碳的单质
《碳单质的化学性质》课件
碳原子有四个电子，可以形成多种化学键，包括单键、双键和三键，从而形成不同的化合物。
碳单质的化学反应
1
氧化反应
碳单质可以与氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳。也可与氧化剂反应，产生其他 氧化物。
2
还原反应
碳单质可在高温下发生热分解反应，生成碳化物。也可以还原、氮气和卤素等元素发生反应，生成相应的化合物。
2 防护措施
使用时应佩戴防护眼镜和口罩，保持通风良好的工作环境，妥善存放和处理。
结束语
通过本课件，我们详细了解了碳单质的化学性质。它在各个领域都有重要的 应用，未来的研究方向主要集中在碳材料的合成和应用。
《碳单质的化学性质》 PPT课件
本PPT介绍碳单质的化学性质。包括碳单质的基本介绍、化学反应、实际应用、 安全使用方法等。适用于高中或大学化学专业相关课程的教学。
碳单质的基本介绍
定义
碳单质是由碳原子构成的纯净物质，是化学元素周期表中第六位的元素。
物理性质
碳单质有两种主要的晶体形式：金刚石和石墨。金刚石坚硬，石墨具有良好的导电性。
碳单质的实际应用
电子行业
钢铁冶炼
医疗行业
碳单质广泛用于电子行业，如制 造半导体器件、电池和显示屏等。
碳单质是冶金过程中不可缺少的 材料，用于还原矿石、炼制钢铁。
碳单质在医疗行业中用于制备生 物材料和医疗设备，如人工关节 和植入物。
碳单质的安全使用方法
1 危害
碳单质可引起呼吸道疾病和烟尘病，遇火可引发爆炸。
碳单质物理性质差异很大的原因
碳单质物理性质差异很大的原因
碳单质的物理性质差异的主要原因是：1、碳单质的晶格结构
不同。
碳单质有石墨烯、碳纳米管、石墨纳米线等，它们的晶格结构不同，晶格参数也不同，影响了它们的物理性质。
2、
碳单质的晶体结构不同。
碳单质有石墨、石墨烯、碳纳米管和石墨纳米线等，它们的晶体结构不同，影响了它们的物理性质。
3、碳单质的表面状态不同。
碳单质有石墨、石墨烯、碳纳米
管和石墨纳米线等，它们的表面状态不同，影响了它们的物理性质。
4、碳单质的包裹态不同。
碳单质有石墨、石墨烯、碳
纳米管和石墨纳米线等，它们的包裹态不同，影响了它们的物理性质。
碳单质
-----由同种元素组成的纯净物
同种元素可以组成不同的单质吗?
例如:
氧元素组成氧气和臭氧, 磷元素组成红磷和白磷.
碳元素也可以组成不同的单质!
研究表明:
