第六单元
碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
碳的单质
1.金刚石、石墨和C60
名称
金刚石(C)
石墨(C)
C60
结构
物理性质
外观
无 色透明、 正八面体 形状的固体
深灰 色不透明细 鳞片 状固体，有 金属 光泽
分子 呈 足球状 结构有金属光泽，其微晶粉末呈黄色
导电性
无导电性
有优良的导电性
几乎不导电
硬度
硬度大(自然界存在的最硬的物质)
质 软
质脆
用途
做 饰品 、 玻璃刀 、钻头
铅笔芯、电极、润滑剂
制备新材料、新配件、医学应用
2.木炭和活性炭
碳单质的化学性质
化学性质
条件
化学方程式
用途
原子结构
稳定性
常温
炭黑制墨
可燃性
点燃
C+O2CO2 (充分燃烧)? 2C+O22CO (不充分燃烧)?
作燃料
还原性
高温
C+2CuO2Cu+CO2↑(黑变红)2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑(红变黑)
冶炼金属
【漫画助学】
活性炭对这些气体的吸附过程属于 物理 (填“化学”或“物理”)变化。?
【易错提醒】
“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
【生活链接】
高考答卷、重要文件、协议的签署均要求使用黑色签字笔，为什么？
提示：要求用黑色墨水笔或者签字笔签署是因为黑色墨水笔或者签字笔主要含碳元素，碳单质常温下很稳定，不容易被氧化，所以字迹保存时间比较长。
探究点一 碳的几种单质
分析三种碳单质的结构模型，回答相关问题：
【探究问题】
1.特定条件下若将三种物质相互转化属于 化学 (填“化学”或“物理”)变化。?
2.(思维拓展)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质存在很大差异，从结构角度分析原因是 碳原子排列方式不同 。由此可见若只从组成角度考虑一种元素可以形成单质或 混合物 (物质种类)。?
3.结合以上分析：物质的结构、性质、用途之间存在怎样的关系？
提示：物质的性质是由结构决定的，而性质又体现了结构；性质又决定着用途，同样用途也会反映物质的性质。
【典例1】(2021·深圳南山区期末)“归纳与比较”是化学学习常用的方法。如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，对金刚石、石墨、C60、碳纳米管进行比较，下列说法正确的是
(C)
A.构成：四种物质都由原子直接构成
B.结构：四种物质里碳原子的排列方式相同
C.性质：四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D.用途：四种物质都很软，可作润滑剂
探究点二 碳单质的还原性
如图是同学们模拟工业炼铜的实验设计，分析并回答相关问题：
1.该实验发生反应的化学方程式为 C+2CuO2Cu+CO2↑ ，反应中 C 得到氧发生氧化反应变成 CO2 ， CuO 失去氧发生还原反应变成 Cu ，由此体现出碳单质具有还原性。证明还原反应发生的现象为 黑色粉末逐渐变红 。?
2.(思维拓展)根据质量守恒定律：试管中固体的减少量应为反应中生成的 CO2 的质量，以此为依据即计算出炼得单质铜的质量，由于空气中含有氧气，会使计算结果 偏大 (填“偏大”或“偏小”)。同学们对实验进行了如乙图的改进，氮气的作用是 排尽装置内的空气 。?
【典例2】(2020·成都中考)按如图进行实验，下列分析或结论正确的
是
(C)
A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B.实验结束应立即倒出粉末
C.木炭能使氧化铜还原为铜
D.固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
1.(2019·益阳中考)我国古代某些画家、书法家用墨(用炭黑等制成)绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是
(A)
A.碳在常温下化学性质不活泼
B.炭黑具有很强的吸附能力
C.部分炭黑转变成了更稳定的物质
D.碳单质不溶于水
2.(2021·南海区质检)下列关于碳单质说法正确的是
(D)
A.金刚石和石墨的化学性质有很大差异
B.不同碳单质的物理性质差异是因为含碳量不同
C.C60分子形似足球，分子结构不稳定
D.碳单质在常温下化学性质稳定，而在高温下碳单质能够与氧化铜等氧化物发生反应，具有还原性
3.石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是
(B)
①石墨烯是一种新型化合物
②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同
③金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质
④石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似
A.①④ B.②③ C.①③ D.②③④
4.物质的用途与性质对应关系不合理的是
(B)
A.石墨作电池电极—导电性
B.焦炭冶炼金属—可燃性
C.金刚石切割玻璃—硬度大
D.活性炭除异味—吸附性
5.如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是
(D)
A.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
6.世界上的几千万种物质都是由一百多种元素组成的，同一种元素能够形成不同种单质，如碳元素能形成的单质有 金刚石 、 石墨 和C60等，这几种碳单质化学性质 相似 (填“相似”或“不同”)，物理性质 不同 (填“相似”或“不同”)，其原因是 碳原子排列不同 ；相同的元素能组成不同的物质，如氢元素和氧元素能组成水和 H2O2 (填化学式)。?
