第六單元碳和碳的氧化物課題1金剛石、石墨和C60課本核心知識(shí)點(diǎn)精講知識(shí)點(diǎn)1碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途1.金剛石、石墨和C60的比較金剛石石墨C60結(jié)構(gòu)模型外觀無(wú)色透明、正八面體形狀的固體深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)鱗片狀固體分子形似足球硬度天然存在的最硬的物質(zhì)很軟,有滑膩感質(zhì)脆導(dǎo)電性幾乎不導(dǎo)電有優(yōu)良的導(dǎo)電性能常態(tài)下幾乎不導(dǎo)電用途裁玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬、裝在鉆探機(jī)的鉆頭上鉆鑿巖層等制鉛筆芯、電刷、電極等有可能廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域特別提醒：金剛石、石墨和C都是由碳元素組成的單質(zhì)，但是由于它們的原子排列方式不同，因此它們的物理性質(zhì)存在著明顯差異。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結(jié)構(gòu)，因此它們具有吸附性，能吸附溶液中的色素和有異味的物質(zhì)。(2)應(yīng)用：活性炭用于防毒面具中吸附毒氣；制糖工業(yè)中利用活性炭來(lái)脫色以制白糖。(3)探究木炭(或活性炭)的吸附性特別提醒：木炭(或活性炭)的吸附性是利用其特殊結(jié)構(gòu)把一些氣體或色素吸附在表面，沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，屬于物理性質(zhì)。例1：(2021四川巴中期末)下列有關(guān)碳單質(zhì)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，可作鉆頭B.金剛石、石墨、C60由不同種原子構(gòu)成C.石墨具有導(dǎo)電性，可作電極D.活性炭疏松多孔，具有很強(qiáng)的吸附性，可用來(lái)凈水【答案】B【解析】金剛石、石墨、C60都由碳元素組成，C60由C60分子構(gòu)成。知識(shí)點(diǎn)2碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1.穩(wěn)定性：常溫下，單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，受日光照射或與空氣、水分接觸，都不易起變化。2.可燃性——與氧氣反應(yīng)反應(yīng)物氧氣量燃燒產(chǎn)物化學(xué)方程式碳+氧氣充足二氧化碳C+O2eq\o(\s\up4(點(diǎn)燃),\s\do4(＝))CO2不充足一氧化碳2C+O2eq\o(\s\up4(點(diǎn)燃),\s\do4(＝))2CO無(wú)論氧氣充足或者不充足，碳在氧氣中燃燒都放熱。3.還原性——與某些氧化物反應(yīng)(1)木炭與氧化銅的反應(yīng)①實(shí)驗(yàn)裝置示意圖②現(xiàn)象a中：黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色；b中：導(dǎo)管口有無(wú)色氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁。③化學(xué)方程式a中：C+2CuOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))CO2↑+2Cub中：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O0溫馨提示：①網(wǎng)罩的作用是集中火焰，提高溫度。②實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先從澄清石灰水中取出導(dǎo)管，再熄滅酒精燈，這樣可以防止液體倒吸，炸裂試管；待試管冷卻后再將固體倒出，這樣可以防止熱的銅被氧化。(2)還原反應(yīng)：含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)。木炭與氧化銅的反應(yīng)中，氧化銅失去了氧變?yōu)閱钨|(zhì)銅，氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)。(3)碳還原性的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)化學(xué)方程式木炭還原氧化鐵2Fe2O3+3Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))4Fe+3CO2↑二氧化碳通過(guò)熾熱碳層CO2+Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2CO例2：按圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有關(guān)說(shuō)法及分析不正確的是()A.烘干的木炭粉末與CuO粉末須混合均勻 B.網(wǎng)罩的作用是集中火焰，提高溫度C.可觀察到澄清石灰水變渾濁 D.產(chǎn)生的氣體中一定沒(méi)有CO【答案】D【解析】烘干的木炭粉末與CuO粉末混合均勻，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，A正確；網(wǎng)罩的作用是集中火焰，提高溫度，B正確；C與CuO反應(yīng)可生成二氧化碳，所以可觀察到澄清石灰水變渾濁，正確；產(chǎn)生的氣體中可能有CO,因?yàn)槎趸己吞荚诟邷貤l件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，D錯(cuò)誤。課后分層優(yōu)化測(cè)試夯基知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)1碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途1.(2021江蘇南京中考)下列物質(zhì)中，硬度最大的是 ()A.金剛石 B.石墨 C.活性炭 D.焦炭2.(2021遼寧鞍山中考)下列關(guān)于金剛石和石墨的說(shuō)法正確的是 ()A.都是黑色固體 B.都有良好的導(dǎo)電性 C.硬度都很大 D.都由碳原子構(gòu)成3.如圖為金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)模型圖，圖中的小球代表碳原子。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.碳原子的排列方式不同，導(dǎo)致金剛石和石墨物理性質(zhì)差異很大B.在特定的條件下，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，屬于物理變化C.石墨具有滑膩感，可用作潤(rùn)滑劑D.C60是由C60分子構(gòu)成的4.