金刚石、石墨和C60知识讲解

1、金刚石、石墨和C60【要点梳理】要点一、碳的单质同一种元素可以组成不同的单质：金刚石、石墨和C60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c的结构602金刚石、石墨和C的比较：（高清课堂金刚石、石墨和C60）6060名称金刚石石墨C60外观无色透明、正八面体形状的固体，仔细琢磨后有璀璨夺目的光泽深灰色不透明的细鳞片状的固体，有金属光泽C分子形状似足球60导电性几乎不导电良好几乎不导电硬度天然存在的最硬的物质质软（最软的矿物之一）质脆导热性良好良好很差用途钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等制备新材料、超导材料等3木炭

2、、活性炭的吸附性：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。【要点诠释】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。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。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

3、有生成新物质，属于物理变化。“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一木炭、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。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。实验现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放热，生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。C+O2CO2（2）当

4、氧气不足时，碳不完全燃烧，生成一氧化碳，同时放出热量。2C+O22CO3还原性（碳与某些氧化物反应）：高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。木炭还原氧化铜实验：（1）药品：木炭粉（黑色）、氧化铜（黑色粉末）。（2）实验现象：黑色粉末逐渐变红，澄清石灰水变浑浊。（3）实验结论：2CuO+C耳基2Cu+C0f2（4）几点说明：酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度；试管口要略向下倾斜；装置的气密性要良好；实验结束时，先撤出导气管，然后再熄灭酒精灯（防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂），待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止生成的铜再被氧化成氧

5、化铜）。【要点诠释】碳单质的化学性质都相同。如金刚石、石墨和C以及木炭等都是由碳元素组成的，其碳原子的最外层电子60的数目一样多（都是4个），因此，不同碳单质的化学性质相同。碳单质的化学性质在常温下稳定。但随着温度的升高，能和许多物质发生化学反应；反应的条件不同，产物也不同。如:碳和氧气在点燃条件下反应，氧气充足时生成的是CO2，而氧气不充足时主要生成CO。性质决定用途：（1）碳在常温下具有稳定性，所以古代用墨写的字经久不褪色。（2）碳具有可燃性，可用作燃料。（3）碳具有还原性，可用作还原剂，可用来冶炼金属。如2FeO+3C4Fe+3COf,在该反应中，碳得到232氧、被氧化生成二氧化碳，碳是

6、还原剂。氧化铁失去氧、被还原成铁，是氧化剂。4-碳的还原性还体现在反应cq+c鼻2co中，该反应是吸热反应。【典型例题】类型一、考查碳单质的性质和用途例1.下列物质中，硬度最大的是（）金刚石B.石墨C.焦炭D.活性炭例2.“轻轨电车”（如右图）是近年来新兴的城市高架交通工具，具有污染小的特点。当轻轨电车开动时，轻轨电车上裸露的“电刷”沿架空电线滑动。电刷材料中含有石墨。选择石墨作电刷材料是因为其具有下列性例3.碳单质中，C60的分子结构形似足球（如下图所示）。关于C60的说法中，错误的是（）它是一种单质每个C60分子由60个碳原子构成它与金刚石是同一种物质它完全燃烧后的产物是CO2例4.金刚石

7、、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是（）A.都是黑色固体B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳C.碳原子的排列方式相同D.定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化举一反三：【变式1】埋木桩前，要把埋入地下的一端用火烤焦，埋入地下的木桩才不容易腐烂，这是利用了（）A.木炭具有吸附性B.木炭能够隔绝空气和水分C.木炭具有可燃性D.木炭常温下化学性质稳定【变式2】金刚石可装在钻探机的钻头上，是由于；石墨可作铅笔芯，是由于，可作润滑剂，是TOC o 1-5 h z由于;可作电极，是由于;活性炭可作防毒面具的滤毒剂，是由于。类型二、考查木炭还原氧化铜的实验例5.用木炭还原

8、氧化铜的实验如下图所示。（1）酒精灯加灯罩的目的;（2）刚开始加热时，试管中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是；（3）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出中发生反应的化学方程式;（4）停止加热时，应先将导管从试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是。【总结升华】本题考查木炭的还原性实验。碳单质的化学性质有三条：还原性、可燃性、常温下的稳定性。举一反三：【变式】下列关于碳的化学性质叙述正确的是（）A.碳的化学性质不活泼B.碳的化学性质很活泼C.碳具有可燃性，碳在空气中燃烧的产物只有CO2D.碳在高温下能和氧化铜等金属氧化物反应【巩固练习】1.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被美国广告时代评为20世纪的经典广告之一，该广告能体现的钻石的性质是（）A.硬度大B.不能导电C.化学性质稳定D.无