1.(2020·葫芦岛中考)下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是
(D)
A.都能导电
B.都是黑色固体
C.硬度都很小
D.都由碳元素组成
2.(2020·南京中考)C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。关于C60的叙述不正确的是
(B)
A.该物质由C60分子构成
B.该物质由60个碳原子构成
C.其相对分子质量为720
D.C60和C70是两种物质
3.在2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑反应中，还原剂是
(A)
A.C
B.CO2
C.Fe2O3
D.Fe
4.从碳的几种单质中选择适当的物质，填写下列空白：金刚石、石墨、活性炭、焦炭。
(1)常用作防毒面具滤毒罐中滤毒剂的是 活性炭 ；?
(2)可用作玻璃刀头上的切割工具的是 金刚石 ；?
(3)用作久未开启的锁头中的润滑剂的是 石墨 ；?
(4)常用作冶金工业中冶炼金属的还原剂的是 焦炭 。?
5.回答下列与含碳物质有关的问题：
(1)在金刚石和石墨中，能用作钻头的是 金刚石 ；?
(2)冶金工业中利用焦炭的 还原 性冶炼金属；?
(3)碳和水蒸气高温下反应生成氢气和一氧化碳，其中 碳 发生氧化反应。?
6.(1)写出石墨充分燃烧的化学方程式 C+O2CO2 ；工业上可以将石墨制作成电极(石墨电极)的原因是 石墨具有导电性 。?
(2)向盛有二氧化氮(NO2)气体(红棕色)的烧瓶内投入若干小块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是 烧瓶内红棕色的气体颜色逐渐变浅甚至消失，水从烧杯内沿着导管进入烧瓶内 ，原因是 木炭具有吸附能力，它可以吸附有色气体二氧化氮 。?
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碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
碳的单质
1.金刚石、石墨和C60
名称
金刚石(
)
石墨(
)
C60
结构
物理性质
外观
色透明、
形状的固体
色不透明细
状固体，有
光泽
呈
结构有金属光泽，其微晶粉末呈黄色
导电性
无导电性
有优良的导电性
几乎不导电
硬度
硬度
(自然界存在的
的物质)
质
质脆
用途
做
、
、钻头
铅笔芯、电极、润滑剂
制备新材料、新配件、医学应用
2.木炭和活性炭
碳单质的化学性质
化学性质
条件
化学方程式
用途
原子结构
稳定性
常温
炭黑制墨
可燃性
点燃
(充分燃烧)?
(不充分燃烧)?
作燃料
还原性
高温
(黑变红)
(红变黑)
冶炼金属
【漫画助学】
活性炭对这些气体的吸附过程属于
(填“化学”或“物理”)变化。?
【易错提醒】
“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
【生活链接】
高考答卷、重要文件、协议的签署均要求使用黑色签字笔，为什么？
提示：要求用黑色墨水笔或者签字笔签署是因为黑色墨水笔或者签字笔主要含碳元素，碳单质常温下很稳定，不容易被氧化，所以字迹保存时间比较长。
探究点一 碳的几种单质
分析三种碳单质的结构模型，回答相关问题：
【探究问题】
1.特定条件下若将三种物质相互转化属于
(填“化学”或“物理”)变化。?
2.(思维拓展)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质存在很大差异，从结构角度分析原因是
。由此可见若只从组成角度考虑一种元素可以形成单质或
(物质种类)。?
