碳的多样性PPT教学课件
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➢2.石蜡和玻璃都是非晶体,如果将二者加热, 当温度升高到一定程度后,开始软化,流动性 增强,最后变成液体.整个过程温度不断上升, 并且在这个过程中没有固定的熔解热效应.
思考与交流:
1.如何鉴别晶体和非晶体?
2.右图是玻璃的结构示 意图,根据该图判断玻璃 是不是晶体?为什么?
3.你能列举一些可能有 效的方法鉴别真假宝石 (假宝石通常是用玻璃仿 造的)吗?
第三章晶体结构与性质
3.1晶体常识
➢你知道固体有晶体和非晶体之分吗？ ➢晶体:具有规则几何外形的固体 ➢非晶体:没有规则几何外形的固体 ➢能否举例说明？
雪花晶体
食糖晶体 明矾晶体
食盐晶体
单质硫
祖母绿
绿宝石
猫眼石
紫水晶
黄黄水水晶晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
4、在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转 化的实例？
概括 * 整 合
碳单质的多样性
碳的多样性
碳的化合物的多样性
碳元素转化的多样性
金刚石、石墨、C60
碳酸钠、碳酸氢钠 的性质及转化
碳单质、一氧化碳、二 氧化碳、碳酸盐、碳 酸氢盐之间的转化
➢ 学生自主完成P67的概括 • 整合
布 置 * 作 业 ➢ P68 1、2、3、4
周期性有序排列
非晶 没有(不能自发呈现 粒子排列相对无序 体 多面体外形)
说明:
(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒 子微观空间里呈现周期性的有序 排列的宏观表象。
在一定条件下晶体能自动地呈现具 有一定对称性的多面体的外形 （晶体的形貌）。
非晶体不能呈现多面体的外形。
(2)晶体自范性的条件之一:生长速 率适当。
1.下列关于晶体与非晶体的说法正
确的是
C
A.晶体一定比非晶体的熔点高
B.晶体有自范性但排列无序
C.非晶体无自范性而且排列无序
D.固体SiO2一定是晶体
2.区别晶体与非晶体最可靠的科学 方法是 A.熔沸点 B.硬度
C.颜色 D.x-射线衍射实验 D
1、下列不属于晶体的特点是
（） A.一定有固定的几何外形
A、MgB Mg2B
B、 MgB2 C、 D、Mg14B6
注意晶胞结构与纳米颗粒、分 子簇的区别
2.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成 的正二十面体,其中含有20个等边三角形和 一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子， 试观察图形回答。这个基本结构单元由_1_2_ 个硼原子组成，共含有_3_0__个B-B键。
实验内容 Na2CO3 + Na2CO3 + Na2CO3 + NaHCO3 + NaHCO3 + NaHCO3 +
实验现象
结论
交流 * 研 讨
归纳Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质
➢ Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ ➢ NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑ ➢ NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O ➢ 2NaHCO3 △ Na2CO3 + H2O + CO2↑
水晶石
3.晶体形成的途径
➢熔融态物质凝固. ➢气态物质冷却不经液态直接凝固(凝
华). ➢溶质从溶液中析出.
➢1.石墨(C)和蓝宝石(Al2O3·SiO2)是常见的 晶体,其中石墨的结构呈层状,在与层垂直方 向的导电率为与层平行方向上导电率的 1/10000;蓝宝石在不同方向上的硬度是不 同的.
阅读教材第65页 科学视野 晶体的X-射线衍射实验
用于晶体鉴别
晶体与非晶体
晶体 1.定义：有规则几何形状的固体
➢性 质
晶 体 非晶体
➢ 自范性
有
无
➢熔 点
固定 不固定
➢ 各向异性
有
无
➢ X-衍射（粉末）明锐线条 漫峰
2. 晶体自范性的条件之一:生长速率适当 3.晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固. ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). ③溶质从溶液中析出.