金刚石、石墨和C60 都是由碳元素组成的单质。
C60
一、碳的单质
1、金刚石（ C ）
纯净的金刚石是无色 透明、 正八面体形状的固体。
例如、汽车上的电刷
金刚石和石墨的物理性质的比较 金刚石（ C ） 石墨（ C ）
深灰色、有金属光泽， 细鳞片状、固体 质软 高、耐高温
色态 硬度 熔点 导电性
无色透明、正八面 形状的固体
硬度大
很高
不导电
钻石、切割玻璃、大 理石，钻探机的钻头
导 电 润滑剂、 铅笔芯、作电极
用途
为什么金刚石和石墨的物理性质有 这么大差异呢？ 它们的碳原子的排列方式不同。
4、下列现象中属于化学变化的是（D ）
A. B. C. D.
活性炭吸附有色、有毒的气体 铅笔把字迹留在纸上 用金刚石切割玻璃 石墨在空气中燃烧
如下图所示，盛有红棕色二氧化氮气体的 集气瓶里放几小块活性炭，最终观察到红 消失 (填“变深”或“消失”或 棕色 “不变”)，漏斗中液面 (填“上 上升 升”或“下降”或“不变”)。其原因为：吸附 小于 活性炭具有 作用，使瓶中气体压 强 外界大气压。
6、金刚石、石墨、 C60都是由碳元素组成 的单质，它们的物理性质各不相同，是因 为碳原子排列方式不同。
练习
1999年，曾使用了一种“石墨炸 弹”。这种炸弹爆炸后释放出大量 纤维状的石墨，它们覆盖在发电厂 的设备上，造成设备短路而停电， 解释这是为什么？
这是因为石墨具有良好的导电性， 所以它们释放出来后，覆盖在发电 厂的设备上，会造成设备短路而停 电
碳和碳的氧化物-中考化学必背思维导图+知识手册
《元素化合物》专题三碳和碳的氧化物一、碳的单质1.碳单质的物理性质比较碳原子构成碳原子构成2.无定形碳①木炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，用于除去食品和工业产品里的色素，作冰箱去味剂等。
①活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。
用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
①焦炭：用于冶炼金属。
①炭黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
二、碳单质的化学性质1.常温下化学性质不活泼2.可燃性（作燃料）3.还原性实验 注意 事项①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。
①实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。
①待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。
实验装置及现象结论①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ①澄清石灰水变浑浊。
结论：生成了红色的铜和二氧化碳 化学方程式C + 2CuO 2Cu+CO 2↑三、氧化还原反应1.分析2.碳与二氧化碳反应：C + CO 22CO （吸热反应）四、二氧化碳制取的研究 1.工业制二氧化碳煅烧石灰石： CaCO 3高温CaO+CO 2↑ 2.实验室制二氧化碳：（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物） （2）反应原理：CaCO 3+2HCl=CaCl 2+H 2O+CO 2↑ （3）检验方法：将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
（4）验满方法：CuO 失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应 C 夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。
五、气体制取的一般思路1.发生装置长颈漏斗可随分液漏斗可控注射器可控制控制反应的开始和停止。
开始：打开弹簧夹，液体开始：开始：打开开始：将开始：将2.收集装置选择依据：气体的溶解性；气体的密度注意事项：导管口出现连续气体收集满注意事项：导管伸入集气。
第七讲专题三碳的单质及二氧化碳和一氧化碳的对比
碳的单质1.碳单质存在形式：金刚石、石墨、C60金刚石：无色透明、正八面体状的固体，硬度大。
常用作玻璃刀或安装到钻头上。
石墨：一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。
石墨具有质软、2.物理性质：能导电、熔点高、润滑性好等物理性质。
常作铅笔芯、电极、高温润滑剂等。
木炭和活性炭：吸附性。
木炭常用于除去食品和工业中的色素。
活性炭可做防毒面具的滤毒剂※注意：金刚石、石墨、木炭、活性炭都可以用表示其化学式，但物理性质却有很大差异，原因在于在这些物质中碳原子的排列方式不同。
1.常温下，碳的化学性质不活泼。
但高温下碳能够和多种物质发生反应。
2.碳在点燃条件下可以与氧气发生反应。
3.化学性质：二氧化碳1. 大气中二氧化碳的产生途径主要有动植物的呼吸、煤等化学燃料的燃烧。
大气中二氧化碳的消耗途径主要是植物的光合作用，空气中二氧化碳的含量升高，会加剧温室效应。
2.二氧化碳是一种无色气体，密度比空气大能溶于水，固体的二氧化碳称为干冰。
3.（1）向方有阶梯蜡烛的烧杯中倾倒CO2，下面的蜡烛先熄灭。
这个实验说明了：a.CO2的密度比空气大；b.二氧化碳不可以燃烧也不支持燃烧。
（2）CO 2通入水中生成碳酸，反应的化学方程式为CO 2+H 2O=H 2CO 3，碳酸不稳定，易分解，反应的化学方程式为H 2CO 3=H 20+CO 2.（3）向澄清的石灰水里通入CO 2，石灰水变浑浊，其化学方程式为Ca(OH)2+CO 2=CaCO3 +H 2O ，这个反应可用来鉴别CO 2。
4.由于CO 2不可以燃烧也不支持燃烧且密度比空气密度大，故可用来灭火。
二氧化碳是一种工业原料，可以用在制尿素、纯碱等工业中。
干冰可用作制冷剂，可用于保存很容易腐败的食物，还可用于人工降雨。
在温室里施用CO 2做气体肥料，可以提高农作物的产量。
5.石灰石、大理石的主要成分是碳酸钙（CaCO 3）。
其主要用途为作建筑材料，制二氧化碳、制水泥。
可用于工业上制取CO 2的反应的化学方程式的为CaCO 3+2HCl=CaCl 2+H 2O+CO 26.二氧化碳本身没有毒性，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生影响。
碳族元素
铅(Pb)
碳族元素及单质的一些性质
原子半径 nm 主要 化合价 颜色、状态 密度 g/cm3 熔点 ℃ 沸点 ℃
0.077
+2,+4
金刚石：无色固体 石墨：灰黑色固体 晶体硅：灰黑色 固体
3.51 2.25 2.32 ~2.34
3550 3652
4827 4827
0.117
+2,+4
1410
2355
0.122
+2,+4
银灰色固体
5.35
937.4
2830
0.141
+2,+4
银白色固体
7.28
231.9
2260
0.175
+2,+4
蓝白色固体
11.34
327.5
1740
碳族元素性质的特殊性
碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)的+4价化合物是稳定 的, 如CO2、SiO2、GeO2、SnO2的氧化性较弱
