组成燃料的主要元素碳讲解材料
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5.2组成燃料的主要元素碳
一.多样的碳单质
1.金刚石与石墨
[观察活动]完成P.129 表格
[阅读]P.130后两段总结金刚石与石墨的性质及用途
[讲解] 金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,但它们的物理性质差别却很大,这是因为在金刚石和石墨里碳原子的排列不同
[讲述]碳单质还包括由石墨的细小晶体与少量杂质形成的多种多样的无定形碳。
[板书]2.无定形碳:木炭、焦炭、活性炭、炭黑。
[阅读]P.130 无定形碳
[讨论]P.130 思考:从图中的用途,你能推知下列物质各有什么性质吗?
[归纳]几种碳的单质及用途
物质的性质物质的用途
推知
[讨论]碳在常温下化学性质不活泼,如果温度升高,碳是否会发生反应?回忆木炭在氧气中燃烧的实验,写出反应的化学方程式,说出反应的现象。
[板书] 二、碳的化学性质
1.碳的燃烧——可燃性
(氧气充足,碳完全燃烧)
——放热
[阅读]P.132氧气供给不足时会发生什么情况。
[讲述]在氧气供给不足时,碳的燃烧是不完全燃烧,产物是一氧化碳,燃烧的热值为
9.2kJ/g,只有完全燃烧的1/3.6。
我们常常在煤炉里煤层的上方看到蓝色的火
焰,这就是一氧化碳在燃烧。
[板书]
(氧气不足,碳不完全燃烧)
——放热
[讨论]烧得很旺的炉子在加新煤后温度会降低,为什么?
[板书] 2.碳与某些氧化物的反应——还原性
—吸热。
炭的化学知识点总结一、炭的结构炭的结构主要由碳元素构成,其结构可以分为非晶炭和晶体炭两种。
非晶炭是一种没有规则结构的碳材料,其在原子层次上呈现出无序排列的状态,因此非晶炭的力学性质和电学性质较差。
而晶体炭则是由层状结构的石墨晶体组成,其具有规则且有序的结构,因此在力学性能和导电性能方面有着较好的表现。
此外,炭材料中还存在着许多的孔隙和微孔结构,这些孔隙可以用来吸附气体、液体和固体,因此炭具有很强的吸附能力。
二、炭的性质1. 物理性质(1)密度:炭的密度较低,通常在1.5-2.0g/cm³之间,比较轻。
(2)硬度:炭的硬度比较高,常常可用于制作磨料和抛光材料。
(3)导电性:炭具有良好的导电性能,因此可用于制作电极和电磁材料。
(4)热稳定性:炭在高温下表现出很好的热稳定性,因此在高温环境下也能够维持其结构和性质不变。
2. 化学性质(1)耐腐蚀:炭具有很好的化学稳定性,不易被酸、碱腐蚀。
(2)吸附性:炭的吸附性能强,能够吸附气体、液体和固体等不同的物质。
(3)易燃性:经过适当的处理,炭能够燃烧释放热量,可用作燃料。
(4)活性:炭的表面具有丰富的活性基团,可以与其他物质发生化学反应。
三、炭的制备炭的制备方法有很多种,常见的包括燃烧法、碳化法、高温热解法等。
1. 燃烧法燃烧法是一种简单易行的制备炭的方法,其原理是将有机物料在缺氧条件下进行燃烧,使得其除碳元素外的其他元素被完全氧化,最终留下高纯度的碳元素。
这种方法制备出的炭通常密度较低,硬度较小,但成本较低。
2. 碳化法碳化法是将有机物料在高温环境下进行加热处理,使得其中的氢、氧等元素被去除,留下高纯度的碳元素。
这种方法制备出的炭通常密度较高,硬度较大,但成本较高。
