人教版化学九年级上册《6.1金刚石、石墨和碳60》课件（68页）

(共68张PPT)
金刚石、石墨和碳60
教学目标
了解金刚石和石墨的物理性质和用途。
知道碳单质的化学性质。
知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组
成不同的物质。
以碳的单质为载体，引导学生形成观念:（1）性质决定用途；（2）科学发展是永无止境的。
教学重点
碳单质的结构、性质和用途之间的关系。
碳的可燃性。
碳的还原性。
教学难点
理解碳单质的微观结构与它们物理性质之间的关系。
碳的还原性实验。
空气的成分里有哪些单质？
氮气
氧气
氦气
氖气
氩气
N2
O2
He
Ne
Ar
这些单质是由同种元素组成的纯净物。
也就是说，一种单质只含有一种元素。
那一种元素只能组成一种单质吗？
同种元素可以组成不同的单质。
金刚石、石墨和碳60都是由碳元素组成的单质。
金刚石
石墨
碳60
金刚石
纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。
加工琢磨后有夺目光泽，可做钻石。
金刚石原石
钻石
世界著名的钻石
南非之星
“南非之星”的英文名称为
Star of South Africa，重
47.55carats，无色，梨形琢
刻形状，原产于南非，是一
颗极优质的净水钻，原钻石
重83.5carats。

世界著名的钻石
非洲之星
“库利南”（Cullinan）是最
佳品级的宝石金刚石原石，重
量为3106克拉。
切割而成的最大者（Cullinan I）
被镶嵌在英皇的权杖上，重达
530.2 carats，号称“非洲之星（Cullian）”。
金刚石
金刚石是天然存在最硬的物质。
可以用来切割玻璃，也可以作钻探机的钻头。
玻璃刀
金刚石钻头
石墨
石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞状固体。
石墨质软，有滑腻感。可用于制铅笔芯。
石墨
铅笔芯
资料卡片：
石墨铅笔上的“B”是英文“Black”的第一个字母，在铅笔中
表示“软”；“H”是英文“Hard”的第一个字母，在铅笔中
表示“硬”。
铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是因为石墨太软，光用石墨
做笔芯，既易断也易磨损，因此，生产上常在石墨粉末中掺进
一些粘土粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越硬；粘土
掺得越少，铅笔就越软。
资料卡片：
想一想，“6B”、“6H”与“HB”三种类型的铅笔，哪种铅
笔最硬？哪种铅笔最软？
“6B”最软；“6H”最硬；“HB”比较适中，在生活中最常
见。
石墨
石墨还有优良的导电性能，可以用来做电极和电刷等。
碱性电池
有轨电车
石墨
石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属。
石墨坩埚（常温）
石墨坩埚（高温）
金刚石、石墨小结
请把金刚石和石墨的相关性质和用途补充完整
金刚石
石 墨
色态
硬度
导电性
用途
无色 透明、正八面
体形状的固体
天然最硬的物质
不导电
钻石、钻探机的钻
头、切割玻璃等
深灰色、有金属光
泽、细鳞片状固体
质软，有滑腻感
导电良好
铅笔芯、电极等
结构、性质与用途的关系
结合金刚石、石墨的性质和用途，讨论物质的性质和用途
之间有什么关系？
性质
用途
决定
体现
性质
用途
决定
体现
结构、性质与用途的关系
为什么金刚石和石墨的物理性质有这么大差异呢？
它们的碳原子的排列方式不同。（即结构不同）
结构
决定
结构、性质与用途的关系
正四面体空
间网状结构

性质
用途
决定
体现
结构
决定
金刚石的结构
硬度大（立体骨架，
不易变形）
结构、性质与用途的关系
性质
用途
决定
体现
结构
决定
石墨的结构
平面六边形
层状结构
滑腻感（层与层之
间容易发生位移）
生活中的“碳”
除金刚石与石墨外，生活中常接触到的木炭、活性炭、焦炭、
炭黑主要成分也是碳的单质。它们的结构与石墨相似。

因为含有杂质，属于混合物。
生活中的“碳”
“碳”和“炭”有什么区别？
碳:是指碳元素,只用作化学用语,在表示元素和含碳的化合
物时使用。如碳单质、二氧化碳等；
炭:是指具体的物质。如:炭黑、木炭、活性炭等,它们主要
成分都是由碳元素组成的单质。
生活中的“碳”
在之前学过的净水流程中，活性炭的作用是什么？
吸附有颜色、有气味的物质。
实验：在盛有半瓶水的锥形瓶中，加入
一滴红墨水，使水略显红色。投入几块
木炭。振荡锥形瓶，观察现象。

木炭的吸附性
现象：红色逐渐褪去
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，能将红墨水中的色素分子吸附在木炭多孔性结构中。

