微專題6-1碳的單質(zhì)知識(shí)·解讀一、碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途1、金剛石、石墨、C60是常見的碳單質(zhì)，它們雖然都是由碳元素組成，但屬于三種不同的物質(zhì)；由于構(gòu)成它們的碳原子的排列方式不同，因此它們的物理性質(zhì)存在很大差異。(1)金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)和用途比較名稱金剛石石墨C60結(jié)構(gòu)模型碳原子排列形狀錐形排列層狀排列球狀排列色、態(tài)、形無(wú)色透明、正八面體形狀固體深灰色，有金屬光澤，不透明的細(xì)鱗片狀固體形狀像足球硬度天然存在的最硬物質(zhì)很軟導(dǎo)電性不導(dǎo)電良好的導(dǎo)電性常態(tài)下不導(dǎo)電用途玻璃刀、切割大理石、鉆探機(jī)鉆頭、裝飾品作電板、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑可廣泛用于超導(dǎo)催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域區(qū)別與聯(lián)系都是由碳元素組成的單質(zhì)，但由于它們的碳原子的排列方式不同，由此它們的性質(zhì)存在很大的差異【特別提醒】①石墨在一定的條件下，可以轉(zhuǎn)化為金剛石，此變化屬于化學(xué)變化。②金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，而C60是由分子構(gòu)成的，每個(gè)分子是由60個(gè)碳原子構(gòu)成。(2)四種無(wú)定形炭：是由石墨的微小晶粒和雜質(zhì)形成的。它的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和用途：①木炭：具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此具有吸附能力，可用于吸附色素和異味。②活性炭：也具有疏松多_的結(jié)構(gòu)，吸附能力比木炭強(qiáng)，用于凈水，防毒面具，制糖工業(yè)。eq\a\vs4\al(【特別提醒】吸附性屬于物理性質(zhì)。)③焦炭：用煤的干餾制得，用于冶金工業(yè)(煤的干餾屬于化學(xué)變化)。④炭黑：常用于制造油墨、油漆、顏料等。二、碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1、穩(wěn)定性：在常溫下，碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以古代字畫能保存很長(zhǎng)時(shí)間不變色2、可燃性(與氧氣反應(yīng))：①氧氣充足C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO②氧氣不充足__2C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO__3、還原性：①與氧化銅反應(yīng)C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋CO2↑②與氧化鐵反應(yīng)3C＋2Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))4Fe＋3CO2↑③與CO2反應(yīng)C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO4、用途：碳的還原性廣泛用于冶金工業(yè)【特別提醒】①碳在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，所以用碳單質(zhì)作還原劑與其他物質(zhì)反應(yīng)，必須是高溫條件。②碳與氧氣反應(yīng)有兩種生成物，說(shuō)明反應(yīng)物的量不同生成物也不同。③還原性：物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中奪取氧的物質(zhì)，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去氧的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)。【易錯(cuò)點(diǎn)】正確判斷氧化劑、還原劑、被還原、被氧化之間的相互關(guān)系。氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)、還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)。三、碳粉還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)藥品碳粉、氧化銅粉、澄清石灰水反應(yīng)原理C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋CO2↑實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟①連接裝置；②檢驗(yàn)裝置氣密性；③裝藥品，把裝置固定在鐵架臺(tái)上；④高溫加熱；⑤實(shí)驗(yàn)完畢先將導(dǎo)氣管從澄清石灰水中取出，再熄滅酒精燈實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①實(shí)驗(yàn)過程中觀察到澄清石灰水變渾濁；②將冷卻后試管中的粉末倒在紙上，觀察有紅色物質(zhì)生成結(jié)論碳粉與氧化銅反應(yīng)，生成CO2和Cu2、選用裝置分析：因?yàn)榉磻?yīng)條件是高溫，所以采用酒精燈加網(wǎng)罩(或者用酒精噴燈)。3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：反應(yīng)物為碳粉和氧化銅。雖然是高溫加熱，但其反應(yīng)速度很緩慢，生成的Cu夾雜在黑色粉末中，需要將粉末倒出來(lái)，鋪平在紙上觀察。典例·解讀類型一、碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途例1、金剛石、石墨和C60的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)卻有很大差異，其原因是()A．構(gòu)成它們的原子數(shù)目不同B．構(gòu)成它們的原子大小不同C．金剛石、石墨和C60由不同種原子構(gòu)成D．