主题三 专题5课题3结构多样的碳单质 课件(共29张PPT)-2025-2026学年八年级 全一册《化学》沪科版（五·四学制）
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| 名称 | 主题三 专题5课题3结构多样的碳单质 课件(共29张PPT)-2025-2026学年八年级 全一册《化学》沪科版（五·四学制） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 46.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪教版（试用本） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-08-30 18:00:39 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
专题5 物质的微观构成
课题3 结构多样的碳单质
义务教育教科书（五·四学制） 化学 八年级 全一册
碳元素组成的单质，有的很早就开始被人们认识和利用了。金刚石、石墨、足球烯是三种典型碳单质，但它们的性质有很大差异，研究表明，这与碳原子在空间排列方式不同密切相关。我们将深入这些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。
结构多样的碳单质
课题3
学习聚焦
结合碳单质的实例，认识物质结构决定性质。
通过实验探究，认识碳单质的重要化学性质。
基于结构多样的碳单质，体会研究物质的组成与结构对认识和创造物质的重要意义。
碳元素何以组成多样的碳单质
1. 金刚石
纯净的金刚石一般为无色透明、正八面体形状的固体， 天然金刚石经加工打磨后，就是璀璨夺目的钻石（图5.17）。
图5.17 金刚石及其结构
金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来制作钻探机的钻头，还可用于切割玻璃、削磨金属等（图5.18）。
图5.18 金刚石的常见用途
钻头
玻璃刀
为什么石墨可用于制铅笔芯，且书写起来也很方便？拉链不顺滑，为什么用铅笔涂一涂，就可以轻松拉上？石墨还可以制成模具来铸造金属。石墨的这些用途体现了它的哪些性质？
观察与思考
2. 石墨
图5.19 石墨的常见用途
石墨是一种深灰色、有金属光泽的细鳞片状固体（图5.20），质软。石墨耐高温，具有良好的导电性、导热性和润滑性。
图5.20 石墨及其结构
（1）在一张白纸上用6B铅笔（6B表示笔芯很软）画两条宽度约1 cm的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约1 cm的两个开口。
（2）将迷你灯泡的两根导线分别用胶带粘在一个开口处，再将9 V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5.21所示，观察灯泡是否发光。
石墨导电
实验探究
图5.21 石墨导电实验
（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，并观察灯泡是否发光。
现象记录： 。
实验结论： 。
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由微小的石墨晶体和少量杂质组成的，统称无定形碳。因此，严格地说，无定形碳不属于碳的单质。
木炭因其疏松多孔的结构而具有吸附能力，可以吸附一些食品或工业产品里的色素和异味。活性炭是经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。活性炭吸附作用比木炭更强，常被用于制作防护口罩、防毒面具，除味剂，净水器等， 也可被用于脱色制白糖（图5.22）。人们还利用活性炭来吸附因装修产生的对人体有害的气体。
图5.22 活性炭的常见用途
防护口罩、防毒面具
除味剂
净水器
脱色制白糖
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。
现象记录： 。
实验结论： 。
活性炭的吸附作用
实验探究
3. 足球烯
20世纪80年代，科学家发现了一类新的以单质形式存在的碳——C60（图5.23）。每个C60分子由60个碳原子构成，分子结构酷似足球，如图5.24所示。因此，C60被称为足球烯。
图5.23 C60
图5.24 C60分子结构酷似足球
C60的独特结构决定了它具有一些特殊的性质。因此，C60在生物、环境、材料、能源等领域具有广阔的应用前景。1996年，诺贝尔化学奖授予三位发现C60的化学家。我国科学家也对C60的合成、结构及应用等进行了积极探索，并已取得不少成就，有力地推动了C60的研究与应用。在研究C60的基础上，科学家还发现了由单层或多层石墨形成的管状碳原子簇，
即碳纳米管（图5.25）。碳纳米管因其独特的结构而具有很高的机械强度和优异的电学特性，在材料、催化、信息等诸多领域中有广泛应用。例如，利用碳纳米管制备的导电浆料，能够极大地提升锂离子电池的容量。
总而言之，金刚石、石墨和足球烯等都是由碳元素组成的不同的单质，它们的物理性质之所以有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。
