定义 由同种碳元素组成的不同单质，因原子排列方式不同而具有不同物理性质，统称碳的同素异形体。
从哪来 基于“三、元素”概念，理解同种元素可形成不同单质；结合“五、单质与化合物”区分纯净物类别；利用“三、氧气的性质”中碳与氧气反应现象，反推碳单质化学性质相似性。
为什么 碳原子最外层有4个电子，既能形成4个共价键，又能通过sp³、sp²、sp杂化形成不同空间结构。金刚石中碳原子呈正四面体网状结构，硬度最大；石墨中碳原子呈层状六边形排列，层间作用力弱，故质软、导电；C₆₀分子呈足球状。结构决定性质，故物理性质差异巨大，但化学性质（如可燃性）相似。
讲法
适合形象思维强、喜欢动手的学生
展示金刚石、石墨、C₆₀模型或实物。让学生触摸石墨的滑腻感，观察金刚石的坚硬（可用玻璃片划刻对比），再展示C₆₀分子球棍模型。提问：“为什么都是碳，手感、硬度差这么多？”引导学生观察原子排列：金刚石像“立体网格”，石墨像“千层饼”，C₆₀像“足球”。强调“排列不同→性质不同”。
讲法
适合逻辑推理强、喜欢抽象思维的学生
从碳原子电子排布（2,4）出发，推导其成键能力。画出金刚石中每个碳原子与4个相邻碳原子成键的立体结构图，说明空间网状结构导致高硬度；画出石墨中层内sp²杂化、层间范德华力的结构，解释滑腻和导电性。对比C₆₀的分子结构，指出其为分子晶体。用“结构→性质→用途”逻辑链串联，强调微观结构决定宏观性质。
讲法
适合生活经验丰富、喜欢联系实际的学生
从铅笔芯（石墨+黏土）、钻石戒指（金刚石）、富勒烯在医药中的应用切入。提问：“铅笔芯为什么能写字？钻石为什么坚硬？”引导学生联系生活：石墨层间易滑动，故能留下痕迹；金刚石结构紧密，故坚硬。再引入C₆₀，说明其在超导、药物载体中的潜力。用“用途反推性质，性质反推结构”的方式，建立知识与应用联系。