4.2碳 同素异形体
沪教课标版九年级化学上册 4.2碳——同素异形体 课件
2、由同一种元素组成的物质一定是纯净物。
因此同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物） 也可以是几种单质所形成的混合物。
3、臭氧变为氧气,发生的是化学变化。
臭氧和氧气量杂质组成
木炭、炭黑、焦炭、活性炭
吸附作用：气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的作用 是物理变化
4、某自来水厂为了减少自来水中的某些杂质对人体 的危害，用活性炭代替明矾，因为活性炭具有_吸__附___ 性。
5、战争中空军袭击发电厂时，曾使用 “石墨炸弹”。 这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状石墨覆盖在发电厂的
设备上，使设备短路而停电。这是利用了石墨的_C_____。
A. 可燃性 B. 还原性 C. 导电性 D. 润滑性
一:金刚石 石墨 4.2-1 碳 同素异形体
实验探究
实验
现象
结论
1、用金刚钻在玻 金刚钻留下很深的 璃片上划一下；2、 划痕, 刀片在玻璃片上划 刀片没有留下划痕 一下；3、铅笔芯 铅笔芯没有留下划 在玻璃片上划一下。痕
金刚石质硬 石墨软
1、用小刀削下一 些铅笔芯；2、用 手触摸铅笔芯。
用２Ｂ铅笔芯串联 一个电路
吸附剂
焦炭 冶炼金属、生产水煤气（H2+CO） 炭黑 油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂
1、下列物质中，属于同素异形体的是__C_____。
A. 甲烷和金刚石 B. 一氧化碳和二氧化碳 C. 金刚石、石墨和C60 D. 白磷和五氧化二磷
2、金刚石和石墨的物理性质有很大的差异的原因是_C__
A.金刚石不含杂质，而石墨含杂质
2、同素异形体
由同一种元素形成的多种单质，叫做这种元素的同素异形体。
3、碳的同素异形体
金刚石、石墨、C60
第四单元碳教案
第四单元4.2 碳同素异形体一、课题分析本课题是初中化学第四单元课题之一。
碳是重要的化学元素，在生活中有着广泛的应用。
前面学习了物质构成的奥秘，使本单元的高度上升了一个新台阶。
本课题包括两部分内容：一部分介绍碳单质，主要介绍了金刚石、石墨、C60、木炭及活性炭的重要物理性质、结构特点和用途；另一部分介绍碳的化学性质，常温下稳定，加热或高温下可以和氧气及某些氧化物等物质起反应。
二、三维目标1. 知识与技能（1）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；（2）了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途；了解木炭和活性炭具有吸附性；（3）通过对金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式及空间结构的分析，知道物质的结构、性质和用途三者之间的相互关系；（4）知道碳单质的化学性质。
2.过程与方法（1）通过木炭（或活性炭）吸附作用演示实验的探究，让学生知道对比实验是研究问题的常用的方法；（2）学会分析、归纳展示或演示的资料。
能认真观察实验现象，并对现象进行分析归纳，总结出重要的知识点；（3）通过对金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式及空间结构的分析，懂得物质结构、性质和用途之间的关系。
3.情感态度与价值观（1）通过对碳单质新的形态的发现及其简单的介绍，学生能以发展的观点看待碳的单质，认识科学的发展具有阶段性和局限性，树立物质的性质决定用途的观点。
（2）提高学习化学的兴趣,确定学习化学的志向。
三、教学重点（1）碳单质的化学性质;（2) 物质的结构、性质和用途三者之间的相互关系。
四、教学难点(1)碳跟某些氧化物的反应---------碳的还原性(2)理解还原反应和氧化反应五、教学过程[新课导入]通过前一段时间的学习我们了解到物质都是由元素组成的，已经被发现的元素有100多种，这些元素通过不同的方式组成了我们绚丽多彩的物质世界。
仡今为止，我们发现和发明的物质已经超过了3000万种。
凡是涉及到我们身边比较重要的物质时一定是学习的重点。
4.2(1)碳 同素异形体资料
碳
一、自然界中碳的单质：
1、金刚石 2、石墨 3、C60
4、无定形碳 碳元素的同素异形体
Байду номын сангаас
金刚石（C）
无色透明晶体
石墨（C）
灰黑色鳞片状固体 自然界最软的 物质之一
富勒烯 （C60）
色、态 硬度
自然界最硬的物质
导电、导热性
熔点 用途
不导电，不导热
有良好导电、 导热性
熔点高 铅笔芯、电极、 石墨坩埚、 润滑剂
超导、 强磁性、 耐高压等
熔点高 装饰品、 钻头、 切割玻璃
差异原因
碳原子的排列不同
金刚石
石墨
石墨的性质及用途：
用途
性质
铅笔芯——— 软 电极————导电 石墨坩埚—— 熔点高、导热 润滑剂——— 滑腻感
