初中化学九年级上册（科粤版）《碳单质》单元复习知识清单（第1课时）

初中化学九年级上册（科粤版）《碳单质》单元复习知识清单（第1课时）

一、核心素养导航与课标定位

本部分内容是初中化学“物质的性质与应用”主题的核心构成，聚焦于碳单质这一由同种元素组成的不同单质家族。复习本课时的关键在于建立“结构决定性质，性质决定用途”的化学核心观念，并发展宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科素养。从课标要求看，需要精准掌握金刚石、石墨、C60等多种碳单质的物理性质差异及其微观成因，深刻理解碳单质在常温下的稳定性、高温下的可燃性与还原性，并能运用这些性质解释生产、生活中的现象，解决简单的化学问题，为后续学习碳的氧化物、金属的冶炼等奠定坚实基础。

二、基础知识图谱与核心要点

（一）碳单质的“多形”世界——同素异形体现象【基础】★

1、概念精析：由同一种元素组成的不同种单质，互称为该元素的同素异形体。碳元素的同素异形体主要包括金刚石、石墨、C60、碳纳米管、石墨烯等。需注意，同素异形体之间的转化属于化学变化。【非常重要】

2、典型代表物质对比：以金刚石、石墨和C60为核心，从微观结构出发，理解其宏观性质的迥异。

金刚石：微观结构为碳原子构成的正八面体空间网状结构，这种紧密、坚固的网状排列使其成为天然存在的最硬的物质【重要】。其熔点极高，不导电。用途由其硬度决定，主要用于制作玻璃刀、钻探机钻头、精密仪器切割工具以及贵重装饰品（钻石）。

石墨：微观结构为碳原子呈层状排列，层内碳原子以强的相互作用结合，层间则以微弱的范德华力结合【重要】。这种结构使其具有质地柔软、有滑腻感（最软的矿物之一）、能够导电、导热且耐高温的特性。用途广泛，如制铅笔芯（利用其质软和滑腻感）、做电极和电刷（利用其优良的导电性）、作高温条件下的润滑剂（利用其耐高温和滑腻感）【高频考点】。

C60：微观结构是由60个碳原子构成的形似足球的中空笼状分子，因此又被称为“足球烯”。它是由C60分子构成的物质，很稳定。其独特的结构使其在超导、催化、材料科学和医学等领域展现出广阔的应用前景。

3、无定形碳：主要包括木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。它们的主要成分是石墨的微小晶体和少量杂质，结构与石墨类似。

木炭和活性炭：因其具有疏松多孔的结构，所以具有吸附性，能吸附色素和异味【重要】。活性炭的孔隙结构更发达，吸附能力比木炭更强，广泛应用于防毒面具的滤毒罐、自来水厂的净水处理、制糖工业的脱色等。需要明确，吸附性属于物理性质。

炭黑：常用于制造黑色颜料、油墨、油漆，以及添加到橡胶中起补强作用，增强轮胎等制品的耐磨性。

焦炭：主要用于冶炼金属，是工业上重要的还原剂。

（二）碳单质的“静若处子，动若脱兔”——化学性质【核心】★★

碳单质的各种同素异形体，尽管物理性质差异显著，但由于它们都由碳原子构成，最外层电子数均为4，因此化学性质完全相同。【非常重要】

1、常温下的稳定性（“静若处子”）：【基础】

原理：碳原子的最外层电子数为4，既不容易在常温下失去电子，也不容易得到电子，因此结构稳定，化学性质不活泼。

应用：这是中国古代书画（如用墨书写绘制的作品）能保存千年而不褪色的根本原因。也是为什么重要档案资料规定使用碳素墨水书写、木质电线杆埋入地下部分常预先进行烤焦处理以增强其耐腐蚀性的道理。【高频考点】

2、高温下的可燃性（“动若脱兔”之一）：【基础】

碳在氧气或空气中充分燃烧时，生成二氧化碳，并放出大量热。化学方程式为：C+O2点燃CO2【重要】。该反应是所有含碳物质燃烧的最终归宿之一，也是碳作为燃料（如木炭、煤炭）利用的化学基础。

碳在氧气不充足的情况下燃烧，会生成一氧化碳。化学方程式为：2C+O2点燃2CO【重要】。一氧化碳是一种无色无味、有毒的气体，这也是煤炉取暖或木炭烧烤时若通风不畅，容易引发一氧化碳中毒事故的化学根源。因此，此知识点常结合生活安全进行考查。【热点】【易错点】