3. 高温热解法高温热解法是在高温下将有机物料进行热解,以得到高纯度的碳元素。
这种方法制备出的炭通常自由度较高,结构较为活泼,具有较好的电学和力学性能。
四、炭的应用炭具有丰富的应用价值,在工业生产、环境保护、能源利用等方面都有着重要的应用。
引言概述:化学元素碳是一种十分神奇的元素,它在自然界和生物体中都起着重要的作用。
本文将从不同的角度来阐述碳的特性和应用。
我们将讨论碳的基本性质和结构,接着探讨碳在有机化学中的重要性,然后介绍碳的存在形式和循环过程,紧接着探索碳在生物体中的作用,最后总结我们对碳的认识。
正文内容:1.碳的基本性质和结构:1.1碳的物理性质:碳是一种非金属、常见的灰黑色固体,在自然条件下常见的形式有颗粒状、结晶状和非晶状。
1.2碳的化学性质:碳是一种非常稳定的元素,可以形成广泛的化合物,并且能够与其他元素形成共价键。
1.3碳的结构:碳原子具有四个电子,可以形成四个共价键,这使得碳原子能够组成复杂的分子和大分子。
2.碳在有机化学中的重要性:2.1有机化合物:有机化合物是由碳和氢以及其他元素组成的化合物,碳是有机化学的基础。
2.2碳的键合能力:碳原子可以与其他碳原子以及其他元素形成多种多样的键合方式,这为有机化学的研究和应用提供了广阔的空间。
2.3单元化合物:碳原子可以形成多个键合,从而构成各种不同的碳骨架结构,形成不同的有机化合物。
3.碳的存在形式和循环过程:3.1碳的存在形式:碳主要以有机物的形式存在,包括有机生物体、矿物和化石燃料等。
3.2碳的循环过程:碳通过碳循环过程不断地在各个界面之间转移,包括大气、陆地和海洋等。
这些过程包括碳的吸收、释放和转化等。
4.碳在生物体中的作用:4.1有机生物体:碳是生物体的基本组成成分,包括脂肪、碳水化合物、蛋白质和核酸等。
4.2碳的能量来源:碳是生物体进行能量转化和储存的重要物质。
4.3生物体代谢过程:碳在生物体的代谢过程中参与了许多关键的化学反应,如呼吸作用、光合作用等。
5.对碳的认识总结:5.1碳作为一种元素具有多样性和广泛性,为化学和生物学领域提供了广阔的研究和应用空间。
5.2人类对碳的认识和利用已经取得了巨大的进展,但仍有许多未解之谜和挑战等待着我们去探索。
总结:通过对神奇的化学元素碳的探讨,我们深入了解了碳的基本性质和结构、其在有机化学、存在形式和循环过程、以及在生物体中的重要作用。
化学九年级碳知识点碳是化学元素周期表中的第6号元素,原子序数为6,符号为C。
它是地壳中含量最丰富的非金属元素,常见的有三种同位素,即^12C、^13C和^14C。
碳在自然界中广泛存在,其重要性在于它形成了许多有机化合物,构成了生命的基础。
在本文中,我们将探讨九年级化学中的碳知识点,包括碳的性质、碳的同素异形体以及碳的广泛应用。
一、碳的性质1. 物理性质:碳是固体,具有黑色、硬度大的特点。
在常温下,它不溶于水、酸和大多数溶剂,但可以与一些金属和非金属元素形成化合物。
2. 化学性质:碳在高温下能与氧气反应生成二氧化碳,这是一种常见的氧化反应。
碳还可以与许多元素发生反应,例如与氢生成甲烷(CH4)、与氧生成一氧化碳(CO)等。
二、碳的同素异形体1. 金刚石:金刚石是由纯碳构成的同素异形体,其晶体结构由碳原子的立方体排列组成。
金刚石是地球上最坚硬的物质之一,具有良好的热导性和电导性。
