第六單元碳和碳的氧化物（學用）課題1金剛石、石墨和C60一、知識必備知識點1單質(zhì)碳的性質(zhì)與用途1.金剛石、石墨的物理性質(zhì)和用途化學式顏色形狀硬度導電性導熱性潤滑性熔點用途金剛石C無色透明正八面體最硬無無無高劃玻璃、切割金屬、鉆探機鉆頭、制裝飾品等石墨深灰色、有金屬光澤、不透明細鱗片狀最軟之一優(yōu)良良好良好注：金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)；在一定條件下，將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的變化是化學變化。2.木炭、活性炭、焦炭和炭黑的性質(zhì)與用途顏色、狀態(tài)制法用途木炭灰黑色的多孔性固體木材隔絕空氣加強熱燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體木炭在高溫下用水蒸氣處理凈化多種氣體和液體、作防毒面具焦炭淺灰色多孔性固體煙煤隔絕空氣加強熱冶煉金屬炭黑極細的黑色粉末含碳物質(zhì)不完全燃燒墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡膠制品的填料注：木炭、活性炭具有吸附性（物理性質(zhì)），活性炭的吸附性更強。3.C60：C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，這種足球結(jié)構的碳分子很穩(wěn)定。4.金剛石、石墨、C60性質(zhì)不同的原因：碳原子的排列方式不同。知識點2碳的化學性質(zhì)1.穩(wěn)定性：在常溫下，碳的化學性質(zhì)不活潑。2.可燃性：C+O2CO2（充分燃燒） 2C+O22CO（不充分燃燒）

碳在氧氣中燃燒的現(xiàn)象：燃燒劇烈，發(fā)出白光；放熱；生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。3.還原性：C+2CuO2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑單質(zhì)碳的還原性可用于冶金工業(yè)。木炭+氧化銅澄清的石灰水4.木炭還原氧化銅的實驗（見右圖）