交流 * 研 讨
1、CO2是通过哪些途径进入大气中的？ 2、海水中的含碳物质是从哪里来的？ 3、若大气中没有CO2洞的“形成”
1、讨论溶洞形成的原因； 2、设计模拟实验的方案； 3、实施模拟实验； 4、完成P64表格。
三、碳及其化合物间的转化
A、MgB Mg2B
B、 MgB2 C、 D、Mg3B2
Mg原子的数目： 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为
MgB2
练习三
2001年报道的硼和镁形成的纳米颗粒，如图所示的是 该纳米颗粒：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下 底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该 纳米颗粒化学式可表示为
2、生产和生活中碳及其化合物间的转化 ➢ 阅读P65-66 生产和生活中碳及其化合物间的转化
交流 * 研 讨
1、描述高炉炼铁过程中碳元素所发生的化学变 化，写出相关反应的化学方程式；
2、用化学方程式描述下面转化过程，指出所发 生的氧化还原反应的氧化剂和还原剂；
C
CO
CO2
交流 * 研 讨
3、水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？ 如何除去水壶中的水垢？写出相关反应的化 学方程式；
2.在NaCl晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否 存在空隙？
无隙并置
平行六 面体
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
二﹑晶胞
1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞 2.一般来说,晶胞都是平行六面体.
晶胞在晶体中是“无隙并置”而成. 3.晶胞中粒子数的计算：均摊法
3.晶胞中原子个数的计算
体心：1
面心:1/2
顶点:1/8
棱边:1/4
小结:晶胞对质点的占有率
立方晶胞
体心： 1 面心： 1/2 棱边： 1/4 顶点： 1/8
3.常见晶胞中微粒数的计算
(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶 胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微 粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
二、广泛存在的含碳化合物
➢ 请列举出自然界中的含碳化合物
活动 * 探 究
碳酸钠(sodium carbonate)和 碳酸氢钠(sodium bicarbonate) 的化学性质
[方法导引] 你已经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸 钠和碳酸氢钠是否具有类似的化学性质呢？
1、小组讨论提出假设； 2、探讨实验方案； 3、实验并做好记录。
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为__2__个。 碳原子数目与碳碳化3学键数 目之比为_______.
2:3
练习二
2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体 结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底 面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化 合物的化学式可表示为
玛瑙
水晶
晶态石英的谱图 非晶态石英的谱图
非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射图谱
Na Z = 2
Zn Z = 2
I2 Z = 4
金刚石 C Z= 8
D
B.一定有各向异性
C.一定有固定的熔点
D.一定是无色透明的固体
2.晶体具有各向异性。如蓝晶石 （Al2O3·SiO2）在不同方向上 的硬度不同；又如石墨在与层垂 直的方向上的导电率与层平行的 方向上的导电率1∕104。晶体的 各向异性主要表现在是：（ D ）
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光 学性质
A.①③
B.②④
C.①②③
D.①②③④
二﹑晶胞
1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而， 蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图
思考与交流N:aCl晶体结构和晶胞
1.上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是 怎样的？
第1节 碳的多样性
联想 * 质 疑
➢ 阅读P59 第一部分： 多种多样的碳单质
一、多种多样的碳单质
金刚石晶体
石墨
C60分子
金刚石晶体结构模型 石墨晶体结构模型 C60分子模型
交流 * 研 讨
1、三者的结构特点（简单了解碳原子的排列情况）； 2、同素异形体的概念； 3、碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？ 4、碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？ 5、如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？ 6、查阅资料，了解C60、碳纳米管的研究方向及成果。
干 冰 晶 体 结 构
非晶态又称玻璃态
玻璃结构示意图
B M
O
Si
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
宏观晶体的形貌
立方
1.从外形看,晶体与非晶体有何不同? 2.构成晶体的微粒在空间的排列有何特点?
晶体与非晶体比较
自范性
微观结构
晶体 有(能自发呈现多面 粒子在三维空间呈
体外形)
（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
(3)体心立方：在立方体顶点的微粒 为8个晶胞共享，处于体心的金属原 子全部属于该晶胞。
微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
练习写出相关反应的离子反应方程式
交流 * 研 讨
1、N如aH何C鉴O3别？一种白色固体粉末是Na2CO3还是 2、碳酸盐和碳酸氢盐之间如何转化？
3、Na2CO3 和 NaHCO3化学性质不同的原因是什么？
碳酸盐
碳酸
碳酸氢盐
加热或加碱
三、碳及其化合物间的转化
1、自然界中碳及其化合物间的转化 ➢ 阅读P63-65 自然界中碳及其化合物间的转化
思考与交流:
1.如何鉴别晶体和非晶体?
