6.1金刚石石墨C60九年级化学人教版上册

第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨、C60★知识点1：几种常见的碳单质金刚石、石墨的物理性质和用途化学式颜色形状硬度导电性导热性润滑性熔点用途金刚石C无色透明正八面体最硬无无无高划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等石墨深灰色、有金属光泽、不透明细鳞片状最软之一优良良好良好碳六十分子C60无形似足球无无无无高金刚石是天然存在的最硬的物质、石墨是最软的物质之一。*C60中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。*同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等）*同种元素组成的纯净物才是单质。石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。

常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。颜色、状态制法用途木炭灰黑色的多孔性固体木材隔绝空气加强热燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属活性炭灰黑色多孔颗粒状固体木炭在高温下用水蒸气处理净化多种气体和液体、作防毒面具焦炭浅灰色多孔性固体烟煤隔绝空气加强热冶炼金属炭黑极细的黑色粉末含碳物质不完全燃烧墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料★知识点2：碳的化学性质单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同（1）在常温下，碳的化学性质不活泼。（2）碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧） 2C+O22CO（不充分燃烧）

碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。反应物氧气充足，碳完全燃烧氧气不足，碳不完全燃烧C+O2点燃CO22C+O2点燃2CO质量比3：83：4结论反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同应用证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）：点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。（3）碳具有还原性：

木炭+氧化铜澄清的石灰水C+2CuO2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑

单质碳的还原性可用于冶金工业。木炭+氧化铜澄清的石灰水木炭还原氧化铜的实验（见右图）

【实验操作】①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；

②将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；

③集中加热；

④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑实验分析：=1\*GB3①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因：防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。=2\*GB3②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。=3\*GB3③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。=4\*GB3④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应，★知识点3：氧化还原反应1.碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）高温碳+某些金属氧化物金属单质+CO2↑高温2.氧化还反应分析CuOCuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应CC夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应氧化反应：物质结合氧元素的反应。还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。氧化剂：在反应中提供氧元素的物质，具有氧化性，如CuO；还原剂：在反应中得到氧元素的物质，具有还原性，如C、CO、H2等；3.碳与二氧化碳反应：C+CO22CO（吸热反应）4.补充：置换反应：一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。提分技巧1.C60、C70、碳纳米管是新发现的物质，物质类别都属于单质，但分别由碳六十分子、碳七十分子、碳纳米管分子构成。C60由分子构成，C60可以表示一个C60分子，每个分子由60个碳原子构成。2.性质和用途的关系：物质的性质决定用途。如：金刚石很硬可作钻头；石墨很软且为黑色可作铅笔芯。3.由碳可知，一种元素有可能形成多种单质，故，只含一种元素的物质有可能是纯净物、单质、混合物，但不可能是化合物。4.同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔；磷的同素异形体：白磷和红磷；氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧（O4）和红氧（O8）。5.方法技巧①一种元素可以组成不同种单质；②石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；③活性炭的吸附性是物理性质。6.木炭还原氧化铜实验实验操作目的及注意事项a．反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。b．试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。c．在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰、提高温度。d．配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。e．实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。同步练习1．下列实验能证明金刚石和石墨是由同种元素组成的不同单质的是()A．测量其密度

B．测量其熔点C．用水溶解

D．分别燃烧验证燃烧产物【答案】D2．十八世纪，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【答案】A3．活性炭或木炭能使红墨水的红色褪去，是因为()A．它们的主要成分是碳B．它们具有多孔的疏松结构而有吸附作用C．它们的化学性质在常温下很活泼D．它们的颗粒很细小，而且是黑色的【答案】B4．下列关于碳的几种单质的组成和用途的说法，错误的是()A．璀灿夺目的天然钻石是由碳元素组成的B．长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯来作润滑剂C．铅笔芯主要是用铅和少量碳粉制成的D．活性炭可作防毒面具的滤毒剂【答案】C5．“钻石恒久远，一颗永流传”。钻石的主要成分是碳，碳属于()A．氧化物B．化合物C．单质D．盐【答案】C6．化学物质中有一种由多个五边形和六边形组成的形似足球的笼状分子，称为“足球烯”（如右图），化学式为C60。关于C60的说法正确的是()A．属于单质B．属于混合物C．碳元素的化合价为﹢4D．足球烯是实心的【答案】A7．石墨纸是高碳磷片石墨经化学处理，高温膨胀轧制而成，如图所示，其成分以石墨为主，薄如纸片，比钢要坚硬10倍且轻巧，应用于笔记本电脑、平板显示器、数码摄像机、移动及针对个人的助理设备等．下列说法错误的是（）A．与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小 B．与钢相比，石墨纸的硬度较大 C．石墨纸是一种环保材料 D．石墨纸是绝缘体，不易导电【答案】D。8．下列有关碳单质的说法错误的是（）A．金刚石是天然存在的最硬的物质 B．石墨和C60是由不同种原子构成 C．金刚石和石墨的化学性质相似 D．木炭有疏松多孔的结构因此它具有吸附能力【答案】B。9．下列物质的用途与性质对应关系错误的是（）选项ABCD用途金刚石做玻璃刀石墨做电池电极活性炭做防毒面具的材料书写档案规定必须使用碳素墨水性质金刚石硬度大石墨很软活性炭具有吸附性碳在常温下化学性质稳定A．A B．B C．C D．D【答案】B。10．下列有关物质的性质和用途的说法，错误的是（）A．石墨有滑腻感，可用来做电极 B．焦炭有还原性，可用于冶金工业 C．木炭也有吸附性，可用于冰箱除异味 D．金刚石的硬度大，可用来切割玻璃【答案】A。11．下列有关金刚石、石墨、石墨烯、C60四种碳单质的说法正确的是（）A．金刚石和石墨的质地较软，常用来作润滑剂 B．这四种物质都是由碳元素组成的单质，化学式都是C C．这四种物质在氧气中完全燃烧后的产物都是CO2 D．金刚石和石墨由于构成的碳原子的种类不同，因此物理性质差异很大【答案】C。12.如图为金刚石、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（）①C60的一个分子由60个碳原子构成，是一种新型化合物；②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同；③金刚石、石墨和C60是组成相同但结构不同的三种不同物质；④因天然金刚石资源稀少，价格昂贵，不能满足需求。于是人们设法用石墨为原料在一定条件下制得了人造金刚石。在这一过程中只发生物理变化。A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④【答案】B。13．清代著名画家郑板桥所作的字画至今仍不褪色，是因为墨汁中的碳()A．具有可燃性B．常温下具有稳定性C．具有氧化性D．具有还原性【答案】B14．试管中的黑色粉末加热变成红色固体，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，这黑色粉末是()A．氧化铜