金剛石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同【答案】【答案】D.【解析】金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們的化學(xué)性質(zhì)相似，但由于碳原子的排列方式不同，決定了它們的物理性質(zhì)有很大差異。例2、C60可用作吸氫材料，其原理是C60與H2在一定條件下反應(yīng)生成氫化物；該氫化物在80～215℃時(shí)，會(huì)分解放出H2在．(1)C60屬于_________（填字母序號(hào)）．A．單質(zhì)B．化合物C．混合物(2)求算C60的相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算式為_________．(3)C60可用作吸氫材料是利用了其_________（填“物理”或“化學(xué)”）性質(zhì)．【答案】【答案】(1)A；(2)12×60；(3)化學(xué).【解析】(1)由化學(xué)式可知，C60是由一種元素組成的純凈物，屬于單質(zhì)；(2)C60的相對(duì)分子質(zhì)量=12×60；(3)C60可用作吸氫材料的原理是C60與H2在在一定條件下反應(yīng)生成氫化物；該氫化物在80～215℃時(shí)，會(huì)分解放出H2在．反應(yīng)中有新物質(zhì)生成，發(fā)生的屬于化學(xué)變化，在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)屬于其化學(xué)性質(zhì)．例3、碳及碳的化合物在人類生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，隨著科技的發(fā)展，含碳元素的新材料不斷涌現(xiàn)．根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：(1)關(guān)于金剛石、石墨、C60的認(rèn)識(shí)，正確的是_________（填序號(hào)）．A、這三種物質(zhì)都很軟，可作潤(rùn)滑劑B、這三種物質(zhì)碳原子的排列方式相同C、這三種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2D、這三種物質(zhì)都能導(dǎo)電(2)由+4價(jià)碳元素與-1價(jià)氫元素形成化合物的化學(xué)式為_________．(3)倡導(dǎo)“低碳”生活，讓我們積極行動(dòng)起來(lái)．請(qǐng)舉一例在日常生活中符合這一主題的做法___________________________．(4)X、Y、Z是初中化學(xué)常見的物質(zhì)，它們之間有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系．X是有毒氣體，Y是不支持燃燒的氣體，請(qǐng)回答下列問題．①寫出X的化學(xué)式_________；②寫出Y→Z反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________；③在自然界中，Y轉(zhuǎn)化為O2的主要途徑是綠色植物的_________．【答案】【答案】(1)C；(2)CH4；(3)騎自行車上學(xué)；(4)①C

②CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O③光合作用【解析】(1)A．金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，故說(shuō)法錯(cuò)誤；B．這三種物質(zhì)碳原子的排列方式不相同，故說(shuō)法錯(cuò)誤；C．這三種物質(zhì)都是由碳元素組成的，完全燃燒戶后的產(chǎn)物都是CO2；故說(shuō)法正確；D．金剛石、C正確；D．金剛石、C60不能導(dǎo)電，故說(shuō)法錯(cuò)誤．(2)由+4價(jià)碳元素與﹣1價(jià)氫元素形成化合物的化學(xué)式為CH4；(3)日常生活中騎自行車上學(xué)、電燈不用時(shí)立即關(guān)閉等都是倡導(dǎo)“低碳”生活表現(xiàn)；(4)①根據(jù)題中信息“X是有毒氣體，Y是不支持燃燒的氣體”結(jié)合圖中轉(zhuǎn)化可知，X是一氧化碳，Y是二氧化碳；②二氧化碳和石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；③綠色植物的光合作用吸收二氧化碳釋放出氧氣；類型二、探究碳的還原性實(shí)驗(yàn)例4、某化學(xué)小組利用圖所示的裝置探究木炭粉和氧化銅反應(yīng)后氣體產(chǎn)物的成分．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ．連接裝置，并檢查裝置的氣密性．Ⅱ．稱取木炭粉和氧化銅的混合物12.8g，裝入質(zhì)量為52.3g的玻璃管中．連接好裝置．Ⅲ．通一段時(shí)間氮?dú)夂螅瑠A緊彈簧夾Ⅳ．加熱玻璃管，使反應(yīng)物充分反應(yīng)．Ⅴ．反應(yīng)結(jié)束后仍緩慢通氮?dú)庵敛ＡЧ芾鋮s到室溫．Ⅵ．稱得玻璃管和剩余固體的總質(zhì)量為64.81g，裝置B增重0.22g，裝置C質(zhì)量未改變．已知：在通常情況下，氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．請(qǐng)回答下列問題：(1)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________．(2)判斷裝置A中反應(yīng)結(jié)束的依據(jù)是___________________________．(3)步驟Ⅴ中通入氮?dú)獾哪康闹皇莀__________________________．(4)推測(cè)裝置A中的氣體生成物為_________（寫化學(xué)式），依據(jù)是___________________________．(5)該實(shí)驗(yàn)所用裝置存在的缺陷是____________________________________．【答案】【答案】(1)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；(2)B中無(wú)氣泡產(chǎn)生；(3)將裝置內(nèi)殘留氣體生成物排出（或防止液體倒吸入玻璃管內(nèi)）；(4)CO2、CO；NaOH與CO2反應(yīng)導(dǎo)致B質(zhì)量增加，B增加的質(zhì)量小于A中固體減少的質(zhì)量；(5)沒有尾氣處理裝置（合理均可）．