2.右图是玻璃的结构示 意图,根据该图判断玻璃 是不是晶体?为什么?
3.你能列举一些可能有 效的方法鉴别真假宝石 (假宝石通常是用玻璃仿 造的)吗?
第三章晶体结构与性质
3.1晶体常识
➢你知道固体有晶体和非晶体之分吗？ ➢晶体:具有规则几何外形的固体 ➢非晶体:没有规则几何外形的固体 ➢能否举例说明？
雪花晶体
食糖晶体 明矾晶体
食盐晶体
单质硫
祖母绿
绿宝石
猫眼石
紫水晶
黄黄水水晶晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
4、在生产和生活中还有哪些碳及其化合物间转 化的实例？
概括 * 整 合
碳单质的多样性
碳的多样性
碳的化合物的多样性
碳元素转化的多样性
金刚石、石墨、C60
碳酸钠、碳酸氢钠 的性质及转化
碳单质、一氧化碳、二 氧化碳、碳酸盐、碳 酸氢盐之间的转化
➢ 学生自主完成P67的概括 • 整合
布 置 * 作 业 ➢ P68 1、2、3、4
周期性有序排列
非晶 没有(不能自发呈现 粒子排列相对无序 体 多面体外形)
说明:
(1)晶体自范性的本质:是晶体中粒 子微观空间里呈现周期性的有序 排列的宏观表象。
在一定条件下晶体能自动地呈现具 有一定对称性的多面体的外形 （晶体的形貌）。
非晶体不能呈现多面体的外形。
(2)晶体自范性的条件之一:生长速 率适当。
1.下列关于晶体与非晶体的说法正
确的是
C
A.晶体一定比非晶体的熔点高
B.晶体有自范性但排列无序
C.非晶体无自范性而且排列无序
D.固体SiO2一定是晶体
2.区别晶体与非晶体最可靠的科学 方法是 A.熔沸点 B.硬度
C.颜色 D.x-射线衍射实验 D
1、下列不属于晶体的特点是
（） A.一定有固定的几何外形
A、MgB Mg2B
B、 MgB2 C、 D、Mg14B6
注意晶胞结构与纳米颗粒、分 子簇的区别
2.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成 的正二十面体,其中含有20个等边三角形和 一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子， 试观察图形回答。这个基本结构单元由_1_2_ 个硼原子组成，共含有_3_0__个B-B键。
实验内容 Na2CO3 + Na2CO3 + Na2CO3 + NaHCO3 + NaHCO3 + NaHCO3 +
实验现象
结论
交流 * 研 讨
归纳Na2CO3 和 NaHCO3的化学性质
➢ Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ ➢ NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑ ➢ NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O ➢ 2NaHCO3 △ Na2CO3 + H2O + CO2↑
水晶石
3.晶体形成的途径
➢熔融态物质凝固. ➢气态物质冷却不经液态直接凝固(凝
华). ➢溶质从溶液中析出.
➢1.石墨(C)和蓝宝石(Al2O3·SiO2)是常见的 晶体,其中石墨的结构呈层状,在与层垂直方 向的导电率为与层平行方向上导电率的 1/10000;蓝宝石在不同方向上的硬度是不 同的.
阅读教材第65页 科学视野 晶体的X-射线衍射实验
用于晶体鉴别
晶体与非晶体
晶体 1.定义：有规则几何形状的固体
➢性 质
晶 体 非晶体
➢ 自范性
有
无
➢熔 点
固定 不固定
➢ 各向异性
有
无
➢ X-衍射（粉末）明锐线条 漫峰
2. 晶体自范性的条件之一:生长速率适当 3.晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固. ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). ③溶质从溶液中析出.