1.碳家族中，C60的分子结构形似足球（如下图所 示）。关于C60的说法中，错误的是（ ）。 A．它是一种单质 B．每个C60 分子由60个碳原子构成 C．C60的相对分子质量是720克 D．它完全燃烧后的产物是CO2
8.黑色粉末A与木炭粉在高温下发生反应，有如下的转化关系， 其中C是没有颜色、没有气味的气体，能使澄清石灰水变浑浊。
试回答： ① 根据反应现象推断（用化学式表示）：黑色粉末A是 红色固体B是 （22） 无色气体C是 （23） 。
（21）
三、单质碳的化学性质：
1、常温下，稳定性
例：记录档案文件时，常用碳素墨水
2、可燃性 点燃 C+O2 → CO2
点燃
实验现象：在空气中红热，氧气中比 空气中旺，发白光，放出热量，生成 的气体使石灰水变浑浊。
2C+O2 （不足）→ 2CO
沪教版化学九年级上册教案：4-2 碳 同素异形体(1)
4.2 碳同素异形体（1）
一．教学目标：
1.知识与技能：
（1）知道金刚石和石墨互为碳元素的同素异形体。
（2）知道同素异形现象以及几组常见的同素异形体。
（3）知道木炭和活性炭的吸附能力。
2.过程与方法：
通过投影照片以及演示实验，使学生知道同素异形现象和常见的同素异形体，知道木炭和活性炭的吸附作用。
3.情感态度与价值观：
（1）培养学生观察实验的能力。
（2）培养学生的概括总结能力。
二．教学重点与难点：
1.重点：同素异形体和同素异形现象概念的辨析。
2.难点：同素异形体和同素异形现象概念的辨析和实际应用解题。
三．教学过程：。
4.2碳 第1课时 碳 同素异形体
4.2 碳（共3课时）第1课时碳同素异形体一、设计思想碳与同素异形体是学生既熟悉又陌生的知识，且知识点多而杂，由于学生知识结构与经验的限制，不能系统地研究。
因此，教学设计时，重点是通过学生熟悉的生活事例，结合学生不熟悉的实验，引发学生的学习兴趣与探索的动力，再通过比较、归纳帮助学生把多而杂的知识条理化、结构化，减轻学生记忆负担，学习比较、归纳、整理化学知识的方法。
二、教学目标1. 知识与技能（1）知道金刚石、石墨、C60的物理性质，主要用途；（2）知道同素异形现象、同素异形体概念；（3）知道木炭、活性炭等无定形碳的吸附性与用途；（4）理解碳的化学性质──稳定性、可燃性、还原性。
2. 过程与方法（1）通过碳与氧在不同条件下反应的产物不同，初步形成化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学科思想方法；（2）通过对金刚石、石墨和C60的学习，初步认识共性、个性关系。
3. 情感态度与价值观（1）通过金刚石、石墨、C60、木炭、活性炭的学习，体验化学与生活、生产的密切联系，感悟化学的魅力；（2）通过木炭、活性炭吸附作用的实验，体验生活与环保离不开化学，增强环保意识。
三、重点和难点教学重点：木炭（活性炭）吸附性与用途；碳的化学性质教学难点：同素异形体概念、碳的化学性质四、教学用品药品：炭粉、氧化铜、澄清石灰水、红墨水、木炭、二氧化氮等仪器：大试管、铁架台、酒精喷灯、带导管的单孔塞、烧杯、集气瓶等媒体：电脑、投影仪五、教学流程1. 流程图2. 流程说明[1] 投影：晶莹璀灿的金刚石、电池中石墨电极、防毒面具中的活性炭、碳纳米管（C 60）、高炉炼铁（焦碳）等图片，以及铅笔来历的资料引入课题。
[3] 实验1．用金刚石切割刀，切割玻璃；实验2．用小刀削一些2B 铅笔芯，用手触摸铅笔芯；实验3．用2B 铅笔芯串联一个电路，观察电灯是否发光；实验4．在盛有红墨水的烧杯中加活性炭，观察溶液颜色变化[4] 阅读课本P105-107金刚石和石墨等物质性质、用途，讨论组成结构、性质、用途关系。
碳的同素异性体
4.2-1 碳的单质同素异形体（学案）学习目标（1）知道金刚石、石墨、C60的物理性质，主要用途；会跟据性质判断用途。
（2）知道同素异形现象、同素异形体概念。
（3）知道木炭、活性炭等无定形碳的吸附性与用途。
学习过程一、探究学习【问题情境】铅笔芯的成分是什么？金刚石是由什么成份组成的？它们的性质相同吗？【探究活动一：实验探究】石墨和金刚石的性质相同吗？60让我们带着下面二个问题，阅读课本P105-107金刚石和石墨等物质性质、用途1．金刚石和石墨等物质具体有那些物理性质？又有那些用途？2．金刚石和石墨物理性质上为什么有那么大的差异？【归纳】同素异形现象：1、同素异形现象：元素能够形成的，这种现象就叫做同素异形现象。
2、同素异形体：互称为同素异形体。
3、金刚石和石墨物理性质不同的原因是【知识运用】下列说法是否正确？为什么？1、现在已发现110多种元素，所以世界上只存在110多种单质。
2、由同一种元素组成的物质一定是纯净物。
3、臭氧变为氧气,发生的是化学变化。
【迁移运用】其他元素的同素异形体还有【探究活动三：实验探究】木炭、活性炭的吸附性实验1、：将红墨水流过活性炭中，看到的现象实验2、：将木炭放入装有二氧化氮的集气瓶当中，看到的现象是得出结论：通过以上两个实验，知道红墨水和木炭具有。
（一）、填空题1、由碳元素组成的单质有_________和________，它们互为_____________；2、活性炭具有性的特点，可用它来作净水剂和冰箱的除味剂；利用石墨具有性的特点，可作干电池的电极；利用金刚石的特点，可用来作钻探机上的钻头。
