课题1金刚石石墨和C60（原卷版）

一、碳的单质1.常见的碳单质及其性质不同的原因透明坚硬的金刚石、灰黑色的石墨和足球状的C60等都是由碳元素组成的单质，但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的差异。说明：(1)同种元素可以组成不同的单质，如金刚石、石墨都是由碳元素组成的不同单质，这些单质的物理性质不同，但化学性质基本相同

(2)同种元素组成的不同单质可以相互转化，如石墨在一定条件下可以转化为金刚石，此过程属于化学变化2.金刚石和石墨的比较：名称金刚石石墨C60结构外观无色透明、正八面体形状的固体，仔细琢磨后有璀璨夺目的光泽灰黑色，有金属光泽，不透明的细鳞片状的固体C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯导电性几乎不导电良好硬度天然存在的最硬的物质质软，有滑腻感(最软的矿物之一)导热性良好良好用途钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、高温润滑剂等有可能广泛用于超导、催化、材料、医学及生物等领域结论金刚石和石墨的结构不同(碳原子排列方式不同)，导致它们的物理性质有很大差异，从而决定了它们的用途不同。C60这种物质是由C60分子构成的，而不是由原子构成的二、无定型碳1.无定形碳木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳，无定形碳是由结构类似石墨的细小晶体与少量杂质形成的，属于混合物。2.探究木炭(或活性炭)的吸附性实验目的探究木炭(或活性炭)的吸附性实验步骤在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭(或活性炭),轻轻振荡锥形瓶，观察现象实验现象液体颜色由红色逐渐变浅，最终褪为无色实验分析木炭(或活性炭)有吸附性，吸附了水中的色素，色素减少水的颜色变浅直至无色3.焦炭、木炭、活性炭、炭黑的性质和用途如下表：性质用途焦炭可燃性、还原性用于生活中常用的燃料和冶金工业；木炭可燃性、吸附性生活中常用的燃料和吸附一些食品和工业产品里的色素，也可用来吸附有异味的物质；活性炭强吸附性(疏松多孔结构，比木炭吸附能力强)作防毒口罩的滤毒层，制糖工业中用来制白糖，城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理，吸附装修产生的对人体有害的气体等炭黑常温下化学性质稳定制造油墨、墨汁、染料等1．（2022秋·重庆永川·九年级统考期末）下列有关碳单质的说法正确的是A．金刚石是天然存在的最硬的物质 B．活性炭有吸附性能够吸附所有的物质C．石墨有金属光泽能导电是一种金属 D．石墨烯和足球烯原子空间排布方式相同1．（2023秋·山西长治·九年级统考期末）高铁是“中国制造”一张耀眼的名片，它带领中国走向世界。高铁列车与电路连接的石墨电刷没有利用的石墨性质是A．稳定性 B．润滑性 C．还原性 D．导电性2．（2023·安徽滁州·校考一模）下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图，下列说法错误的是A．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2B．常温下，C60和碳纳米管的化学性质很活泼C．这四种物质的物理性质有较大差异的原因是碳原子的排列方式不同D．石墨可以制作高铁的电刷3．（2022秋·重庆九龙坡·九年级重庆市育才中学校考期末）2022年卡塔尔世界杯足球赛正在如火如荼进行中，化学中C60的分子结构和足球相似。下列关于碳单质的说法正确的是A．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳B．重要档案用碳素墨水书写只利用了碳的物理性质C．金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是构成它们的原子大小不同D．由于石墨具有良好的导电性，因此石墨可用于制高铁的电刷一、单质碳的化学性质1.常温下碳的稳定性：碳原子的结构决定碳单质的性质，碳的核内质子数为6，碳原子的结构示意图为,最外层电子数为4,既不易失电子，也不易得电子，所以，在常温下，碳的化学性质很不活泼，具有较强的稳定性。如：2.碳与氧气反应—可燃性(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.碳与某些氧化物反应—还原性(1)探究木炭还原氧化铜的反应

