九年级化学碳的单质及其性质知识精讲

九年级化学碳的单质及其性质【本讲主要内容】碳的单质及其性质.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途.知道碳单质的化学性质.知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质，能以发展的观点看待碳的单质。【知识掌握】【知识点精析】碳和碳的化合物是化学世界里最庞大的家族，它有又多达两千万种物质，本讲主要学习碳的几种单质（金刚石、石墨、c60、木炭等），其重点要掌握这几种碳单质的结构及其特点，掌握它们的化学性质及其用途。因此，同学们需理解以下有关问题：.碳能组成哪些重要的单质？其物理性质各有什么不同？.同种元素可以组成不同的物质碳元素组成的单质有金刚石、石墨和c60等，由于它们的原子排列不同，所以，结构不同，导致它们在性质上，尤其在物理性质上差异很大，由此可知物质的组成和结构决定了物质的性质。结构物理性质主要用途金刚石无色、正八面体网状硬度最大，熔点高钻头、磨削工具、装饰品石墨深灰色细鳞片状固体最软的矿石、润滑性、导电性、稳定性、耐高温电极、土甘埚、润滑剂、铅笔芯C60类似足球状，结构稳定有金属光泽的固体材料科学、超导、医疗等由上表可知，物质的性质决定物质的用途，其关系是：决定 决定物质的组成结构物质的性质物质的用途反映 反映.木炭和活性炭因为疏松多孔的结构，而有很强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质，所以，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具等方面有重要的应用。.金刚石、石墨和c60都是由碳元素组成的单质，物理性质差异很大，化学性质是否相同？.金刚石、石墨和"q。都是碳元素组成的单质，物理性质差异很大，但由于它们都是由碳元素组成的单质，所以它们的化学性质相似。.由于碳原子的最外层有4个电子，得失电子都不太容易，所以碳在常温下化学性质稳定，但随着温度的升高，碳的化学活动性大大增强，主要表现在以下两点：（1）与氧气反应（可燃性）C+O点燃CO（氧气充足）或2C+O点燃2CO（氧气不充足）2 2 2（2）与某些氧化物反应（还原性）2CuO+C高温2Cu+COf2FeO+3C高温4Fe+3COf2 23 2C与O2反应的产物跟什么量有关呢？碳与氧气的反应的产物与碳与氧气的质量比有关。如果碳与氧气的质量比大于3/4,反应产物是CO,碳有剩余；如果碳与氧气的质量比等于3/4,反应产物是CO；如果碳与氧气的质量比在3/4与3/8之间，反应产物是CO与CO2；如果碳与氧气的质量比等于3/8,反应产物是CO2； 2如果碳与氧气的质量比小于3/8,反应产物是CO：，氧气有剩余。【解题方法指导】例1.下列说法中正确的是A.金刚石是金属，石墨是非金属B.由碳元素组成的物质都是黑色的固体C.金刚石、石墨和心都是由碳元素组成的不同单质D.人们已发现109种元素，所以有109种单质解析：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的三种不同单质，都属于非金属，A错；金刚石是无色透明的，B错；一种元素不仅能组成一种单质，还可以组成多种单质，比如碳元素可以组成金刚石、石墨等含碳元素的单质。答案：C例2.（2005宜昌）“轻轨电车”是近年新兴的城市高架交通工具，具有污染小的优点，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，选择石墨做电极材料是因为其具有下列性质① ,②,③。解析：此题考查了石墨的性质，石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，石墨很软，有滑腻感，因此，石墨可作润滑剂，石墨熔点高，可以耐高温，即使在高温下也不会失去润滑作用，这是其他润滑剂所不能比的，石墨有良好的导电性，也是它用于“轻轨电车”材料的最佳选择，另外石墨抗腐蚀性较好，用石墨作“电刷”长期使用不会被氧化。答案：①导电，②润滑，③耐高温（或不易氧化，或化学性质稳定）例3.在化学反应2CuO+C高温2Cu+CO：T中，被还原的物质是 ，被氧化的物质是 ,该反应属于基本反应类型中的 ,这个反应说明碳可以用来。解析：在这个反应中，氧化铜失去氧，而碳得到氧被氧化，所以，被还原的物质是氧化铜，而被氧化的物质是碳，此反应是单质和化合物反应，生成另一种新的单质和化合物，所以此反应属于置换反应。