第六单元课题1金刚石、石墨和C60

第六单元 碳和碳的氧化物,初中化学（人教版）九年级 上册,第六单元碳和碳的氧化物,知识点一碳单质的物理性质和用途,1.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途的比较,学法指导金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但是由于它们的原子排列方式不同,它们的物理性质存在着明显差异。,2.无定形碳无定形碳包括木炭、焦炭、活性炭和炭黑,四种无定形碳的物理性质、主要用途如下表。,知识拓展“碳”和“炭”的区别“碳”是元素名称,是核电荷数为6的一类原子的总称。在表明碳元素、碳单质和含碳化合物时用“碳”,如碳元素、碳单质、二氧化碳等。“炭”表示由碳元素组成的某种单质,如木炭、活性炭、炭黑、焦炭等。一般未指明具体单质时,习惯上用“碳”,如“炽热的碳”“碳在氧气中燃烧”等。,例1下列各物质的用途利用了该物质的哪些性质?(1)金刚石可以作玻璃刀:。(2)石墨可作干电池的电极:。(3)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里: 。(4)木炭能脱色:。解析物质的性质决定物质的用途,物质的用途体现物质的性质。这一规律在化学学习中具有指导作用。,答案(1)硬度大(2)导电性(3)吸附性(4)吸附性,知识点二碳单质的化学性质,1.稳定性常温下,单质碳的化学性质稳定,受日光照射或与空气、水分接触,都不易起变化。,学法指导碳原子的结构示意图如图6-1-1所示。碳原子得、失电子达到稳定结构都比较难,因此,常温下,碳的化学性质非常稳定。,图6-1-1,2.可燃性,3.还原性,拓展延伸氧化与还原(1)氧化反应、还原反应物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“得氧被氧化,失氧被还原”。(2)氧化性、还原性在反应中,物质供给氧的性质叫做氧化性,物质夺取氧的性质叫做还原性。,例2(2016广西南宁中考)图6-1-2是木炭与氧化铜反应的实验装置图,下列说法错误的是() 图6-1-2A.给酒精灯加网罩,目的是使火焰集中并提高温度B.实验过程中,可观察到澄清石灰水变浑浊C.碳在反应中发生了氧化反应,表现出还原性D.实验结束后,应先停止加热,再将导气管从澄清石灰水中撤出,解析给酒精灯加网罩,目的是使火焰集中并提高温度,A项正确;实验过程中有二氧化碳生成,可观察到澄清石灰水变浑浊,B项正确;碳在反应中与氧结合,发生了氧化反应,表现出还原性,C项正确;实验结束后,应先将导气管从澄清石灰水中撤出,再停止加热,防止液体倒流引起试管炸裂,D项错误。,答案D,题型一考查碳单质的性质例1(2016山东临沂中考)金刚石、石墨和C60的化学性质相似,物理性质却有很大差异。其原因是()A.金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同B.构成它们的原子数目不同C.金刚石、石墨和C60由不同种原子构成D.构成它们的原子大小不同解析因为构成金刚石、石墨、C60的碳原子的排列方式不同,所以三者物理性质有很大差异。,答案A,体会内在联系,填写下表的内容:,答案(1)金刚石(2)大(3)作电极(合理即可),变式训练,题型二碳还原金属氧化物的实验分析,图6-1-3,(1)酒精灯加网罩的目的是 。(2)刚开始预热,试管中立即产生气泡,但石灰水不变浑浊,原因是。,例2用木炭还原氧化铜的实验装置如图6-1-3所示。,解析由于木炭和氧化铜在高温下才能发生反应,因此酒精灯加网罩的目的是集中火焰,提高温度。预热时排出的气体是试管内的空气,而空气中CO2的含量很少,故石灰水不变浑浊;继续加热后,该装置中发生反应的化学方程式为C+2CuO 2Cu+CO2、CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O。实验完毕,应先将导管从石灰水中取出来,再熄灭酒精灯,其目的是防止石灰水倒吸进入热的试管内,造成试管破裂。,(3)继续加热,观察到石灰水逐渐变浑浊,黑色粉末中出现红色物质。化学方程式分别为:;。(4)停止加热时,应先将导管从试管中撤出,再熄灭酒精灯。这样操作的原因是。