第六單元

碳和碳的化合物

第一節(jié)

認(rèn)識碳單質(zhì)（2024魯教版）八年級學(xué)習(xí)目標(biāo)碳單質(zhì)的物理性質(zhì)0102碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)03綜合提升還記得金剛石和石墨嗎?它們都是由碳原子構(gòu)成的單質(zhì)，但其性質(zhì)和用途卻差異巨大。你可能還想不到,燒火用的木炭、冰箱中用來除異味的活性炭有時(shí)用酒精燈加熱試管時(shí)熏染在試管外壁上的炭黑，主要成分都是碳單質(zhì)。這些不同的碳單質(zhì)在性質(zhì)和用途上有哪些差異?又是否存在著共性呢?一、碳單質(zhì)的物理性質(zhì)碳元素的單質(zhì)主要有金剛石、石墨和C60等。由于構(gòu)成這些單質(zhì)的碳原子之間的結(jié)合方式不同，形成了不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此它們的性質(zhì)、用途也存在著明顯差異1.金剛石純凈的金剛石是無色透明、正八面體形狀的固體，熔點(diǎn)為3550℃，不導(dǎo)電，是天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。金剛石用途廣泛，如工業(yè)上用來制作切割工具、鉆頭等;經(jīng)過精雕細(xì)琢后的金剛石璀璨奪目，可用于制作裝飾品、工藝品等2.石墨石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的片狀固體，熔點(diǎn)為3652℃。它質(zhì)地柔軟、有滑膩感，具有良好的導(dǎo)電性能。石墨可用作抗磨劑、潤滑劑，還可用于制造鉛筆芯、石墨纖維、電極等。高純度石墨可用作原子反應(yīng)堆的中子減速劑。3.C60C60是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的形似足球的分子由這種分子構(gòu)成的碳單質(zhì)是有金屬光澤、能發(fā)出微弱熒光的固體，室溫下呈紫紅色，能導(dǎo)電。C60分子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其在超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物質(zhì)中的碳單質(zhì)在結(jié)構(gòu)上不像金剛石、石及C那樣規(guī)則有序，它們在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也非常廣泛。如活性炭因其疏松多孔的結(jié)構(gòu)面具有很強(qiáng)的吸附能力，可用于凈化水質(zhì)、制作防毒面具;炭黑可用于制造碳素墨水等。隨著研究的深入，與C60具有相似球形結(jié)構(gòu)的一類碳單質(zhì)如C50、C70、C72、C90”等逐步現(xiàn)身。與此同時(shí)石墨烯、碳納米管等的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步豐富了碳材料大家族。碳材料被認(rèn)為是一種未來革命性材料。撕出來的石墨烯石墨晶體中的碳票子是分層排布的。如果將石墨晶體沿縱向一層層揭開來，每一層都是由多個(gè)正六邊形排列而成的(稱為石墨烯），最薄的就是厚度等于一個(gè)碳原子直徑(相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一)皆單層石量片。這么躥的石墨片不要說肉照看不見，而使用高倍的顯微鏡也無法“看清”其真容，獲得一張單層石毒烯薄片真是太難了。然而這樣一個(gè)世養(yǎng)性的難題竟然通過拼膠帶的辦法解決了。科學(xué)家用膠帶將石愿片的兩面粘住，然后再把膠帶撕開，這樣反復(fù)地粘起來再紫開，最終就搞出了只有一個(gè)碳原子厚的最薄石墨片?？茖W(xué)家因此獲得了2010年度諾貝爾物理學(xué)獎。聽起來，創(chuàng)造性解決問題的思路來自平凡的生活經(jīng)驗(yàn)，然而，能用平凡的經(jīng)驗(yàn)解決世界性難題卻彌足珍貴。思考:1,最薄石墨片的獲得給了你怎樣的啟示?在日常的生活和學(xué)習(xí)中，你有沒有利用“小竅門”解決“大理題”的成功經(jīng)驗(yàn)?2.查閱相關(guān)資料，了解石墨烯的特性與功能。與同學(xué)們分享你的收獲。二、碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)碳單質(zhì)在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。但在加熱或高溫時(shí)，碳單質(zhì)能與氧氣、某些金屬氧化物及非金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳單質(zhì)金屬氧化物非金屬氧化物氧氣1.碳與氧氣的反應(yīng)氧氣充足時(shí)，碳充分燃燒，生成二氧化碳，并放出大量的熱。氧氣不充足時(shí)，碳不充分燃燒，生成一氧化碳，同時(shí)放出熱。2.碳與氧化物的反應(yīng)高溫下,碳能與氧化銅等金屬氧化物發(fā)生反應(yīng):在上述反應(yīng)中，碳奪去了氧化銅中的氧，使化合物中的銅元素被還原為單質(zhì)銅。這種含氧化合物中的氧被奪去的反應(yīng)，叫作還原反應(yīng)。碳使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，因此碳具有還原性。碳的還原性廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)，例如將焦炭與鐵礦石焙燒，碳可將鐵從它的氧化物礦石中還原出來。碳不僅能還原金屬氧化物，也能還原某些非金屬氧化物。一氧化碳能被氧化為二氧化碳，也能把銅等金屬以它們的氧化物中還原出來。一氧化碳是無色無味的氣體。它的存在不容易披察覺。當(dāng)一氧化強(qiáng)隨呼吸進(jìn)入人體后。便代替氧氣與血演中的血紅蛋白結(jié)合，使之失去輸送氧氣的能力，發(fā)生一氧化碳中毒。人暖入少量的一氧化碳就會關(guān)痛，受入較多量時(shí)，就可能導(dǎo)致死亡。煤爐、煤氣產(chǎn)及燃?xì)鉄嵊罁?jù)等易產(chǎn)生一氫化碳?xì)怏w，使用時(shí)一定要保持良好的通風(fēng)和有效的排氣，確保安全?？偨Y(jié)碳單質(zhì)的物理性質(zhì)0102碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)03綜合提升1、碳元素能組成多種單質(zhì)。下列關(guān)于碳單質(zhì)的說法中，正確的是