多彩的“碳”，多姿的生活，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳單質(zhì)的用途將不斷擴(kuò)大。(1)如圖1物質(zhì)的用途中，利用了石墨導(dǎo)電性的是________(填序號(hào))。(2)炭雕(如圖2)是活性炭成型技術(shù)與傳統(tǒng)雕刻工藝的完美結(jié)合，這里利用了活性炭的________(填“物理”或“化學(xué)”)性質(zhì)。(3)世界上最輕的材料“碳海綿”由碳元素組成，具有多孔結(jié)構(gòu)，彈性好。它對(duì)石油有很強(qiáng)的吸附能力(不吸水)，將吸入的石油擠出后仍可恢復(fù)原狀。下列關(guān)于碳海綿的說(shuō)法正確的是________(填字母)。A.具有吸附性 B.可重復(fù)利用 C.可處理海上石油泄漏知識(shí)點(diǎn)2碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)5.“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”這句廣告詞，被美國(guó)的《廣告時(shí)代》評(píng)為20世紀(jì)的經(jīng)典廣告詞之一，該廣告詞能體現(xiàn)的鉆石的性質(zhì)是 ()A.硬度大 B.不能導(dǎo)電 C.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 D.熔點(diǎn)低6.(2022獨(dú)家原創(chuàng))高科技讓冬奧“暖暖的”，北京冬奧禮儀服使用的石墨烯發(fā)熱材料是目前世界上導(dǎo)熱率最高的材料之一。石墨烯是單層的石墨片，下列有關(guān)石墨烯的說(shuō)法不正確的是 ()A.石墨烯完全燃燒的產(chǎn)物為CO2 B.石墨烯在一定條件下可還原氧化銅C.石墨烯是一種新型化合物 D.石墨烯與金剛石的碳原子的排列方式不同7.單晶硅是制作電子集成電路的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上通過(guò)以下反應(yīng)將自然界中的二氧化硅(SiO2)轉(zhuǎn)化為硅：SiO2+2Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))=Si+2CO↑，下列分析正確的是 () B.碳發(fā)生了還原反應(yīng) C.碳表現(xiàn)還原性 D.碳表現(xiàn)氧化性8.(2022河北辛集期末)如圖是用木炭在高溫條件下還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置圖，按要求回答下列問(wèn)題。(1)實(shí)驗(yàn)中在酒精燈上加裝了金屬網(wǎng)罩，作用是________________________________________。(2)加熱一段時(shí)間后，被加熱的試管中觀察到的現(xiàn)象是________________________________,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________。(3)停止加熱時(shí)，應(yīng)該________________________________________,再熄滅酒精燈，原因是____________________________________________________________________________。提優(yōu)強(qiáng)化練習(xí)9.(2021重慶中考A卷，6，★)實(shí)驗(yàn)室里，用火法制備錳的化學(xué)方程式為4Al+3MnO2eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))=2Al2O3+3Mn,其中表現(xiàn)出還原性的物質(zhì)是 ()A.Al B.MnO2 C.Al2O3 D.Mn10.(2021湖北宜昌中考，23，)碳單質(zhì)的性質(zhì)與用途對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是 ()A.石墨導(dǎo)電性好可作電池電極 B.活性炭吸附性強(qiáng)可作冰箱除味劑C.金剛石硬度大可制作鉛筆芯 D.炭黑常溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可制墨汁11.(2021廣東廣州中考，12，)金剛石和石墨是常見(jiàn)的碳單質(zhì)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 ()A.構(gòu)成金剛石和石墨的原子大小不同 B.金剛石和石墨中原子排列方式相同 C.1g金剛石和1g石墨所含原子數(shù)相同 D.金剛石和石墨在氧氣中都不能燃燒12.按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列分析或結(jié)論正確的是 ()A.導(dǎo)管口剛有氣泡冒出說(shuō)明反應(yīng)開(kāi)始 B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)立即倒出粉末 C.木炭能將氧化銅還原為銅 D.固體減少的質(zhì)量一定等于生成CO,的質(zhì)量13.(2022吉林長(zhǎng)春寬城期末，6，)“中國(guó)高鐵，世界第一”，高鐵列車車體材料使用的不銹鋼中加入了金屬鎳增強(qiáng)性能，工業(yè)上采用火法煉鎳的原理是C+2NiOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2Ni+X↑，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.反應(yīng)中X的化學(xué)式為CO2 B.NiO是一種氧化物C.碳過(guò)量時(shí)，氣體產(chǎn)物中可能有CO D.反應(yīng)中NiO發(fā)生氧化反應(yīng)14.(2022吉林延邊州期末，17，)某化學(xué)興趣小組對(duì)木炭和氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，請(qǐng)根據(jù)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)，回答下列問(wèn)題。(1)判斷木炭與氧化銅已經(jīng)反應(yīng)的依據(jù)是________________________________________。(2)與傳統(tǒng)型裝置相比，該裝置的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________。素養(yǎng)能力培優(yōu)15.[科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任]閱讀下面科普短文。碳元素是人類接觸和利用最早的元素之一。