2022-2023学年人教版九年级化学上册 6.1金刚石、石墨、C60 导学案（有答案）

6.1金刚石、石墨、C60
【课时目标】
1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途，知道碳单质的化学性质。
2.知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。
3.以碳单质为载体，逐渐形成以下观念：(1)物质的性质在很大程度上决定了物质的用途；(2)科学发展是永无止境的。
重点：1.金刚石、石墨和C60的性质比较及用途；2.碳的化学性质。
难点：1.金刚石、石墨和C60在物理性质上存在差异的原因；2.单质碳的化学性质。
【学习活动】
任务一 金刚石、石墨和C60的物理性质及用途
1.完成下列表格。
金刚石 石墨
(1)色态 _________、透明、_________形状的固体 深灰色、不透明的_________状固体
(2)硬度 天然存在的_________的物质 很软、有_________感
(3)导电性 _________ _________
(4)用途 钻探机_________、裁玻璃、切割大理等 制铅笔芯、电刷、_________等
2.下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是( )
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
3.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
4.两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是( )
A.金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B.石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属
C.活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D.金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的
【变式1】石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是( )
A.石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B.石墨烯的导电性比银强
C.石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D.从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
任务二 碳的稳定性（常温下）
5.在常温下，碳的化学性质_________。碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。碳的化学性质与其核外电子排布有关，请画出碳原子的原子结构示意图：_________。
6.文房四宝“笔墨纸砚”中“墨”的主要成分是( )
A.碳 B.硅 C.磷 D.碘
7.“钻石恒久远，一颗永流传”这句话最能体现钻石的性质是( )
A.熔点高 B.硬度大 C.不能导电 D.化学性质稳定
8.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
9.2019年碳家族再添新成员，某研究小组合成出第一个由18个碳原子构成的环状纯碳分子，其结构如图所示。回答：
(1)碳原子的结构示意图为，其最外层电子数是________________。若碳元素在化合物中的化合价为+4价，写出一种符合要求的化合物的化学式________________。
(2)尝试写出环状纯碳分子的化学式________________。
【变式2】炭雕是一种集观赏空气净化于一体的工艺品(如图)，其主要成分是木炭。下列说法错误的是( )
A.炭雕作为艺术品可以长久保存
B.炭雕能吸附室内微量的有害气体
C.摆放炭雕必须远离火种
D.将炭雕的下脚料研成粉末，与氧化铜共热，不能发生化学反应
任务三 碳的可燃性
10.碳的可燃性：(1)氧气充足时，碳充分燃烧，化学方程式为_________。(2)氧气不足时，碳燃烧不充分，化学方程式为_________。
11.关于碳的燃烧，下列说法中不正确的是( )
A.价值不菲的钻石、默默无闻的碳棒，在氧气中分燃烧后，产物都是CO2
B.碳和氧气的质量比不同，燃烧产物可能不同
C.碳在充分燃烧时放热，不充分燃烧时吸热
D.碳在氧气中燃烧的产物有可能是混合物
12.C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界，下列说法正确的是( )
A.足球由C60构成
B.C60这种物质由碳原子直接构成
C.C60是一种新型化合物
D.C60在氧气中完全燃烧生成CO2
【变式3】两份质量相等的碳，一份与足量O2完全反应生成CO2，另一份与O2反应生成CO。则前者与后消耗O2的质量比为( )
A.3：4 B.3：8 C.2：1 D.1：2
任务四 碳的还原性
13.碳的还原性：(1)木炭与氧化铜反应：黑色粉末逐渐变成_________，生成的气体使澄清石灰水_________，化学方程式为_________。(2)与二氧化碳反应的化学方程式为_________。
14.下列物质中，既有可燃性，又有还原性的固体单质是( )
A.氢气 B.碳 C.一氧化碳 D.氮气
15.有关2CuO+C2Cu+CO2↑的反应，说法正确的是( )
A.CuO具有氧化性
B.反应中可观察到红色的粉末变成黑色
C.反应前后氧元素的化合价发生了改变
D.反应前后固体质量不变
16.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.该实验需要较高温度
B.木炭发生了还原反应
C.实验前应把木炭粉充分烘干
D.该实验中的木炭粉可以换成活性炭
【变式4】电脑芯片的制作要用到高纯度的硅。目前广泛采用石英砂(主要成分是SiO2)为原料制取，其中一步反应为：SiO2+2CSi+2CO↑。对该反应分析正确的是( )
A.二氧化硅是该反应的氧化剂 B.碳发生了还原反应
C.碳元素化合价由0价变为+4价 D.该反应利用了CO的还原性
【课后作业】
1.有关金刚石和石墨的说法正确的是( )
A.都有可燃性 B.都有导电性 C.都是黑色固体 D.都有滑腻感
2.金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但物理性质差异很大，原因是( )
A.原子排列方式不同 B.原子大小不同
C.原子数目不同 D.原子种类不同
3.如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是( )
A.原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变
B.相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同
C.相同元素组成的不同物质，化学性质相同
D.在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60
4.石墨烯是一种非常优良的纳米材料，由碳元素组成，化学性质和石墨相似，还具有超强导电、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.是一种新型化合物
C.常温下化学性质稳定 D.可作新型电池的电极
5.实验室有如图所示装置，回答下列问题：
(1)连接装置时，需根据导管的高度调节___________处的高度，再确定______处的高度。(填“甲”或“乙”)
(2)结束实验的操作作是：先______________，再_________________。
6.在丰富多彩的物质世界里，碳及其化合物占有重要地位。
(1)金刚石和石墨均是碳元素组成的单质，但两者物理性质差异较大，其原因是构成它们的碳原子________不同。
(2)活性炭有较强的吸附能力，是因为活性炭具有________的结构。
(3)在书写具有保存价值的图书档案时，规定使用碳素墨水，其原因是________。
(4)某有机化合物R在氧气中充分燃烧的化学方程式是2R+5O24CO2+2H2O，则R的化学式为______。
7.有如图所示变化:
(1)写出化学式：B________；E________。
(2)写出以上各步的化学方程式。
①________；②________；③________。
8.某同学在实验室把木炭和氧化铜的混合物18g用酒精喷灯加热一段时间，冷却后称量固体剩余物为13.6g。请按要求完成下列问题：
(1)根据质量守恒定律计算产生的气体的质量为________。
(2)根据化学方程式计算：剩余固体中含有铜的质量是多少？
【评价与反思】___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
参考答案
【学习活动】1.(1)无色 正八面体 细鳞片 (2)最硬 滑腻 (3)几乎不导电 导电性优良 (4)钻头 电极 2.D 3.B 4.A 【变式1】D 5.不活泼 6.A 7.D 8.A 9.(1)4 CO2(合理即可) (2)C18 【变式2】D 10.(1)C+O2CO2 (2)2C+O22CO 11.C 12.D 【变式3】C 13.(1)红色 变浑浊 C+2CuO 2Cu+CO2↑ (2)CO2+C2CO 14.B 15.A 16.B 【变式4】A
【课后作业】1.A 2.A 3.C 4.B 5.(1)乙 甲 (2)移出导管 熄灭酒精灯 6.(1)排列方式 (2)疏松多孔 (3)碳在常温下化学性质不活泼 (4)C2H2 7.(1)Cu CO (2)①2CuO+C2Cu+CO2↑ ②2Cu +O22CuO ③CO2+C2CO 8.(1)4.4g (2)12.8g