【實驗操作】①木炭+氧化銅澄清的石灰水小心地鋪放進試管；

②將試管固定在鐵架臺上。試管口裝有通入澄清石灰水的導管；

③集中加熱；

④過幾分鐘后，先撤出導氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象并分析。

【實驗現(xiàn)象】澄清的石灰水變渾濁；黑色固體逐漸變成紅色。

【化學方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑（1）反應開始的標志：澄清的石灰水變渾濁。（2）在酒精燈上加網(wǎng)罩的目的：使火焰集中并提高溫度。（3）配制混合物時木炭粉應稍過量的目的：防止已經(jīng)還原的銅被氧氣重新氧化。（4）實驗完畢后先熄滅酒精燈的后果：石灰水倒吸入熱的試管中使試管炸裂。5.還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應，叫做還原反應。木炭是使氧化銅還原為銅的物質(zhì)，具有還原性。木炭在反應C+2CuO2Cu+CO2↑中作還原劑。二、典例解析知識點1單質(zhì)碳的性質(zhì)與用途【典例解析】例1（2023?大慶）近年來研究發(fā)現(xiàn)，以新形態(tài)存在的碳單質(zhì)在諸多領域中有重要的應用前景。下列關于碳單質(zhì)的說法錯誤的是（）A．石墨具有金屬光澤，有優(yōu)良的導電性能，是天然存在的最硬的物質(zhì) B．石墨烯和碳納米管在材料、催化、信息等諸多領域中有重要應用 C．石墨粉和黏土粉末按一定比率混合可以制鉛筆芯 D．金剛石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性質(zhì)和用途上存在明顯差異例2碳家族的成員很多，用途很廣，下列關于碳的應用與其性質(zhì)不對應的是（）A．凈水器中利用活性炭除異味——活性炭具有吸附性 B．金剛石作鉆探機的鉆頭——在常溫下碳的化學性質(zhì)不活潑 C．利用碳冶煉金屬——碳具有還原性 D．利用石墨作電極材料——石墨具有導電性例3石墨烯是由碳原子構成的碳單質(zhì)，被認為是一種未來革命性的材料。如圖分別是金剛石、石墨、C60和石墨烯的結(jié)構圖。下列說法不正確的是?（）A．金剛石、石墨、C60和石墨烯都是由碳元素組成的單質(zhì) B．在一定條件下，石墨可以轉(zhuǎn)化為金剛石，屬于化學變化 C．金剛石的硬度很大，屬于金剛石的化學性質(zhì) 【變式題】1．（2023?葫蘆島）央視欄目《典籍里的中國》展現(xiàn)了中國智慧。用墨書寫的典籍保存至今仍不變色，體現(xiàn)了碳單質(zhì)具有的性質(zhì)是（）A．質(zhì)軟 B．導電性 C．可燃性 D．常溫穩(wěn)定性2．（2023?長沙）在生活生產(chǎn)中碳單質(zhì)的應用廣泛。下列有關含碳物質(zhì)的性質(zhì)或用途正確的是（）A．活性炭具有吸附性 B．木炭常溫下化學性質(zhì)很活潑 C．金剛石用作電極 D．石墨用作鉆探機鉆頭3．足球是2022年卡塔爾世界杯足球賽的“主角”，化學中C60的分子結(jié)構和足球相似。下列關于碳單質(zhì)的說法正確的是（）A．碳單質(zhì)在空氣中燃燒只能生成二氧化碳 B．木炭具有吸附性，可以吸附所有物質(zhì) C．金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)有很大差異的原因是構成它們的原子大小不同 D．由于石墨具有良好的導電性，因此石墨可用于制高鐵的電刷知識2碳的化學性質(zhì)【典例解析】例4（2023?丹東）書寫具有保存價值的檔案時，規(guī)定使用碳素墨水，主要原因是（）A．碳是黑色的B．碳粉末細小C．碳不溶于水D．常溫下碳化學性質(zhì)穩(wěn)定例5“中國高鐵，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性能，工業(yè)高溫上采用火法煉鎳的原理是：C+2NiO2Ni+X↑，下列說法錯誤的是（）A．反應中X的化學式為CO2 B．NiO是一種氧化物 C．碳過量時，氣體產(chǎn)物中可能有CO D．此反應說明碳具有氧化性例6（2023?武漢）石墨、活性炭和木炭在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：?（1）石墨的用途可以是（選一個即可，填標號）。