图5.25 碳纳米管结构
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？
讨论与交流
我国古代以竹梃点漆而书，后磨石炭为汁，秦汉时期则多用松烟、桐煤制墨。如图5.26所示，用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？
观察与思考
碳有哪些重要的化学性质
图5.26 秦代“九九乘法口诀表”简牍
在常温下，碳的化学性质不活泼，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。但若改变条件，碳也可以燃烧或与某些氧化物反应。
1. 碳与氧气的反应
碳可在氧气中反应，现象如图5.27所示。
图5.27 碳的燃烧
当氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。
当氧气不足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳，同时放出热量。
点燃
碳 + 氧气 二氧化碳
C O2 CO2
点燃
碳 + 氧气 一氧化碳
C O2 CO
一氧化碳是一种无色、无气味、难溶于水的气体。一氧化碳有毒，它很容易与血液中的血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。所以，在室内使用可能产生一氧化碳的装置时，要保证有充分的通风措施，防止一氧化碳中毒。如果发生一氧化碳中毒，轻度的应立即呼吸大量新鲜空气，严重的应立即送医治疗。
（1）将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨，观察研磨后的固体并将观察的结果记录于下表中。
（2）取研磨后的固体平铺于硬质试管底部，按图5.28所示搭建装置。将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象。
2. 碳与某些氧化物的反应
木炭与氧化铜反应
实验探究
图5.28 木炭与氧化铜反应
（3） 几分钟后，撤出导管，熄灭酒精喷灯，待装置冷却后，将试管中的固体倒在滤纸上，观察固体颜色、光泽的变化并将观察的结果记录于下表中。
实验结论： 。
性质与现象 反应前 反应后
固体物质的颜色、光泽 固体 色、 光泽 出现 色固体、 光泽
盛有澄清石灰水的试管中的现象
证据推理
什么现象说明固体加热后有铜生成？什么现象说明固体加热后有二氧化碳产生？
在高温条件下，木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。
在高温条件下，碳还可以与其他化合物反应，如碳能使二氧化碳转变为一氧化碳。
碳 + 氧化铜 铜 + 二氧化碳
点燃
C CuO Cu CO2
碳 + 二氧化碳 一氧化碳
点燃
C CO2 CO
学习指南
归纳小结
碳元素可以组成结构不同的单质，常见的有 等。
在常温下，碳的化学性质 。在高温下，碳可以燃烧，也能与某些氧化物如氧化铜、二氧化碳反应。
通过金刚石、石墨和足球烯的比较学习，认识物质的 决定性质，而物质的性质又决定其用途。
例题导引
问题：
金刚石、石墨和C60的性质与组成、结构有关。
（1）这三种碳单质，都是由碳原子直接构成的吗？
（2）高温润滑剂在某些工业领域上有着重要应用，我们应选择金刚石还是石墨作为高温润滑剂？
（3）不同碳单质在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，C60在足量氧气中燃烧前后，构成物质的微观粒子发生了哪些变化？
分析：
（1）物质是由分子、原子等微观粒子构成的。由图5.17、图5.20可以发现无数碳原子通过不同的连接方式直接构成了金刚石、石墨这两种不同的碳单质。而由图5.24可观察到60个碳原子构成了C60分子，C60分子可进一步构成C60这种碳单质。
（2）能作为高温润滑剂使用的物质应兼具耐高温和润滑性这两个特点，石墨耐高温且具有良好的润滑性，而金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。
（3）C60与足量氧气（O2）反应生成二氧化碳（CO2）。在化学反应中，分子发生变化，而原子不发生变化，所以，在该反应发生前后，构成物质的微观粒子减少的有C60分子和氧分子，增加的有二氧化碳分子。
练习巩固
1. 物质的组成与结构决定性质，而性质又决定用途。
（1）请将下列物质与对应的性质和用途用线连接起来。
玻璃刀
电极
防护口罩
戒指
铅笔芯
·
·
·
··
优良导电性能
吸附性
天然存在的最硬物质
无色透明、正八面体形状
深灰色、质软、有润滑性
·
·
·
··
·
·
·
··
金刚石
石墨
活性炭
·
·
·
物质
性质
用途
（2）金刚石、石墨和 C60都由碳元素组成，但它们的物理性质有较大差异，这是为什么？
2. 根据足球烯的化学式是C60，可以得到的信息是 。
3. 具有保存价值的档案必须使用碳素墨水书写，这是因为碳在常温时的化学性质 。
4. 室内燃烧木炭用于取暖或烹煮食物时，为什么要开窗通风？
5. 木炭与氧化铜反应的实验中，会生成一氧化碳吗？为什么？
6. 活性炭常用作吸附剂。
（1）查阅资料，说明活性炭具有吸附作用的原因。
