课题1金刚石学案.doc

第五单元 化学方程式
课题1 金刚石、石墨和C60
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一、内容标准：
1.能了解金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质；
碳的单质有金刚石、石墨和C60、无定形碳(如木炭、活性炭、焦炭)等等。
金刚石：无色透明，天然存在的最硬的物质，可加工成钻石等装饰品。
石墨：自然界存在的最软的矿物之一，有滑腻感，有良好的导电性。
C60：分子由60个碳原子构成，形似足球，也称足球烯，应用于材料科学、超导体等方面。
金刚石、石墨、C60等都是碳的单质，可它们的物理性质差异很大，原因在于构成它碳原子的排列方式不同。
2.能了解木炭和活性炭具有的吸附性；
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成，由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。据此，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。
3.能掌握碳在常温下化学性质稳定及高温下碳的活动性加强；
⑴常温下的化学稳定性：常温下碳的化学性质不活泼，很难与其它物质反应。
⑵可燃性：碳在氧气充足的条件下燃烧生成二氧化碳，在氧气不足的条件下不充分燃烧生成一氧化碳。C+O2CO2(充分煅烧) 2C+O22CO (不充分燃烧)
⑶还原性：碳能夺取含氧化合物里的氧元素，如：
C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ C+2CuO2Cu+CO2↑
4.能了解物质的用途是由其性质决定的。
名称
金刚石
石墨
C60
外观
无色透明、正八面体形状的固体，有璀璨夺目的光泽
深灰色不透明的细鳞片状的固体，有金属光泽
C60分子形似足球，有金属光泽的固体，其微晶粉末呈黄色
导电性
几乎不导电
良好
几乎不导电
硬度
天然存在的最硬的物质
质软(最软的矿物之一)
质脆
导热性
很差
良好
很差
用途
钻头、刻刀、装饰品等
电极、铅笔芯、润滑剂等
制备新材料、制作新器件、医学应用等
(注：人们对C60性质的认识正在不断地深入。)
由上表可知，物质的性质决定了物质的用途，其关系为：
反映
物质的用途
反映
决定
决定
物质的组成结构 物质的性质
二、例题解析：
例题1 某物质经分析只含有一种元素，下列关于该物质的说法中正确的是( )
A.一定是化合物 B.一定是混合物
C.一定是单质 D.可能是混合物，也可能是纯净物
分析：只含一种元素的物质可能是单质，也可能不是，如金刚石和石墨的混合物、红磷和白磷的混合物，它们都是由同种元素组成的混合物，由同种元素组成的物质一定不是化合物，解答此题时要注意单质的概念。答案选D。
例题2 如图(6-1)所示，向盛有NO2 气体(红棕色)的烧瓶内投入若干小块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是：
NO2
⑴_____________________________________________；
⑵______________________________________________；
水
原因是__________________________________________
_______________________________________________。 木炭
分析木炭疏松多孔，具有吸附性，它可以吸附有色气体
NO2，导致烧瓶内气体压强减小，烧杯内的水被压入烧瓶里。 图(6-1)
答案：⑴烧瓶内红棕色的气体逐渐变浅甚至消失；⑵水从烧杯内沿着导管进入烧瓶里。原因是：由于木炭具有吸附性，将有色气体(NO2)吸附到木炭表面，所以瓶内气体颜色变浅，甚至消失；外界的气压大于烧瓶内气体压强，水就被压入烧瓶内。
[基础训练]
1.下列物质中，硬度最大的是( )
A.金刚石 B.石墨 C.钢 D.焦炭
2.下列过程中发生了化学变化的是( )
A.石墨导电 B.金刚石切割金属 C.用铅笔写字 D.用焦炭冶炼金属
3.王羲之是我国宋朝的书法家，他的墨宝保存至今，极其珍贵。你认为他的书法能保存完好的原因是( )
A.因为王羲之的书法苍劲有力，所以不易褪色
B.因为墨的主要成分碳，在常温下化学性质稳定
C.因为王羲之的书法能密封保存，不与氧气接触
D.因为现代科学 发达，能够把古代书法还原其本色
4.下列关于C60的说法不正确的是( )
A.C60及金刚石、石墨都是碳的单质 B.该物质的相对分子质量为720
C.该物质中碳元素的化合价为+4价 D.保持该物质化学性质的最小粒子是C60分子
5.纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误的是( )
A.纳米碳管是一种新型的化合物 B.纳米碳管材料完全燃烧，生成物是CO2
C.纳米碳管管道很多，表面积大，吸附力强 D.纳米碳管常温下化学性质稳定
6.同一种元素可以组成不同种单质，碳单质有_________、__________和__________等，其中_______是天然存在的最硬的物质，________是最软的矿物之一，它们的性质差异是因为____________________，由此可知________________决定物质的性质。
7.木炭具有较强吸附性是因为它具有_______________结构，防毒面具是利用活性炭来吸附________________；制糖工业利用活性炭来吸附_____________；自来水厂用活性炭来吸附___________。
8.经过烘干的木炭和氧化铜粉末混合后充分加热，并把产生的气体通入澄清石灰水中，观察到的现象分别是⑴________________________；⑵______________________________。
所发生的化学方程式分别为⑴___________________________⑵_____________________。
[拓展探究]
1.木炭的吸附性
药品：木炭、红墨水、水
过程：
操作过程
实验现象
实验结论

