金剛石、石墨和C60
二、考點清單
1、了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和主要用途。
2、知道碳單質(zhì)的化學性質(zhì)。
3、知道C60分子的結構特點和潛在應用前景。
三、全面突破
考點1 碳的單質(zhì)
1、金剛石（C）是自然界中最硬的物質(zhì)，無色透明，正八面體?？捎糜谥沏@石；刻劃玻璃、鉆探機的鉆頭（體現(xiàn)了它的硬度大）等。
2、石墨（C）是最軟的礦物之一，深灰色，具有金屬光澤，是細鱗片狀的固體，有優(yōu)良的導電性，潤滑性?？捎糜谥沏U筆芯（體現(xiàn)了它呈深灰色、質(zhì)軟）、干電池的電極（體現(xiàn)了它的導電性）、電車的電刷（體現(xiàn)了它的導電性，滑膩感、常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定）、作潤滑劑（體現(xiàn)它具有滑膩感）等。
金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是：碳原子的排列不同。
3、無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構成.主要有：焦炭，木炭，活性炭，炭黑等。
活性炭、木炭具有強烈的吸附性（因為具有疏松多孔的結構），木炭可用于食品、工業(yè)產(chǎn)品中除去色素、異味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒氣、制糖業(yè)中脫色以制白糖；焦炭用于冶鐵，炭黑加到橡膠里能夠增加輪胎的耐磨性。
注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性質(zhì)
4、C60：C60分子是由60個碳原子構成的分子，形似足球，結構穩(wěn)定。
【典型例題】
例1：下列有關碳的物質(zhì)的用途說法錯誤的是
A. 金剛石中混有雜質(zhì)就呈現(xiàn)不同顏色
B. 鉛粉和少量石墨粉制作鉛筆芯
C. 長期未用而難開啟的鎖，可在鎖孔中加入少量鉛筆芯粉末來作潤滑劑
D. 活性炭可作冰箱的去味劑
【解析】本題主要利用碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)及對應的用途。如：金剛石經(jīng)過仔細雕琢，可成為璀璨奪目的裝飾品——鉆石。利用石墨質(zhì)軟的性質(zhì)可制成鉛筆芯，因為石墨具有滑膩感，可用來作潤滑劑。利用活性炭的吸附性可作冰箱的除味劑。
【答案】B
例2：金剛石和石墨的不同點是
A. 金剛石是純凈物，石墨是混合物
B. 金剛石是單質(zhì)，石墨是化合物
C. 金剛石和石墨中碳原子的排列不同
D. 金剛石和石墨中碳原子內(nèi)部結構不同
【解析】金剛石和石墨都是由碳元素組成的，但由于在金剛石和石墨里碳原子的排列方式不同，所以金剛石和石墨是兩種不同的單質(zhì)。即石墨是單質(zhì)，屬于純凈物。A、B錯；原子是化學變化中最小的粒子，金剛石和石墨中的碳原子內(nèi)部結構應相同，D錯。
【答案】C
例3：
A. 能導電 B. 密度小
C. 熔點高、耐高溫、化學性質(zhì)穩(wěn)定 D. 硬度小，有潤滑作用
【解析】解此題的關鍵是根據(jù)石墨的特性再結合題中的信息，即航天飛機表面覆蓋石墨瓦的作用作出選擇。而石墨具有質(zhì)軟、導電性良好、有潤滑作用，還有熔點高、耐高溫等特性。
【答案】C
例4：下列關于C60的說法正確的是
A. 屬于單質(zhì) B. 屬于混合物
C. 由30個碳原子構成的分子 D. 相對分子質(zhì)量為60
【解析】C60是由一種元素組成的純凈物，屬于單質(zhì)。一個C60分子中有60個碳原子。相對分子質(zhì)量=60×12=720
【答案】A
例5：如圖，向盛有二氧化氮氣體的集氣瓶里投入幾塊木炭，為什么紅棕色會消失？漏斗中液面為什么會上升？為什么用漏斗而不直接用導管插入水中？
【解析及答案】木炭具有疏松多孔的結構，有效面積大，有強烈的吸附性，能把大量的氣體或染料等微小粒子吸附在它的表面，所以，二氧化氮氣體被木炭吸附了，紅棕色會消失。二氧化氮被吸附后，集氣瓶內(nèi)的氣體減少，壓強變小了，所以，漏斗中液面會上升。如果直接用導管插入水中，則燒杯中的水會沿著導管進入集氣瓶中。
考點2 ：單質(zhì)碳的化學性質(zhì)
單質(zhì)碳的物理性質(zhì)各異，而各種單質(zhì)碳的化學性質(zhì)卻完全相同!