【解析】(1)木炭和氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳可與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；(2)若A中反應(yīng)結(jié)束，則無(wú)氣體生成，所以可根據(jù)B中無(wú)氣泡產(chǎn)生進(jìn)行判斷；(3)反應(yīng)結(jié)束后仍緩慢通氮?dú)庵敛ＡЧ芾鋮s到室溫，是為了將裝置內(nèi)殘留氣體生成物排出或防止玻璃管內(nèi)溫度降低B中的液體倒吸入玻璃管內(nèi)；(4)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置A中固體減少的質(zhì)量即為生成的氣體的質(zhì)量，為：12.8g+52.3g-64.81g=0.29g；一氧化碳與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，裝置B增重0.22g，裝置C質(zhì)量未改變，說(shuō)明生成的二氧化碳被氫氧化鈉溶液完全吸收，0.29g＞0.22g，說(shuō)明生成的氣體中含有一氧化碳和二氧化碳；(5)一氧化碳有毒，排放到空氣中會(huì)造成大氣污染，所以要進(jìn)行尾氣處理；例5、我們的祖先很早就掌握了煉銅的工藝，通過學(xué)習(xí)，同學(xué)們知道木炭可以作為還原劑把氧化銅中的銅還原出來(lái)．(1)課本中“木炭還原氧化銅”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，試管A中現(xiàn)象____________________________________，試管B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________．(2)小明查閱了大量的資料后，建議用超細(xì)炭粉與氧化銅粉末混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他的理由是_____________________________________________；(3)為了使氧化銅中的銅完全被還原，對(duì)于下列三組氧化銅和炭粉的質(zhì)量比例，你建議選擇_________（填寫字母），簡(jiǎn)要說(shuō)明你的理由____________________________________．a(chǎn)．40：3

b．40：5

c．48：3【答案】【答案】(1)固體由黑色逐漸變紅；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；(2)增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分；(3)A；反應(yīng)中炭粉會(huì)與試管內(nèi)的氧氣反應(yīng)而部分消耗，故稍過量的炭粉有利于反應(yīng)的進(jìn)行．【解析】(1)碳和氧化銅反應(yīng)能生成銅和二氧化碳，所以A中的現(xiàn)象應(yīng)該是固體由黑色逐漸變紅，試管B中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水化學(xué)方程式為：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；(2)與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以把塊狀的木炭變成炭粉更利于反應(yīng)的進(jìn)行；(3)在選擇氧化銅和炭的質(zhì)量比例時(shí)要考慮到氧氣消耗的炭，不能按反應(yīng)的比例選擇，炭粉要稍多一些，有利于反應(yīng)充分進(jìn)行，2CuO+C高溫2Cu+CO2↑；16012即40：3，而炭粉稍微多一點(diǎn)，即在給定選項(xiàng)中選：A，所以選擇的理由是：反應(yīng)中炭粉會(huì)與試管內(nèi)的氧氣反應(yīng)而部分消耗，故稍過量的炭粉有利于反應(yīng)的進(jìn)行；例6、某研究小組利用下圖所示裝置探究碳的氧化物的性質(zhì)（固定裝置略）．(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________；裝置B的作用是_________________，裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是____________________________________．(2)裝置D玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________，觀察到的現(xiàn)象是____________________________________．(3)裝置E的作用是__________________，本實(shí)驗(yàn)還應(yīng)在裝置_________之間添加裝置E．(4)從保護(hù)環(huán)境的角度分析，本實(shí)驗(yàn)的不足是_____________________________________________，改進(jìn)的方法是_____________________________________________．【答案】【答案】(1)CO2+C高溫2CO，吸收二氧化碳，白色固體變藍(lán)色；(2)CuO+CO△Cu+CO2，黑色固體變紅色；(3)安全瓶，能防液體倒吸到加熱的試管中；AB；(4)沒有尾氣吸收裝置；把F裝置改為既能檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w，又能收集（或處理）一氧化碳的裝置．【解析】(1)碳和二氧化碳高溫反應(yīng)生成一氧化碳；B中盛有的是氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，C中是無(wú)水硫酸銅，遇水變藍(lán)；(2)一氧化碳呢氧化銅在加熱的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，黑色的固體會(huì)變?yōu)榧t色；(3)裝置E能防止F中的液體倒吸入試管內(nèi)，起到了安全牌瓶的作用，還需要在AB之間增加該裝置；(4)一氧化碳是有毒的氣體，沒有進(jìn)行尾氣處理，可以將F裝置改為既能檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w，又能收集（或處理）一氧化碳的裝置.