具有类似足球的三维空心球状结构的单质碳是___。
（三）、选择题1、下列各组物质中，属于同一种物质的是……………………………………………（）A．金刚石、石墨 B．臭氧、氧气 C．食盐、食盐水 D．熟石灰、氢氧化钙2、下列物质中，属于同素异形体的是…………………………………………………（）A．一氧化碳和二氧化碳 B．水和冰 C．氧气和液氧 D．金刚石、石墨、C603、下列关于金刚石和石墨的说法，不正确的是………………………………………（）A．它们都是由碳元素组成的单质 B．它们都是电的良导体C．金刚石质硬，石墨质软 D．都是以游离态存在的碳4、C60是科学家们新发现的一种分子，具有类似足球的空心状结构，是固态碳的第三种结构形式。
沪教版(上海)初中化学九年级第一学期4.2碳同素异形体学案
碳 同素异形体【学习目标】1．知道金刚石、石墨、C 60的物理性质、主要用途。
2．知道同素异形现象、同素异形体概念，以及碳元素、氧元素的同素异形体。
3．知道木炭、活性炭的吸附性与用途。
【学习重点、难点】同素异形现象、同素异形体概念； 木炭、活性炭的吸附性与用途； 【课堂练习】 一、 形成性练习1．金刚石、石墨、C 60 （选择填空）性质：①无色透明 ②深灰黑色不透明 ③细鳞片状 ④润滑性 ⑤折光率高⑥熔点高（耐高温） ⑦导电性 ⑧最硬的矿物用途： a.铅芯 b.润滑剂 c.钻石 d.电极 e.切割玻璃、大理石f.熔融金属的坩埚g.超导材料 组成元素结构 性质用途金刚石石墨C 60结构图：AB C用途）（）（性质→←练习1、完成下列物质的性质与用途配对连线石墨电极··熔点高金刚石刻刀··润滑性石墨坩埚··能导电石墨滑块··硬度大铅芯··折光率高钻石··色黑、质软2．同素异形现象：由_____________组成____________的现象。
________、________、__________互为碳元素的同素异形体。
________、________互为氧元素的同素异形体。
练习2、下列各组物质中属于同素异形体的是（）A．汞和水银B．一氧化碳和二氧化碳C．水和双氧水D．氧气和液氧E．金刚石和足球烯C60F．臭氧和氧气3．无定形碳木炭、焦炭、活性炭、炭黑都是无定形碳，它们都属于_________（填纯净物或混合物）。
活性炭具有_________性（________性质），常用作_______________________________。
二、反馈性练习1、金刚石、石墨互称碳元素的____________________。
2、下列物质的性质与用途对应关系正确的是（）A．石墨导电——铅芯B．石墨耐高温——坩埚C．金刚石坚硬——钻石D．石墨具有润滑性——干电池电极3、为了除去水中的异味，可以选用___________（填物质名称），因为它具有_________性。
沪教版(上海)初中化学九年级第一学期 4.2 碳 同素异形体 课件
石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质 ，为什么物理性质有这么大的差异？
金刚石
石墨
空间骨架结构
平面层状结构
金刚石和石墨的物理性质不 同是由于_碳__原__子__排___列__不__同。
3、碳60 富勒烯
•有很多独特的性质， 用于超导材料
美国万国博览馆
C60
C60是一种由60个碳原子构成的分子，形似 足球，性质很稳定。又名足球烯，富勒烯。
灰色
质软
石墨
导电导
热性好
滑
透明 坚硬
金刚石
导电导 热性差
折光 率好
巩固练习
1、天然物质中最坚硬的是（填名称） 金__刚__石__，与其成分相同的最软的矿物之一 是（填名称）_石__墨___，它们的化学式都是 __C___。
2、金刚石的用途是（ AC ），石墨的用 途是（BDEF）。 A. 做钻头； B. 做铅笔芯； C. 制成钻石； D. 做高温电极； E．做高温润滑剂；F. 制成坩埚。
• 劳拉夫人有一件价值连城的宝物——天然钻 石天使之泪，在灯光的照耀下，每一个切割 面都放射出炫目的光彩，非常迷人，收藏家 们都希望拥有它。汪洋大盗杰米和乔治也盯 上了这件宝物，经过多方打探，了解到这件 宝物就存放在劳拉夫人的金银宫的地下室的 保险柜里。
• 对于杰米和乔治来说，躲过金银宫的安 保系统简直是小菜一碟。只是保险柜有 点难以对付。左思右想，他们决定用喷 灯直接切开保险柜来获取宝石。一切正 如他们预想的一样顺利，可是他们没有 想到的是：打开保险柜，发现里面居然 什么也没有！
庞大的碳氏家族
纳米碳管
一、探究金刚石、石墨的组成
• 1796年，英国伦敦有位化学家，别出心 裁地燃烧钻石
• 闪光的钻石竟然变成了二氧化碳
沪教版九年级上册初中化学《4.燃料及其燃烧 4.2碳 碳同素异形体》_10
4.2(1)碳的单质教学设计一、教材分析1．课标要求2．分析本课时的学习内容在本章节、教材中的位置和作用本节课是第四章第二节《碳》的第一课时，通过这节课想让学生对碳单质的物理性质、用途和化学性质有一个初步的理解。