实验目的：探究木炭还原氧化铜的反应实验药品：木炭粉(黑色)、氧化铜(黑色粉末)实验步骤：把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，导管通入装有澄清石灰水的试管。用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上，观察现象。实验现象：开始加热时，导管口处有无色气泡逸出；过一会儿，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊。实验分析：开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊。实验结论：木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性化学方程式：2CuO＋C2Cu＋CO2↑注意事项：①要先撤导管再撤酒精灯，防止水倒吸(防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂)。②要充分加热木炭和氧化铜粉末，除去其中的水分。③开始加热时，导管口处有无色气泡逸出，但澄清石灰水不变浑浊，这是因为刚开始排出的是试管内的空气。④加热温度要足够高，最好使用酒精喷灯或煤气灯。⑤冷却后再把试管里的粉末倒出来，防止热的铜被氧化为氧化铜。(2)碳的还原性碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物里的氧，表现出还原性例如，在高温条件下，碳还能夺取二氧化碳中的氧，把它变成一氧化碳C+CO22CO碳的还原性可用于冶金工业，如焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑4.还原反应(1)还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应。例如：1．（2023春·河北保定·九年级统考期末）金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法错误的是A．金刚石、石墨都是由原子构成的B．金刚石、石墨的物理性质不同C．金刚石、石墨充分燃烧的产物都是二氧化碳D．书写档案时规定使用碳素墨水，是因为碳不与任何物质反应1．（2023秋·九年级课时练习）下图是金刚石，石墨、C60、碳纳米管结构示意图。关于这四种物质的说法中不正确的是A．都是由碳元素组成的单质，完全燃烧后的产物都是CO2B．金刚石、石墨物理性质有很大差异，这是由于碳原子结构不同C．C60是由分子构成的D．常温下，碳单质化学性质不活泼2．（2023秋·陕西汉中·九年级统考期末）取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图所示，下列说法正确的是A．M点对应的固体物质只有两种 B．N点对应的固体为黑色C．反应后生成铜的质量为bg D．0t2min内，固体中铜元素的质量分数不变3．（2023秋·九年级单元测试）如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度B．实验过程中，可观察到澄清石灰水变浑浊C．当导管口不再冒气泡时，则反应已经完成了D．实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出1．（2023秋·新疆博尔塔拉·九年级校考期末）下列客观事实对应的解释正确的是选项客观事实解释A金刚石和石墨的物理性质差异很大碳原子的排列方式不同B使用84消毒液擦拭消毒后闻到刺鼻气味分子之间有间隔C压瘪的乒乓球放入热水中重新鼓起乒乓球内每个分子的体积都增大D和CO的化学性质不同组成它们的元素不同A．A B．B C．C D．D2．（2023秋·全国·九年级随堂练习）石墨烯是由碳原子构成的碳单质，被认为是一种未来革命性的材料。下图分别是金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构图。下列说法不正确的是A．金刚石、石墨、C60和石墨烯都是由碳元素组成的单质B．在一定条件下，石墨可以转化为金刚石，属于化学变化C．金刚石的硬度很大，属于金刚石的化学性质D．因为碳原子排列方式不同，所以金刚石、石墨、C60的物理性质差异较大3．（2023秋·内蒙古呼伦贝尔·九年级统考期末）物质的用途与性质对应关系不合理的是A．石墨做电池电极﹣导电性 B．活性炭除异味﹣吸附性C．金刚石做钻头﹣硬度很大 D．焦炭用来炼铁﹣可燃性4．（2023秋·全国·九年级假期作业）下列物质的性质和用途对应关系正确的是A．金刚石硬度大，可用于做钻石B．石墨具有导电性，可制作铅笔芯C．氧气能支持燃烧，液氧可以做火箭中的燃料D．氮气化学性质稳定，用于填充食品袋防腐5．（2023秋·江西宜春·九年级统考期末）下列图像能正确反映对应变化关系的是A．加热一定量的高锰酸钾固体 B．加热一定量的木炭粉和氧化铜的固体混合物C．红磷在密闭氧气瓶中燃烧 D．一定量的镁在过量的氧气中充分燃烧6．（2022春·山东淄博·八年级统考期末）某小组利用如图装置进行创新实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。