碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑 1 碳的穩(wěn)定性 碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑 高溫下 卻能跟多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 所以 用墨書寫或繪制的古字畫能長(zhǎng)久保存而不變色 2 碳跟氧氣的反應(yīng) 可燃性 3 還原性 與某些氧化物反應(yīng) 木炭還原氧化銅 現(xiàn)象 1 試管里黑色粉末逐漸成為紅色 2 生成的無色無味氣體能使澄清的石灰水變渾濁 原理 C 2CuO 2Cu CO2 高溫 1 試管為什么要略向下傾斜 防止冷凝的水流到熱的試管底部使試管炸裂 2 火焰上罩網(wǎng)罩的作用是什么 因?yàn)槟咎颗c氧化銅反應(yīng)的溫度要求較高 用網(wǎng)罩使火焰集中 提高溫度 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí) 為什么要先從石灰水中取出導(dǎo)氣管再熄滅酒精燈 防止石灰水倒吸入熱的試管使試管炸裂 4 反應(yīng)的現(xiàn)象 1 試管粉末中有紅色的物質(zhì)出現(xiàn) 2 澄清的石灰水變渾濁 在上述反應(yīng)里 氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅 這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng) 叫還原反應(yīng) 而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng) 具有還原性 叫還原劑 由此可見 物質(zhì)除了與單質(zhì)氧反應(yīng)外 也能與化合態(tài)的氧反應(yīng) 但都是氧化反應(yīng) 在上述反應(yīng)里 碳是還原劑 在反應(yīng)中被氧化 氧化銅是氧化劑 在反應(yīng)中被還原 單質(zhì)碳的還原性可用于冶金工業(yè) 例如 利用焦炭可以把鐵礦石中的鐵還原出來 3C 2Fe2O3 高溫 4Fe 3CO2 學(xué)完本課題你應(yīng)該知道 1 不同的元素可以組成不同的物質(zhì) 同一種元素也可以組成不同的物質(zhì) 如金剛石 石墨和C60等都是由碳元素組成的單質(zhì) 2 木炭和活性炭具有吸附性 3 在常溫下 碳的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 在高溫下 碳能夠與很多物質(zhì)起反應(yīng) 碳的化學(xué)性質(zhì) 穩(wěn)定性 可燃性 還原性 4 物質(zhì)