第六單元碳和碳的氧化物課 題 1 金 剛 石 、 石 墨 和 C60 能猜出我們是什么物質(zhì)嗎？ 想了解我們嗎？C 60顯 微 圖 像 讓我們一起走進(jìn)鉆石的世界n 鉆 石，礦物學(xué)名為金 剛 石，英文為n Diamond，意為“堅(jiān)硬無(wú)比”。鉆石有n寶石之王的美譽(yù)，不僅因?yàn)樗亲匀籲界中最 堅(jiān) 硬的物質(zhì)（莫氏硬度10，比n莫氏硬度9的剛玉的實(shí)際硬度大百倍以上），而且還因?yàn)樗跓o(wú)色為主的天然寶石中具有最 高 的 折 射 率（2.42）和色散（0.044），加工成鉆石后，會(huì)呈現(xiàn)光線四射、五彩繽紛的效果；更為重要的是，它是自然界極稀少珍貴的礦產(chǎn)資源，即使是在盛產(chǎn)鉆石的金伯利巖礦區(qū)，要加工出1克拉的商業(yè)首飾鉆石，必須挖掘淘洗150250噸的巖石。 n 到目前為止，100克拉以上的鉆石全世界僅有2000顆左右，因而大于100克拉的鉆石就已經(jīng)是國(guó)寶了。世界上最大的一顆鉆石是1905年在南非發(fā)現(xiàn)的，重3106克拉，像拳頭大小，取名為“庫(kù)里南”（Gullinan）。這顆鉆石共磨出9顆大鉆96顆小鉆。最大一粒重530.2克拉，呈梨形，共有74個(gè)小面，稱為庫(kù)利南1號(hào)，取名為“非洲之星”，現(xiàn)被鑲在英國(guó)國(guó)王的權(quán)杖上，它是現(xiàn)今世界上最大的琢型鉆石。讓我們一起走進(jìn)鉆石的世界 “庫(kù)里南”鉆石 圖片欣賞：世界最大鉆石“庫(kù)里南一號(hào)”國(guó)王權(quán)杖上的“庫(kù) 里南一號(hào)” 圖片欣賞：“庫(kù)里南二號(hào)”帝國(guó)王冠上的“庫(kù) 里南二號(hào)” 純凈的金剛石是無(wú)色透明、正八面體形狀的固體。天然采集到的金剛石經(jīng)過(guò)仔細(xì)琢磨后，可以成為璀璨奪目的裝飾品鉆石。根據(jù)金剛石的用途可以推測(cè)金剛石一定很硬。事實(shí)上，它是天然存在的最硬的物質(zhì)。 請(qǐng)根據(jù)錄像內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：n 1、錄像中介紹金剛石的主要用途有哪些？ 2、金剛石的這些用途由什么性質(zhì)決定的？ 性質(zhì) 用途 小資料：n現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，經(jīng)常使用一種石墨炸彈，這種炸彈爆炸后釋放出大量的纖維狀石墨，它們覆蓋在發(fā)電設(shè)備上，造成了大面積的停電，同時(shí)也讓敵方的很多軍事目標(biāo)暴露出來(lái)。石 墨 炸 彈 石墨炸彈爆炸模擬圖 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。此外，石墨還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。 請(qǐng)根據(jù)錄像內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：1、錄像中介紹石墨的主要用途有哪些？ 2、石墨的這些用途分別反映了什么性質(zhì)？ 性質(zhì) 用途 思考比較：請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表：組成元素 結(jié) 構(gòu) 性 質(zhì) 用途金剛石石墨無(wú) 色 透 明 的 正 八 面 體 形狀 的 固 體 、具 有 高 折 射 率 、硬 度 大深 灰 色 有 金 屬 光 澤 不 透 明 的 細(xì) 鱗 片 固 體 、質(zhì) 軟 、良 好 的 導(dǎo) 電 性 、有 潤(rùn) 滑 性CC 裝 飾 品 、裁 玻 璃 、切 割 大 理 石 、作 鉆 頭 等作 鉛 筆 芯 、電 極 、潤(rùn) 滑 劑 等 