《碳的单质》 导学案

《碳的单质》导学案
一、学习目标
1、了解碳单质的物理性质和用途。

2、理解碳单质的化学性质。

3、认识碳单质的结构与性质之间的关系。

二、重点难点
1、重点
（1）金刚石、石墨和 C60 的物理性质和用途。

（2）碳单质的化学性质。

2、难点
（1）碳单质的结构与性质之间的关系。

（2）碳与某些氧化物的反应。

三、知识梳理
（一）碳单质的种类
碳元素可以组成多种单质，如金刚石、石墨和 C60 等。

1、金刚石
（1）物理性质：无色透明、正八面体形状的固体，是天然存在的最硬的物质。

（2）用途：用于裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层等。

2、石墨
（1）物理性质：深灰色，有金属光泽，不透明的细鳞片状固体，质软，有滑腻感，具有良好的导电性。

（2）用途：可用于制铅笔芯、电极、润滑剂等。

3、 C60
（1）结构：由 60 个碳原子构成的分子，形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。

（2）用途：应用于材料科学、超导体等方面。

（二）碳单质的物理性质差异的原因
金刚石、石墨和 C60 等碳单质的物理性质存在很大差异，是因为碳原子的排列方式不同。

（三）碳单质的化学性质
1、稳定性
在常温下，碳的化学性质不活泼。

2、可燃性
（1）氧气充足时，碳燃烧生成二氧化碳，化学方程式为：C ＋ O2 点燃 CO2 。

（2）氧气不充足时，碳燃烧生成一氧化碳，化学方程式为：2C ＋O2 点燃 2CO 。

3、还原性
（1）木炭还原氧化铜
实验现象：黑色粉末逐渐变成红色，澄清石灰水变浑浊。

化学方程式：C ＋ 2CuO 高温 2Cu ＋CO2↑ 。

（2）焦炭还原氧化铁
化学方程式：3C ＋ 2Fe2O3 高温 4Fe ＋3CO2↑ 。

四、典型例题
例 1：下列关于碳单质的说法中，错误的是（）
A 金刚石是自然界中最硬的物质
B 石墨具有良好的导电性
C C60 是由 60 个碳原子构成的单质分子，其相对分子质量为 720
D 碳单质在常温下化学性质活泼
解析：D 选项错误，在常温下，碳的化学性质不活泼。

A 选项，金刚石是天然存在的最硬的物质，A 正确；B 选项，石墨具有良好的导
电性，B 正确；C 选项，C60 是由 60 个碳原子构成的分子，其相对分子质量为 60×12 ＝ 720，C 正确。

答案选 D。

例 2：在密闭容器中，将一定质量的碳与过量的氧气反应，生成的气体质量（）
A 等于碳的质量
B 大于碳的质量
C 小于碳的质量
D 无法确定
解析：碳在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体。

根据质量守恒定律，参加化学反应的碳和氧气的质量总和等于生成的二氧化碳的质量。

因为氧气是过量的，所以生成的二氧化碳气体的质量大于碳的质量。

答案选 B。

五、课堂练习
1、铅笔芯的主要成分是（）
A 金刚石
B 石墨
C 木炭
D C60
2、下列物质的用途与其化学性质有关的是（）
A 用金刚石切割玻璃
B 用石墨作电极
C 用活性炭吸附异味
D 用焦炭冶炼金属
3、写出碳在高温下还原二氧化碳的化学方程式：＿
_______________。

六、课后作业
1、复习本节课所学内容，整理笔记。

2、完成课本后的相关习题。

3、查阅资料，了解更多关于碳单质的新应用和研究进展。

七、拓展延伸
随着科学技术的不断发展，人们对碳单质的研究越来越深入。

除了
常见的金刚石、石墨和 C60 外，还发现了一些新型的碳单质，如石墨烯。

石墨烯是一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二
维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳
加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被誉
为“新材料之王”。

相信在未来，碳单质将会在更多领域发挥重要作用，为人类的发展做出更大的贡献。