学生在学习过程中会时时体会到化学与社会的关系、化学与生活的关系，激发学生学习化学的兴趣。
在落实金刚石、石墨、C60和无定形碳的结构、性质及用途的同时，学生会感受到“结构决定性质，性质决定用途”的学科思想。
同时这节课的内容为后面学习一氧化碳的可燃性和还原性打下基础。
二、教学设计说明课的开头，通过创设情境，激发学生对“炭”产生探究的兴趣,然后介绍四种无定形碳。
在这个环节通过照片和实验，使学生了解活性炭具有吸附性。
然后由“无定形碳是不纯净的碳”话锋一转，开始介绍纯净的碳：金刚石、石墨、C60。
在这个环节中，例举了很多生活中的实例，是想让学生在学习过程中体验化学与社会的关系、化学与生活的联系，激发学生学好化学的热情。
第三个环节，将学生的目光引向碳单质的内部结构，通过展示、对比分析模型，引导学生发现物质的结构和性质之间的关系。
最后一个环节，学习碳的化学性质。
通过学生亲自动手做实验，学生对高温下碳具有亲氧性会有更深刻的体验。
通过展示钻石和我国古代书法作品的图片，得到碳在常温下稳定的感性理解，进一步确定化学反应的条件观。
三、学情分析学生在生活中对金刚石和石墨的性质和用途有一定的了解，但并不全面。
感性上知道性质和用途之间存有一定联系，但不能准确表达。
学生喜欢实验，喜欢动手做实验，有一定的逻辑思维水平。
四、教学目标1．知识与技能（1）知道活性炭、木炭的吸附性及用途（2）知道金刚石、石墨和C60的微观构成、物理性质和用途；（3）掌握碳单质的化学性质。
2．过程与方法（1）使用比较、归纳等方法对获取的信息实行加工；（2）通过实验探究过程，提升实验的观察与分析水平。
3．情感态度与价值观（1）感受化学与生活、化学与社会发展的关系，进一步体会化学使生活更美好，提升学习化学的兴趣；（2）能以发展的观点看待碳的单质，体会结构决定性质、性质决定用途的化学学科思想。
4.2 碳
4.2 碳一、同素异形现象：一种元素形成几种单质的现象.1、同素异形体：由同一种元素组成的不同单质.2、常见的同素异形体.（1）碳元素的同素异形体：金刚石、石墨、足球烯（C 60）.（2）氧元素的同素异形体：氧气、臭氧.（3）磷元素的同素异形体：红磷、白磷.二、金刚石、石墨、碳60的物理性质和用途.物理性质 用途 金刚石 无色透明的固体 折光性强.作装饰品. 硬度大.刻划玻璃，作砂轮. 石墨灰黑色不透明固体 很软，有滑腻感. 作铅笔芯，润滑剂. 导电性很好. 作电极. 碳60 有很多独特的性质. 用于超导体等很多方面.性质 用途三、探究金刚石（或石墨）有且仅有碳元素组成的方法取一定量的金刚石（或石墨）放入纯氧中燃烧，将燃烧后的气体通入足量的澄清石灰水中，石灰水增加的质量就是生成的二氧化碳的质量，并计算出二氧化碳中碳元素的质量，如果等于金刚石（或石墨）的质量，说明金刚石（或石墨）有且仅有碳元素组成。
四、无定形碳——木炭、活性炭、焦炭、炭黑1、定义：由石墨的微小晶体和少量杂志组成的物质.2、木炭（1）色、态：灰黑色、多孔固体.（2）制法：木材干馏（隔绝空气加强热）.（3）特性：a.吸附性吸附作用：气体或溶液里的物质被吸在固体表面的作用.b.可燃性（4）用途：做燃料、制火药、做食品工业的吸附剂.3、活性炭（1）色、态：黑色、多孔性颗粒或粉末.（2）制法：木炭 活性炭.（3）特性：强吸附性.（4）用途：净化水、用于防毒面具、作吸附剂、脱色剂.决定强热 水蒸气 反映4、焦炭（1）色、态：浅灰色、多孔固体、质地坚硬.（2）制法：烟煤干馏.（3）特性：还原性.C+H 2O 2Cu+CO 2↑ （4）用途：冶炼金属、化工原料、生产水煤气.5、炭黑（1）色、态：非常细的黑色粉末.（2）制法：含碳化物不完全燃烧.（3）特性：有滑腻感.（4）用途：黑色颜料、用作墨汁、橡胶填料.五、碳的化学性质1、稳定性：常温下碳的化学性质稳定.2、可燃性.（1）碳完全燃烧：C+O 2 CO 2（2）碳不完全燃烧：2C+O 2 2CO3、还原性（1）炭粉还原氧化铜.C+2Cu 2Cu+CO 2↑实验现象：黑色粉末变成亮红色，生成使澄清石灰水变浑浊的气体.（固体的质量减少了）.（2）工业制煤气.C+CO 2 2CO（3）工业制水煤气.C+H 2O H 2+CO4、氧化——还原反应（从得失氧的角度分析）.（1）氧化反应： 反应物得氧的反应.还原反应： 反应物失氧的反应.（2）氧化剂： 失氧的反应物.还原剂： 得氧的反应物.（3）常见的：氧化剂： O 2、CuO 等.还原剂： H 2、C 、CO 等. 点燃 点燃 高温 高温 高温 点燃六、二氧化碳与一氧化碳的物理性质比较1、气体的收集方法.（1）二氧化碳一般只能用向上排空气法收集.因为二氧化碳的密度比空气大，且它可溶于水并会与水发生反应.（2）一氧化碳一般只能用排水集气法收集.因为它难溶于水，且它的密度与空气非常接近.2、固态二氧化碳（俗称“干冰”）的特性.干冰易升华，升华时吸热.七、二氧化碳的化学性质1、通常情况下，它既不燃烧，也不支持燃烧，还不供给呼吸.2、二氧化碳能与水反应生成碳酸.实验：往紫色石蕊试液中通入二氧化碳，并加热反应后的液体.