九年级化学上册核心知识点精讲(人教版)：金刚石、石墨和C60

第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60课本核心知识点精讲知识点1碳单质的结构、物理性质和用途1.金刚石、石墨和C60的比较金刚石石墨C60结构模型外观无色透明、正八面体形状的固体深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体分子形似足球硬度天然存在的最硬的物质很软,有滑腻感质脆导电性几乎不导电有优良的导电性能常态下几乎不导电用途裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属、装在钻探机的钻头上钻凿岩层等制铅笔芯、电刷、电极等有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域特别提醒：金刚石、石墨和C都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显差异。2.木炭和活性炭的吸附性(1)原因：由于木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此它们具有吸附性，能吸附溶液中的色素和有异味的物质。(2)应用：活性炭用于防毒面具中吸附毒气；制糖工业中利用活性炭来脱色以制白糖。(3)探究木炭(或活性炭)的吸附性特别提醒：木炭(或活性炭)的吸附性是利用其特殊结构把一些气体或色素吸附在表面，没有发生化学反应，属于物理性质。例1：(2021四川巴中期末)下列有关碳单质的说法中错误的是()A.金刚石是天然存在的最硬的物质，可作钻头B.金刚石、石墨、C60由不同种原子构成C.石墨具有导电性，可作电极D.活性炭疏松多孔，具有很强的吸附性，可用来净水【答案】B【解析】金刚石、石墨、C60都由碳元素组成，C60由C60分子构成。知识点2碳单质的化学性质1.稳定性：常温下，单质碳的化学性质稳定，受日光照射或与空气、水分接触，都不易起变化。2.可燃性——与氧气反应反应物氧气量燃烧产物化学方程式碳+氧气充足二氧化碳C+O2eq\o(\s\up4(点燃),\s\do4(＝))CO2不充足一氧化碳2C+O2eq\o(\s\up4(点燃),\s\do4(＝))2CO无论氧气充足或者不充足，碳在氧气中燃烧都放热。3.还原性——与某些氧化物反应(1)木炭与氧化铜的反应①实验装置示意图②现象a中：黑色粉末逐渐变为红色；b中：导管口有无色气泡冒出，澄清石灰水变浑浊。③化学方程式a中：C+2CuOeq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))CO2↑+2Cub中：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O0温馨提示：①网罩的作用是集中火焰，提高温度。②实验结束时先从澄清石灰水中取出导管，再熄灭酒精灯，这样可以防止液体倒吸，炸裂试管；待试管冷却后再将固体倒出，这样可以防止热的铜被氧化。(2)还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。木炭与氧化铜的反应中，氧化铜失去了氧变为单质铜，氧化铜发生了还原反应。(3)碳还原性的应用化学反应化学方程式木炭还原氧化铁2Fe2O3+3Ceq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))4Fe+3CO2↑二氧化碳通过炽热碳层CO2+Ceq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))2CO例2：按图进行实验，有关说法及分析不正确的是()A.烘干的木炭粉末与CuO粉末须混合均匀 B.网罩的作用是集中火焰，提高温度C.可观察到澄清石灰水变浑浊 D.产生的气体中一定没有CO【答案】D【解析】烘干的木炭粉末与CuO粉末混合均匀，有利于反应的进行，A正确；网罩的作用是集中火焰，提高温度，B正确；C与CuO反应可生成二氧化碳，所以可观察到澄清石灰水变浑浊，正确；产生的气体中可能有CO,因为二氧化碳和碳在高温条件下会发生反应生成一氧化碳，D错误。课后分层优化测试夯基知识梳理知识点1碳单质的结构、物理性质和用途1.(2021江苏南京中考)下列物质中，硬度最大的是 ()A.金刚石 B.石墨 C.活性炭 D.焦炭2.(2021辽宁鞍山中考)下列关于金刚石和石墨的说法正确的是 ()A.都是黑色固体 B.都有良好的导电性 C.硬度都很大 D.都由碳原子构成3.如图为金刚石、石墨和C60的结构模型图，图中的小球代表碳原子。下列说法错误的是 ()A.碳原子的排列方式不同，导致金刚石和石墨物理性质差异很大B.在特定的条件下，石墨转化为金刚石，属于物理变化C.石墨具有滑腻感，可用作润滑剂D.C60是由C60分子构成的4.多彩的“碳”，多姿的生活，相信随着科学技术的发展，碳单质的用途将不断扩大。(1)如图1物质的用途中，利用了石墨导电性的是________(填序号)。(2)炭雕(如图2)是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，这里利用了活性炭的________(填“物理”或“化学”)性质。(3)世界上最轻的材料“碳海绵”由碳元素组成，具有多孔结构，弹性好。它对石油有很强的吸附能力(不吸水)，将吸入的石油挤出后仍可恢复原状。下列关于碳海绵的说法正确的是________(填字母)。A.具有吸附性 B.可重复利用 C.可处理海上石油泄漏知识点2碳单质的化学性质5.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词，被美国的《广告时代》评为20世纪的经典广告词之一，该广告词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.熔点低6.(2022独家原创)高科技让冬奥“暖暖的”，北京冬奥礼仪服使用的石墨烯发热材料是目前世界上导热率最高的材料之一。石墨烯是单层的石墨片，下列有关石墨烯的说法不正确的是 ()A.石墨烯完全燃烧的产物为CO2 B.石墨烯在一定条件下可还原氧化铜C.石墨烯是一种新型化合物 D.石墨烯与金刚石的碳原子的排列方式不同7.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅(SiO2)转化为硅：SiO2+2Ceq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))=Si+2CO↑，下列分析正确的是 () B.碳发生了还原反应 C.碳表现还原性 D.碳表现氧化性8.(2022河北辛集期末)如图是用木炭在高温条件下还原氧化铜的实验装置图，按要求回答下列问题。(1)实验中在酒精灯上加装了金属网罩，作用是________________________________________。(2)加热一段时间后，被加热的试管中观察到的现象是________________________________,发生反应的化学方程式为________________________________________________________。(3)停止加热时，应该________________________________________,再熄灭酒精灯，原因是____________________________________________________________________________。