3、高温下的还原性（“动若脱兔”之二）：【难点】★★

概念：物质（这里指碳）使其它含氧化合物失去氧的性质，称为还原性。碳是工业上常用的重要还原剂。

（1）与金属氧化物的反应——木炭还原氧化铜：这是验证碳还原性的核心实验。【高频考点】【实验重点】

实验现象：黑色粉末（氧化铜和木炭粉的混合物）逐渐变为光亮的红色（生成铜单质）；生成的气体使澄清的石灰水变浑浊（生成二氧化碳）。【非常重要】

化学方程式：C+2CuO高温2Cu+CO2↑【重要】。该反应属于基本反应类型中的置换反应（一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物）。

实验关键点分析：【易错点】

装置特点：酒精灯加网罩或使用酒精喷灯，目的是集中火焰，提高反应温度，因为该反应需要在高温下进行。

操作顺序：实验结束时，必须先撤出导管，再熄灭酒精灯。目的是防止因停止加热、试管内温度降低、气压减小，而导致澄清石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂。

药品要求：木炭粉和氧化铜粉末需要预先干燥，且木炭粉的用量往往比理论计算值稍多。原因一是防止粉末中的水分影响实验；二是木炭可能会与试管中的残留氧气反应，消耗一部分碳，确保氧化铜能被充分还原。

产物处理：待试管冷却后再将粉末倒出，是为了防止刚生成的热的铜在空气中被重新氧化成氧化铜（黑色），影响观察。

（2）与二氧化碳的反应——碳还原二氧化碳：【重要】

化学方程式：CO2+C高温2CO。该反应是一个典型的吸热反应，在工业上和煤炉内部发生。它解释了为什么在煤炉中，上层燃烧产生的高温二氧化碳，在通过下层炽热的煤层时，会被还原成有毒的一氧化碳。这也是“碳三角”（C、CO、CO2）相互转化中的关键一步。

（3）与其他氧化物的反应——工业应用：在冶金工业中，常用焦炭来还原金属氧化物以冶炼金属。例如，用碳还原氧化铁（赤铁矿的主要成分）冶炼生铁：2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑。【拓展视野】

三、高频考点、考向精析与解题策略

1、考点一：碳单质的物理性质、用途与微观结构的关系【必考】

常见题型：选择题、填空题。

考查方式：给出某种碳单质（如石墨、金刚石、C60、活性炭）的性质描述或用途图片，要求判断其对应的物质或性质；或者给出金刚石、石墨的结构示意图，要求分析它们物理性质差异巨大的原因。

解题步骤与要点：

第一步，定位物质。根据描述（如“最硬”、“能导电”、“吸附性”）快速锁定是哪一种碳单质。

第二步，追溯结构。回忆该物质的微观结构特点（网状、层状、分子状、疏松多孔）。

第三步，建立关联。用“结构决定性质，性质决定用途”的逻辑链进行判断。例如，问石墨能做电极的原因，答案是“石墨具有优良的导电性”；问金刚石能做钻头的原因，答案是“金刚石是天然存在的最硬的物质”；问金刚石和石墨性质差异的原因，答案是“碳原子的排列方式不同”。

解答要点：答案必须精准，用化学术语表达，切忌含糊。如答“结构不同”不如答“碳原子排列方式不同”更准确。

2、考点二：碳单质的化学性质及其实验探究【重中之重】

常见题型：选择题、填空题、实验探究题、科普阅读题。

考查方式：结合传统文化（字画保存）考查常温稳定性；结合生活情境（烧烤、煤气中毒）考查可燃性及产物判断；通过实验流程图或装置图，考查木炭还原氧化铜的实验现象、操作、方程式的书写以及对实验误差的分析。

解题步骤与要点：

（1）针对稳定性：

解题关键：抓住“常温”二字，任何与光照、潮湿、时间久远有关的描述，若涉及碳单质不变，均指向稳定性。

易错点：误认为碳在任何条件下都不活泼。需强调“高温下碳具有可燃性和还原性”。

（2）针对可燃性：

解题关键：审题时注意氧气（空气）的供给量。是“充分燃烧”还是“不充分燃烧”？产物分别是CO2和CO。

易错点：对一氧化碳中毒机理（与血红蛋白结合，使其失去携氧能力）缺乏了解，误以为是CO本身有毒或CO2中毒。应明确CO中毒是化学变化，且CO难溶于水，因此在煤炉旁放一盆水不能预防中毒。【易错点】