结论：__________________________________________________________
通过该实验，你的收获是_________________________________________
2.碳与氧化铜反应的实验探究：
药品：活性炭、氧化铜、澄清石灰水
仪器：铁架台、试管、导气管、酒精煤
其它：火柴
过程：
实验操作
实验现象
实验结论
图
①__________________________
____________________________

澄清石灰水

②_________
__________________________
当黑色物质变成_______________
证明有___
_____生成
③__________________________
____________________________
当澄清石灰水变成____________
证明有___
_____生成
结论：_____________________________________________________________________
⑴图中，试管口为什么向下？____________________________
⑵实验完毕后，应注意什么问题？为什么？
_____________________________________________________________________
3.做一个简易的净水器。若玻璃管、单孔塞等不易找到，可改用下列方法：
①木筷；②盛有红糖水的玻璃杯；③底部有孔的竹筒(可挂在墙上)；④小石子或碎玻璃；⑤木炭；⑥多孔泡沫塑料或脱脂棉。
说明操作过程、现象并解释用此装置可作净水器的原因。

[反思评价]
小结：
1.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。如金刚石、石墨和C60分子等都是___________________组成的__________。
2.木炭和活性炭具有吸附性。原因是_____________________________________________。
3.___________下，碳的化学性质很稳定。_________下，碳能够跟很多物质起反应。
4.物质的______在很大程度上决定物质的____________-。
自我评价：
1.金刚石和石墨的性质存在差别，其原因是在金刚石和石墨里( )
A.碳原子中电子排布不同 B.碳元素的化合价不同
C.碳原子的排列不同 D.碳元素的化学性质不同
2.下列物品中，有用金刚石做的是( )
A.装饰品 B.耐高温的坩埚 C.电池中的电极 D.冰箱中的除异味剂
3.下列说法中，正确的是( )
A.一种元素只能形成一种单质 B.金刚石和石墨是由不同种元素组成的
C.金刚石和石墨都是黑色晶体 D.金刚石和石墨的化学性质基本相同
4.最近科学家新发现一种化学式为C60的新物质，下列说法不正确的是( )
A.其相对分子质量为720 B.它是一种新型的化合物
C.它在纯净的氧气里完全燃烧时的生成物是二氧化碳
D.它和金刚石都是由碳元素组成的单质
5.下列几种情况，能证明“金刚石和石墨是由相同元素组成”的事实的是( )
A.它们的熔点相同 B.都不溶于水
C.完全燃烧后都得同一产物二氧化碳 D.石墨在一定条件下可转化为金刚石
6.根据下列实验现象推断，黑色粉末可能是( )
高温
红色粉末
澄清石灰水
黑色粉末
无色气体 白色沉淀
A.CuO和C B.Fe2O3和C C.CuO D.MnO2
7.1990年海湾战争引起科威特大量油井燃烧，造成严重的大气污染，据报道，有些地区降了黑雨。请你分析形成黑雨的重要污染物是( )

A.炭黑 B.二氧化碳 C.水蒸气 D.石墨
8.向红热的木炭中通入硫的蒸气，能发生反应生成一种叫二硫化碳的物质，推断这个反应的方程式为______________________________________________。

参考答案：
[基础训练]
1.A 2.D 3.B 4.C 5.A 6.石墨、金刚石、C60，金刚石，石墨，碳原子的排列方式不同，物质的组成和结构。
7.疏松多孔的，有毒气体，色素，异味
8.⑴黑色粉末变红色⑵澄清石灰水变浑浊
⑴C+2CuO2Cu+CO2↑⑵CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
[拓展探究]

1.
操作过程
实验现象
实验结论
用一个玻璃杯装2/3杯的水，往里滴入5~6滴的红墨水，搅拌。然后往里加入3~4块的木炭，放置一晚上
玻璃杯中红色的溶液变成无色
木炭具有吸附性，能吸附色素
结论：_木炭具有吸附性。 你的收获是(略)
2.
实验操作
实验现象
实验结论
①将活性炭与氧化铜以一定的比例(质量比1：14)混合均匀，往试管中加入2~3药匙该混合物，连接好装置(如图)

②先均匀加热，后对着药品部分加热
红色
铜
③将导气管插入澄清石灰水中
白色浑浊
二氧化碳
结论：碳具有还原性。
⑴防止集结在试管口的水珠倒流回试管底部，引起试管破裂。
⑵实验完毕，要先将导气管移出水面，然后停止加热，以防因热胀冷缩，水倒流回试管，引起试管破裂。
3.略
[反思评价]
小结：1.碳原子，单质
2.它们都具有疏松多孔的结构
3.常温下，高温下
4.性质，用途
自我评价：1.C 2.A 3.D 4.B 5.C 6.A 7.A 8.C+2SCS2