提优强化练习9.(2021重庆中考A卷，6，★)实验室里，用火法制备锰的化学方程式为4Al+3MnO2eq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))=2Al2O3+3Mn,其中表现出还原性的物质是 ()A.Al B.MnO2 C.Al2O3 D.Mn10.(2021湖北宜昌中考，23，)碳单质的性质与用途对应关系错误的是 ()A.石墨导电性好可作电池电极 B.活性炭吸附性强可作冰箱除味剂C.金刚石硬度大可制作铅笔芯 D.炭黑常温化学性质稳定可制墨汁11.(2021广东广州中考，12，)金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是 ()A.构成金刚石和石墨的原子大小不同 B.金刚石和石墨中原子排列方式相同 C.1g金刚石和1g石墨所含原子数相同 D.金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧12.按下图进行实验，下列分析或结论正确的是 ()A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始 B.实验结束应立即倒出粉末 C.木炭能将氧化铜还原为铜 D.固体减少的质量一定等于生成CO,的质量13.(2022吉林长春宽城期末，6，)“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用的不锈钢中加入了金属镍增强性能，工业上采用火法炼镍的原理是C+2NiOeq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))2Ni+X↑，下列说法错误的是 ()A.反应中X的化学式为CO2 B.NiO是一种氧化物C.碳过量时，气体产物中可能有CO D.反应中NiO发生氧化反应14.(2022吉林延边州期末，17，)某化学兴趣小组对木炭和氧化铜反应的实验装置进行了改进，请根据改进后的实验装置(如图所示)，回答下列问题。(1)判断木炭与氧化铜已经反应的依据是________________________________________。(2)与传统型装置相比，该装置的优点是____________________________________________________________。素养能力培优15.[科学态度与社会责任]阅读下面科普短文。碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图1。石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与KNO3共熔后产生CO2,才确定了它是含碳的物质。碳纤维既有碳材料的固有本质特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，综合性能优异。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型、应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2。科学界不断研发出新型碳材料，碳气凝胶就是其中一种。碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对CO2的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中CO2吸附的选择性值，实验结果如图3。图中选择性值越高，表明碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。随着科学技术的发展，碳材料的潜能不断被激发，应用领域越来越广泛。依据文章内容回答下列问题。(1)金刚石属于________(填序号)。A.无定形碳 B.过渡态碳 C.晶形碳(2)石墨与KNO3共熔，能发生如下反应，配平该反应的化学方程式：5C+4KNO3eq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))_________K2O+_________N2↑+_________CO2↑(3)由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是____________________。(4)判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。①石墨是一种含铅的物质：____________________。 ②碳材料具有广阔的应用和发展前景：________________________。(5)对比图3中三条曲线，得到的实验结论是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【参考答案及解析】第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60夯基知识梳理1.A金刚石是天然存在的最硬的物质。2.D金刚石是无色透明的固体，石墨呈深灰色；石墨具有良好的导电性，金刚石不具有导电性；金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨很软；金刚石和石墨都是由碳原子构成的。3.B石墨与金刚石属于不同种物质，石墨转化为金刚石，属于化学变化。4.【答案】(1)④(2)物理(3)ABC【解析】(1)石墨具有导电性，可以制成电极。(3)碳海绵具有多孔结构，具有吸附性；碳海绵将吸入的石油挤出后仍可恢复原状，可重复使用；碳海绵对石油有很强的吸附能力，可处理海上石油泄漏。5.C钻石是由金刚石打磨而成的，金刚石的主要成分是碳，在常温下，碳的化学性质稳定。6.C石墨烯是由碳元素组成的单质。7.C物质得到氧的反应是氧化反应，物质失去氧的反应是还原反应，故A、B项均不正确；物质夺取氧的性质是还原性，物质供给氧的性质是氧化性，故项正确，D项不正确。8.【答案】(1)集中火焰，提高温度(2)黑色粉末逐渐变为红色C+2CuOeq\o(\s\up4(高温),\s\do4(＝))2Cu+CO,↑(3)先把导管移出装有澄清石灰水的试管防止石灰水倒吸，使试管炸裂【解析】(3)停止加热时，应该先把导管移出装有澄清石灰水的试管，再熄灭酒精灯，如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，引起石灰水倒吸，使试管炸裂。提优强化练习9.A在该反应中，铝夺取了二氧化锰中的氧元素，表现出了还原性。10.C石墨质软，呈深灰色，在纸上划过会留下痕迹，可制作铅笔芯；金刚石硬度大，不能制作铅笔芯。11.C构成金刚石和石墨的原子都是碳原子，大小相同；金刚石和石墨中原子排列方式不同；1g金刚石和1g石墨所含原子数相同；金刚石和石墨在氧气中都能燃烧生成二氧化碳。12.C导管口最开始排出的气体是装置内的空气，此时反应未开始，A错误。实验结束时不能立即倒出粉末，因为热的铜粉能与空气中的氧气反应生成氧化铜，B错误。木炭具有还原性，能将氧化铜还原为铜，正确。根据质量守恒定律，固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量总和，反应中可能生成一氧化碳，所以固体减少的质量不一定等于生成的二氧化碳的质量，D错误。13.D根据化学反应前后原子的种类、数目均不变可知，物质X的化学