交流 * 研 讨
1、CO2是通过哪些途径进入大气中的？ 2、海水中的含碳物质是从哪里来的？ 3、若大气中没有CO2洞的“形成”
1、讨论溶洞形成的原因； 2、设计模拟实验的方案； 3、实施模拟实验； 4、完成P64表格。
三、碳及其化合物间的转化
A、MgB Mg2B
B、 MgB2 C、 D、Mg3B2
Mg原子的数目： 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为
MgB2
练习三
2001年报道的硼和镁形成的纳米颗粒，如图所示的是 该纳米颗粒：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下 底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该 纳米颗粒化学式可表示为
2、生产和生活中碳及其化合物间的转化 ➢ 阅读P65-66 生产和生活中碳及其化合物间的转化
交流 * 研 讨
1、描述高炉炼铁过程中碳元素所发生的化学变 化，写出相关反应的化学方程式；
2、用化学方程式描述下面转化过程，指出所发 生的氧化还原反应的氧化剂和还原剂；
C
CO
CO2
交流 * 研 讨
3、水垢的主要成分是什么？它是怎样形成的？ 如何除去水壶中的水垢？写出相关反应的化 学方程式；
2.在NaCl晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否 存在空隙？
无隙并置
平行六 面体
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
二﹑晶胞
1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞 2.一般来说,晶胞都是平行六面体.
晶胞在晶体中是“无隙并置”而成. 3.晶胞中粒子数的计算：均摊法
3.晶胞中原子个数的计算
体心：1
面心:1/2
顶点:1/8
棱边:1/4
小结:晶胞对质点的占有率
立方晶胞
体心： 1 面心： 1/2 棱边： 1/4 顶点： 1/8
3.常见晶胞中微粒数的计算
(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶 胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微 粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
二、广泛存在的含碳化合物
➢ 请列举出自然界中的含碳化合物
活动 * 探 究
碳酸钠(sodium carbonate)和 碳酸氢钠(sodium bicarbonate) 的化学性质
[方法导引] 你已经知道了碳酸钙的化学性质，碳酸 钠和碳酸氢钠是否具有类似的化学性质呢？
1、小组讨论提出假设； 2、探讨实验方案； 3、实验并做好记录。
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为__2__个。 碳原子数目与碳碳化3学键数 目之比为_______.
2:3
练习二
2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体 结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底 面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化 合物的化学式可表示为
玛瑙
水晶
晶态石英的谱图 非晶态石英的谱图
非晶态和晶态石英的X-射线粉末衍射图谱
Na Z = 2
Zn Z = 2
I2 Z = 4
金刚石 C Z= 8
D
B.一定有各向异性
C.一定有固定的熔点
D.一定是无色透明的固体
2.晶体具有各向异性。如蓝晶石 （Al2O3·SiO2）在不同方向上 的硬度不同；又如石墨在与层垂 直的方向上的导电率与层平行的 方向上的导电率1∕104。晶体的 各向异性主要表现在是：（ D ）
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光 学性质
A.①③
B.②④
C.①②③
D.①②③④
二﹑晶胞
1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而， 蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图
思考与交流N:aCl晶体结构和晶胞
1.上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是 怎样的？
第1节 碳的多样性
联想 * 质 疑
➢ 阅读P59 第一部分： 多种多样的碳单质
一、多种多样的碳单质
金刚石晶体
石墨
C60分子
金刚石晶体结构模型 石墨晶体结构模型 C60分子模型
交流 * 研 讨
1、三者的结构特点（简单了解碳原子的排列情况）； 2、同素异形体的概念； 3、碳的各种单质的物理性质相异的主要原因是什么？ 4、碳的各种单质化学性质是否相同？为什么？ 5、如何证明石墨、金刚石都是由碳元素组成？ 6、查阅资料，了解C60、碳纳米管的研究方向及成果。
干 冰 晶 体 结 构
非晶态又称玻璃态
玻璃结构示意图
B M
O
Si
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
宏观晶体的形貌
立方
1.从外形看,晶体与非晶体有何不同? 2.构成晶体的微粒在空间的排列有何特点?
晶体与非晶体比较
自范性
微观结构
晶体 有(能自发呈现多面 粒子在三维空间呈
体外形)
（2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
(3)体心立方：在立方体顶点的微粒 为8个晶胞共享，处于体心的金属原 子全部属于该晶胞。
微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
练习写出相关反应的离子反应方程式
交流 * 研 讨
1、N如aH何C鉴O3别？一种白色固体粉末是Na2CO3还是 2、碳酸盐和碳酸氢盐之间如何转化？
3、Na2CO3 和 NaHCO3化学性质不同的原因是什么？
碳酸盐
碳酸
碳酸氢盐
加热或加碱
三、碳及其化合物间的转化
1、自然界中碳及其化合物间的转化 ➢ 阅读P63-65 自然界中碳及其化合物间的转化