金剛石、石墨和C60

知識與技能

1．了解金剛石和石墨的物理性質和用途。

2．知道碳單質的化學性質。

過程與方法

通過對金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，懂得物質結構、性質和用途之間的關

系。

情感、態度與價值觀

通過對C60的發現及研究的介紹，學會用發展的眼光看問題，樹立物質性質決定用途的觀點。

重點金剛石、石墨和C60中原子排列方式的分析以及碳單質的化學性質。

難點碳跟某些氧化物的反應。

儀器：金剛石的分子模型、石墨的分子模型、C60的分子模型、玻璃刀、鉛筆芯、干電池、

石墨電極、導線、燈泡、小錐形瓶、試管(大小各1個)、鐵架臺、酒精燈、網罩、帶導管

的塞子、足球

藥品：紅墨水、烘烤過的木炭(活性炭)、木炭粉、CuO粉末、澄清石灰水

一、導入新課

師：我佃知道不同元素可以組成不同物質，同種元素能組成單質，那么同種元素能否組成

不同的物質呢？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(展示玻璃刀、C60的分子模型、鉛筆)。它們之間有什么聯系呢？這就是我們今天要學

習的內容。

二、推進新課

碳的單質

1．金剛石

師：展示金剛石及模型：

生：學生觀察金剛石樣品后，嘗試描述有關金剛石的物理性質：

金剛石是無色透明的固體，呈現正八面體結構。

師：金剛石可以用來切割玻璃、水泥，甚至大理石等建筑材料，制作鉆頭用于地質鉆探、開

采石油和打井等。金剛石是自然界中存在的最硬物質。

2．石墨

師：金剛石對光有折射和散射作用，但是同為碳元素組成的石墨，和金剛石相比外表要暗淡

許多。

師：展示石墨及模型：

師：(1)用手觸摸一下石墨，有什么感覺？(2)用石墨在紙上劃一下，會有什么現象？

生：(1)石墨很軟、有滑膩感。

(2)留下深灰色的痕跡。

師：石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細鱗片狀固體，常用石墨作鉛筆芯。此外，

石墨還具有優良的導電性能，用來制作石墨電極。

師：展示石墨的用途。投影課本上圖6－2。

實驗探究1：木炭和活性炭的吸附性

在兩個盛有半瓶水的小錐形瓶里，加入一滴紅墨水，使水略顯紅色，將研細的木炭倒入其

中一個小錐形瓶里，塞上塞子，充分振蕩后過濾，注意觀察帶紅色的水中顏色的變化。再與

另一個小錐形瓶中未加木炭的原溶液對比。

現象：紅色消失，液體變無色。

結論：紅墨水顏色的褪去是因為木炭的吸附作用。

師：木炭具有疏松多孔的結構，表面積大，具有較強的吸附性，因此能吸附一些食品和工業

產品里的色素。活性炭的吸附作用比木炭還強。

師：利用這一性質，活性炭會有什么用途？

生：制作防毒面具。

師：展示防毒面具圖片(濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的)。

師：木炭和活性炭的吸附作用還有哪些用途呢？

生：冰箱的除味劑、制糖工業的脫色劑、凈水器等。

3．C60

師：隨著科技的發展，新形態的碳單質逐漸被人們發現，其中取得重要進展的是C60分子，

另外還有碳納米管。

師：展示C60分子模型：

師：(1)C60的分子結構和什么相似？

(2)C60是單質還是化合物？

(3)C60中60表示什么？

生：(1)C60分子結構和足球相似。

(2)它是一種單質。

(3)一個C60分子中含有60個碳原子。

師：這種足球結構的碳分子很穩定。目前，人們正在迸一步地研究C60分子的結構和性質，

以及其在材料科學、超導體等方面的應用。

師：出示資料：C60在以下幾個方面也具有廣泛的應用前景：①氣體的貯存；②有感覺功能

的傳感器；③增強金屬的強度；④新型的催化劑；⑤光學應用等。

隨著科學技術的發展，碳單質不斷被發現，碳單質的用途也將不斷擴大。除C60外，一些新

的單質碳也相繼被發現，如：C70、C240、C540等。20世紀90年代初，科學家又致力于一種新

型的納米材料——納米碳管的研究。

師：金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質，物理性質為什么有這么大的差異呢？

生：三種碳的單質中碳原子的排列不同造成了性質上的差異。

決定決定

物質的結構反映物質的性質反映物質的用途

單質碳的化學性質——常溫下不活潑

師：投影資料：我國古代一些書法家、畫家用墨書寫或繪制的字畫能保存很長時間而不變色。

師：這說明了什么？

生：常溫下，碳的化學性質不活潑。

師：若升高溫度，又如何呢？

師：寫出木炭在氧氣中充分燃燒時的化學方程式。

點燃

生：C＋O2=====CO2

師：當碳不充分燃燒時，生成一氧化碳。

點燃

師：跟氧氣反應：C＋O2=====CO2(充分燃燒)

點燃

2C＋O2=====2CO(不充分燃燒)

師：碳在高溫時還有重要的性質。

師：把經過烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管，并將試管固定在鐵

架臺上，試管口裝有通入澄清石灰水的導管(如下圖)，用酒精燈(可加網罩以使火焰集中并

提高溫度)加熱混合物幾分鐘。然后先撤出導氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙

上。觀察現象并分析。

生：交流現象：澄清石灰水變渾濁，試管粉末中有紅色物質。

分析得出產物為二氧化碳、銅。

師：上述反應的反應物、生成物、條件都已確定，你能寫出反應的化學方程式嗎？

高溫

生：2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑

師：從分子組成上看CuO轉變為Cu，發生了什么變化？是誰導致了這種變化？

生：CuO轉變為Cu失去了氧，是碳奪走了CuO中的氧。

師：還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應。

還原性：能奪走含氧化合物里氧的物質具有還原性。

練習：焦炭在工業上可用來煉鐵：

高溫

2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑

師：這個反應是否是還原反應？若屬于還原反應，哪種物質具有還原性？

生：此反應是還原反應，其中碳具有還原性。

師：工業上常利用碳的還原性，制取多種金屬。

第六單元碳和碳的氧化物

課題1金剛石、石墨和C60

一、碳的單質

1．金剛石

很硬，可用來切割玻璃

2．石墨

很軟，有良好的導電性

3．C60

物質的結構、性質和用途之間的關系：

決定決定

結構體現性質體現用途

二、單質碳的化學性質

1．高溫下，碳能跟多種物質反應。

點燃

(1)跟氧氣反應：C＋O2=====CO2(充分燃燒)

點燃

2C＋O2=====2CO(不充分燃燒)

高溫

(2)跟某些氧化物反應：2Fe2O3＋3C=====4Fe＋3CO2↑

2．還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應。

還原性：能奪走含氧化合物里氧的物質具有還原性。

穩定性：常溫下，碳的化學性質不活潑

點燃

跟氧氣反應：C＋O2=====CO2

（充分燃燒）

可燃性

碳

點燃

的跟氧氣反應：2C＋O2=====2CO

化（不充分燃燒）

3.

學高溫

性2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑

質

還原性高溫

CO2＋C=====2CO

高