该反应还说明碳具有还原性，可用来冶炼金属。答案：氧化铜碳置换反应冶炼金属例4.6g木炭粉在10g氧气中充分燃烧后，生成物是（ ）COB.CO2 C.CO与CO2 D.无法确定解析：若氧气充足，生成CO2,其质量比为C：O=3：8时，生成气体是二氧化碳；若氧气不足，生成CO 其质量比为C：O=3：4时，生成气体是一氧化碳；此题中C与O2的质量比为6：10=3：5,介于3：8。3：4之间，因此应为二氧化碳和一氧化碳的混合气体。答案：C例5.根据以下实验现象推断，黑色粉末可能是（ ）―红色粉末黑色粉末哥脸,无色气体 白色沉淀[ 澄清石灰水CuO和CB.Fe3O4和C C.CuOD.MnO2解析：从该题给出的图示表明，黑色粉末状物质在加热时能反应，且生成一种红色粉末（Cu）和能使澄清石灰水变浑浊的气体（CO2），从而推知反应中有铜、碳、氧三种元素，所以A正确。 2答案：A【考点突破】【考点指要】碳和碳的氧化物，主要指金刚石、石墨、C60和一氧化碳、二氧化碳以及它们之间的相互关系，这部分知识与生活、生产联系广泛，充分体现化学就在我们身边的科学道理，所以在中考中此部分内容多结合生活考查所学知识，比较注重考查物质的性质与物质的用途的关系，碳的可燃性与还原性是历年考查重点，试题约占10分，试题多以选择题、填空题、实验题出现，题型涉及较多，试题形式灵活多样。【典型例题分析】例1.（2006安徽）下列关于物质性质的说法中正确的是 （ ）A.碳燃烧不充分时生成二氧化碳一氧化碳没有毒性C.硫在氧气中燃烧产生有刺激性气味的气体D.二氧化碳不与水反应解析：此题所涉及到的内容都是教学做过的实验，在平时学习时只要注意观察，注意记忆实验现象，就可以答对此题。一氧化碳是一种有毒的气体，俗话说的煤气中毒就是一氧化碳中毒，所以在冬天烧炉子做饭、取暖时一定要注意通风的问题，防止由于通风不畅，造成人员死亡。碳燃烧不充分时生产一氧化碳；二氧化碳与水反应成碳酸。答案：C例2.（2006长沙）根据物质的用途体现物质的性质这一关系，下列有关物质用途与性质的说法错误的是 （ ）A.金刚石可以刻划玻璃，说明金刚石硬度大B.二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳具有碱性一氧化碳可用于工业炼钢，说明一氧化碳具有还原性D.活性炭可用于防毒面具，说明活性炭具有吸附型解析：二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳溶于水生成了碳酸，紫色石蕊遇到碳酸变红色，而不是二氧化碳能使紫色石蕊变红色，能使紫色石蕊变红色说明碳酸具有酸性，而不能说二氧化碳具有碱性。其他选项都是正确的答案：B例3.（2006武汉）活性炭能吸附气体，下表列出了四种可被活性炭吸附的气体的有关数据 物质氮气氧气二氧化碳氯气相对分子质量28324471沸点/℃—196—183—78—34被1cm3活性炭所吸收的气体体积/cm3113597494分析表中数据，可以归纳出：常温下气态物质的相对分子质量越大，沸点越 ,可被单位体积活性炭吸附的气体体积越 ，根据以上规律，预计氯化氢的沸点介于两种物质的沸点之间。解析：从表中实验可得，气体的相对分子质量越大，其沸点越高，越容易被活性炭所吸附，氯化氢气体的相对分子质量为36.5,正好介于氧气和二氧化碳的相对分子质量之间，所以分析图表，会看得懂图表，能够灵活使用图表，也是需要培养的一种学习能力。答案：高多氧气和二氧化碳例4.金刚石镶嵌在玻璃刀尖上用来切割玻璃是因为它 ；冰箱去味剂用活性炭，是因为它 ；铁锁长期不用，发涩难开，可向锁孔中放一些铅笔芯的碎屑，原因是 ；冶炼金属用；新型计算机芯片基体材料选用金刚石，是因为它 。答案：硬度大结构疏松多孔具有吸附性石墨具有润滑性 焦炭；导热性好。解析：此题主要考查碳单质的性质与它的用途的关系。性质决定物质的用途。例5.如图所示，向盛有二氧化氮气体的集气瓶中投入几块木炭。（1）会有什么现象发生？（2）为什么使用漏斗而不是导管直接插入水里？（3）木炭经过怎样的处理会使实验效果更好？答案（1）集气瓶中红棕色变浅或消失；漏斗中液面会上升。（2）防止烧杯中水沿导管进入集气瓶中。（3）木炭烘干及研碎。解析：与物理知识相连，应为气体的改变，使得体系的压强发生改变，会产生一系列的实验现象。例6.有A、B、C、D四种单质，通常状态下，A、D是无色气体，B是红色金属，C是一种黑色粉末。