2. 石墨:石墨也是由纯碳构成的同素异形体,其晶体结构由碳原子形成层状排列。
石墨的层状结构使其具有良好的滑动性和导电性,被广泛应用于铅笔芯、电池等领域。
3. 富勒烯:富勒烯是由碳原子通过特殊方式排列形成的同素异形体,结构呈现出球形、管状等多种形态。
富勒烯具有独特的物理和化学性质,广泛应用于材料科学、药物传递等领域。
三、碳的广泛应用1. 生命体中的碳:碳是所有有机物的基础,包括蛋白质、脂肪、碳水化合物等。
生命体的存在与碳的多样化结构紧密相关,碳化合物为生命提供能量和构建各种生物分子。
2. 燃料:碳在燃烧过程中能释放大量热能,因此被广泛应用于燃料领域。
常见的化石燃料,如煤炭、石油和天然气,都是碳的化合物。
3. 材料:碳的同素异形体广泛应用于材料科学领域。
金刚石被用于切割、磨削工具;石墨被用于制造铅笔芯、涂料等;富勒烯被用于制造高强度材料、药物传递系统等。
4. 碳的环境问题:碳也是温室效应的主要元素之一。
由于人类活动的过度排放,大量二氧化碳进入大气层,导致全球气候变暖。
不可或缺的元素了解碳(C)的重要性碳(C)是地球上最常见的元素之一,广泛存在于自然界的各种生物体、矿物质和化合物中。
它的重要性在于它是生命的基础和能源转化的关键。
本文将探讨碳元素的各个方面,以帮助读者更加全面地了解碳的重要性。
一、碳的化学性质碳是第14号元素,其原子序数为6,原子量为12.01。
它在化学中具有多种特性,其中最重要的特点是碳与其他元素形成共价键的能力。
这使得碳能够形成多种复杂的有机化合物,包括蛋白质、核酸、脂肪和糖类等。
这些有机化合物构成了生命体系的基础,并实现了生物体内的各种化学转化过程。
二、碳的存在形式碳存在于地壳、大气、水体和生物体中。
在地壳中,碳以矿物质的形式存在,如钻石和石墨。
在大气中,碳以二氧化碳(CO2)的形式存在,起到温室效应和调节地球气候的重要作用。
在水体中,碳以碳酸盐和有机物的形式存在,对水体的化学平衡和生物生态系统的稳定性起到关键作用。
在生物体中,碳是生命的基础组成单元,构成了所有有机物。
三、碳的生物地球化学循环碳的生物地球化学循环是碳在地球上的重要循环过程。
人类活动导致了碳循环的不平衡,进而影响了地球的生态系统。
当化石燃料燃烧释放大量二氧化碳时,会导致大气中二氧化碳的浓度升高,进而引起温室效应和气候变暖。
因此,我们需要采取有效措施来减少温室气体的排放,以维护地球的生态平衡。
四、碳的应用领域碳在工业生产、能源转化和材料科学等领域发挥着重要的作用。
例如,碳纳米管是一种新型的纳米材料,具有极高的强度和导电性能,被广泛应用于电子、光电和催化等领域。
碳化硅是一种优良的耐高温材料,可用于制造高温设备和部件。
此外,碳还被用作化工原料、燃料和储能材料等。
五、碳的环境保护与可持续发展随着全球环境问题的日益突出,碳的环境保护和碳减排成为当今社会关注的热点。
减少温室气体的排放和开发清洁能源是保护地球生态环境的关键。
在可持续发展的理念下,我们应该采取措施促进碳的循环利用,开发低碳技术,实现经济增长与环境保护的良性循环。
碳知识点归纳总结一、碳的基本概念碳是地球上一种非常常见的元素,化学符号为C,原子序数为6,在元素周期表中位于第14族。
它是一种固体元素,具有多种同素异形体,包括金刚石、石墨、纳米碳等。
碳在自然界中广泛存在,它是有机物的主要组成部分,也是地球上生命存在的基础。