微專題6-1碳的單質(zhì)例1、【答案】D.【解析】金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們的化學(xué)性質(zhì)相似，但由于碳原子的排列方式不同，決定了它們的物理性質(zhì)有很大差異。例2、【答案】(1)A；(2)12×60；(3)化學(xué).【解析】(1)由化學(xué)式可知，C60是由一種元素組成的純凈物，屬于單質(zhì)；(2)C60的相對(duì)分子質(zhì)量=12×60；(3)C60可用作吸氫材料的原理是C60與H2在在一定條件下反應(yīng)生成氫化物；該氫化物在80～215℃時(shí)，會(huì)分解放出H2在．反應(yīng)中有新物質(zhì)生成，發(fā)生的屬于化學(xué)變化，在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)屬于其化學(xué)性質(zhì)．例3、【答案】(1)C；(2)CH4；(3)騎自行車上學(xué)；(4)①C

②CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O③光合作用【解析】(1)A．金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，故說(shuō)法錯(cuò)誤；B．這三種物質(zhì)碳原子的排列方式不相同，故說(shuō)法錯(cuò)誤；C．這三種物質(zhì)都是由碳元素組成的，完全燃燒戶后的產(chǎn)物都是CO2；故說(shuō)法正確；D．金剛石、C60不能導(dǎo)電，故說(shuō)法錯(cuò)誤．(2)由+4價(jià)碳元素與﹣1價(jià)氫元素形成化合物的化學(xué)式為CH4；(3)日常生活中騎自行車上學(xué)、電燈不用時(shí)立即關(guān)閉等都是倡導(dǎo)“低碳”生活表現(xiàn)；(4)①根據(jù)題中信息“X是有毒氣體，Y是不支持燃燒的氣體”結(jié)合圖中轉(zhuǎn)化可知，X是一氧化碳，Y是二氧化碳；②二氧化碳和石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；③綠色植物的光合作用吸收二氧化碳釋放出氧氣；例4、【答案】(1)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；(2)B中無(wú)氣泡產(chǎn)生；(3)將裝置內(nèi)殘留氣體生成物排出（或防止液體倒吸入玻璃管內(nèi)）；(4)CO2、CO；NaOH與CO2反應(yīng)導(dǎo)致B質(zhì)量增加，B增加的質(zhì)量小于A中固體減少的質(zhì)量；(5)沒有尾氣處理裝置（合理均可）．【解析】(1)木炭和氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳可與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；(2)若A中反應(yīng)結(jié)束，則無(wú)氣體生成，所以可根據(jù)B中無(wú)氣泡產(chǎn)生進(jìn)行判斷；(3)反應(yīng)結(jié)束后仍緩慢通氮?dú)庵敛ＡЧ芾鋮s到室溫，是為了將裝置內(nèi)殘留氣體生成物排出或防止玻璃管內(nèi)溫度降低B中的液體倒吸入玻璃管內(nèi)；(4)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置A中固體減少的質(zhì)量即為生成的氣體的質(zhì)量，為：12.8g+52.3g-64.81g=0.29g；一氧化碳與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，裝置B增重0.22g，裝置C質(zhì)量未改變，說(shuō)明生成的二氧化碳被氫氧化鈉溶液完全吸收，0.29g＞0.22g，說(shuō)明生成的氣體中含有一氧化碳和二氧化碳；(5)一氧化碳有毒，排放到空氣中會(huì)造成大氣污染，所以要進(jìn)行尾氣處理；例5、【答案】(1)固體由黑色逐漸變紅；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；(2)增大反應(yīng)物的接觸面積