1、常溫下的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定。因此古代用墨書寫、繪畫的字畫保存時間很久，且不易變色。
2、可燃性：
【典型例題】
例1：書寫檔案規(guī)定使用碳素墨水，其理由是
A. 單質(zhì)碳不與其他任何物質(zhì)反應
B. 常溫下，碳的化學性質(zhì)不活潑
C. 碳易與紙張反應生成化學性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)
D. 這種墨水是經(jīng)過加工的性質(zhì)穩(wěn)定的化合物
【解析】本題主要考查物質(zhì)的性質(zhì)與用途之間的關系。碳素墨汁是由碳的單質(zhì)制成的，碳在常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，受日光照射或與空氣、水分接觸不起變化，用碳素墨水書寫的字雖然年深日久也不褪色。
【答案】B
例2：某物質(zhì)在空氣中燃燒，其產(chǎn)物之一是二氧化碳，則該物質(zhì)
A. 一定是碳的某種單質(zhì) B. 一定是含氧元素的物質(zhì)
C. 一定是含碳元素的物質(zhì) D. 一定是由碳、氧元素組成的化合物
【解析】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后元素的種類和質(zhì)量相同。
【答案】C
例3：甲、乙兩同學分別做鑒別碳粉和氧化銅兩種黑色粉末的實驗，各設計如下方案：甲：將兩種黑色粉末分別在空氣中燃燒，有火星出現(xiàn)并且黑色粉末逐漸減少的是碳粉。乙：將兩種黑色粉末分別放在試管里，通入氫氣后加熱（H2 + CuO Cu + H2O），有亮紅物質(zhì)出現(xiàn)的是氧化銅。
你認為最佳方案是 （填“甲”或“乙”），簡要說明理由。
【解析】選擇實驗方案時一般從以下幾方面考慮：操作是否簡便易行，是否節(jié)約能源、經(jīng)濟實惠，是否安全等。
【答案】甲。甲方案只要點燃木炭就行，不需要再消耗其他能源，既經(jīng)濟實惠，又簡便易行；乙方案需要加熱，得消耗熱能，制取所使用的氫氣要消耗化學藥品，并且，使用氫氣具有一定的危險性。
例4：水煤氣廠生產(chǎn)煤氣，將水加熱成水蒸氣，通過赤熱的炭，得到氫氣和一氧化碳。
劑；B圖表示 （物質(zhì)） 劑；寫出該反應的化學方程式 。
（1）實驗前，首先要進行的操作是________________________________________；
（2）實驗中，盛放澄清石灰水的大試管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是_________________________；
（3）實驗中通入純凈而干燥的氮氣，其目的是_________________________________；
（4）如果
【解析】（1）凡是有氣體生成的裝置都需要檢查氣密性。（2）澄清石灰水可用于檢驗二氧化碳氣體，因為“已知木炭粉與某紅棕色粉末在高溫下反應生成二氧化碳和鐵”
（3）因要測量產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量，為了測量準確，需要將反應產(chǎn)生的二氧化碳氣體
全部趕入石灰水中以便測量準確（4）因二氧化碳與石灰水反應后沒有氣體生成，因此石灰水增重的質(zhì)量即為產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量。而二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量即為該紅棕色粉末中的氧元素的質(zhì)量。
利用CO2——2O
44 32
【答案】（1）檢查裝置氣密性
（2）澄清石灰水變渾濁
（3）使產(chǎn)生的二氧化碳氣體全部被澄清石灰水吸收
（4）30%
四、本講小結：
1、碳的幾種單質(zhì)，金剛石、石墨、C60，及幾種常見的碳，雖然它們都是由碳元素組成的單質(zhì)，但在物理性質(zhì)上卻有較大的差異，這是由于它們的晶體中碳原子的排列方式不同。同一種元素可以組成不同的單質(zhì)。
2、根據(jù)它們的性質(zhì)掌握它們的主要用途。這一講通過對比分析、對比實驗，從結構、性質(zhì)和用途三個方面介紹了碳元素形成的單質(zhì)。三者之間的關系是：結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途；反之，用途體現(xiàn)了性質(zhì)，性質(zhì)又體現(xiàn)了結構。
3、碳的原子結構決定碳在常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，隨著溫度的升高，化學活動性大大增強，具有可燃性和還原性。重點掌握碳的還原性及有關實驗裝置。
五、應考錦囊：
1、碳與炭的區(qū)別：
“碳”是元素的名稱，是核電荷數(shù)為6的一類原子的總稱。比如：碳元素、碳單質(zhì)、含碳化合物、一氧化碳。（這兒不能用“炭”）
