金刚石.石墨和C60

六、碳和碳的氧化物1金刚石、石墨和C 60

一、碳的单质

（一）探索新知 1、金刚石（C ）

1）、性质：金刚石是 的固体，熔点 ，硬度 。 2）、用途： ， ， 和 等。 2、石墨（C ）

1）、性质：石墨是一种 色、有 光泽，不透明 状固体，硬度 ，在纸上划过可留下 ，耐 、 （能，不能）导电。

2）、用途：可做 、 、 等。 [实验6-1] 木炭的吸附性

[1]、A 、B 两个锥形瓶中现象有何不同？说明了木炭、活性炭具有什么性质？

[2]、请你与其他同学一起讨论分析产生不同现象的本质原因是什么？

[3]、你们知道这一性质有什么实际用途吗？ 哪种物质效果更好。 [现象]：

[原因]：木炭具有 的结构，具有 能力。 [讨论]：金刚石和石墨都是碳元素组成的，物理性质为什么有这么大的差异？

[原因] ：这是因为在金刚石和石墨里 不同。 3、C 60

1）结构：一种由 个碳原子构成的分子，形似 。这种结构的碳分子很稳定。

2）用途：应用于 、 等方面。 （二）课堂小结：

不同，因此它们的 存在着差异。 【注】碳”和“炭”的区别

“碳”指的是碳元素，他是核电荷数为6的同一类原子的总称，有广泛的、概括的含

义，如碳原子、碳元素、碳单质、碳的化合物等；“炭”指的是具体物质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。

例1：下列有关碳的物质的用途说法错误的是 A. 金刚石中混有杂质就呈现不同颜色 B. 铅粉和少量石墨粉制作铅笔芯

C. 长期未用而难开启的锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末来作润滑剂 D. 活性炭可作冰箱的去味剂

【解析】本题主要利用碳的单质的物理性质及对应的用途。如：金刚石经过仔细雕琢，可成为璀璨夺目的装饰品——钻石。利用石墨质软的性质可制成铅笔芯，因为石墨具有滑腻感，可用来作润滑剂。利用活性炭的吸附性可作冰箱的除味剂。

【答案】B

例2：金刚石和石墨的不同点是 A. 金刚石是纯净物，石墨是混合物 B. 金刚石是单质，石墨是化合物 C. 金刚石和石墨中碳原子的排列不同

D. 金刚石和石墨中碳原子内部结构不同

【解析】金刚石和石墨都是由碳元素组成的，但由于在金刚石和石墨里碳原子的排列方式不同，所以金刚石和石墨是两种不同的单质。即石墨是单质，属于纯净物。A 、B 错；原子是化学变化中最小的粒子，金刚石和石墨中的碳原子内部结构应相同，D 错。

【答案】C

例3： 2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在空中失事。有专家分析认为，其原因可能是航天飞机机壳底部的石墨瓦在空中脱落，击中机翼。航天飞机表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨

A. 能导电 B. 密度小

C. 熔点高、耐高温、化学性质稳定 D. 硬度小，有润滑作用 【解析】解此题的关键是根据石墨的特性再结合题中的信息，即航天飞机表面覆盖石墨瓦的作用作出选择。而石墨具有质软、导电性良好、有润滑作用，还有熔点高、耐高温等特性。

【答案】C

例4：下列关于C 60的说法正确的是 A. 属于单质 C. 由30个碳原子构成的分子 相对分子质量=60×12=720

【答案】A

例5：如图，向盛有二氧化氮气体的集气瓶里投入几块木炭，为什么红棕色会消失？漏斗中液面为什么会上升？为什么用漏斗而不直接用导管插入水中？

B. 属于混合物

D. 相对分子质量为60

【解析】C 60是由一种元素组成的纯净物，属于单质。一个C 60分子中有60个碳原子。

【解析及答案】木炭具有疏松多孔的结构，有效面积大，有强烈的吸附性，能把大量的气体或染料等微小粒子吸附在它的表面，所以，二氧化氮气体被木炭吸附了，红棕色会消失。二氧化氮被吸附后，集气瓶内的气体减少，压强变小了，所以，漏斗中液面会上升。如果直接用导管插入水中，则烧杯中的水会沿着导管进入集气瓶中。

