5.2组成燃料的主要元素——碳

5.2组成燃料的主要元素——碳碳的单质，碳的燃烧，一氧化碳第五章燃料单质是由同一种元素组成的纯净物。同一种元素是否只能组成一种单质？由氧元素组成的单质有氧气、臭氧；由磷元素组成的单质有白磷、红磷。碳元素能否组成不同的单质？由碳元素组成的单质有金刚石、石墨、C60（图）讨论：金刚石与石墨各有什么特性？硬度最大导电性强色黑,质软而滑腻一、碳的单质1、金刚石纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。加工前加工后加工琢磨后有夺目光泽，折光性强，可做钻石装饰物。钻石装饰物一、碳的单质1、金刚石金刚石很硬，可以作切割玻璃的玻璃刀，也可以作钻探机的钻头。—天然最硬的物质硬度大，不导电，不导热。玻璃刀钻头一、碳的单质2、石墨石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的片状固体。石墨很软，有滑腻感，可做润滑剂。—天然最软的矿物之一质软而滑腻，能导电、导热和耐高温。石墨质软、划后可在纸上留下痕迹，可做铅笔芯。一、碳的单质2、石墨—天然最软的矿物之一石墨具有优良的导电性，可做石墨电极质软而滑腻，能导电、导热和耐高温。石墨具有良好的导热性、耐高温，可做石墨坩埚金刚石、石墨性质和用途的比较金刚石（C）石墨（C）外观无色透明、正八面体形状的固体深灰色、有金属光泽，细鳞片状固体硬度天然最硬的物质最软的矿物质之一熔点熔点很高熔点高、耐高温导电性不导电导电用途钻探机的钻头、裁玻璃的刀头、装饰品等制铅笔芯、做高温润滑剂、电极、坩埚讨论：金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，为什么它们的物理性质有这么大的差异呢？金刚石的结构石墨的结构碳原子网状结构排列。碳原子之间结合非常牢固。碳原子分层排布结构。层内碳原子之间结合紧密，层与层之间能发生滑动。金刚石、石墨物理性质不同的原因：碳原子排列方式不同。我们如何证明这些性质差异很大的单质是由同种元素组成的呢？用燃烧法以及相互转化的实验可证明它们是由同种元素组成的(金刚石C、石墨C)由石墨转变为金刚石是物理变化，还是化学变化？答：是化学变化。3、含石墨的混合物：---无定形碳木炭、活性炭、焦炭、炭黑它们是由石墨微小晶体和少量杂质构成的。因为含有少量杂质，所以它们没有固定的几何形状，叫无定形碳。木炭能吸附红墨水吗？现象：红色逐渐褪去分析：木炭具有疏松多孔的结构，表面积很大，具有较强的吸附性，能将红墨水吸附在木炭多孔性结构中。加热后的木炭活性炭•自来水厂净水过程中，活性炭的作用是：吸附杂质、除去臭味防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒毒气的•工业生产白糖时，活性炭可脱色制白糖。•木炭与活性炭的吸附作用都是物理变化。活性炭的吸附作用比木炭还要强冰箱去味剂无定形碳（混合物）:注意:“碳”表示元素，“炭”表示由碳元素组成的具体物质。木炭焦炭活性炭炭黑无定形碳的用途木炭：一般用于燃料、火药的制作，以及食品工业的吸附剂。焦炭：冶炼金属炭黑：一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及橡胶的添加剂等。活性炭：黑色、多孔性颗粒或粉末，一般用于防毒面具中过滤空气，净化水，制作工业脱色剂。（吸附作用）随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60、“碳纳米管”、石墨烯，此外还有C50、C70等。C60C60分子由60个碳原子构成，分子形似足球，又名“足球烯”或“富勒烯”,这种足球结构的分子很稳定。它应用于材料科学、超导体等方面的研究工作已取得重大进展。4、“富勒烯”和“石墨烯”结构性质用途决定反映决定反映讨论：金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，为什么它们的物理性质有这么大的差异呢？金刚石的结构石墨的结构碳原子的排列方式不同。24+6碳原子的最外层有4个电子，不容易失去电子，也不容易得到电子，因此，常温下碳单质具有一定的稳定性。二、碳的化学性质:碳原子结构：二、碳的化学性质:1.稳定性：常温下,化学性质很不活泼，具有较强的稳定性。所以古代用炭黑制成的墨所绘制的水墨画经久不变色。2.可燃性：温度升高，活动性大大增强，高温下，碳能与许多物质起反应。例如：碳的燃烧。在常温下，单质碳性质稳定，不易跟其他物质反应。钻石恒久远，一颗永流传。想一想:生活中还有哪些事例能说明碳单质的稳定性?1.稳定性:•木头电线杆或木桩在埋入地下之前，常要把埋入地下的一部分木头表面稍稍烤焦。这是为什么？木头烤焦以后就变成了木炭，木炭与空气、水分接触不容易发生反应，可以保存较长的时间。2、可燃性：碳与氧气的反应：①、氧气充足，充分燃烧生成二氧化碳（完全燃烧，热值为32.8kJ/g）（不完全燃烧,热值为9.2kJ/g）C+O2CO2点燃2C+O22CO点燃都放热②、氧气不充足，不充分燃烧生成一氧化碳注意：一般情况下，如果未注明碳燃烧时氧气（或空气）不充足，通常都指的是碳的充分燃烧。二、碳的化学性质3、还原性：碳和某些氧化物的反应①碳与氧化铜的反应实验现象：黑色粉末逐渐变成紫红色，澄清石灰水变浑浊。高温2CuO＋C2Cu＋CO2↑②碳与二氧化碳的反应（高温条件，生成一氧化碳）C+CO22CO（吸热）高温一氧化碳的性质：物理性质：无色无味的气体，难溶于水。化学性质：观察活动：一氧化碳燃烧实验操作：经过验纯后，将一氧化碳气体点燃，观察火焰的颜色，然后在火焰的上方罩一只内壁涂有石灰水的烧杯，观察实验现象。注意：点燃可燃性气体前必须要验纯。实验现象：纯净的一氧化碳在空气中安静地燃烧，发出浅蓝色火焰，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。1.可燃性：2CO+O22CO2点燃（放热）观察活动：一氧化碳还原氧化铜2.还原性：CuO＋COCu＋CO2△3.毒性：一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合，使氧气失去与血红蛋白结合的机会，造成组织缺氧，引起煤气中毒。所以，在室内使用煤炉烤火取暖时，要保证有充分的通风措施，确保安全。实验现象：黑色粉末逐渐变成紫红色；澄清石灰水变浑浊。注意事项：要进行尾气处理：防止一氧化碳污染空气。