思考比較：請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表：組成元素 結(jié) 構(gòu) 性 質(zhì) 用途金剛石石墨無(wú) 色 透 明 的 正 八 面 體 形狀 的 固 體 、具 有 高 折 射 率 、硬 度 大深 灰 色 有 金 屬 光 澤 不 透 明 的 細(xì) 鱗 片 固 體 、質(zhì) 軟 、良 好 的 導(dǎo) 電 性 、有 潤(rùn) 滑 性CC 裝 飾 品 、裁 玻 璃 、切 割 大 理 石 、作 鉆 頭 等作 鉛 筆 芯 、電 極 、潤(rùn) 滑 劑 等 你 見(jiàn) 過(guò) 我 們 嗎 ？木炭焦炭活性炭炭黑 炭 黑焦 炭 活 性 炭 炭 黑焦 炭 活 性 炭由石 墨 微小 晶 體和少量雜質(zhì)構(gòu)成 木炭、活性炭的性質(zhì)： 演示實(shí)驗(yàn)6-1吸附性 例1：請(qǐng)思考回答：n以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明木炭、活性炭都具有_性，此性質(zhì)取決于它們都具有_結(jié)構(gòu)。它們吸附氣體、色素的變化屬于_變化。吸 附疏 松 多 孔 的 物 理 例 2： 請(qǐng) 將 下 列 物 質(zhì) 和 對(duì) 應(yīng) 的 用 途 用 線 連 起 來(lái) 。作燃料取暖，畫(huà)家寫(xiě)生冶煉金屬防毒面具，吸附色素碳素墨水、鞋油、填充輪胎木炭焦炭活性炭炭黑 課題1金剛石、石墨和C60一、金剛石二、石墨三、 C60 思考回答：（1）每個(gè)C60分子中含有_個(gè)碳原子。（2）C60屬于_(單質(zhì)或化合物）。（3）C60的主要性質(zhì)有_。 主要用途有_ 思考回答：（1）每個(gè)C60分子中含有_個(gè)碳原子。（2）C60屬于_(單質(zhì)或化合物）。（3）C60的主要性質(zhì)是_。 主要用途是_60單 質(zhì) 材 料 科 學(xué) 、 超 導(dǎo) 體超 導(dǎo) 性 本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)回顧： 課題1金剛石、石墨和C60 性質(zhì) 用途一、金剛石 二、石 墨 木 炭 活性炭三、C 60 課題1金剛石、石墨和C60 性質(zhì) 用途一、金剛石 堅(jiān)硬 劃玻璃作鉆頭等 質(zhì)軟 作鉛筆芯二、石 墨導(dǎo)電 作電極 滑膩 潤(rùn)滑劑 木 炭 吸附性 吸附劑活性炭三、C 60 超導(dǎo)性 超導(dǎo)材料 課題1金剛石、石墨和C60 性質(zhì) 用途一、金剛石 堅(jiān)硬 劃玻璃作鉆頭等 質(zhì)軟 作鉛筆芯二、石 墨導(dǎo)電 作電極 滑膩 潤(rùn)滑劑 木 炭 吸附性 吸附劑活性炭三、C 60 超導(dǎo)性 超導(dǎo)材料 決定推知 猜一猜，我是誰(shuí)？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)我的敘述，猜猜我是誰(shuí)？（1）寒冷的冬季，甘愿燃燒自己，溫暖別人，這是_。（2）吸進(jìn)的是毒氣、廢氣，卻把清新的空氣留給人們，它是_。（3）出生時(shí)間不長(zhǎng)，超導(dǎo)方面功德無(wú)量，這是_。（4）開(kāi)礦采油時(shí)，沖鋒在前，專打硬仗，這是_。（5）在紙上寫(xiě)寫(xiě)畫(huà)畫(huà)，磨去的是它的身體，留下的是知識(shí)和真理，它是_。（6）長(zhǎng)年累月在鐘表里數(shù)分讀秒，但從不叫苦喊累，這是 _。（7）雖然雍容華貴，但也樂(lè)意做劃玻璃這樣的小事，這是_。木 炭C60金 剛 石 金 剛 石金 剛 石 石 墨活 性 炭 1、金剛石和石墨的物理性質(zhì)差異很大，這是因?yàn)開(kāi)。2、木炭是一種_固體，具有_性，木炭的此性質(zhì)取決于木炭具有_的結(jié)構(gòu)。防毒面具的濾毒罐就是利用_來(lái)吸附毒氣的。焦炭常用于_工業(yè)。