活性炭用途
活性炭的吸附性更强，应用也更广泛。
防毒面具
环保竹炭包
活性炭滤芯
碳60
随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重
要进展的是碳60。
每个C60分子由60个碳原子构成，
分子形似足球，又名足球烯。这
种足球结构的分子很稳定。它应
用于材料科学、超导体等方面的
研究正在进行中。

碳60
碳60
金刚石、石墨、碳60这三种碳的单质，都是由原子直接构
成的，这么说对吗？它们的化学式怎么表示？
错误！碳60是由分子构成的，不是由原子直接构成的！
金刚石和石墨是由碳原子直接构成的，化学式都表示为“C”。碳60是由分子构成的，化学式表示为“C60”。
练习
在一定条件下，石墨和金刚石可以相互转化，这种变化属于物
理变化还是化学变化？
化学变化。
宏观来说，金刚石和石墨是不同的物质，在转化过程中有新物
质生成。
微观来说，化学变化是原子重新组合的过程，金刚石和石墨的
原子排列方式不同，所以原子经过了重新组合。属于化学变化。
练习
金刚石、石墨、C60都是由________组成的单质。但是，它们的性
质却存在巨大的差异（例如金刚石是天然存在的最硬的物质，而
石墨却很软），这是因为它们_________________不同。

碳元素
原子排列方式
练习
下列物质中最硬的单质是( )
A.木炭 B. C60 C.金刚石 D.二氧化碳
C
练习
下列关于金刚石和石墨的叙述正确的是（ ）
A．金刚石和石墨都是由碳元素形成的物质，因此用石墨人工合
成金刚石是物理变化
B．金刚石不导电，而石墨具有良好的导电性
C．金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的产物都是二氧化碳
D．金刚石和石墨的物理性质由较大的差异是因为形成金刚石的
碳原子与形成石墨的碳原子不相同

B
练习
继发现C60后, C70也已经制得, 下列有关C70的说法正确的是( )
A. 它是一种化合物
B. 它是一种单质，并且它是由C70分子构成的
C. 它是一种混合物
D. 它的相对分子质量是840
BD
练习
给你四种物质：A.木炭 B. C60C.金刚石 D.石墨。回答下面
的问题：
最硬的单质是：_____________；
能做电极的是： _____________；
能做铅笔的是： _____________；
能做除臭剂的是： _____________。
它们性质不同，因而用途不同，造成他们性质不同的原因是__________________不同。
C
D
D
A
原子排列方式
练习
1999年，曾使用了一种“石墨炸弹”。这种炸弹爆炸后释放
出大量纤维状的石墨，它们覆盖在发电厂的设备上，造成设备
短路而停电，解释这是为什么？
这是因为石墨具有良好的导电性，所以它们释放出来后，覆盖
在发电厂的设备上，会造成设备短路而停电。
练习
如下图所示，盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块
活性炭，最终观察到红棕色_________(填“变深”或“消失”
或“不变”)，漏斗中液面_________ (填“上升”或“下降”或
“不变”)。其原因为：活性炭具有_________作用，使瓶中气体
压强________ 外界大气压。
消失
上升
吸附
小于
碳的单质小结
金刚石
石墨
活性炭
正四面体空
间网状结构