现在进行下列实验：（1）在D中加热B，生成一种黑色的固体物质；（2）在C与（1）中的生成物混合后，高温下得到B和一种无色气体；（3）向（1）的生成物通入气体A并加热，得到B和水。依据以上实验，试推断这四种单质的名称：A.B.C.D.答案：H2CuCO2解析：先根据物质的颜色可以推出B物质可能是金属铜，根据（1）可以推出D是氧气，铜在氧气中燃烧生成氧化铜，根据（2）C是碳还原氧化铜，得到铜和二氧化碳，根据（3）可以推出是氢气还原氧化铜，生成水和铜。例7.铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在粉末中掺进一些黏土粉末以增加硬度。下表为部分铅笔的标号及笔芯原料的配比：'标号原料配比、2HHHB2B石墨（质量分数）74.0%75.2%81.3%85.5%黏土（质量分数）26.0%24.8%18.7%14.5%试回答下列问题：（1）上表中硬度最大的铅笔是 （填标号）（2）请列举石墨的另一种用途 ；（3）为减缓“温室效应，有同学建议，将普通铅笔的木质杆改为用废纸为原料制作的环保型笔杆。这种做法能减缓“温室效应”的原因是 答案：2H导电可以少用木材，减少伐树解析：加入的土越多，铅笔的硬度越大，石墨的结构决定了用途，可以作润滑剂、电极、耐高温的坩埚、铅笔芯等。（3）可以培养学生环保意识。例8.下图为高温下用过量的木炭粉还原氧化铜的实验装置图，按下列要求回答各句。（1）B中的试剂是（填名称），根据装置B中溶液变浑浊，判断反应是否开始，判断的依据用方程式表示。（2）a处排出的气体中，除没有排净的空气和没有被完全吸收的带有水蒸气的二氧化碳外，还一定含有少量的气体（填化学式）。（3）实验时，酒精灯加网罩的作用是。答案：石灰水CO2+Ca（OH）2=CaCO3；+H2OCO 提高实验温度解析：此题是考查碳的还原性的实验，如何证明碳与氧化铜发生了反应，其实验现象就是B瓶中澄清的石灰水变浑浊，因为碳在氧气充分反应时生成的是二氧化碳，若反应一段时间后氧气不充分，这时碳与氧气反应生成一氧化碳气体，所以，除了有二氧化碳外还有可能存在一氧化碳气体，此实验一定要注意对尾气的处理。【综合测试】一.选择题TOC\o"1-5"\h\z.自然界硬度最大的物质是（ ）A.铁 B.石灰石 C.石墨 D.金刚石.为了除去糖浆中色素制得白糖，常加入活性炭，这是因为活性炭能（ ）A.与色素化合 B.吸附色素 C.氧化色素 D.还原色素.用墨绘制的字画经久不变色，其原因是（ ）A.因为是黑色的 B.颜料质量好C.常温下，碳的化学性质稳定 D.字画保存好.下列物质中，属于金属单质的是（ ）

A.金刚石B.石墨A.金刚石B.石墨C.铁D.氧化铁.下列过程中属于化学变化的是（ ）B.石墨做电极A.B.石墨做电极C.木炭使二氧化氮（NO2）气体褪色D.用石墨制金刚石.点燃一根蜡烛，将冷碟放在蜡烛火焰上方，过一会在碟底收集到炭黑。由此能得出石蜡组成中一定含有（ ）A.蜡组成中一定含有（ ）A.碳元素B.氢元素C.氧元素D.碳、氢元素.下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法错误的是（）A.璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的.铅笔芯主要由铅和少量炭粉组成C.长期未用难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末作润滑剂D.活性炭可用作防毒面具的滤毒剂8.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是（）A.金刚石和石墨是由不同种元素组成的 B.金刚石是单质，石墨是化合物C.金刚石和石墨里碳原子的排列不同 D.金刚石不含杂质，而石墨含杂质.试管中盛有黑色粉末，将其加热，.试管中盛有黑色粉末，将其加热，体，则该粉末可能是（ ）A.木炭粉B.四氧化三铁.除去氧化铜混有的炭粉，应（A.在氧气流中加热混合物C.隔绝空气加热混合物C.氧化铜D.木炭粉、氧化铜）在氢气流中加热混合物D.溶解、过滤TOC\o"1-5"\h\z（2006厦门）2005年11月松花江被严重污染，沿江自来水厂使用大量活性炭，起主要作用是（ ）A.燃烧以制蒸馏水 B.吸附污染物 C.使硬水变软水 D.杀死细菌（2004•山西）具有可燃性和还原性的固体单质是（ ）A. H2 B. CO C.CO2 D.C（2004•甘肃）常温下，碳的化学性质不活泼。