（3）针对还原性——以木炭还原氧化铜为例：

解题关键：熟记实验现象（三句话：黑变红，石灰水变浑浊）、方程式（注意条件和配平）、操作注意事项及其原因（防倒吸、防氧化）。

高频设问：

如何验证反应后的气体是二氧化碳？（将气体通入澄清石灰水，变浑浊）

实验结束后，为什么先撤导管后撤酒精灯？（防止倒吸）

反应完毕后，为什么待试管冷却后才将粉末倒出？（防止生成的铜被氧化）

如果实验失败，如石灰水不变浑浊或没有红色物质生成，可能的原因有哪些？（温度不够高；木炭或氧化铜不纯；反应物比例不当；装置漏气等）【难点】

3、考点三：基于“碳三角”的物质推断与转化【综合】

常见题型：推断题、框图题。

考查方式：给出包含C、CO、CO2三种物质的转化关系图，要求写出化学方程式或判断反应类型。

解题策略：建立“碳三角”转化网络：

C→CO2：C+O2点燃CO2（充分燃烧）

C→CO：2C+O2点燃2CO（不充分燃烧）或CO2+C高温2CO

CO→CO2：2CO+O2点燃2CO2或CO+CuO△Cu+CO2

CO2→C：CO2+C高温2CO（注意：CO2不能直接转化为C，需先转化为CO）

掌握这个网络，是解决所有碳及其化合物推断题的基础。【非常重要】

四、思维进阶与跨学科视野

1、化学与材料科学的融合：C60、碳纳米管、石墨烯等碳单质的发现，代表了材料科学的前沿。它们不仅结构独特，更在光、电、热、力等方面展现出卓越性能。例如，石墨烯是目前已知强度最高、导电导热性极佳的材料，被称作“新材料之王”。这部分内容常以信息给予题的形式出现，考查学生接受、整合、应用新信息的能力。

2、化学与生命科学的融合：生命的骨架是碳。虽然这里学习的是碳单质，但其化学性质（如还原性）与生物体内的某些代谢过程有类比性。同时，CO对血红蛋白的强结合力是生物化学的经典案例，考查了学科间的渗透。

3、化学与历史、美术的融合：古代的“墨”主要成分是炭黑，利用其稳定性使中华文明得以通过书画形式传承。这不仅是一个化学知识点，更是增强文化自信的载体。

五、易错点与失分雷区警示

1、概念混淆：“碳”与“炭”。

“碳”是元素名称，泛指碳元素，用于表示核电荷数为6的所有原子，如“二氧化碳”、“碳酸盐”中的“碳”。

“炭”通常指具体的、由碳元素组成的物质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑。书写时务必区分，不能写“木碳”、“活性碳”。【基础】

2、结构决定性质的误解：误认为金刚石和石墨性质差异是因为构成原子不同，或原子大小不同。纠正：它们都是由碳原子构成，但由于碳原子的排列方式（即结构）不同，导致物理性质差异巨大。【非常重要】

3、稳定性的绝对化：认为碳在任何条件下都很稳定。纠正：常温下稳定，但在点燃或高温条件下，碳能跟许多物质反应，表现出可燃性和还原性。

4、实验操作的因果颠倒：在木炭还原氧化铜实验中，记不清“先撤导管”还是“先熄灯”，或不理解其原理。需结合物理的气压知识，强化记忆和理解：熄灯→降温→气压减小→液体倒吸。因此必须“先撤导管，后熄灯”。

5、对吸附性的属性判断：误将活性炭的吸附性归为化学性质。纠正：吸附性是物理性质，因为它只是将气体或色素分子吸附在表面，没有生成新物质。

6、产物判断不清：碳燃烧的产物，受氧气量影响，经常混淆。解题时要紧扣条件。同时，要注意CO2与C在高温下反应生成CO，这也是CO产生的重要途径。

六、解答要点与规范答题示例

例：（实验探究题）某兴趣小组的同学对木炭还原氧化铜的实验进行了探究。请回答下列问题：

（1）他们应将木炭粉和氧化铜的混合物在______（填仪器名称）中充分混合并烘干，然后装入试管。

（2）酒精灯上加一个金属网罩的作用是______。

（3）加热一段时间后，观察到试管中的现象是______，澄清石灰水变______，说明生成了铜和二氧化碳。

（4）实验结束时，他们应该先______，再______，这样操作的目的是______。

【解答要点与评分标准】

（1）研钵（1分。必须写仪器名称，不能写“碗”等）

（2）集中火焰，提高温度（2分。只写“提