碳的化学性质稳定,与许多元素和化合物发生反应,形成各种有机物和无机物。
二、碳的物理性质1. 碳的同素异形体:碳在自然界中存在多种同素异形体,包括金刚石、石墨、纳米碳等。
这些同素异形体的结构和性质各有不同,具有广泛的应用价值。
2. 碳的热导率和电导率:金刚石具有很高的热导率和电导率,是一种优良的导热材料和导电材料。
3. 碳的密度:金刚石的密度较大,为3.5g/cm^3,而石墨密度较小,为2.3g/cm^3。
这种密度差异导致了它们的物理性质上的差异。
三、碳的化学性质1. 碳与氧气的反应:碳在高温下与氧气发生剧烈的反应,生成二氧化碳。
这是一种非常重要的反应,在自然界中是碳循环的重要环节。
2. 碳的还原性:碳具有很强的还原性,可以还原许多金属离子。
3. 碳的化合物:碳可以与许多元素形成化合物,包括碳氢化合物、碳氧化合物等。
四、碳的地质作用1. 煤炭的形成:煤是一种由植物残体经过压实和高温作用形成的矿物质,主要由碳和氢等元素组成。
煤炭是一种重要的化石燃料,被广泛用于工业生产和能源生产。
2. 石油和天然气的形成:石油和天然气是由古代生物遗体经过压实和高温作用形成的,主要由碳和氢等元素组成。
它们是人类重要的能源资源之一。
3. 碳酸盐的沉积:碳酸盐是由碳酸钙等矿物质形成的矿石,存在于地球表面的岩石中,是地壳中的重要成分。
五、碳的生物地球化学循环1. 生物的呼吸作用:在生物的呼吸作用中,碳化合物被氧化成二氧化碳释放到大气中。
2. 植物的光合作用:植物通过光合作用将二氧化碳转化成有机物,释放氧气。
3. 碳酸盐岩的形成:当有机物被埋藏在地下形成石油和天然气时,经过化学作用形成碳酸盐岩。
组成燃料的主要元素——碳组成燃料的主要元素——碳【学习⽬标】1.了解⾦刚⽯和⽯墨的物理性质和主要⽤途;知道⽊炭、活性炭的吸附性。
2.知道碳单质的化学性质,掌握碳跟氧⽓的反应。
3.知道不同元素可以组成不同的物质,同⼀种元素也可以组成不同物质。
4.了解⼀氧化碳的物理性质和化学性质。
【要点梳理】要点⼀、碳的单质1.同⼀种元素可以组成不同的单质:⾦刚⽯、⽯墨都是由碳元素组成的单质,但是由于碳原⼦排列⽅式不同,即结构不同,因此它们的性质存在着差异。
⾦刚⽯的结构⽯墨的结构2.⾦刚⽯3.⽊炭、活性炭、焦炭、炭⿊等物质都是由⽯墨的微⼩晶粒和少量杂质构成的,所以从严格的意义上来说它们还不是碳的单质(被称为⽆定形碳)。
由于⽊炭和活性炭均具有疏松多孔的结构,因此它们具有较强的吸附能⼒,可以吸附毒⽓、⾊素以及有异味的物质等。
⽊炭和活性炭有吸附性,所以它们在制糖⼯业、⾷品⼯业、防毒⾯具制作等⽅⾯有重要的应⽤,炭⿊在常温时⾮常稳定,⽤炭⿊墨汁所绘的画和书写的字经久不变⾊。
【要点诠释】1.⾦刚⽯和⽯墨在⼀定条件下可以相互转化,这个转化过程发⽣了化学变化。
2.物质的组成和结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的⽤途。
3.由于⽊炭疏松多孔,有很⼤的表⾯积,因此它具有吸附性,活性炭的吸附性⽐⽊炭更强。
吸附作⽤是将⽓体或溶液⾥的微⼩粒⼦吸附在固体表⾯,没有⽣成新物质,属于物理变化。
4.“碳”和“炭”的区别:“碳”是元素的名称,是核电荷数为6的⼀类原⼦的总称。
⽐如碳元素、碳单质、含碳化合物、⼀氧化碳等,这⼉不能⽤“炭”。
