金刚石、石墨和C60

金刚石、石墨和C60一、碳的单质金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但三种单质中碳原子的排列方式不同，导致他们的物理性质和用途上存在比较大的差异。

即：结构决定性质，性质决定用途。

1．金刚石纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。

金刚石是天然存在的最硬的物质。

右图是金刚石的微观结构图，每一个小球代表一个碳原子，每个碳原子位于一个正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。

这样的结构决定了金刚石的性质的稳定性。

世界上最著名的金刚石产地在南部非洲。

这个地区的金刚石常常存在死火山的喷井中。

人们认为它们是在极高的温度和压强下慢慢地形成的。

开采出来的金刚石并没有宝石的外形和光彩，通过切割和磨光等工艺才给它们以光耀的外形。

习惯上人们常将加工过的称为钻石，而未加工过的称为金刚石。

金刚石是最好的热导体。

完整的金刚石单晶的导热性是银和铜的导热性的5倍（银和铜是最好的金属导体）。

它的不导电性结合着它的优良的导热性使金刚石在半导体装置方面很有用。

金刚石在普通溶剂中是不溶解的。

人造金刚石与天然金刚石在化学上是完全等同的，但它们是在实验室中生产出来的。

它们是在对石墨以及作为溶剂和催化剂的金属施以极高的压强（5500大气压）和高温（2000℃）约一天的时间后制得的。

金刚石的硬度很大。

它是碳的最密集的形式，密度大约是水的3.5倍。

它的硬度（抗磨性）和密度都可以用它的结构来解释。

由于它极高的硬度，金刚石被用于切割、钻孔和研磨。

金刚石常被用来作为经久耐用的唱机针头。

2．石墨石墨是深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。

质地很软，有滑腻感，在隔绝空气的条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐高温的矿物之一。

右图是石墨的微观结构示意图。

石墨晶体是层状结构。

在每一层内，每个碳原子都和相邻的三个碳原子相连，六个碳原子排成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。

层与层之间作用力较微弱，因此石墨的润滑性很好。

第六单元碳和碳的氧化物课题1 金刚石、石墨和C601、金刚石：天然最硬的物质2、石墨：天然最软的矿物之一3、C60（足球烯）4、几种无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑5、木炭、活性炭有强吸附性※防毒面具里的滤毒罐※冰箱中的除异味剂※制糖工业的脱色剂二、碳的化学性质1、碳在常温下化学性质不活泼（稳定）。

在高温下，碳的化学活动性增强。

2、碳与氧气的反应现象：木炭剧烈燃烧发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。

点燃木炭充分燃烧：C + O2 ==== CO2碳与氧化铜反应点燃木炭不充分燃烧：2C + O2 ==== 2CO实验现象：黑色粉末逐渐变成的红色固体，澄清石灰水变浑浊。

高温化学方程式： C + 2CuO ====2Cu + CO2还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。

用途2：冶炼金属（利用还原性）碳和其他氧化物反应高温2Fe2O3+3C====4Fe+3CO2￪高温C和其他氧化物反应C+CO2=====2CO1．下列变化属于化学变化的是（）A．金刚石制成钻石 B．石墨制成金刚石褪色 D．石墨导电C．木炭使NO22．澳大利亚科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6到9nm，在低于－183℃时，泡沫具有永久磁性。

下列叙述正确的是（）A．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同B．“碳纳米泡沫”在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳C．“碳纳米泡沫”是碳单质D．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳化合物3．关于碳的化学性质，叙述不正确的是（）A．温度越高，碳的活泼性越强B．碳具有还原性，炽热的碳能使氧化铜还原成铜C．碳在氧气中充分燃烧放出热量，而不充分燃烧吸收热量D．碳在常温下能长时间保存不变质4．石墨烯是新发现的二维空间材料，它是由石墨制成的新型碳单质，金刚石、和石墨烯的结构示意图如下图所示，下列关于这四种物质的说法正石墨、C60确的是（）A．都是黑色固体 B．都质软可作润滑剂C．碳原子排列方式都相同 D．在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳5．下列说法中，正确的是（）A．金刚石、石墨都是由碳原子构成的，都很硬 B．单质碳具有还原性C．用活性炭可除去硬水中的氯化钙杂质 D．木炭燃烧时吸收大量的热↑的反应，说法正确的是（）6．有关C+2CuO2Cu+CO2A．CuO 具有氧化性 B．C发生了还原反应C．反应前后固体质量不变 D．反应前后碳元素的化合价没有改变。

金刚石、石墨和C60一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）1、金刚石（C）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。

2、石墨（C）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。

可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。

CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。

3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.活性炭、木炭具有强烈的吸附性，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

4、C60C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。

（C60这种物质是由C60分子构成的，而不是由原子构成的。

）C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。

其相对分子质量约为720。

二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!1、常温下的稳定性强2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C+O点燃CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O点燃2CO3、还原性：C+2CuO 高温2Cu+CO2↑（置换反应）应用：冶金工业现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。

2Fe2O3+3C 高温4Fe+3CO2↑C在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。

CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂。

具有氧化性。

小结：还原剂：夺去氧元素的物质，具有还原性。

得到氧元素，发生氧化反应。

氧化剂：提供氧元素的物质，具有氧化性。

失去氧元素，发生还原反应。

高温高温应用：冶金工业：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑ C＋CO2 2CO。