“炭”表示由碳元素組成的某種單質(zhì)—木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。
2、抓住碳的各種單質(zhì)的物理性質(zhì)與其用途的關系是解題的關鍵
3、碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)不同與原子的排列方式有關，而化學性質(zhì)則與碳原子的最外層電子數(shù)有關，因此有相似的化學性質(zhì)
4、反應物相同，但反應物的量不同、反應物間接觸面積不同或反應條件不同，則生成的產(chǎn)物或反應中產(chǎn)生的現(xiàn)象有可能不同。如：碳和氧氣在點燃條件下反應，氧氣充足時生成的是CO2，而氧氣不充足時主要生成CO。
5、對于碳的還原性，應了解反應的現(xiàn)象、裝置、操作、化學方程式等知識，并結合知識解決問題。
六、超前思維：（第六單元 課題2 二氧化碳制取的研究）
1、實驗室制取氣體的思路：（原理、裝置、檢驗）
（1）發(fā)生裝置：由 及 決定：
反應物是固體，需加熱，制氣體時則用 的發(fā)生裝置。
反應物是固體與液體，不需要加熱，制氣體時則用 的發(fā)生裝置。
（2）收集方法：由 及 決定：
難溶于水用 法收集
密度比空氣大用向 排空氣法
密度比空氣小用向 排空氣法
2、二氧化碳的實驗室制法：
1）原理：用石灰石和稀鹽酸反應：
2） 選用和 相同的發(fā)生裝置
3）氣體收集方法：向 排空氣法
4）驗證方法：將制得的氣體通入 ，如能 ，則是二氧化碳。
驗滿方法：用點燃的木條，放在集氣瓶 ，木條 。證明已集滿二氧化碳氣體。
3、二氧化碳的工業(yè)制法：
煅燒石灰石：
生石灰和水反應可得熟石灰：CaO+H2O=Ca（OH）2
【模擬試題】（答題時間：60分鐘）
一、填空題：
1. 在常溫下，碳的化學性質(zhì)________，在點燃條件下，碳跟充足的氧氣反應生成________，化學方程式是________________；當氧氣不充足時，碳燃燒生成________，化學方程式是_____________________；這兩個反應都屬于________反應（基本反應類型）。
2. 在埋木樁之前，有時把埋在地里的一段用火微微燒焦，目的是使木樁表面變成__________，利用________的化學性質(zhì)在常溫時_________的性質(zhì)，延長木樁的使用時間。
3. 選擇下列描述物質(zhì)的詞語填空：可燃性、吸附性、導電性、導熱性。
（1）木炭生火 ； （2）活性炭脫去紅糖的顏色制白糖 ；
（3）碳纖維制導線 ； （4）石墨制坩堝 ；
4. 二氧化錳粉末與鋁粉在較高溫度下發(fā)生如下反應：，并放出大量的熱。在工業(yè)上可用此法冶煉難熔金屬錳。從得氧、失氧的角度看，二氧化錳在此反應中_____________氧而變成單質(zhì)錳，發(fā)生了_________反應。
二、選擇題：
1. 人們把活性炭放入紅糖溶液中來制取白糖，這是利用活性炭的（ ）
A. 氧化性 B. 還原性 C. 吸附性 D. 不可溶性
2. 關于金剛石和石墨，下列敘述錯誤的是（ ）
A. 都是碳元素組成的單質(zhì) B. 有相同的物理性質(zhì)
C. 它們的碳原子的排列不同 D. 有相同的用途
3. 金剛石和石墨在物理性質(zhì)上有明顯差異的原因是（ ）
A. 它們是由不同元素所組成
B. 金剛石是純凈物而石墨是混合物
C. 金剛石和石墨中碳原子的排列不同
D. 金剛石是單質(zhì)而石墨是化合物
4. 干電池用碳棒作正極，則碳棒的主要成分是（ ）
A. 炭黑 B. 木炭 C. 石墨 D. 活性炭
5. “鉆石恒久遠，一顆永流傳”這句廣告詞能體現(xiàn)鉆石的性質(zhì)是（ ）
A. 硬度大 B. 不能導電 C. 化學性質(zhì)穩(wěn)定 D. 熔點低
6. 用墨書寫的字畫久不褪色，是因為墨的主要成分碳在常溫下具有（ ）
A. 氧化性 B. 還原性 C. 吸附性 D. 穩(wěn)定性
7. 下列關于碳的化學性質(zhì)的敘述中，錯誤的是（ ）
A. 碳的化學性質(zhì)很活潑
B. 碳與O2反應可生成CO2也可生成CO
C. 熾熱的碳與CO2反應生成CO，這個反應需要吸熱
D. 碳在空氣中燃燒時放出熱量，是一種重要的能量
8. 下列物質(zhì)具有還原性的固體單質(zhì)是（ ）
A. CO2 B. H
9. 由下面實驗現(xiàn)象可知，黑色粉末可能是（ ）
（1）盛放氧化銅的試管內(nèi)的現(xiàn)象是______ ____；盛放石灰水的試管內(nèi)的現(xiàn)象是_______ _；
（2）盛放氧化銅的試管內(nèi)的反應的化學方程式為_________________________，反應類型是__________，在這個反應中_______發(fā)生還原反應，_____具有還原性。
（3）石灰水可用來檢驗_______氣體。
四、計算題：
1. 6ｇ碳在氧氣中充分燃燒，生成多少克二氧化碳？
﹡2. 現(xiàn)有21.