金剛石和石墨里碳原子的排列方式不同灰黑色多孔性吸附疏松多孔活性炭冶金課堂練習(xí) 3、下列變化不屬于化學(xué)變化的是（） A、木炭燃燒 B、黑火藥爆炸 C、活性炭脫色 D、石墨在高溫、高壓下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?、常用做干電池正、負(fù)極的材料分別是（ ） A、木炭與鐵皮 B、炭黑與鋅皮 C、石墨與鋅皮 D、石墨與鐵皮5、1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三 位科學(xué)家，現(xiàn)在C 70也已經(jīng)制得，對(duì)C60和C70這兩種 物質(zhì)的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A、它們都是碳元素組成的單質(zhì) B、它們是兩種新型的化合物 C、它們都是由分子構(gòu)成的 D、它們的相對(duì)分子質(zhì)量之差為120 C CB n把一根石墨電極或6B的鉛筆芯和導(dǎo)線連接在一起（如圖所示），接通電源后，燈泡是否發(fā)亮？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？家庭小實(shí)驗(yàn)1: 家庭小實(shí)驗(yàn)2:n點(diǎn)燃一支蠟燭，把冷碟子放在蠟燭火焰的上方（如圖所示），過(guò)一會(huì)兒，你將在冷碟底上收集到親手制得的炭黑。 金剛石與其它幾種硬質(zhì)材料的硬度比較硬度金剛石立方氮化硼碳化鎢剛玉石英莫氏硬度10 9.9 9.3 8.9-9.1 7.0 由于木炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它具有吸附能力。可以利用木炭的這個(gè)性質(zhì)來(lái)吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素，也可以用它來(lái)吸附有異味的物質(zhì)，活性炭的吸附作用比本炭還要強(qiáng)，防毒面具里的濾毒罐就是利用活性炭來(lái)吸附毒氣的，制糖工業(yè)中也利用活性炭來(lái)脫色以制白糖。 n科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，除金剛石、石墨外，還有一類新的以單質(zhì)形式存在的碳。其中，發(fā)現(xiàn)較早并已在研究中取得重要進(jìn)展的是C60分子。n C60分子是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它形似足球，這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。 n 20世紀(jì)80年代，人們發(fā)現(xiàn)人造金剛石在半導(dǎo)體制造行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。因?yàn)橛?jì)算機(jī)芯片的基體材料硅的導(dǎo)熱性不好，這成為進(jìn)一步提高技術(shù)時(shí)的難題。而金剛石在導(dǎo)熱性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅（甚至超過(guò)銅和銀），于是它成了芯片基體材料的最佳選擇。正是這種需求推動(dòng)了人造金剛石的研究。n 人們想到，金剛石既然是碳的一種單質(zhì)，為什么不可以用碳原子作為構(gòu)建金剛石晶體的原料，而一定要通過(guò)破壞石墨的晶體來(lái)完成呢？靈巧的化學(xué)家很快就完成了這項(xiàng)研究。透明的、晶瑩璀璨的人造金剛石就這樣在實(shí)驗(yàn)室里誕生了。n 雖然還沒(méi)有能夠制造出大顆粒的金剛石晶體（所以大顆粒的天然金剛石仍然價(jià)值連城），但是已經(jīng)制成了金剛石的薄膜。 