现象：紫色石蕊试液先变红再变回紫色.CO 2+H 2O H 2CO 3 (化合反应)涉及的方程式： H 2CO 3 CO 2↑+H 2O (分解反应)3、二氧化碳能与氢氧化钙反应.实验：往澄清石灰水中连续不断的通入二氧化碳.现象：澄清石灰水变浑浊后，又变澄清.Ca(OH)2+CO 2 CaCO 3↓+H 2O涉及的方程式：CaCO 3+H 2O+CO 2 Ca(HCO 3)2（当二氧化碳与氧化钙的物质的量之比大于2:1时，才发生以上实验现象）.4、氧化性.（1）工业制煤气.C+CO 2 2CO（2）镁条在二氧化碳中燃烧.2Mg+CO 2 2MgO+C八、一氧化碳的化学性质1、毒性：一氧化碳跟血液里的血红白蛋迅速结合.2、可燃性.2CO+O 2 2CO 2实验现象：纯净的一氧化碳能安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，并放出大量的热.3、还原性.（1）一氧化碳还原氧化铜.化学方程式：CO+CuO Cu+CO 2实验现象：黑色粉末变成亮红色，并产生使澄清石灰水变浑浊的气体. △ 高温 点燃 点燃 △实验步骤： （气—热—热—气—尾气处理）①先通CO ，排尽空气.②加热反应.③停止加热，继续通CO 至硬质玻璃管冷却.④停止通CO.⑤尾气处理，防止多余的CO 污染空气.①和②不能颠倒的原因：防止CO 与空气混合受热发生爆炸.③和④不能颠倒的原因：防止生成的Cu 重新被氧化.（2）一氧化碳还原氧化铁.化学方程式：3CO+Fe 2O 3 2Fe+3CO4、一氧化碳不与水反应.5、一氧化碳不与氢氧化钙反应.九、二氧化碳和一氧化碳的用途1、CO 2的用途：灭火、制汽水、人工降雨、作制冷剂、植物光合作用的原料.2、CO 的用途：冶炼金属、气体燃烧、制多种化工产品.十、碳酸钙1、主要存在于：大理石、石灰石、冰洲石、白垩、水垢、贝壳、蛋壳等.2、碳酸钙的性质.（1）物理性质：难溶于水的白色固体.（2）化学性质：①高温易分解.煅烧大理石：CaCO 3 CaO+CO 2↑ （分解反应）实验现象：大理石表面变白、疏松了.②能与稀盐酸反应.CaCO 3 +2HCl CaCl 2+H 2O+CO 2↑ （复分解反应）3、碳酸钙的用途：作建筑材料、制水泥、炼铁、制玻璃等.4、溶洞的形成.CaCO 3 +H 2O+CO 2 Ca(HCO 3)2Ca(HCO 3)2 CaCO 3 ↓+H 2O+CO 2 ↑ 高温 高温 △。
4.2-1 碳
(2) 石墨 视频
阅读p99“动手做实验” 石墨是自然界最软的物质之一
“用小刀削一些铅笔芯，触摸铅笔芯粉末” • 用途 1：作笔芯
石墨的结构
有滑腻感
• “用铅笔芯串联成一个电路，观察灯泡是否明亮” 石墨能导电
熔点高
金刚石与石墨的物理性质
物质性质 石 墨 用途
质地软 导电 熔点高
制笔芯 高温坩埚 电极
金 刚 石
钻探 是最硬的 切削金属和玻璃 天然物质 制钻石
(3) 富勒烯
碳元素组成的第三
种单质 化学式：C60
判断：同素异形体
金刚石、石墨、富勒烯 一氧化碳、二氧化碳 红磷、白磷 水、双氧水 氧气、臭氧
√ × √ × √
4.2 碳
一、碳
同素异形体
1.碳是组成物质的重要元素。
自然界里含碳元素的单质和化合物占物质 2.碳的单质 总数的90%以上。 转化 金刚石和石墨 富勒烯 3.同素异形体：同种元素组成的不同的单质。 4.无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质组成
木炭、活性炭、焦炭、炭黑
(1) 金刚石
阅读p98 “动手做实验” 金刚石是天然物质里最硬的物质 • 用途 1：切割玻璃 “扶南出金刚，生水底石上，如钟乳状， 体似紫石英，可以刻玉，人没水取之，虽 用途 2：制成钻石 铁锤击之亦不伤。” 金刚石的结构
碳的同素异形体与结构
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01
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02
碳的同素异形 体
03
碳的同素异形 体结构
04
碳的同素异形 体性质
05
碳的同素异形 体应用
01 添加章节标题
02 碳的同素异形体
石墨
石墨具有良好的导电性和润 滑性
碳纳米管：管状结构，由单层或多 层石墨烯卷曲而成
分子结构
石墨的分子结构是层状结构， 每一层原子呈平面排列
碳的同素异形体由碳原子以 不同的方式排列组合而成
金刚石的分子结构是立体结 构，每个碳原子与其他四个
碳原子形成正四面体
富勒烯的分子结构是球状结 构，由多个六元环组成
原子结构
碳原子的电子排布：1s22s22p2 碳原子的电子云分布：在碳原子周围形成四个电子云 碳原子的成键方式：形成四个共价键，形成有机物的基本骨架 碳原子的杂化方式：sp3、sp2、sp杂化，形成不同结构的碳同素异形体
碳纳米管的应用： 在复合材料、传感 器、场发射器件等 领域有重要应用。
生物医学应用
石墨烯在生物医学领域的应用，如药物传递和癌症治疗 富勒烯作为生物医学成像和诊断工具 碳纳米管在生物医学领域的应用，如药物传递和基因治疗 碳纳米管在生物医学领域的应用，如组织工程和再生医学