,答案(1)集中火焰,提高温度(2)开始排出的是试管内的空气(3)CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2OC+2CuO 2Cu+CO2(4)防止石灰水倒吸进入热的试管中,造成试管破裂,点拨木炭还原氧化铜的反应条件是高温,一般用酒精喷灯加热,如用酒精灯则需要加金属网罩以提高温度。,例单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅(SiO2)转化为硅:SiO2+2C Si+2CO,下列分析正确的是()A.二氧化硅发生了氧化反应B.碳发生了还原反应C.碳表现还原性D.碳表现氧化性,易错点混淆氧化、还原相关概念,解析,答案C,知识点一碳单质的物理性质和用途1.下列物质中,硬度最大的是()A.金刚石B.石墨C.焦炭D.活性炭,答案A金刚石是天然存在的最硬的物质。,2.填涂答题卡使用2B铅笔,2B铅笔芯的主要成分是()A.石墨B.金刚石C.二氧化锰D.铅,答案A石墨很软,可用于制作铅笔芯。,3.如图6-1-1所示,A、B分别表示金刚石和石墨的结构模型(图中小球均代表碳原子)。,图6-1-1,(1)金刚石属于(填“单质”或“化合物”),判断的依据是。,(2)下表为金刚石和石墨的部分性质:,切割玻璃的玻璃刀刀头应该选用(填“金刚石”或“石墨”)作材料。根据金刚石和石墨的结构及性质推断,下述观点不正确的是(填字母)。A.不同物质具有不同的结构B.不同物质的组成元素一定不同C.不同物质具有不同的性质D.物质的结构决定了物质的性质,答案(1)单质金刚石是由碳元素组成的纯净物(2)金刚石B,解析(2)同一种元素能组成不同的物质,如碳元素可组成金刚石、石墨、C60等单质。,知识点二碳单质的化学性质4.下列说法中正确的是()A.碳燃烧后不一定生成CO2B.高温下C与Fe2O3的反应不是还原反应C.化学反应中都有热量产生D.碳元素形成的单质都是黑色的,答案AC在O2中燃烧分两种情况:氧气充足时生成CO2,氧气不足时生成CO,即C+O2(充足) CO2,2C+O2(不充足) 2CO,所以A正确;反应2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2中,C夺取了Fe2O3中的氧,此反应属于还原反应,B错;有的化学反应需要吸收热量,C错;纯净的金刚石是无色透明的,D错。,5.请根据木炭还原氧化铜的实验(如图6-1-2所示)填空:,图6-1-2,(1)反应开始后,盛澄清石灰水的广口瓶中产生的现象是,说明反应中有(用化学式填空)生成,试管中发生反应的化学方程式是。,(2)反应完成后,把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有色的铜,这是因为。(3)图6-1-2中的酒精灯上加一金属网罩的作用是。(4)从导管a处排出的气体中,除没排净的空气和没有被完全吸收的二氧化碳外,还一定含有气体,写出生成该气体的化学方程式:。(5)实验结束时,应先,再撤掉。,(6)小刚同学在做实验时,几乎没看到任何现象,造成实验失败的原因可能是。A.氧化铜中含有氧化铁B.装置气密性不好C.加热温度不够高D.装木炭和氧化铜的混合物的试管不够大,答案(1)澄清石灰水变浑浊CO2C+2CuO 2Cu+CO2(2)红木炭有还原性,能与氧化铜反应,生成金属铜(3)使酒精灯的火焰集中,使被加热部位的温度更高(4)COC+CO2 2CO(提示:木炭还原CuO生成CO2,过量的木炭与生成的CO2反应生成CO)(5)把导管从澄清石灰水中移出酒精灯(6)C,解析木炭还原氧化铜时,看到的明显现象是黑色粉末变成红色,澄清石灰水变浑浊;酒精灯加网罩的目的是使火焰集中,提高酒精灯的加热温度;从导管a处排出的气体除了木炭还原氧化铜生成的二氧化碳和未排净的空气之外,还一定有少量的一氧化碳,生成一氧化碳的原因是木炭在高温下会和生成的二氧化碳反应;实验完成后,为了防止液体倒吸炸裂试管,应先把导管从澄清石灰水中移出,再撤掉酒精灯。,1.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,下列关于三种碳的单质的叙述错误的是()A.都是黑色固体B.碳原子的排列方式不同C.在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳D.