A．硬度都很大

B．都可用于制鉛筆芯C．常溫下都是固體

D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)完全相同C

2、如圖所示，向盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的集氣瓶里放入幾小塊剛烘烤過的木炭。下列說法錯(cuò)誤的是A．一段時(shí)間后，觀察到紅棕色變淺B．打開彈簧夾，觀察到導(dǎo)管中液面上升C．二氧化氮被木炭吸附D．二氧化氮與木炭發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)D

課堂練習(xí)3.“石墨炸彈”能夠?qū)е赂邏狠旊娋€短路，破壞供電系統(tǒng)，這種“炸彈”主要利用了石墨的A．導(dǎo)電性

B．潤滑性

C．質(zhì)軟

D．耐高溫4．中國科學(xué)家合成了一種新形態(tài)的金剛石——次晶金剛石。次晶金剛石的硬度與天然金剛石的硬度相當(dāng)。下列有關(guān)次晶金剛石的說法錯(cuò)誤的是A．是一種新型碳單質(zhì)B．其中碳元素的化合價(jià)為0C．很堅(jiān)固D．構(gòu)成它的碳原子與天然金剛石中的大小不同A

D

課堂練習(xí)5．宣傳科學(xué)知識，反對偽科學(xué)是我們應(yīng)盡的義務(wù)。下列說法具有科學(xué)道理的是A．金剛石含有金 B．鉛筆芯不含鉛C．用普通顯微鏡就可以看到碳原子

D．水銀是液態(tài)金屬銀6．竹炭制品深受消費(fèi)者歡迎。竹炭是竹子經(jīng)過碳化處理后形成的多孔性材料，性質(zhì)與木炭相似。竹炭不具有的性質(zhì)是A．黑色固體 B．易溶于水C．有吸附性 D．能夠燃燒B

B

課堂練習(xí)基礎(chǔ)過關(guān)全練知識點(diǎn)1碳單質(zhì)的物理性質(zhì)及用途1.(2024北京門頭溝期末)下列物質(zhì)不屬于碳單質(zhì)的是

(

)A.石墨B.金剛石C.C60D.二氧化碳D解析石墨、金剛石、C60均是由碳元素組成的單質(zhì);二氧化碳是由碳元素和氧元素組成的化合物。2.(2023吉林中考)下列有關(guān)金剛石和石墨的說法,錯(cuò)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C解析金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì),金剛石和石

墨中的碳原子排列方式不同,物理性質(zhì)存在差異。3.(跨學(xué)科·物理)如圖所示,向盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的集

氣瓶里放幾小塊木炭,最終觀察到紅棕色

(填

“變深”“不變”或“變淺”),漏斗中液面

(填“上升”“下降”或“不變”)。變淺

上升其原因?yàn)槟咎烤哂?/p>

作用,使瓶中氣體壓強(qiáng)

(填“大于”“小于”或“等于”)外界大氣壓。吸附

小于知識點(diǎn)2碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)4.(2024山東濰坊奎文、高新區(qū)期末)宋代許道寧用墨(主要成分為單質(zhì)碳)所畫的《關(guān)山密雪圖》保存至今而不變色,這是因?yàn)樵诔叵聠钨|(zhì)碳()