环境应用
碳纳米管用于制造高效能吸附剂，用于处理水体中的重金属离子 富勒烯作为光催化剂，可用于降解有机污染物 石墨烯用于制备高效电极材料，应用于电化学传感器和电池领域 金刚石用于制造高效热导材料，应用于电子器件散热和太阳能利用领域
荧光性质
碳纳米管：用于增强塑料、 电池和传感器等产品的性能
沪教版九年级上册初中化学《4.燃料及其燃烧 4.2碳 碳同素异形体》_4
碳同素异形体
一、教学目标
1. 知识与技能
（1）知道金刚石、石墨、C60的物理性质，主要用途；
（2）知道同素异形现象、同素异形体概念；
（3）知道木炭、活性炭等无定形碳的吸附性与用途；
（4）理解碳的化学性质──稳定性、可燃性、还原性。
（1）通过碳与氧在不同条件下反应的产物不同，初步形成化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学科思想方法；
（2）通过对金刚石、石墨和C60的学习，初步理解共性、个性关系。
3. 情感态度与价值观
（1）通过金刚石、石墨、C60、木炭、活性炭的学习，体验化学与生活、生产的密切联系，感悟化学的魅力；
（2）通过木炭、活性炭吸附作用的实验，体验生活与环保离不开化学，增强环保意识。
二、重点和难点
教学重点：木炭（活性炭）吸附性与用途；碳的化学性质
教学难点：同素异形体概念、碳的化学性质
2CO
2. 主要板书
CO
2 2CO。
【无机化学】碳的同素异形体
【无机化学】碳的同素异形体碳有多种同素异形体：金刚石、六方金刚石（发现于陨石）、六方石墨、三方石墨、白碳、球碳、管碳等，但以石墨为主。
在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式相互连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。
每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。
由于金刚石晶体中C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度最大，熔点极高，而且不导电。
在工业上主要用于制造钻探用的钻探和磨削工具，形成完整的金刚石还用于制造首饰等。
石墨具有层状结构，层内每个碳原子以SP2杂化轨道和邻近的3个碳原子形成共价σ单键，核间距为142pm。
同层中每个碳原子均余下一个未参与杂化的P轨道，并占有一个未成对的P电子，这种碳原子中的P轨道相互叠加，形成一个垂直于σ键平面的m中心m电子的大π键。
这些离域的电子可以在整个平面层中活动，所以石墨具有层向的良好的导电、导热性。
石墨的层与层之间的距离较大（335pm），是以范德华力结合，很容易沿着与层平行的方向滑动、裂解，因此石墨质软且具有润滑性。
所以用它制造电极和高温热电偶，坩埚和冷凝器等化工设备，火箭发动机喷嘴和宇宙飞船、导弹的某些部件，在核反应堆中做中子减速剂及防射线材料等，石墨粉可用作润滑剂、颜料和铅笔芯。
自然界有金刚石和石墨矿，大量的工业用的石墨和金刚石是人工制造的。
人造石墨是用石油、焦炭和煤焦油或沥青，经过成型烘干，最后在真空电炉中加热到3273K左右得到的。
高温条件有利于使石墨转变为金刚石。
工业上就是利用高温（1273℃）、高压以Co或Ni为催化剂，大量生产人造金刚石。
C60是由60个碳原子相互联结的多边形所构成的近乎球形的分子，是碳单质的一种新的存在形式。
它的结构由于像著名建筑师布朗明斯特·富乐所设计的一个博览会建筑圆顶，所以C60又叫“富勒烯”或“布基球”。
在种类繁多的碳原子簇中，以C60研究的最为深入，因为它最稳定。
沪教版九年级上册初中化学《4.燃料及其燃烧4.2碳碳同素异形体》6
教课目的教课要点教课难点教课技术教课方法教课环节碳单质同素异形体1〕认识碳的几种单质，知道同素异形体的观点知识与技术2〕理解无定形碳及活性炭的吸附性。
1〕经过碳单质的研究，理解构造决定性质、性质决定用途的化学思想2〕体验物质研究的一般方法，培育信息获得和整理概括的水平感情态度价值观感悟化学学习与生活生产的联系碳的单质、同素异形体同素异形表达象观点的辨析教课课件、碳单质的构造模型解说、讲练联合教师活动学生活动设计企图[发问]迄今为止，已探明的其构成的物质大概三千多万种，它们都是由100多种[回复]元素、碳元素构成的呢？自然界中含有哪一种元素的物质占物质总数的复习旧识引入新课三种碳单质90%以上？[过渡]这些含有碳元素的物质有单质也有化合物。
[观看]钻石引入视频[过渡]视频中的钻石是由什么元素构成呢？今日我们就来学习一下碳的单质。
[情形引入]今日我们就来推行一场群碳争霸赛，看看谁是最优异的碳单质。
今日有三位选手推行竞争，分别是金刚石、石墨和C60。
依据老师给出的他们的介绍以及图片，你们支持谁呢？请各位评委联合自己手中的表格想一想。
[部署任务]接下去，老师给大家增补一些有关这三位选手的介绍。
请大家达成手中的表格并在三位选手的介绍都结束此后，为你支持的选手站台打call，向其余评委介绍你喜欢的选手！有请第一位选手，金刚石上场[观看介绍视频]金刚石的物理性质和用途金刚石经过打磨可以变为钻石，闪闪发光，这是由于金刚石折光率好。