Si
Ge Sn Pb
SiH4
GeH4 SnH4
(SiO)
GeO SnO PbO
SiO2
GeO2 SnO2 PbO2
元素符号
C 6
Si 14
Ge 32
Sn 50
Pb 82
原子序数
原子半径的变化趋势
随着原子序数的递增，原子半径增大
金属性与非金属性的变化 金属性逐渐增强，非金属性减弱 趋势 最高正价
最高价氧化物化学式 +4 +4 +4 +4 +4
CO2
SiO2
GeO2
SnO2 PbO2
碳单质常温下化学性质稳定的原因
碳单质常温下化学性质稳定的原因
碳是一种特殊的元素，其典型性质就是极强的化学稳定性。
碳单质常温下具有稳定的
化学性质，这主要是由于碳的结构和性质所赋予的。
首先，碳是一种半金属元素，它的电子层结构可以看作是一个完全填充的能量层，其中，2，4，6层有核电子，2层是半开层结构，可以慢慢结合其他原子，所以在常温下碳
可以稳定存在，不会分解。
其次，碳有四个电子，能形成各种化合物的大量的组合，能够
结合多种元素，比如氢，氧，氮，磷等等，形成其他物质，使其本身形成稳定的环境。
最后，碳的第二层的电子结构也与化学稳定有关，它有三个键的梯度变化，导致其化学稳定。
因此，由于上述原因，碳单质在常温下具有非常稳定的化学性质，它仅能在极高温度
下具有可以被调整的不稳定性。
因此，它在许多重要的生物物质中发挥着重要的作用，例
如DNA和多糖等。
而且，如果对碳的稳定性不理解，也可能导致许多有害的影响，例如持
续的污染，碳的不稳定性可能对污染物进行识别，从而增加了风险。
总之，碳单质具有丰富稳定性，其主要原因是其电子层结构，弥散梯度变化和本身的
结构。
由于碳在自然界中的重要性，一定要对其进行适当的保护，确保其问题不会对我们
环境产生重大影响。
碳单质的物理性质
碳单质的物理性质
碳的物理性质：除木头外,以单质存在木头中以纤维素淀粉等存在。
碳一般显正价,易与具有氧化性的物质结合,氧化性越强结合越容易但有些特例如CH4碳是-4价在有机化合物里可以自己形成碳链等。
这是各国科学家正在研究的课题,还处于技术封闭阶段电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等,这些谁也不懂金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。
这是金刚石的面心立方晶胞的结构。
由于金刚石晶体中C-C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。
初三化学1碳讲义
第六单元：碳和碳的氧化物一、碳的几种单质1.金刚石(色散性好，坚硬)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（软，有滑感。
具有导电性，耐高温）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：碳原子的排列方式不同。
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.C60（由分子构成）4.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。
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+O2==(点燃)CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O2==(点燃)2CO3、还原性：C+2CuO ==(高温) 2Cu+CO2↑（置换反应）2Fe2O3+3C==(高温)4Fe+3CO2↑三、二氧化碳的制法1、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。
反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。
（2）收集方法：气体的密度及溶解性决定：难溶于水用排水法收集CO只能用排水法度比空气大用向上排空气法CO2只能用向上排空气法密度比空气小用向下排空气法回忆一下收集气体的几种方法2、二氧化碳的实验室制法1) 原理：用石灰石和稀盐酸反应：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑(重点)注意：（1）不能用H2SO4代替盐酸，因为CaCO3+ H2SO4 === CaSO4 +H2O+CO2↑生成的CaSO4微溶于水，覆盖在碳酸钙表面，阻止了碳酸钙与酸接触，使反应难以进行。
《碳和碳的氧化物》知识点总结(1)
木炭+氧化铜澄清的石灰水碳和碳的氧化物 知识总结金刚石、石墨、C60一、碳的几种单质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。
（1）可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的电刷等。
注意：铅笔不含铅，是石墨和黏土混合而成的混合物。
（2）无定形碳：焦炭、木炭、活性炭、炭黑等，由石墨的微小晶体和少量杂质构成。
活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，所以有强烈的吸附性，可用于：制糖工业、防毒面具里的滤毒罐。
3. C 60 是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。
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CO 2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
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，化学性质稳定【为何碳在常温下化学性质比较稳定？碳原子的最外层有4个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常温下碳的化学性质比较稳定。
】档案材料一般用碳素墨水书写； 古代书画历经百年也安然无恙；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。
2. 碳具有可燃性：C+O 2CO 2（充分燃烧）2C+O 22CO （不充分燃烧）碳在氧气中燃烧现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
3. 碳具有还原性： 可用于冶金工业。
2Fe 2O 3+3C4Fe+3CO 2↑木炭还原氧化铜的实验（见右图）【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO 2↑⏹ 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
⏹ 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
⏹ 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
⏹实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。