（2）某兴趣小组设计如下实验验证活性炭的吸附作用：向盛有10 mL水的大试管中滴入1滴红墨水，再加入约0.5 g活性炭粉末，然后缓慢推入一团棉花（确保活性炭粉末全部进入溶液中），静置片刻后，观察溶液颜色是否变浅。
该实验方案是否合理？说明理由。若不合理，请提出改进措施。
专题5 物质的微观构成
课题3 结构多样的碳单质
义务教育教科书（五·四学制） 化学 八年级 全一册
碳元素组成的单质，有的很早就开始被人们认识和利用了。金刚石、石墨、足球烯是三种典型碳单质，但它们的性质有很大差异，研究表明，这与碳原子在空间排列方式不同密切相关。我们将深入这些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。
结构多样的碳单质
课题3
学习聚焦
结合碳单质的实例，认识物质结构决定性质。
通过实验探究，认识碳单质的重要化学性质。
基于结构多样的碳单质，体会研究物质的组成与结构对认识和创造物质的重要意义。
碳元素何以组成多样的碳单质
1. 金刚石
纯净的金刚石一般为无色透明、正八面体形状的固体， 天然金刚石经加工打磨后，就是璀璨夺目的钻石（图5.17）。
图5.17 金刚石及其结构
金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来制作钻探机的钻头，还可用于切割玻璃、削磨金属等（图5.18）。
图5.18 金刚石的常见用途
钻头
玻璃刀
为什么石墨可用于制铅笔芯，且书写起来也很方便？拉链不顺滑，为什么用铅笔涂一涂，就可以轻松拉上？石墨还可以制成模具来铸造金属。石墨的这些用途体现了它的哪些性质？
观察与思考
2. 石墨
图5.19 石墨的常见用途
石墨是一种深灰色、有金属光泽的细鳞片状固体（图5.20），质软。石墨耐高温，具有良好的导电性、导热性和润滑性。
图5.20 石墨及其结构
（1）在一张白纸上用6B铅笔（6B表示笔芯很软）画两条宽度约1 cm的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约1 cm的两个开口。
（2）将迷你灯泡的两根导线分别用胶带粘在一个开口处，再将9 V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5.21所示，观察灯泡是否发光。
石墨导电
实验探究
图5.21 石墨导电实验
（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，并观察灯泡是否发光。
现象记录： 。
实验结论： 。
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由微小的石墨晶体和少量杂质组成的，统称无定形碳。因此，严格地说，无定形碳不属于碳的单质。
木炭因其疏松多孔的结构而具有吸附能力，可以吸附一些食品或工业产品里的色素和异味。活性炭是经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。活性炭吸附作用比木炭更强，常被用于制作防护口罩、防毒面具，除味剂，净水器等， 也可被用于脱色制白糖（图5.22）。人们还利用活性炭来吸附因装修产生的对人体有害的气体。
图5.22 活性炭的常见用途
防护口罩、防毒面具
除味剂
净水器
脱色制白糖
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。
现象记录： 。
实验结论： 。
活性炭的吸附作用
实验探究
3. 足球烯
20世纪80年代，科学家发现了一类新的以单质形式存在的碳——C60（图5.23）。每个C60分子由60个碳原子构成，分子结构酷似足球，如图5.24所示。因此，C60被称为足球烯。
图5.23 C60
图5.24 C60分子结构酷似足球
C60的独特结构决定了它具有一些特殊的性质。因此，C60在生物、环境、材料、能源等领域具有广阔的应用前景。1996年，诺贝尔化学奖授予三位发现C60的化学家。我国科学家也对C60的合成、结构及应用等进行了积极探索，并已取得不少成就，有力地推动了C60的研究与应用。在研究C60的基础上，科学家还发现了由单层或多层石墨形成的管状碳原子簇，
即碳纳米管（图5.25）。碳纳米管因其独特的结构而具有很高的机械强度和优异的电学特性，在材料、催化、信息等诸多领域中有广泛应用。例如，利用碳纳米管制备的导电浆料，能够极大地提升锂离子电池的容量。
总而言之，金刚石、石墨和足球烯等都是由碳元素组成的不同的单质，它们的物理性质之所以有很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。
图5.25 碳纳米管结构
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？
讨论与交流
我国古代以竹梃点漆而书，后磨石炭为汁，秦汉时期则多用松烟、桐煤制墨。如图5.26所示，用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？
观察与思考
碳有哪些重要的化学性质
图5.26 秦代“九九乘法口诀表”简牍
在常温下，碳的化学性质不活泼，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。但若改变条件，碳也可以燃烧或与某些氧化物反应。