⽽“炭”指的是具体物质,它表⽰由碳元素组成的某种单质——⽊炭、活性炭、焦炭等。
⼀般在未指明具体单质时,习惯上⽤碳,如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。
要点⼆、碳的化学性质1.稳定性:在常温下,碳的化学性质不活泼。
在⾼温下,碳能够与很多物质起反应。
2.可燃性(碳与氧⽓反应):(1)当氧⽓充⾜时,碳完全燃烧,⽣成⼆氧化碳,同时放出⼤量的热。
碳是煤中主要的可燃元素,在燃烧过程中放出大量的热;煤的炭化程度越高,含碳量就越大;含碳量高的煤难以着火与燃烬,但是发热量很高。
氢也是煤中主要的可燃元素,有效氢的发热量很高,是碳发热量的3~4倍,煤中氢含量先随着炭化程度的增加而增加,当煤中含碳量为85%时达到最大值,然后随着炭化程度的增加而下降。
氧是煤中有害的不可燃元素,煤中含氧量随着炭化程度的增加而下降,煤中氧含量的存在会使煤发热量降低。
氮是煤中的有害不可燃元素,其存在不但降低煤的发热量,而且会生成NOx等污染物;硫是煤中的有害元素,在煤燃烧过程中会生成SOx 等有害污染物。
挥发分是煤在隔绝空气条件下加热到850℃时析出的气体。
挥发分含量多的煤,着火容易,着火温度低,燃烬容易;挥发分含量少的煤,着火温度高,着火困难,燃烬非常困难。
灰分是指煤中所含的矿物质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成的一些固体残留物。
灰分含量高的煤不仅使煤的发热量减小,而且影响煤的着火与燃烧。
由于燃烧烟气中飞灰浓度大,使受热面易受污染影响传热、降低效率,并使受热面易磨损而减少寿命。
同时,对排烟中的含尘量必须采用高效除尘措施,使排烟中含尘降低到合格的排放指标。
在煤的使用过程中,一定要重视煤的灰熔点,否则容易造成结渣,不利于燃烧过程中空气的流通和气流均匀分布,破坏燃烧过程的稳定运行。
水分是煤中的不可燃成分,其存在不仅降低了燃料的可燃质含量,含水量大的燃料发热量低,不易着火、燃烧,而且在燃烧时还要消耗热量使其蒸发和将蒸发的水蒸气加热,降低燃烧室温度,使锅炉效率降低,并使排烟损失加大,还易在低温处腐蚀设备。
含水量大的煤使得制粉设备制粉困难,需要高温空气或烟气干燥。
同时,水分大的煤也不利于运输,并使成本增加。
但是,在高温火焰中水蒸气对燃烧具有催化、媒介作用,可以加速煤粉焦碳的燃烧,可以提高火焰黑度,增加火焰及烟气的辐射放热强度,加强燃烧室炉壁的辐射换热。
另外,水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以提高火焰的热传导率。
5.2组成燃料的主要元素——碳教学设计(一)(第一课时)教学目标:知识与能力:1.了解金刚石、石墨和C60的微观构成、物理性质和用途。
2.了解物质的结构、性质和用途之间的关系。
3.知道一种元素可以因结构不同而能组成几种不同的单质。
过程与方法:1.通过活动与探究,对获得的事实进行分析得出结论的科学方法。
2.能用变化发展的观点认识碳的单质。
会运用比较、归纳等方法对获取的信息进行加工。
情感态度价值观:1.体会到只有了解化学,才能利用化学、改造自然,激发学生探求化学知识的兴趣,确定学习化学的志向。
2.在解决问题的过程中,激发学生的进取心,让学生获得成就感。