金刚石硬度大,可用于制作玻璃刻刀,答案A纯净的金刚石是无色透明的固体,不是黑色的,A叙述不正确。,2.下列关于碳单质用途的叙述中,错误的是()干电池里的碳棒是用石墨制成的电冰箱的除味剂是活性炭防毒面具用焦炭吸收有毒气体制糖工业用炭黑来吸附有色物质金刚石不仅能刻画玻璃,还能装在钻头上钻凿坚硬的岩层A.B.C.D.,答案C物质的性质决定用途。石墨具有导电性,可用作干电池的电极;活性炭具有吸附性,可用作电冰箱的除味剂,用于防毒面具中和制糖工业中;金刚石的硬度大,能够刻画玻璃等。故选C。,1.继发现C60后,科学家又制得一种新的分子,化学式为C70。下列有关C70的说法中正确的是()A.C70是一种新型的化合物B.C70是一种混合物C.C70是一种新的碳单质D.C70的相对分子质量为70,答案CC70是由一种新分子构成的物质,只由一种元素组成,属于单质,是纯净物,A、B错,C正确;每个C70分子由70个碳原子构成,其相对分子质量应为1270=840,所以D错。,2.下列物质的用途与其依据的性质不相符的是()A.石墨用于制铅笔芯石墨很软B.干冰用于人工降雨干冰易升华同时吸收大量的热C.金刚石用于裁玻璃金刚石很硬D.碳用于冶金工业碳能够燃烧,答案D碳用于冶金工业,是因为碳具有还原性。,3.把8 g碳和16 g氧气放在密闭的容器里,在一定条件下充分反应,最终密闭容器中有()A.二氧化碳 B.一氧化碳C.二氧化碳和一氧化碳 D.二氧化碳和氧气,答案C16 g氧气完全反应生成二氧化碳仅消耗6 g碳,剩余的2 g碳会与部分二氧化碳反应生成一氧化碳。故最终密闭容器中有二氧化碳和一氧化碳。,4.如图6-1-3所示,点燃一支蜡烛,将冷碟底放在蜡烛火焰上方,一会儿,在碟底收集到一层黑色的物质,化学名称为,这种物质也有性,因此在屋内点燃一支蜡烛可去除因吸烟而引起的烟味,由这种物质的生成得出蜡烛的组成中一定含有元素。,图6-1-3,答案炭黑 吸附 碳,解析在碟子底部收集到的黑色物质是炭黑。炭黑具有疏松多孔的结构,具有吸附性。由炭黑的生成得出蜡烛中一定含有碳元素。,1.下列物质的用途,既利用了碳的物理性质,又利用了碳的化学性质的是 ()A.用木炭作燃料B.用墨水写字或绘画C.用焦炭炼铁D.制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖,答案BA项,利用了碳的可燃性,属于化学性质。B项,墨水的颜色属于物理性质;字画可保存较长时间说明碳的化学性质稳定;C项,利用了碳的还原性,属于化学性质;D项,利用了碳的吸附性,属于物理性质。,2.小华是一个动手能力强、善于思考的学生,在学习碳单质化学性质的过程中,小华同学提出一个问题:碳燃烧时可能生成CO2,也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?【猜想】碳与氧化铜反应生成的气体中:只有CO2只有CO既有CO2,又有CO。【查阅资料】浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO2无变化,但遇到微量CO会立即变成蓝色。【方案设计】通过上述资料和已有知识,小华初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清的石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验。根据小华的设想,请你完成填空:(1)若试纸不变色,石灰水变浑浊,则只有 CO2;,(2)若试纸,石灰水,则只有 CO;(3)若试纸,石灰水,则既有CO2,又有CO。【实验验证】经过思考之后,小华设计了下图所示的实验装置:,实验步骤: (1)打开弹簧夹,先通一会儿纯净、干燥的N2;(2)关闭弹簧夹,点燃酒精灯加热。,【结论】小华通过分析实验现象,确认猜想是正确的,请你写出装置C中发生反应的化学方程式:;【反思与评价】(1)该实验开始时先通一会儿N2的目的是;(2)请从环保的角度分析该实验装置的不完善之处:。,答案【方案设计】(2)变蓝不变浑浊(3)变蓝变浑浊【结论】CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O【反思与评价】(1)排出装置内的空气(2)没有尾气处理(吸收)装置,解析碳和氧化铜反应生成的气体产物可能是一氧化碳或二氧化碳或二者的混合物,结合“浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO2无变化,但遇到微量CO会立即变成蓝色”及“CO2可使澄清的石灰水变浑浊”进行验证即可。