A.用于制鉛筆芯B.用作電極C.用于切割大理石（2）活性炭作冰箱除味劑，是利用其（填“物理”或“化學”）性質(zhì)。（3）木炭可以作燃料，木炭燃燒的化學方程式為。【變式題】4．以石墨為主要材料制作高鐵動車與電路連接的電刷，未用到的石墨性質(zhì)是（）A．穩(wěn)定性 B．潤滑性 C．還原性 D．導電性5．（2023?長沙一模）2022年春晚上的舞蹈詩劇《只此青綠》的創(chuàng)作靈感來源于南宋的水墨畫《千里江山圖》（墨由炭黑等制成）。此畫保存至今而不變色的原因是（）A．炭黑具有很強的吸附能力B．炭黑轉(zhuǎn)化了更穩(wěn)定的其它物質(zhì) C．常溫下，碳的化學性質(zhì)不活潑 D．碳單質(zhì)不溶于水6．在通信領域，我國5G技術處于世界領先地位。（1）高純硅是芯片的主要材料，硅原子與碳原子化學性質(zhì)相似，因為二者的相同；（2）氮化鎵（GaN）是生產(chǎn)5G芯片的關鍵材料，可由氯化鎵（GaCl3）制取，氯化鎵中鎵元素的化合價為；（3）使用人造金剛石薄膜做基體材料，是未來芯片研究的發(fā)展方向。人造金剛石制作的方法之一是將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，該過程發(fā)生（填“物理”或“化學”）變化；（4）芯片運行速度提升，帶來散熱問題，用高性能石墨烯復合材料散熱片制作集成電路可以很好地解決這一問題。石墨烯是一種從石墨中分離出來單層的石墨片，石墨烯在常溫下化學性質(zhì)（填“穩(wěn)定”或“活潑”）。知識3碳的還原性實驗探究【典例解析】例7某小組利用如圖裝置進行實驗。實驗時，先加熱炭粉，一段時間后將酒精燈移至CuO處加熱。下列說法不正確的是（）二氧化碳發(fā)生了還原反應 B．裝置中發(fā)生反應：C+2CuO2Cu+CO2↑ C．反應過程中，黑色氧化銅固體可能會變成紅色D．氣球可收集生成的尾氣，防止污染空氣例8興趣小組用如圖裝置探究炭粉還原氧化鐵，稱取3.2g氧化鐵與2g過量炭粉均勻混合，放入重48.48g的玻璃管中。實驗中觀察到A中固體全部變成黑色，B中變渾濁。實驗結(jié)束后稱得玻璃管和固體的總質(zhì)量為52.24g。下列說法錯誤的是（假設每個步驟均反應完全2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑）（）B．該裝置的缺點是無尾氣處理裝置 D．充分反應后，先打開K，通入氮氣，再熄滅酒精噴燈，防止石灰水倒吸【變式題】7．實驗小組采用如圖所示裝置驗證炭粉還原氧化銅，下列說法錯誤的是（）A．實驗前要先檢驗裝置的氣密性 B．點燃酒精噴燈一段時間后，玻璃管內(nèi)黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色 C．澄清石灰水變渾濁說明玻璃管中反應有二氧化碳生成 D．點燃酒精噴燈之前和熄滅酒精噴燈之后通入氮氣的原因一樣8．一定量的碳與8.0g氧化銅混合加熱，充分反應（如圖所示）反應前后測定裝置A裝置B的質(zhì)量記錄如表，下列分析正確的是（）反應前的質(zhì)量反應后的質(zhì)量裝置A裝置B①確定A中開始反應的現(xiàn)象是觀察到黑色固體中出現(xiàn)紅色物質(zhì)②③A中減少的質(zhì)量是生成二氧化碳的質(zhì)量④反應后A中固體成分只有1種情況⑤生成的氣體是混合物⑥該裝置產(chǎn)生的CO很少，所以無需進行尾氣處理A．①②⑤ B．②⑤ C．④⑤ D．②③④⑤9．興趣小組為了探究C與CuO反應生成的氣體，設計如圖裝置進行實驗：步驟①先向波形管中通入N2一會兒，在戊處連接癟氣球，關閉甲處止水夾；步驟②點燃丁處酒精燈，觀察到CuO不變色；步驟③繼續(xù)加熱丁處，點燃乙處酒精燈。觀察到乙、丁兩處均有紅色物質(zhì)生成，丙處澄清石灰水變渾濁。下列說法錯誤的是（）A．通N2是為了排出氧氣，避免干擾后續(xù)實驗 B．步驟②與步驟③均加熱丁處，是對照實驗 C．從丙處現(xiàn)象推理C與CuO反應一定生成了CO2 D．從丁處現(xiàn)象推理C與CuO反應一定生成了CO課后作業(yè)1．（2023?營口）書寫具有保存價值的檔案時，按規(guī)定應使用碳素墨水（用炭黑等制成）。說明單質(zhì)碳具有的性質(zhì)是（）A．難溶于水B．可燃性C．熔點高D．常溫化學性質(zhì)穩(wěn)定2．（2023?