初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性精品课件ppt

这是一份初中化学人教版（2024）九年级上册（2024）碳单质的多样性精品课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了导入新课，情境导入，氧气氧元素，氧元素，氢气氢元素，新知探究，碳单质的多样性，天然存在最硬的物质，几乎不导电，类似石墨的物质等内容，欢迎下载使用。
同学们可能都看过电影《泰坦尼克号》，其中女主人公佩戴的“海洋之心”钻石是由天然金刚石打磨而成的，那么你知道它的成分是什么吗？
丰富多彩的物质世界是由元素组成的
氧元素可以组成氧气(O2)和臭氧(O3)
磷元素可以组成白磷和红磷
碳元素可以组成金刚石、石墨和C60
交流讨论 不同种元素可以组成多种物质，同一种元素也可以组成多种物质吗？
碳是自然界中分布广泛的元素之一，它以多种形式存在于我们的生活中。某科技公司研发了一种新型材料，可用于制造超轻、超强、超导的电子产品。这种材料的主要成分是碳元素，但它的性能远超传统的石墨和金刚石。假如某公司邀请你作为化学顾问，帮助他们分析这种材料的可能结构并解释其优异性能的原因。
你知道哪些由碳元素组成的单质？它们的结构和性质有何不同？为什么同一种元素可以形成性能迥异的单质？
任务一 探究碳单质的多样性
实验1：观察金刚石和石墨的硬度
用铅笔在纸上写一写，用小刀在铅笔上削一削……
实验2：测试石墨的导电性
电极、铅笔芯、润滑剂、高铁列车的受电弓滑板等
灰黑色，有金属光泽的固体，有滑腻感
无色透明的固体，有璀璨夺目的光泽
钻头、刻刀、装饰品光学窗口、透镜的涂层等
日常生活和工农业生产中，常常要用到木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。这些物质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似。
实验3：观察木炭的吸附性
思考 实验中可以看到什么现象？说明木炭具有什么性质？这一性质有什么实际用途？
现象：红色褪去，溶液变成无色
性质：具有疏松多孔的结构，具有吸附能力
活性炭的吸附能力比木炭强，可以用在防毒面具中吸收毒气、制糖工业中脱色制白糖、处理水等。
石墨和金刚石是由碳元素组成的不同的单质，是两种不同的物质，相互间的转化属于化学变化。
思考 由石墨制造金刚石是物理变化还是化学变化？
任务二 分析碳单质的结构与性质的关系
纯净的金刚石是无色透明的固体
天然存在的最硬的物质
熔点较高，不导电，导热性好
灰黑色、有金属光泽的固体
石墨很软，有滑腻感
熔点高，导电性能优良
C60由C60分子构成。每个C60分子由60个碳原子构成，是形似足球的封闭笼状结构，又名足球烯，可应用于超导、催化、能源及医学等领域。
为什么金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但它们的性质却截然不同？
2.碳单质的结构与性质的关系
任务三 解决实际问题：设计新型碳材料
科技公司需要一种超轻、超强、超导的碳材料，你能设计出这种材料吗？这种材料的结构可能是什么样子的？它的性能如何实现？
20世纪90年代，一些以新的形态存在的碳单质相继被发现，如碳纳米管。 碳纳米管的直径一般在几纳米（符号为nm）到几十纳米，它独特的结构和性质受到人们的广泛关注。 碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点，可应用于材料、催化、信息等诸多领域。
2004 年，科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(即石墨烯)，证实它在室温下可以单独稳定存在(过去一直认为这是不可能的)。这是目前世界上人工制得的最薄的材料——厚度仅为 0.335 nm。石墨烯优异的导电、导热性和其他奇特性质正激励着科学家不断去探索。
2010年，我国科学家通过化学方法合成了石墨炔。
2017年，中外科学家联合研究团队又合成了 T-碳。
1. 下列物质中，硬度最大的是 ( )A. C60 B. 活性炭 C. 石墨 D. 金刚石
2. 下列物质的用途与性质对应关系不合理的是 ( )A. 金刚石薄膜用于集成电路基板散热——导热性好B. 石墨制铅笔芯——熔点高C. 金刚石切割玻璃——硬度大D. C60 用于超导领域——一定条件下具有良好的导电性
【点拨】石墨很软，呈灰黑色，可用来制铅笔芯，B 错误。
3. 生活应用石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)石墨的用途可以是_______________(填字母)。A. 用于制铅笔芯 B. 用作电极C. 用于切割大理石 D. 用于制受电弓滑板(2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其__________(填“物理”或“化学”)性质。(3)木炭可以作燃料，木炭完全燃烧的化学方程式为___________________________________________。
C+O2=====CO2
4. [2024·盐城] 金刚石、石墨和C60 都是由碳元素组成的单质，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子 (　　)A. 种类不同 B. 大小不同C. 质量不同 D. 排列方式不同
【点规律】物质的结构决定物质的性质，如不同碳单质中碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质不同，物质的性质决定物质的用途。
5. 经测定某物质中只含有碳元素，下列关于该物质的说法正确的是 ( )A. 一定是金刚石 B. 一定是混合物C. 一定是一种碳单质 D. 一定不是化合物
6. [2025·合肥期末] 同素异形体是指由同种元素组成，但原子排列方式不同的单质，下列关于同素异形体的说法错误的是 ( )A. 金刚石与石墨属于同素异形体B. 同素异形体物理性质不同，化学性质相似C. 在一定条件下同素异形体间可以相互转化D. 同素异形体之间的转化属于物理变化
7. 阅读下面科普短文，回答问题。自然界中，天然金刚石较少。人工合成金刚石通常需要在高温高压条件下才能进行。近期，科学家在一个标准大气压、1025 ℃ 条件下，将硅熔入镓、铁、镍组成的液态金属中，通入甲烷(CH4)气体，硅(Si)与甲烷反应生成四氢化硅(SiH4)和石墨(C)，石墨在液态金属表面转化成金刚石薄膜，其转化过程如图1 和图2 所示。金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性，在多领域有广泛的应用。
(1)从宏观上看，甲烷由_________元素组成。从微观上看，金刚石由__________构成。(2)图1 生成石墨的化学方程式为______________________，图2 变化的微观实质是____________________________。(3)金刚石薄膜的性质有______________________________ ________________________________________________。
Si+CH4=======SiH4+C
碳原子的排列方式发生改变
具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性
【点拨】(1)宏观上物质是由元素组成的，甲烷由碳、氢元素组成；微观上，金刚石由碳原子构成。(2)由微观反应示意图可知，在一定条件下，硅(Si)与甲烷反应生成四氢化硅(SiH4)和石墨(C)，据此书写化学方程式；图2 是由石墨转化为金刚石，该变化的微观实质是碳原子的排列方式发生改变。(3)由题干信息可知，金刚石薄膜具有良好的光学透明性和高度的化学稳定性。