依据这个性质金刚石常被用于精细的光学仪器中。
[沟通]请刚才支持金刚石的同学来沟通介绍一下[观看]经过复习旧识，引入新知识。
[回复]碳元素[倾听][议论]经过学生关于[倾听、观看、完美表格]视频、文字信息金刚石的物理性质及其的整理，自然地对应的用途牢固知识点。
培育信息获得和整理概括的[部署任务]接下去，有请第二位选手，石墨上场[观看介绍视频]石墨的物理性质和用途其实石墨就在我们的身旁。
老师手里有一支铅笔，里面的笔芯就是石墨。
碳元素同素异形体
碳元素同素异形体1. 引言碳是自然界中最常见的元素之一，其化学性质的多样性使得碳化合物成为生命的基础和工业的重要原料。
碳的同素异形体是指具有相同的化学组成但结构不同的化合物。
这些同素异形体的存在使得碳化合物的性质变得丰富多样。
本文将介绍碳元素同素异形体的概念、分类和特点，并举例说明其在生活和科学研究中的重要性。
2. 同素异形体的概念同素异形体是指具有相同的化学组成但结构不同的化合物。
在碳元素中，同素异形体的存在主要是由于碳原子的四价性质和构成碳链的能力。
碳原子可以通过共价键与其他碳原子或其他元素原子连接，形成不同的结构。
这些结构的不同导致了化合物性质的差异，从而产生了同素异形体。
3. 碳元素同素异形体的分类根据碳原子的连接方式和排列形式，碳元素同素异形体可以分为以下几类：3.1 烷烃异构体烷烃是由碳原子和氢原子组成的碳氢化合物。
烷烃异构体是指具有相同分子式但结构不同的烷烃化合物。
例如，甲烷（CH4）和乙烷（C2H6）就是两种烷烃异构体。
甲烷是由一个碳原子和四个氢原子组成的，而乙烷是由两个碳原子和六个氢原子组成的。
3.2 烯烃异构体烯烃是由碳原子和氢原子组成的碳氢化合物，其中含有一个或多个碳碳双键。
烯烃异构体是指具有相同分子式但结构不同的烯烃化合物。
例如，乙烯（C2H4）和丙烯（C3H6）就是两种烯烃异构体。
乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的，而丙烯是由三个碳原子和六个氢原子组成的。
3.3 炔烃异构体炔烃是由碳原子和氢原子组成的碳氢化合物，其中含有一个或多个碳碳三键。
炔烃异构体是指具有相同分子式但结构不同的炔烃化合物。
例如，乙炔（C2H2）和丙炔（C3H4）就是两种炔烃异构体。
乙炔是由两个碳原子和两个氢原子组成的，而丙炔是由三个碳原子和四个氢原子组成的。
3.4 环烷烃异构体环烷烃是由碳原子和氢原子组成的碳氢化合物，其中形成了一个或多个环状结构。
环烷烃异构体是指具有相同分子式但结构不同的环烷烃化合物。
碳的常见同素异形体
碳的常见同素异形体1. 引言碳是一种常见的元素，也是生命中最基本的组成部分之一。
然而，碳并不仅仅存在于一种形式，它可以以多种同素异形体的形式存在。
同素异形体是指元素在化学结构上相同，但在空间结构上却有所不同的物质。
本文将探讨碳的常见同素异形体及其性质。
2. 石墨和金刚石2.1 石墨的结构和性质石墨是碳的一种同素异形体，其结构由六边形排列的碳原子组成。
这些碳原子通过共价键连接形成了层状结构，而层与层之间的作用力较弱。
由于层与层之间的弱作用力，石墨具有很好的层状结构剥离性，因此常用于制造铅笔芯等用途。
石墨的性质也受到其结构的影响。
由于层与层之间的作用力较弱，石墨具有良好的导电性和导热性。
此外，石墨还具有很好的润滑性，使其被广泛应用于润滑材料和摩擦材料等领域。
2.2 金刚石的结构和性质金刚石是碳的另一种同素异形体，其结构由碳原子形成立方晶体网络。
每个碳原子通过四个共价键与周围的碳原子相连接，形成了非常坚硬的结构。
这使得金刚石成为世界上最坚硬的天然物质之一。
金刚石的性质与其硬度密切相关。
由于其坚硬的结构，金刚石具有良好的耐磨性和耐切削性，因此被广泛地应用于工具和磨料等领域。
与石墨不同，金刚石是一种绝缘体，不具有导电性和导热性。
3. 富勒烯3.1 富勒烯的结构和性质富勒烯是一种由碳原子组成的球形结构。
它的结构类似于足球，由许多六角形和五角形构成。
富勒烯有多种不同的结构，最为常见的是C60富勒烯，由60个碳原子组成的球形结构。
富勒烯具有许多独特的性质。
首先，富勒烯是一种非常坚硬的物质，具有良好的耐磨性。
其次，富勒烯具有良好的电子传导性能，可以应用于导电材料和半导体材料等领域。
此外，富勒烯还具有较强的化学活性，可以与其他物质发生反应，拓展了富勒烯的应用领域。
3.2 富勒烯的应用富勒烯由于其独特的结构和性质，被广泛应用于许多领域。
首先，富勒烯在材料科学领域中发挥着重要作用。
富勒烯可以用于制造导电材料、材料增强剂和高效电池等。
碳元素同素异形体
碳元素同素异形体
【最新版】
目录
1.碳元素的同素异形体概述
2.碳元素的同素异形体种类
3.各种同素异形体的性质与应用
4.碳元素同素异形体的重要性
正文
碳元素的同素异形体是指由碳元素组成的不同单质，它们的结构和性质有所差异。
碳元素的同素异形体主要有金刚石、石墨、碳 60（富勒烯）和无定型碳（如木炭、焦炭、活性炭等）。