B．四氧化三铁和木炭粉C．氧化铜和木炭粉

D．氧化铜和二氧化锰【答案】C15．木炭与氧化铜、一氧化碳与氧化铜反应的实验装置分别如图所示。下列说法正确的是()A．一氧化碳与氧化铜的反应中A的作用是尾气处理B．木炭、一氧化碳与氧化铜的反应中，都只有碳元素的化合价发生变化C．两个实验中都可以观察到红色固体变黑D．木炭、一氧化碳与氧化铜的反应都属于置换反应【答案】A16．在2Fe2O3＋3Ceq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))4Fe＋3CO2↑反应中，还原剂是()A．CB．CO2C．Fe2O3D．Fe【答案】A17．为实现CO2的绿色利用，科学家用固碳酶作催化剂设计了如下转化过程。下列说法正确的是()A．甲是氧化物，在反应①中体现出了还原性B．反应②不需要其他物质参与就能独自转化C．丙是有机物，其中碳、氢元素的质量比为6∶1D．固碳酶在反应前后质量和性质均发生变化【答案】C18．用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生的化学反应是：C+2CuOeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Cu+CO2↑，C+2CuO≜Cu+CO↑．某同学设计实验，欲证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图。有关说法不正确的是（）A．实验前先通入N2的目的是排尽玻璃管中的空气，防止干扰 B．本实验能证明含氧元素的证据是澄清石灰水变浑浊 C．硬质玻璃管中黑色固体变红，可以证明氧化铜含有氧元素 D．本实验的不足是没有处理尾气【答案】C。19．某小组进行了如下实验，请完成相关分析。①如图一所示进行实验，试管1中的现象是，操作X是。该实验得出的结论是：活性炭具有性。②取少量生石灰进行如图二所示实验，加入一定量水后，触摸试管壁感觉；上层清液的溶质是，升高温度沉淀质量（选填“变大”“变小”或“不变”）。③如图三所示进行碳和氧化铜反应的实验，Ⅰ中观察到的现象是，反应的化学方程式是。【答案】液体褪色；缓慢推入一团棉花；吸附；发烫；Ca（OH）2；变大；黑色粉末变红；C+2CuOeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Cu+CO2↑。20．木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。教材用如图1实验介绍这一知识。（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式是。（2）酒精灯火焰处加有铁丝网罩，其作用是。（3）固定试管时，试管口要略向下倾斜，其目的是。（4）图I与教材中的装置还是略作了改进，实验结束时，可先用弹簧夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止。（5）为了提高成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验。【实验研究】分别称取2g木炭与CuO混合物，按每种比例重复实验3次。实验记录如下表：总质量相同（2g）但木炭与CuO比例不同的实验对比表:由实验数据分析，除温度外，影响实验的因素是；从产物分析，该反应混合物的最佳比例范围是。【注意：若完成【装置与改进】和【交流与讨论同可奖励4分，化学试卷总分不超过60分。】【装置改进】稳定的高温是本实验成功的关键因素之一，实验装置也会影响加热的效率。图Ⅱ装置将卧式装置改为直立式装置，实验时，将反应混合物夯实于底部，调节酒精灯使外焰完全包围试管的下部。你认为该设计是否更好？（填“是“或“否”）；理由是。【交流讨论】由于试管中有空气，实验时应注意：①混合物需进行