氧化铜和碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳。下列说法错误的是A．气球可以收集尾气，防止污染空气B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素D．装置中发生反应：7．（2023秋·黑龙江大庆·九年级校考期中）下列对一些事实的解释错误的是选项事实解释A书写档案规定必须使用碳素墨水常温下，碳的化学性质稳定B石墨能够做电池的电极材料石墨能够导电C焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来焦炭具有氧化性D制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖活性炭具有吸附性A．A B．B C．C D．D8．（2023·全国·九年级专题练习）“性质决定用途”，下列物质的用途主要不是由其化学性质决定的是A．墨汁作画久不变色 B．氢气作高能燃料 C．活性炭用于净水D．氧气用于医疗急救9．（2023秋·九年级课时练习）用木质电线杆时，常把埋入地下的表层部分烧焦，其主要目的是A．烧死蛀虫 B．使木杆变硬C．烘干木材防止腐烂 D．形成化学性质稳定的炭层10．（2017·福建·中考真题）十八世纪，拉瓦锡用放大镜聚集日光使玻璃罩内的金刚石燃烧，得到二氧化碳。坦南特进一步研究确认金刚石仅由碳元素组成。下列说法错误的是A．金刚石属于有机物 B．金刚石燃烧过程放出热量C．金刚石具有可燃性 D．聚集日光使温度达到金刚石的着火点二、填空题11．（2021·辽宁抚顺·统考模拟预测）碳家族在日常生活中有着广泛的用途。(1)根据碳原子结构示意图可知碳原子内的质子数是；(2)我们每个人都应该传播“低碳”理念，“低碳”是指较低的排放(3)钻石是经过琢磨的金刚石。一句广告词“钻石恒久远，一颗永流传”。该广告词能体现出金刚石所具有的化学性质是。(4)高铁被誉为中国“新四大发明”之一。高铁动车与电路连接处是石墨电刷，它主要利用石墨具有滑腻感和的物理性质。(5)制糖工业中利用来脱色以制白糖。(6)石墨烯是一种革命性材料，它也是碳元素组成的一种单质。如果它在氧气中燃烧不充分，易产生的气体是。实验室收集这种气体可以用方法。三、实验题12．（2023春·黑龙江绥化·九年级统考期末）用木炭还原氧化铜的实验如图：(1)在加热时酒精灯加网罩的目的是；(2)在刚开始预热时，试管②中立即产生气泡，但澄清石灰水不变浑浊，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①试管发生的化学方程式：；(4)实验结束后，待试管①冷却之后再把试管里的粉末倒出，这样操作的原因是。13．（2022秋·辽宁大连·九年级校考期末）某小组进行活性炭与氧化铜反应的实验，装置气密性良好。【实验准备】如图，取一有支管的试管，在支管处用软胶管连接一段带弹簧夹的导气管。将铜丝一端绕成螺旋状，另一端固定在胶塞上，加热铜丝至表面变黑。【实验步骤】①取活性炭粉末置于试管中，在支管口放一团棉花，固定装置。②将胶塞塞紧，使铜丝的螺旋状部分与活性炭接触。③预热后固定加热，2分钟可观察到澄清石灰水变浑浊。④……（步骤待补全）。冷却后，取出铜丝，用水清洗，对比接触活性炭部分和没接触部分颜色的不同。【反思分析】(1)证明活性炭和氧化铜发生化学变化的另一现象是，该实验可说明活性炭有性，写出试管内发生反应的化学反应方程式。(2)支管口放一小团棉花的作用是。(3)补全“……”处省略的实验步骤，并说明原因。四、科学探究题14．（2022秋·山东·九年级统考期末）如图是木炭还原氧化铜的探究实验装置。【提出问题】木炭还原氧化铜产生什么气体？【提出猜想】产生的气体有三种情况：猜想一：CO

猜想二：CO2猜想三：。【设计方案】实验前后分别对两支试管里的物质进行称量，数据设计如下：称量对象反应前质量反应后质量质量差试管+固体混合物M1M2△m1即(M1M2)试管+澄清石灰水M3M4△m2即(M4M3)（1）若△m2=0，则猜想成立。（2）若猜想二正确，理论上△m1与△m2的关系是：△m1△m2(填“>”“<”或“=”)。【实验并记录】实验得到的数据如下表：称量对象反应前质量反应后质量质量差试管+固体混合物△m1试管+澄清石灰水△m2用以上实验数据分析，结果应该是猜想成立。同学们对CO产生的原因进行了分析：（3）原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应产生CO，反应的化学方程式为。（4）原因二：木炭和氧化铜在高温条件下反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO，该反应的化学方程式为。【反思与评价】（5）经查阅资料知道：木炭还原氧化铜直接产生CO2气