由碳元素組成的單質(zhì)可分為無(wú)定形碳、過(guò)渡態(tài)碳和晶形碳三大類，如圖1。石墨是制鉛筆芯的原料之一，在16世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)后，曾被誤認(rèn)為是含鉛的物質(zhì)。直到18世紀(jì)，化學(xué)家將石墨與KNO3共熔后產(chǎn)生CO2,才確定了它是含碳的物質(zhì)。碳纖維既有碳材料的固有本質(zhì)特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，綜合性能優(yōu)異。目前，我國(guó)已形成碳纖維生產(chǎn)、碳纖維復(fù)合材料成型、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域分布如圖2。科學(xué)界不斷研發(fā)出新型碳材料，碳?xì)饽z就是其中一種。碳?xì)饽z具有優(yōu)良的吸附性能，在環(huán)境凈化中發(fā)揮重要作用。我國(guó)科研人員在不同溫度下制備了三種碳?xì)饽z樣品，比較其對(duì)CO2的選擇性吸附性能。他們?cè)诓煌瑝簭?qiáng)下測(cè)定了上述樣品對(duì)混合氣體中CO2吸附的選擇性值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。圖中選擇性值越高，表明碳?xì)饽z對(duì)CO2的選擇性吸附性能越好。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳材料的潛能不斷被激發(fā)，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。依據(jù)文章內(nèi)容回答下列問(wèn)題。(1)金剛石屬于________(填序號(hào))。A.無(wú)定形碳 B.過(guò)渡態(tài)碳 C.晶形碳(2)石墨與KNO3共熔，能發(fā)生如下反應(yīng)，配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：5C+4KNO3eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))_________K2O+_________N2↑+_________CO2↑(3)由圖2可知，我國(guó)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用占比最高的領(lǐng)域是____________________。(4)判斷下列說(shuō)法是否正確(填“對(duì)”或“錯(cuò)”)。①石墨是一種含鉛的物質(zhì)：____________________。 ②碳材料具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景：________________________。(5)對(duì)比圖3中三條曲線，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【參考答案及解析】第六單元碳和碳的氧化物課題1金剛石、石墨和C60夯基知識(shí)梳理1.A金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。2.D金剛石是無(wú)色透明的固體，石墨呈深灰色；石墨具有良好的導(dǎo)電性，金剛石不具有導(dǎo)電性；金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，石墨很軟；金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的。3.B石墨與金剛石屬于不同種物質(zhì)，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，屬于化學(xué)變化。4.【答案】(1)④(2)物理(3)ABC【解析】(1)石墨具有導(dǎo)電性，可以制成電極。(3)碳海綿具有多孔結(jié)構(gòu)，具有吸附性；碳海綿將吸入的石油擠出后仍可恢復(fù)原狀，可重復(fù)使用；碳海綿對(duì)石油有很強(qiáng)的吸附能力，可處理海上石油泄漏。5.C鉆石是由金剛石打磨而成的，金剛石的主要成分是碳，在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。6.C石墨烯是由碳元素組成的單質(zhì)。7.C物質(zhì)得到氧的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，物質(zhì)失去氧的反應(yīng)是還原反應(yīng)，故A、B項(xiàng)均不正確；物質(zhì)奪取氧的性質(zhì)是還原性，物質(zhì)供給氧的性質(zhì)是氧化性，故項(xiàng)正確，D項(xiàng)不正確。8.【答案】(1)集中火焰，提高溫度(2)黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色C+2CuOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2Cu+CO,↑(3)先把導(dǎo)管移出裝有澄清石灰水的試管防止石灰水倒吸，使試管炸裂【解析】(3)停止加熱時(shí)，應(yīng)該先把導(dǎo)管移出裝有澄清石灰水的試管，再熄滅酒精燈，如果先熄滅酒精燈，試管內(nèi)溫度降低，壓強(qiáng)減小，引起石灰水倒吸，使試管炸裂。提優(yōu)強(qiáng)化練習(xí)9.A在該反應(yīng)中，鋁奪取了二氧化錳中的氧元素，表現(xiàn)出了還原性。10.C石墨質(zhì)軟，呈深灰色，在紙上劃過(guò)會(huì)留下痕跡，可制作鉛筆芯；金剛石硬度大，不能制作鉛筆芯。11.C構(gòu)成金剛石和石墨的原子都是碳原子，大小相同；金剛石和石墨中原子排列方式不同；1g金剛石和1g石墨所含原子數(shù)相同；金剛石和石墨在氧氣中都能燃燒生成二氧化碳。12.C導(dǎo)管口最開(kāi)始排出的氣體是裝置內(nèi)的空氣，此時(shí)反應(yīng)未開(kāi)始，A錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)不能立即倒出粉末，因?yàn)闊岬你~粉能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化銅，B錯(cuò)誤。木炭具有還原性，能將氧化銅還原為銅，正確。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，固體減少的質(zhì)量等于氧化銅中失去的氧元素的質(zhì)量和參加反應(yīng)的碳元素的質(zhì)量總和，反應(yīng)中可能生成一氧化碳，所以固體減少的質(zhì)量不一定等于生成的二氧化碳的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。13.D根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類、數(shù)目均不變可知，物質(zhì)X的化學(xué)