金刚石是碳元素的一种同素异形体，其结构由碳原子通过 sp3 杂化轨道形成的共价单键构成，呈正四面体排列。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，具有极高的抗磨损和抗腐蚀性能，广泛应用于工艺品、工业切割工具和贵重宝石等领域。
石墨是碳元素的另一种同素异形体，其结构由碳原子通过 sp2 杂化轨道形成的共价单键构成，呈六角形排列。
石墨具有良好的导电性能和热稳定性，广泛应用于电极、热保护材料和润滑剂等领域。
碳 60（富勒烯）是碳元素的一种球状同素异形体，其分子结构由 60 个碳原子组成，呈足球状排列。
碳 60 具有许多特殊的物理和化学性质，如高度的稳定性、荧光性和抗磁性等，有望在材料科学、量子计算和生物医学等领域发挥重要作用。
无定型碳是指由碳原子组成的非晶态碳，包括木炭、焦炭、活性炭等。
它们具有较高的表面积和吸附能力，广泛应用于吸附剂、催化剂和电极等领域。
总之，碳元素的同素异形体具有不同的物理性质和化学性质，这些性质决定了它们的不同用途。
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3025ct
常林钻石（中国山东）
“非洲之星”
玻璃刀 钻石
钻探机的钻头
性质决定用途
润滑剂
坩埚
铅笔上的B和H分别表示什么？
“B”是英文“Black”的第一个字母，在铅笔 中表示“黑”； “H”是英文“Hard”的第一个字母，在铅笔 中表示“硬”。
“6B”、“6H”与“HB”三种类型 的铅笔，哪种铅笔最硬？哪种 铅笔最软？
的量很少，而且多数颗粒很小，无法满足人们的 需求。因此人们提出了金刚石的人工制造问题。 由于金刚石和石墨都是碳的单质，所以人们把 注意力集中到把石墨转变成金刚石的实验上来。 经过无数次的试验，终于用铬、铁、铂等做催化 剂，在1600～1800℃和5×109～6×109帕的条件 下，以石墨为原料制得了人造金刚石。目前世界 上每年生产约20吨的人造金刚 石。我国第一颗人造金刚石 于1962年研制成功。现今江 苏省的南京、苏州等地也都 有生产人造金刚石的工厂。 人造金刚石
【石墨】 深灰色、有金属 光泽、鳞片状固 体，最软的矿物 之一，有滑腻感， 具有良好的导热、 导电能力。 用途反映性质
金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质， 为什么物理性质差异却很大呢？
原因是：碳原子排列的方式不同
金刚石 石墨
结构决定性质
二、同素异形现象和同素异形体
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质
一、金刚石、石墨
碳元素组成的单质
石墨怎么会 是我兄弟？
同胞兄弟
《抱朴子内篇》 中对金刚石有这样 的描述：“扶南出 金刚，生水底石上， 如钟乳状，体似紫 石英，可以刻玉， 人没水取之，虽铁 锤击之亦不伤。”
【金刚石】
纯净的金刚石 是无色透明的正 八面体晶体，是 天然存在的最硬 的物质。
(1克拉=0.2克)
同素异形体 ——
由同一种元素组成的不同单质， 叫做这种元素的同素异形体
同素异形现象 —— 一种元素组成不同的单质的现象
还有哪些元素可以组成不 同的单质？（同素异形体）
氧气O2
臭氧O3
白磷 红磷
C60
科学家发现的第三种碳单质，形状类似足 球，所以称为足球烯，又称富勒烯。
Ｃ60的用途十分广 泛，在工业上可以作 催化剂、加强金属强 度，C60也是一种记 忆材料，而且C60在 生物制药方面具有杀 伤癌细胞的效应。
石墨和金刚石的物理性质差别很大， 他们的化学性质如何？
显微镜下看到的木炭结构
防毒面具
活性炭的吸附 作用比木炭还 要强，防毒面 具里的滤毒罐 就是利用活性 炭来吸附毒气
----活性炭
学完本课 题我知道
金刚石
晶体结构
物理性质 用途 晶体结构
结构
决定
碳
单质
性质
决定
石 墨
物理性质 用途
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用途
C60
混合物
晶体结构 用途
无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑
吸附性
让你知道： 金刚石的用途很广泛，但天然存在
4.21 碳 同素异形体
黑黑的木炭看似不起眼， 可是你知道吗？ 其中隐藏着一位率领“千军万马”的首领， 堪称泱泱化学王国中的无冕之王…
准备性练习： 1.迄今为止，已探明其组成的物 质大约有三千多万种，它们都 元素 是由100多种______组成的。 碳 2.自然界里含有_____元素的物 质占物质总数的90%以上。
三、无定形碳
焦炭 炭黑 木炭 活性炭
冶炼金属、生产水煤气（H2+CO） 油墨、颜料、黑橡胶、油漆 做燃料、吸附剂、制造黑火药 净水剂、脱色剂、去味剂、滤毒剂
由石墨的微小晶体和杂质组成 所以它们都是混合物
无定形碳不是碳的同素异形体。
木炭的吸附性：吸附色素和异味
木炭为什么具有吸附能力？ 木炭和活性炭 都具有疏松多孔 的结构,这种结构 可增加与气体或 溶液接触的表面 积.接触面越大,吸 附能力就越强.