【巩固练习】

7、石墨的用途是由它的性质决定的，用它做润滑剂是利用它的 ，做铅笔芯是利用它的 ，做电极是因为它 ，制坩埚是因为它 。

二、单质碳的化学性质

【知识点3】碳单质的化学性质

（1）稳定性：由原子结构示意图 ，可知最外层为四个电子，

既不容易失去也不容易得到电子，故常温下化学性质稳定，但碳在高温下，化学性质较活泼。

（2）可燃性：

点燃

充分燃烧：C+O2 CO 2

点燃

不充分燃烧：2C+O2 2CO

（3）还原性：

① 木炭还原氧化铜：（实验装置如右图） 操作注意事项：

a 、木炭粉末和氧化铜粉末要烘干并混合均匀。 b、酒精灯上要加网罩以使火焰集中并提高温度。 C 、实验后先撤出导管，后熄灭酒精灯。

实验现象：黑色粉末逐渐变成红色，澄清石灰水变浑浊。 高温

化学方程式：2Cu+CO2↑ ② 工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：

高温

3C+2F 2O 34Fe+3CO2↑

【注】实验现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。 C 在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。 CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性。 小结：还原剂：得到氧元素，发生氧化反应。具有还原性 氧化剂：失去氧元素，发生还原反应。具有氧化性 应用：冶金工业：2C+ Fe3O 4

3C+ 2Fe2O 3

高温

3Fe + 2CO2↑

4Fe + 3CO2↑

C+CO22CO （吸收热量）

【例题解析】

例1：书写档案规定使用碳素墨水，其理由是 A. 单质碳不与其他任何物质反应

B. 常温下，碳的化学性质不活泼

C. 碳易与纸张反应生成化学性质稳定的物质

D. 这种墨水是经过加工的性质稳定的化合物

【解析】本题主要考查物质的性质与用途之间的关系。碳素墨汁是由碳的单质制成的，碳在常温下化学性质稳定，受日光照射或与空气、水分接触不起变化，用碳素墨水书写的字虽然年深日久也不褪色。

【答案】B

例2：某物质在空气中燃烧，其产物之一是二氧化碳，则该物质

A. 一定是碳的某种单质 B. 一定是含氧元素的物质

C. 一定是含碳元素的物质 D . 一定是由碳、氧元素组成的化合物 【解析】根据质量守恒定律，反应前后元素的种类和质量相同。 【答案】C

例3：甲、乙两同学分别做鉴别碳粉和氧化铜两种黑色粉末的实验，各设计如下方案：甲：将两种黑色粉末分别在空气中燃烧，有火星出现并且黑色粉末逐渐减少的是碳粉。乙：将两种黑色粉末分别放在试管里，通入氢气后加热（H 2 + CuO Cu + H2O ），有亮红物质出现的是氧化铜。

你认为最佳方案是 （填“甲”或“乙”），简要说明理由。

【解析】选择实验方案时一般从以下几方面考虑：操作是否简便易行，是否节约能源、经济实惠，是否安全等。

【答案】甲。甲方案只要点燃木炭就行，不需要再消耗其他能源，既经济实惠，又简便易行；乙方案需要加热，得消耗热能，制取所使用的氢气要消耗化学药品，并且，使用氢气具有一定的危险性。

例4：水煤气厂生产煤气，将水加热成水蒸气，通过赤热的炭，得到氢气和一氧化碳。王老师为了说明其化学原理，画出了如图所示的卡通片，其中A 图表示 （物质）： 剂；B 图表示 （物质） 剂；写出该反应的化学方程式 。

加热

【解析】根据氧化还原反应的原理，氧化剂给出氧原子，还原剂得到氧原子，从反应

H 2O +C

高温

H 2+CO 可看出，H O 给出氧原子，是氧化剂；碳得到氧原子，是还原剂。 2

高温

【答案】H 2O 氧化 C 还原 H 2O +C H 2+CO

例5：已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁。某同学设计了一个实

验，证明红棕色粉末中含有氧元素，并测定其中氧元素的质量分数，装置如下图所示。

（1）实验前，首先要进行的操作是________________________________________； （2）实验中，盛放澄清石灰水的大试管中出现的现象是_________________________； （3）实验中通入纯净而干燥的氮气，其目的是_________________________________； （4）如果3.2 g该红棕色粉末与碳充分反应，测得澄清石灰水增重1.32 g，则该红棕色粉末中氧元素的质量分数为____________________________________________________。 【解析】（1）凡是有气体生成的装置都需要检查气密性。（2）澄清石灰水可用于检验二氧化碳气体，因为“已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁”

（3）因要测量产生二氧化碳的质量，为了测量准确，需要将反应产生的二氧化碳气体 全部赶入石灰水中以便测量准确（4）因二氧化碳与石灰水反应后没有气体生成，因此石灰水增重的质量即为产生的二氧化碳的质量。而二氧化碳中所含氧元素的质量即为该红棕色粉末中的氧元素的质量。

利用CO 2——2O

44 32

1.32g x 44：32=1.32g：x x=0.96g 0.96g/3.2g×100%=30%

【答案】（1）检查装置气密性 （2）澄清石灰水变浑浊

（3）使产生的二氧化碳气体全部被澄清石灰水吸收 （4）30% 【巩固练习】

【针对练习】

一、填空题： 1. 在常温下，碳的化学性质________，在点燃条件下，碳跟充足的氧气反应生成________，化学方程式是________________；当氧气不充足时，碳燃烧生成________，化学方程式是_____________________；这两个反应都属于________反应（基本反应类型）。