A.化學(xué)性質(zhì)不活潑B.硬度高C.導(dǎo)電性能好D.吸附能力強(qiáng)A5.(2024山東德州寧津苗場中學(xué)月考)按如圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以下分析或結(jié)論正確的是()

BA.導(dǎo)管口剛有氣泡冒出說明反應(yīng)開始B.給酒精燈加網(wǎng)罩,目的是使火焰集中并提高溫度C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)立即倒出粉末D.固體減少的質(zhì)量一定等于生成二氧化碳的質(zhì)量解析導(dǎo)管口有氣泡冒出,也可能是因?yàn)樵嚬苤械目諝馐軣?/p>

膨脹,空氣逸出;該反應(yīng)的條件是高溫,給酒精燈加網(wǎng)罩,目的

是使火焰集中,提高溫度;實(shí)驗(yàn)剛結(jié)束不能立即倒出粉末,以

防止生成的銅再次被氧化;高溫條件下碳能與二氧化碳反應(yīng)

生成一氧化碳,固體減少的質(zhì)量不一定等于生成的二氧化碳

的質(zhì)量。知識點(diǎn)3一氧化碳6.(新獨(dú)家原創(chuàng))2024年5月31日是第37個(gè)世界無煙日,香煙煙氣中有幾百種有毒物質(zhì),其中能與血紅蛋白結(jié)合使人中毒的是

()A.N2B.O2C.CO2D.COD解析一氧化碳能與血液中的血紅蛋白結(jié)合,從而使人缺氧中毒。7.微型實(shí)驗(yàn)如圖所示的微型裝置可用于一氧化碳還原氧化銅,請回答:

(1)寫出A處V形管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。(2)寫出B處V形管內(nèi)的現(xiàn)象:

。(3)將尾氣點(diǎn)燃防止污染空氣,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。CO+CuO

Cu+CO2

澄清石灰水變渾濁

2CO+O2

2CO2解析(1)一氧化碳和氧化銅在加熱條件下反應(yīng)生成銅和二

氧化碳。(2)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。8.(2024山東濟(jì)寧嘉祥期末改編,7,★★☆)卡塔爾世界杯指定

用球的芯片傳感器產(chǎn)自中國。制造芯片的主要材料是硅,其

生產(chǎn)過程涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為2C+SiO2

Si+2CO↑。關(guān)于該反應(yīng)敘述錯(cuò)誤的是

()A.碳是還原劑B.參加反應(yīng)的C和SiO2的質(zhì)量比為2∶1C.該反應(yīng)中含有兩種氧化物D.反應(yīng)前后硅元素和碳元素化合價(jià)都發(fā)生了變化能力提升全練B解析題給反應(yīng)中,碳奪取了二氧化硅中的氧,具有還原性,

碳是還原劑;由化學(xué)方程式可知,參加反應(yīng)的C和SiO2的質(zhì)量

比為(12×2)∶60=2∶5;二氧化硅、一氧化碳都是由兩種元素

組成,且其中一種元素是氧元素的化合物,均屬于氧化物;反

應(yīng)前硅元素化合價(jià)為+4價(jià),碳元素化合價(jià)為0價(jià),反應(yīng)后硅元

素化合價(jià)為0價(jià),碳元素化合價(jià)為+2價(jià),反應(yīng)前后硅元素和碳

元素化合價(jià)都發(fā)生了變化。9.如圖所示,進(jìn)行木炭與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

該裝置類似于實(shí)驗(yàn)室制

(填“氧氣”或

“CO2”)的裝置;酒精燈加上一個(gè)網(wǎng)罩的目的是

氧氣

提高火焰的溫度

B處試劑可確定A處反應(yīng)是否發(fā)生,它應(yīng)為

;該實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),為了防止B中溶液倒吸炸裂試管,應(yīng)先

,再

;該實(shí)驗(yàn)證明了碳具有

性,

同時(shí)也說明了

氣體的鑒別方法。實(shí)驗(yàn)過

程中可觀察到A、B處分別出現(xiàn)的現(xiàn)象為

、

,寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。C+2CuO

2Cu+CO2↑澄清的石灰水

移出導(dǎo)氣管

撤酒精燈

還原

二氧化碳

黑色固體變?yōu)榧t色澄清的石灰水變渾濁

10.按如圖裝置,持續(xù)通入X氣體,并在管口P處點(diǎn)燃,部分實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁。已知碳酸氫鈉受熱能夠發(fā)生分

解,產(chǎn)生三種化合物。則X、Y不可能是

()

素養(yǎng)探究全練A.CH4