1. 碳与氧气的反应
碳可在氧气中反应，现象如图5.27所示。
图5.27 碳的燃烧
当氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。
当氧气不足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳，同时放出热量。
点燃
碳 + 氧气 二氧化碳
C O2 CO2
点燃
碳 + 氧气 一氧化碳
C O2 CO
一氧化碳是一种无色、无气味、难溶于水的气体。一氧化碳有毒，它很容易与血液中的血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。所以，在室内使用可能产生一氧化碳的装置时，要保证有充分的通风措施，防止一氧化碳中毒。如果发生一氧化碳中毒，轻度的应立即呼吸大量新鲜空气，严重的应立即送医治疗。
（1）将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨，观察研磨后的固体并将观察的结果记录于下表中。
（2）取研磨后的固体平铺于硬质试管底部，按图5.28所示搭建装置。将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象。
2. 碳与某些氧化物的反应
木炭与氧化铜反应
实验探究
图5.28 木炭与氧化铜反应
（3） 几分钟后，撤出导管，熄灭酒精喷灯，待装置冷却后，将试管中的固体倒在滤纸上，观察固体颜色、光泽的变化并将观察的结果记录于下表中。
实验结论： 。
性质与现象 反应前 反应后
固体物质的颜色、光泽 固体 色、 光泽 出现 色固体、 光泽
盛有澄清石灰水的试管中的现象
证据推理
什么现象说明固体加热后有铜生成？什么现象说明固体加热后有二氧化碳产生？
在高温条件下，木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。
在高温条件下，碳还可以与其他化合物反应，如碳能使二氧化碳转变为一氧化碳。
碳 + 氧化铜 铜 + 二氧化碳
点燃
C CuO Cu CO2
碳 + 二氧化碳 一氧化碳
点燃
C CO2 CO
学习指南
归纳小结
碳元素可以组成结构不同的单质，常见的有 等。
在常温下，碳的化学性质 。在高温下，碳可以燃烧，也能与某些氧化物如氧化铜、二氧化碳反应。
通过金刚石、石墨和足球烯的比较学习，认识物质的 决定性质，而物质的性质又决定其用途。
例题导引
问题：
金刚石、石墨和C60的性质与组成、结构有关。
（1）这三种碳单质，都是由碳原子直接构成的吗？
（2）高温润滑剂在某些工业领域上有着重要应用，我们应选择金刚石还是石墨作为高温润滑剂？
（3）不同碳单质在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳，C60在足量氧气中燃烧前后，构成物质的微观粒子发生了哪些变化？
分析：
（1）物质是由分子、原子等微观粒子构成的。由图5.17、图5.20可以发现无数碳原子通过不同的连接方式直接构成了金刚石、石墨这两种不同的碳单质。而由图5.24可观察到60个碳原子构成了C60分子，C60分子可进一步构成C60这种碳单质。
（2）能作为高温润滑剂使用的物质应兼具耐高温和润滑性这两个特点，石墨耐高温且具有良好的润滑性，而金刚石硬度很大、不具有润滑性，因此，可选用石墨作为高温润滑剂。
（3）C60与足量氧气（O2）反应生成二氧化碳（CO2）。在化学反应中，分子发生变化，而原子不发生变化，所以，在该反应发生前后，构成物质的微观粒子减少的有C60分子和氧分子，增加的有二氧化碳分子。
练习巩固
1. 物质的组成与结构决定性质，而性质又决定用途。
（1）请将下列物质与对应的性质和用途用线连接起来。
玻璃刀
电极
防护口罩
戒指
铅笔芯
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优良导电性能
吸附性
天然存在的最硬物质
无色透明、正八面体形状
深灰色、质软、有润滑性
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金刚石
石墨
活性炭
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物质
性质
用途
（2）金刚石、石墨和 C60都由碳元素组成，但它们的物理性质有较大差异，这是为什么？
2. 根据足球烯的化学式是C60，可以得到的信息是 。
3. 具有保存价值的档案必须使用碳素墨水书写，这是因为碳在常温时的化学性质 。
4. 室内燃烧木炭用于取暖或烹煮食物时，为什么要开窗通风？
5. 木炭与氧化铜反应的实验中，会生成一氧化碳吗？为什么？
6. 活性炭常用作吸附剂。
（1）查阅资料，说明活性炭具有吸附作用的原因。
（2）某兴趣小组设计如下实验验证活性炭的吸附作用：向盛有10 mL水的大试管中滴入1滴红墨水，再加入约0.5 g活性炭粉末，然后缓慢推入一团棉花（确保活性炭粉末全部进入溶液中），静置片刻后，观察溶液颜色是否变浅。
该实验方案是否合理？说明理由。若不合理，请提出改进措施。
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