2. 在埋木桩之前，有时把埋在地里的一段用火微微烧焦，目的是使木桩表面变成__________，利用________的化学性质在常温时_________的性质，延长木桩的使用时间。 3. 选择下列描述物质的词语填空：可燃性、吸附性、导电性、导热性。

（1）木炭生火 ； （2）活性炭脱去红糖的颜色制白糖 ； （3）碳纤维制导线 ； （4）石墨制坩埚 ； 4.

二氧化锰粉末与铝粉在较高温度下发生如下反应：

，并放出大量的热。在工业上可用此法冶炼难熔金属锰。

从得氧、失氧的角度看，二氧化锰在此反应中_____________氧而变成单质锰，发生了_________反应。

二、选择题：

1. 人们把活性炭放入红糖溶液中来制取白糖，这是利用活性炭的（ ）

A. 氧化性

B. 还原性

C. 吸附性

D. 不可溶性

2. 关于金刚石和石墨，下列叙述错误的是（ ） A. 都是碳元素组成的单质 B. 有相同的物理性质 C. 它们的碳原子的排列不同 D. 有相同的用途 3. 金刚石和石墨在物理性质上有明显差异的原因是（ ） A. 它们是由不同元素所组成

B. 金刚石是纯净物而石墨是混合物 C. 金刚石和石墨中碳原子的排列不同 D. 金刚石是单质而石墨是化合物

4. 干电池用碳棒作正极，则碳棒的主要成分是（ ）

A. 炭黑 B. 木炭 C. 石墨 D. 活性炭

5. “钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词能体现钻石的性质是（ ）

A. 硬度大 B. 不能导电 C. 化学性质稳定 D . 熔点低

6. 用墨书写的字画久不褪色，是因为墨的主要成分碳在常温下具有（ ） A. 氧化性 B. 还原性 C. 吸附性 D. 稳定性 7. 下列关于碳的化学性质的叙述中，错误的是（ ） A. 碳的化学性质很活泼 B. 碳与O 2反应可生成CO 2也可生成CO

C. 炽热的碳与CO 2反应生成CO ，这个反应需要吸热 D. 碳在空气中燃烧时放出热量，是一种重要的能量 8. 下列物质具有还原性的固体单质是（ ） A. CO2 B. H2 C. O2 9. 由下面实验现象可知，黑色粉末可能是（ ）

D. C

A. CuO和C B. Fe和CuO C. MnO2和CuO D. FeO和C 10. 下列物质中一定是纯净物的是（ ）

①木炭；②纯净的金刚石；③铅笔芯；④黑火药；⑤冰水混合物 A. ①③ A.

B. ①②③ B.

C. ②③ C.

D. ②⑤

，则X 的化学式是（ ）

D.

11. 化学方程式：

三、实验题：

1. 如图是实验室木炭还原氧化铜的实验，请回答：

（1）盛放氧化铜的试管内的现象是______ ____；盛放石灰水的试管内的现象是_______ _；

（2）盛放氧化铜的试管内的反应的化学方程式为_________________________，反应类型是__________，在这个反应中_______发生还原反应，_____具有还原性。

（3）石灰水可用来检验_______气体。

四、计算题：

1. 6ｇ碳在氧气中充分燃烧，生成多少克二氧化碳？

﹡2. 现有21. 2g 碳和氧化铜组成的黑色固体混合物，放入试管中，高温加热，使其充分反应后，把生成的气体全部通入足量的澄清石灰水中，结果生成10. 0g白色沉淀。求黑色固体混合物中各物质的质量分数（计算结果精确到0. 1％）。

【中考链接】

1. （2012 广东）有关2CO ＋O 2=====2CO 2的叙述正确的是（ ） A ．一氧化碳加氧气点燃等于二氧化碳

B ．一氧化碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳 C ．两个一氧化碳分子加一个氧分子等于两个二氧化碳分子 D ．2g 一氧化碳和1g 氧气反应生成2g 二氧化碳

2（2012 广东） 乙同学：将五份含6g 炭粉和40g 氧化铜的混合物，分别放入密闭的容器中隔绝空气加强热。在不同的反应时间里收集到如下数据：

（3）①加入2min 收集到气体的质量是______g。 ②混合固体在加热过程中产生的反应有：CuO+C

Cu+CO↑、2CuO+C

2Cu+CO2↑，还

点燃

可能发生反应的化学方程式为____________________________________（写一个）；加热8min 后容器中的气体的化学式为________。 3.(2009 广东)