碳单质的下列用途与这一性质有关的是（）A.用碳素笔书写重要文件和资料 B.用金刚石切割大理石C.用石墨为主要原料制铅笔芯 D.用活性炭脱色制白糖TOC\o"1-5"\h\z（2006•上海）碳的单质中，质地较软，常用作电极的是（ ）A.金刚石B.活性炭. C.炭黑 D.石墨（2005•南宁）继发现C60后，C70也已制得。下列有关C70的说法中，正确的是（ ）A.它是一一种化合物 60B.它是一-种单质 70C.它是一种混合物 D.它的相对分子质量是70（2004•南宁）“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，该广告词能体现钻石的性质的是（）A.硬度大B.不能导电C.化学性质稳定D.熔点低在密闭容器中4g碳与8g氧气在加热条件下充分反应，反应后容器里余下的气体是（）A.CO2 B.CO、CO2 C.O2、CO D.CO2、O2（2004•陕西）下列物质的用途与它的物理性质有关的是（2）2A.金刚石作玻璃刀 B.氢气作理想燃料一氧化碳冶炼金属 D.氧气供给呼吸

19.(2003•安徽)中国科学技术大学钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700c时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威的《科学》杂志上，立即被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。同学们对此的一些“理解”，不正确的是( )A.金刚石属于金属单质 B.制造过程中元素种类没有变化C.CCl4是一种化合物 D.这个反应是置换反应20.下表列出了不同温度下每立方厘米活性炭所能吸附的常见气体的体积。分析表中数据与气体组成、性质等的关系，你认为下列结论正确的是( )HCO.O.NCL气体的沸点/℃2-2522-782-1832-1962-34被吸附的体积/mL4.5973511494A.气体分子所含原子个数越多，气体越易被吸附B.沸点越低的气体，越易被吸附C.气体是化合物时，易被吸附D.气体的相对分子质量越大，越易被吸附二.填空题.金刚石镶嵌在玻璃刀尖上用来切割玻璃是因为它 ；冰箱去味剂用活性炭，是因为它 ;铁锁长期不用发涩难开，可向锁孔中放一些铅笔芯的碎屑，原因是 ;冶炼金属用;新型计算机芯片基体材料选用金刚石，是因为它。.如图所示，向盛有二氧化氮气体的集气瓶中投入几块木炭。(1)会有什么现象发生？(2)为什么使用漏斗而不是导管直接插入水里？(3)木炭经过怎样的处理会使实验效果更好？3.点燃蜡烛，在火焰上方盖一片碎瓷片，片刻后瓷片上有非常细小的黑色物质出现，你认为是。美国军队轰炸阿富汗塔利班时使用了一种含碳单质的导弹，造成塔利班的供电设施大面积被损坏，你认为这种碳单质可能是 。有一种“油气炸弹”，爆炸时首先放出大量可燃性气体，然后将可燃性气体引爆，这时躲在防护工事里的人，即使不被炸死也不能生还，其原因是。4,已知：化合物甲+单质乙一定条件枇合物丙+单质丁，按要求写出符合条件的化学方程式。(1)丙在常温下是无色气体，丁是红色固体：；(2)丙在常温下是无色液体，丁是红色固体：。.有A、B、C、D四种单质，通常状态下，A、D是无色气体，B是红色金属，C是一种黑色粉末。现在进行下列实验：①在D中加热B，生成一种黑色的固体物质；②在C与①中的生成物混合后，高温下得到 B和一种无色气体；③向①的生成物通入气体A并加热，得到B和水。依据以上实验，试推断这四种单质的名称：A.B.C.D.A.B.C.D..有A、B、C、D四种物质，它们只由两种元素中一种或两种元素组成，已知其中一种元素组成的单质是制铅笔芯的主要原料，且四种物质间有如下关系：A+B-DB+C-DA+D一C。试推断这四种物质分别是ABC D 7.铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在粉末中掺进一些黏土粉末以增加硬度。下表为部分铅笔的标号及笔芯原料的配比：标号原料配比、2HHHB2B石墨（质量分数）74.0%75.2%81.3%85.5%黏土（质量分数）26.0%24.8%18.7%14.5%试回答下列问题：（1）上表中硬度最大的铅笔是 （填标号）（2）请列举石墨的另一种用途 ；（3）为减缓“温室效应:，有同学建议，将普通铅笔的木质杆改为用废纸为原料制作的环保型笔杆。这种做法能减缓“温室效应”的