,1.(2017天津一中第二次月考,2,)航天飞机表面覆盖石墨瓦,主要是利用石墨()A.具有导电性、防辐射B.密度小,减轻机身重量C.熔点高,化学性质稳定D.硬度小,有润滑作用,答案C航天飞机在升空过程中,与空气摩擦产生高温,因此航天飞机表面覆盖的物质应该具有的性质是:熔点高,化学性质稳定,故选C。,2.(2015河南郑州四中第二次竞赛,7,)下列关于碳单质的说法中,错误的是()A.碳元素组成的单质包括一氧化碳和二氧化碳B.金刚石和石墨都是由碳元素组成的 C.单质碳的化学性质在常温下是不活泼的D.单质碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳,答案A一氧化碳和二氧化碳是化合物,A错误;金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,故B正确;单质碳在常温下化学性质稳定,故C正确;单质碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳,氧气不充足时生成一氧化碳,故D正确。,(2016山东临沂平邑赛博中学元旦竞赛,13,)科学家利用精密的仪器把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“石墨片”(示意图如图所示),石墨片是目前世界上人工制得的最薄的材料。下列说法错误的是(),A.石墨片是一种单质B.石墨片和C60是同一种物质C.在一定条件下,石墨片可还原氧化铁D.石墨片在氧气中完全燃烧的产物是CO2,答案B石墨片是一种单质,A正确;石墨片和C60是不同的物质,B错误;石墨片有还原性和可燃性,C、D正确。,1.(2016福建泉州中考,5,)石墨烯是由碳元素组成的非常优良的纳米材料,具有超强导电、导热的性能。关于石墨烯的认识错误的是()A.可作散热材料B.是一种化合物C.可作新型电池的电极D.完全燃烧生成二氧化碳,答案B石墨烯具有超强的导热性,所以可作散热材料,A项说法正确;石墨烯是由碳元素组成的,属于单质,不属于化合物,B项说法错误;石墨烯具有超强的导电性,因此可作新型电池的电极,C项说法正确;石墨烯由碳元素组成,完全燃烧生成二氧化碳,D项说法正确。,2.(2015重庆中考A卷,8,)我国“辽宁号”航母甲板上涂有耐高温、耐磨的碳化硅(SiC)涂层,碳化硅的结构类似于金刚石的结构,则构成碳化硅的粒子是()A.分子B.原子C.离子D.中子,答案B金刚石是由原子构成的,碳化硅的结构类似于金刚石的结构,因此碳化硅也是由原子构成的。故选B。,(2012四川宜宾中考,3,)下列关于碳单质的说法中正确的是()A.C60的相对分子质量为720B.金刚石、石墨和C60都由碳元素组成,结构相同C.木炭具有还原性,常温下可以将氧化铜中的铜还原出来D.石墨很软,不能用于制石墨电极,答案A碳元素能形成多种单质,但是它们的结构不同,属于不同种物质;木炭在常温下性质稳定,不与氧化铜反应;石墨耐高温,导电性较好,可用来制电极。,1.“碳海绵”是已知最轻的固体材料,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具有疏松多孔结构。下列关于“碳海绵”性质的推测一定错误的是()A.碳海绵有吸附作用B.碳海绵是灰黑色固体C.碳海绵易溶于水 D.碳海绵燃烧会产生CO2,答案C“碳海绵”具有疏松多孔结构,因此具有吸附作用,A正确;石墨呈灰黑色,石墨烯是由碳原子紧密排列的单层石墨,因此呈灰黑色,“碳海绵”的主要成分中含有石墨烯,因此“碳海绵”可能是灰黑色固体,B正确;碳单质难溶于水,“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质,因此“碳海绵”也难溶于水,C错误;“碳海绵”由碳元素组成,因此燃烧时会产生二氧化碳,D正确。,2.水煤气厂生产水煤气是将水加热成水蒸气,然后通过炽热的碳,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6-1-4所示的卡通图片,其中A表示(填化学式),发生反应;B表示(填