n金剛石薄膜將是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型材料，日、美、歐洲工業(yè)界正在大力開(kāi)發(fā)金剛石薄膜的應(yīng)用。近年來(lái)，高導(dǎo)熱金剛石薄膜制備技術(shù)的發(fā)展，使金剛石熱沉積在大功率激光器、微波器件和集成電路上的應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。金剛石熱導(dǎo)率高、熱容小，尤其是高溫時(shí)的散熱效能更為顯著，是散熱極好的熱沉積材料，現(xiàn)已經(jīng)有金剛石熱沉積產(chǎn)品出售。金剛石具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐各種溫度下的非氧化性酸。且金剛石的成分為碳，無(wú)毒，對(duì)人體不起排異反應(yīng)，加上它的穩(wěn)定性，又與血液不起反應(yīng)，因此又是理想的醫(yī)學(xué)生物體植入材料，可作心臟瓣膜。從現(xiàn)在已經(jīng)知道的材料而言，金剛石集如此多的優(yōu)異性能于一身，這正是科學(xué)工作者所期望的，因此吸引了眾多科學(xué)工作投入研究。并已經(jīng)在金剛石切削刀具、金剛石膜熱沉片、高保真揚(yáng)聲器高音單元用金剛石振膜和金剛石膜窗口材料等方面形成產(chǎn)業(yè)化。 n同一種元素可以組成不同的物質(zhì)嗎？ 研究表明，透明的金剛石，灰色的石墨和足球狀的C60，都是由碳元素組成的單質(zhì)，但是由于它們的原子排列方式不同，因此它們的性質(zhì)存在著差異。 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、 知 識(shí) 與 技 能 目 標(biāo) 知 道 金 剛 石 、 石 墨 、 木 炭 和 C60等 單 質(zhì) 碳 的 一 些 重 要 物 理 性 質(zhì) 和 用 途 。2、 過(guò) 程 與 方 法 目 標(biāo) 初 步 學(xué) 會(huì) “ 問(wèn) 題 引 導(dǎo) ” 閱 讀 法 ， 提 高 自 學(xué) 能 力3、 情 感 態(tài) 度 與 價(jià) 值 觀 目 標(biāo) 從 生 活 和 生 產(chǎn) 實(shí) 際 中 碳 單 質(zhì) 的 廣 泛 用 途 和 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 中 的 重 要 地 位 的 了 解 ， 增 強(qiáng) 學(xué) 習(xí) 化 學(xué) 的 興 趣 。學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn) ： 碳 單 質(zhì) 的 物 理 性 質(zhì) 與 用 途 之 間 的 關(guān) 系 n例：我們所使用的鉛筆芯是由石墨和粘土按一定的比例混合制成的，鉛筆芯的型號(hào)通常用H和B來(lái)表示,B前的數(shù)字越大,鉛筆芯中石墨的含量越高,鉛筆芯越軟;H前的數(shù)字越大,鉛筆芯中的粘土的含量越高,石墨越少,鉛筆芯越硬,下列各型號(hào)的鉛筆芯中,石墨含量最高的是( )n A.6H B.2H C.2B D.6B 請(qǐng)根據(jù)錄像內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：1、金剛石除可用來(lái)裁玻璃，還可用它_等用途，由此可以推測(cè)金剛石具有_的性質(zhì)。2、天然金剛石經(jīng)過(guò)琢磨后，具有閃爍的光澤，并且是財(cái)富的象征，所以它能作_.3、純凈的金剛石是一種_固體。硬度大裝飾品鉆石切割大理石加工堅(jiān)硬的金屬作鉆探機(jī)的鉆頭無(wú)色透明正八面體形狀的 請(qǐng)思考回答：石墨是一種_固體，美國(guó)使用的石墨炸彈利用了石墨的_性。石墨還可以作潤(rùn)滑劑，這是因?yàn)槭哂衉的特性。導(dǎo)電質(zhì)軟、潤(rùn)滑性深灰色細(xì)鱗片狀