教学重点:碳单质的物理性质、物质结构、性质和用途之间的关系难点:对木炭吸附性的微观理解教学媒体:计算机、投影机教学用品:(教师)玻璃片、玻璃刀、自制净水器、蜡烛、红墨水、胶头滴管(学生)每小组6H、6B的铅笔各一,石墨电极、简易电路一套(含电池两节、电线若干、小灯泡一只)、小刀、抹布、水槽、火柴、蜡烛、玻璃片。
教学设计思路:本节课是九年级化学上册第五单元课题二的第一课时。
碳是重要的化学元素,在生活中有着广泛的应用。
前面学习了物质构成的奥秘,使本单元的高度上升了一个新台阶。
课题二的内容丰富,从碳单质的理化性质到碳的氧化物的性质及二氧化碳的制取等等,许多知识都是学生初中阶段必须知道的,是本册的一个学习重点。
作为本课题的第一课时,我希望学生通过学习能对“碳”的家族产生浓厚的学生兴趣,因此对“碳”家族中最基本的物质~~碳单质浓墨重彩,对下面二氧化碳的性质和制取两个重要课题的学习起到很好的帮助作用。
因此,第一课时我主要介绍金刚石、石墨、C60、木炭及活性炭的重要物理性质、结构特点和用途以及它们之间的关系。
而碳的化学性质不做为本课题重点,从结构入手,让学生明白常温下碳的性质稳定,而升高温度后的活泼性则作为设疑,为下一课时做铺垫。
本课题注重教学情景的创设,联系学生生活实际,体现出学化学是为了用化学,化学最终是为生活服务的理念。
碳元素构成万物的基石碳(Carbon)是地球上最常见的化学元素之一,它是生命的基本组成部分,也是构成万物的基石。
在自然界中,碳以许多不同形式存在,并在各个领域发挥着重要的作用。
本文将探讨碳元素的特性以及在生命、地质和工业领域的应用。
一、碳元素的特性碳是一种非金属元素,原子序数为6,化学符号为C。
它的原子结构稳定,具有4个价电子,能形成众多的化合物。
由于电子结构的特殊性,碳原子能与其他碳原子形成强大的共价键,从而形成无数种有机化合物。
这种特性使得碳成为生命中最重要的元素之一。
二、碳在生命中的重要性1. 有机物的基本构建块:所有生命体都是由碳构成的。
蛋白质、核酸、脂肪和碳水化合物等生命体分子都是由碳原子形成的。
碳的多样性使得它能够以不同方式连接,从而形成多种不同的有机物。
2. 生命的能量来源:碳元素在生命体内的氧化过程中释放出大量的能量。
生命体通过新陈代谢将碳化合物分解成二氧化碳和水,并释放出能量,使身体正常运转。
3. 能够形成大分子化合物:碳原子能与其他原子形成稳定的共价键,从而形成大分子结构。
DNA和RNA等核酸分子以及蛋白质是由碳原子构成的大分子化合物,它们对于细胞的功能和遗传信息的传递至关重要。
三、碳在地质领域的应用1. 碳的地质循环:碳元素通过碳循环在地球上不断循环。
碳以不同的形式存在于大气中、生物体内和地球内部。
植物吸收大气中的二氧化碳进行光合作用,将碳固定在有机物中,成为地底下沉积的植物化石或化石燃料(煤、石油和天然气)。
2. 碳定年法:地质学家利用碳定年法来推测古代生物的年龄。
通过测量化石中的碳同位素比例,可以确定其年代,进而了解地球历史的演变和生物进化的过程。
四、碳在工业领域的应用1. 燃料:碳元素是煤炭、石油和天然气等化石燃料的主要组成部分。
这些化石燃料是人类重要的能源来源,用于发电、交通和工业生产等领域。
2. 材料制备:碳具有很高的化学稳定性和强度,被广泛应用于材料制备领域。
碳纤维、炭黑和石墨等材料在航天、汽车、电子和建筑行业中扮演着重要角色。