3.结合以上分析：物质的结构、性质、用途之间存在怎样的关系？
提示：物质的性质是由结构决定的，而性质又体现了结构；性质又决定着用途，同样用途也会反映物质的性质。
【典例1】(2021·深圳南山区期末)“归纳与比较”是化学学习常用的方法。如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，对金刚石、石墨、C60、碳纳米管进行比较，下列说法正确的是
(
)
A.构成：四种物质都由原子直接构成
B.结构：四种物质里碳原子的排列方式相同
C.性质：四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D.用途：四种物质都很软，可作润滑剂
探究点二 碳单质的还原性
如图是同学们模拟工业炼铜的实验设计，分析并回答相关问题：
1.该实验发生反应的化学方程式为
，反应中
得到氧发生氧化反应变成
，
失去氧发生还原反应变成
，由此体现出碳单质具有还原性。证明还原反应发生的现象为
。?
2.(思维拓展)根据质量守恒定律：试管中固体的减少量应为反应中生成的
的质量，以此为依据即计算出炼得单质铜的质量，由于空气中含有氧气，会使计算结果
(填“偏大”或“偏小”)。同学们对实验进行了如乙图的改进，氮气的作用是
。?
【典例2】(2020·成都中考)按如图进行实验，下列分析或结论正确的
是
(
)
A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B.实验结束应立即倒出粉末
C.木炭能使氧化铜还原为铜
D.固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
1.(2019·益阳中考)我国古代某些画家、书法家用墨(用炭黑等制成)绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是
(
)
A.碳在常温下化学性质不活泼
B.炭黑具有很强的吸附能力
C.部分炭黑转变成了更稳定的物质
D.碳单质不溶于水
2.(2021·南海区质检)下列关于碳单质说法正确的是
(
)
A.金刚石和石墨的化学性质有很大差异
B.不同碳单质的物理性质差异是因为含碳量不同
C.C60分子形似足球，分子结构不稳定
D.碳单质在常温下化学性质稳定，而在高温下碳单质能够与氧化铜等氧化物发生反应，具有还原性
3.石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是
(
)
①石墨烯是一种新型化合物
②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同
③金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质
④石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似
A.①④ B.②③ C.①③ D.②③④
4.物质的用途与性质对应关系不合理的是
(
)
A.石墨作电池电极—导电性
B.焦炭冶炼金属—可燃性
C.金刚石切割玻璃—硬度大
D.活性炭除异味—吸附性
5.如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是
(
)
A.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
6.世界上的几千万种物质都是由一百多种元素组成的，同一种元素能够形成不同种单质，如碳元素能形成的单质有
、
和C60等，这几种碳单质化学性质
(填“相似”或“不同”)，物理性质
(填“相似”或“不同”)，其原因是
；相同的元素能组成不同的物质，如氢元素和氧元素能组成水和
(填化学式)。?
1.(2020·葫芦岛中考)下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是
(
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A.都能导电
B.都是黑色固体
C.硬度都很小
D.都由碳元素组成
2.(2020·南京中考)C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。关于C60的叙述不正确的是
(
)
A.该物质由C60分子构成
B.该物质由60个碳原子构成
C.其相对分子质量为720
D.C60和C70是两种物质
3.在2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑反应中，还原剂是
(
)
A.C
B.CO2
C.Fe2O3
D.Fe
4.从碳的几种单质中选择适当的物质，填写下列空白：金刚石、石墨、活性炭、焦炭。
(1)常用作防毒面具滤毒罐中滤毒剂的是
；?
(2)可用作玻璃刀头上的切割工具的是
；?
(3)用作久未开启的锁头中的润滑剂的是
；?
(4)常用作冶金工业中冶炼金属的还原剂的是
。?
5.回答下列与含碳物质有关的问题：
(1)在金刚石和石墨中，能用作钻头的是
；?
(2)冶金工业中利用焦炭的
性冶炼金属；?
(3)碳和水蒸气高温下反应生成氢气和一氧化碳，其中
发生氧化反应。?
6.(1)写出石墨充分燃烧的化学方程式
；工业上可以将石墨制作成电极(石墨电极)的原因是
。?
(2)向盛有二氧化氮(NO2)气体(红棕色)的烧瓶内投入若干小块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是
，原因是
。?
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