正六边形层状结
构
疏松多孔
深灰色、有金属光泽、
吸附性
冰箱除臭、净水、防
毒面具等
电极、铅笔芯、润滑
剂等
__________，正八面体
形状的固体; 天然存在
的最____物质
装饰品、刻刀、钻头
等
结
构
性
质
用
途
无色透明
硬
软
导电性
不透明的细鳞状固体；
质_____;
___________良好
决
定
决
定
了解金刚石、石墨、碳60等多种碳单质的物理性质及用途
有哪些？
它们的物理性质相差这么大的原因是什么？
碳的几种单质
知识引入2
有句著名的广告语：“钻石恒久远，
一颗永留传”，能体现钻石（碳单
质）的性质是什么？
常温下，碳的化学性质不活泼。
为什么呢？你能从碳原子的结构上进行解释吗？
钻石
常温下碳的稳定性
碳原子
碳原子最外层有4个电子，在常温下，很难得到4个电子或者
失去4个电子成为稳定结构，也就是很难发生化学变化，化学
性质稳定。
常温下碳的稳定性
黑色的碳素笔书写的字，
能长时间保存。所以重
要考试一般都要求用黑
色的笔答题。重要的文
件和资料也用黑色的字
来保存。
常温下碳的稳定性
木头电线杆或木桩在埋
入地下之前，常要把埋
入地下的一部分木头表
面稍稍烤焦．
了解常温下单质碳化学性质如何？
常温下碳化学性质为什么会有这样的性质？
常温下化学性质稳定
碳与氧气的反应
碳在温度升高的条件下，活动性大大增强。能够和空气中的氧
气发生反应。
充分燃烧：
12：（16×2）
3： 8
碳与氧气的反应
碳在温度升高的条件下，活动性大大增强。能够和空气中的氧
气发生反应。
不充分燃烧：
（12×2）：（16×2）
3：4
木炭燃烧充分与否，与氧气和碳的质量比有关。
碳与氧气的反应
C
CO
CO
CO
CO2
O2
CO2
CO2
质量比越大，氧气越多，燃烧越充分。
产物为CO2
质量比越小，氧气越少，燃烧越不充分。
产物为CO
思考
怎样证明纯净的金刚石和石墨都是由碳元素组成的？
高温下将纯净的金刚石和石墨在氧气中燃烧，得到的唯一产物
都是CO2。证明纯净的金刚石和石墨都是由碳元素组成的。
碳与氧气都能生成哪些物质？
碳与氧气反应的质量比与生成物有什么关系？
碳与氧气的反应——可燃性
操作：1、将木炭粉末与氧化铜粉末混合均
匀，小心的铺放进试管，如图所示搭
建实验装置。
碳与氧化铜反应
澄清石灰水
碳与氧化铜反应
操作：2、用加网罩的酒精灯或酒精喷灯加
热混合物几分钟。
3、先撤出导气管，待试管冷却，
观察现象并分析
碳与氧化铜反应实验
现象：澄清石灰水变浑浊。
结论：有二氧化碳生成。
碳与氧化铜反应实验
现象：有红色固体生成。
结论：生成物中含有铜。
碳与氧化铜的反应
现象：黑色固体变红；
澄清石灰水变浑浊。
结论：反应生成铜和二氧化碳。
反应方程式：
反应的现象是什么样的？
有什么物质生成？
碳还原氧化铜（或氧化铁）实验
碳与某些氧化物的反应
在实验中，应该先移出导管，还是
先熄灭酒精灯？
先移出导管，再熄灭酒精灯。
防止试管中液体倒流，造成试管炸裂。
碳与某些氧化物的反应
在这个反应中，氧化铜失去氧生成铜。像这种含氧化合物中的
氧被夺走的反应叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性。
碳与某些氧化物的反应
木炭还能和铁的氧化物反应，把铁从它的氧化物矿石里还
原出来。
碳的还原性常用于冶金工业。
碳与某些氧化物的反应
除此之外，碳还能与水和二氧化碳发生反应。
注意：此处的生成物为一氧
化碳！
碳与金属氧化物反应，一般生成
二氧化碳，与非金属氧化物
反应，一般生成一氧化碳。
碳与某些氧化物的反应都生成了啥？
什么是还原性？
碳与某些氧化物的反应——还原性
练习
下列各组物质中，具有可燃性和还原性的一组物质是（ ）
A. H2和O2 B. H2和CO2C. C和H2 D. C和O2
C
练习
下列性质中，不属于碳的化学性质的是（ ）
A.稳定性 B.吸附性
C.可燃性 D.还原性
B
碳的化学性质小结
常温下，碳的化学性质不活泼。
可燃性：碳在温度升高的条件下，能够和空气中的氧气发生反
应。
碳的化学性质小结
还原性：与氧化物也能发生反应，生成一氧化碳或二氧化碳。
课本练习
1. 金刚石、石墨和C60都是由_______元素组成的单质。
2. 根据下列物质的性质， 写出其对应的一种或几种用途:
(1)金刚石的硬度很大:___________________________________;
(2)石墨的导电性能好:___________________________________;
(3)活性炭的吸附性强:___________________________________;
(4)单质碳具有还原性:___________________________________;
(5)常温下碳的化学性质不活泼:__________________________;
(6)碳燃烧时放出大量的热:______________________________。
课本练习
3. 金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差
异，其原因是( )
A. 构成它们的原子大小不同
B. 构成它们的原子数目不同
C. 金刚石、石墨和C60由不同种原子构成
D. 金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同
4. 铅笔芯是用不同比率的石墨粉末和黏土粉末混合而制成的。
为什么铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹
课本练习
5. 在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水。为什
么
6. 如右图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的
集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，为什么
红棕色会消失
7. 写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g
氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少
碳的单质小结
金刚石
石墨
活性炭
正四面体空
间网状结构

正六边形层状结
构
疏松多孔
深灰色、有金属光泽、
吸附性
冰箱除臭、净水、防
毒面具等
电极、铅笔芯、润滑
剂等
__________，正八面体
形状的固体; 天然存在
的最____物质
装饰品、刻刀、钻头
等
结
构
性
质
用
途
无色透明
硬
软
导电性
不透明的细鳞状固体；
质_____;
___________良好
决
定
决
定
常温下，碳的化学性质不活泼。
可燃性：碳在温度升高的条件下，能够和空气中的氧气发生反
应。
碳的化学性质小结
碳的化学性质小结
还原性：与氧化物也能发生反应，生成一氧化碳或二氧化碳。