吉林）下列有關金剛石和石墨的說法，錯誤的是（）A．都是碳的單質(zhì)B．都由碳元素組成 C．物理性質(zhì)相同D．碳原子排列方式不同3．金剛石、石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是（）A．金剛石是單質(zhì)，石墨是化合物 B．金剛石和石墨碳原子排列不同 C．金剛石和石墨是由不同種元素組成的 D．金剛石不含雜質(zhì)，石墨含雜4．（2023?連云港）宋代許道寧用墨（主要成分為單質(zhì)碳）所畫的《關山密雪圖》保存至今而不變色，這是因為在常溫下單質(zhì)碳（）A．化學性質(zhì)不活潑B．硬度高C．導電性能好D．吸附能力強5．在科學技術高速發(fā)展的時代，科學家發(fā)現(xiàn)了純碳新材料“碳納米泡沫”，每個泡沫含有約4000個碳原子，在低于﹣183℃時，泡沫具有永久磁性，下列敘述不正確的是（）A．“碳納米泡沫”是一種單質(zhì)B．“碳納米泡沫”屬于純凈物 C．“碳納米泡沫”屬于化合物D．“碳納米泡沫”和石墨的物理性質(zhì)不同6．（2023秋?南寧月考）下列關于碳單質(zhì)的說法錯誤的是（）A．金剛石、石墨和C60都具有可燃性 B．焦炭能用于冶煉金屬，體現(xiàn)了碳單質(zhì)具有氧化性C．石墨具有良好的導電性，能用于制作電極 D．使用碳素墨水書寫檔案，有利于保存更長的時間7．科學家在制備碳納米管時得到了一種由碳原子構成的副產(chǎn)品，該副產(chǎn)品外觀類似泡沫、質(zhì)地輕盈，被稱為碳納米泡沫，它的發(fā)現(xiàn)極大地推動了碳素材料的研究。下列說法錯誤的是（）A．碳納米泡沫和碳納米管屬于不同種物質(zhì) B．碳納米泡沫是一種單質(zhì) C．碳納米泡沫不具有可燃性 D．碳納米泡沫在一定條件下可以還原氧化銅8．《天工開物》中記載了煉錫（Sn）方法：SnO2+2CSn+2CO↑，該反應中的還原劑是（）A．SnO2 B．C C．Sn D．CO9．中國科學家成功制備出石墨雙炔包覆的銻納米空心立方盒，可用作鈉離子電池負極材料。石墨烯和石墨雙炔均由碳原子構成，具有優(yōu)良的導電性，結(jié)構如下。下列說法不正確的是（）石墨烯和石墨雙炔都是單質(zhì)B．石墨烯和石墨雙炔性質(zhì)完全相同 C．石墨烯和石墨雙炔完全燃燒都生成CO2 D．石墨烯和石墨雙炔均可作電極材料10．實驗小組采用如圖所示裝置驗證碳粉還原氧化銅，下列說法錯誤的是（）A．實驗前要先檢驗裝置的氣密性 B．點燃酒精噴燈一段時間后，玻璃管內(nèi)黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色 C．澄清石灰水變渾濁說明玻璃管中反應有二氧化碳生成 D．點燃酒精噴燈之前和熄滅酒精噴燈之后通入氮氣的原因一樣第10題圖第11題圖11．一定量的碳與8.0g氧化銅混合加熱，充分反應（如圖所示）反應前后測定裝置A裝置B的質(zhì)量記錄如表，下列分析正確的是（）反應前的質(zhì)量反應后的質(zhì)量裝置A裝置B①確定A中開始反應的現(xiàn)象是觀察到黑色固體中出現(xiàn)紅色物質(zhì)②③A中減少的質(zhì)量是生成二氧化碳的質(zhì)量④反應后A中固體成分只有1種情況⑤生成的氣體是混合物⑥該裝置產(chǎn)生的CO很少，所以無需進行尾氣處理A．①②⑤ B．②⑤ C．④⑤ D．②③④⑤12．（2023春?恒山區(qū)期中）金剛石、石墨、C60宏觀上都是組成的（填“相同”或“不同”）單質(zhì)，但從微觀上講，金剛石和石墨是由直接構成，C60是由構成的。由于金剛石和石墨中碳原子排列方式不同，因而物理性質(zhì)有很大差異，用途也各不相同。金剛石可作為鉆頭是因為，石墨可做電極是因為。13．在豐富多彩的物質(zhì)世界里，碳及其化合物占有重要地位。（1）金剛石和石墨均是碳元素組成的單質(zhì)，但兩者物理性質(zhì)差異較大，其原因是。（2）活性炭有較強的吸附能力，是因為活性炭具有的結(jié)構。（3）在書寫具有保存價值的圖書檔案時，規(guī)定使用碳素墨水，其原因是。（4）石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石，該反應屬于（填“物理”或“化學”）變化。14．碳元素被稱為“大自然的建筑師”，回答下列與含碳物質(zhì)有關的問題。（1）古代用墨書寫或繪制的字畫雖年久仍不變色的原因是。（2）金剛石和石墨都是