第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
第1课时 金刚石、石墨和C60
知识点1 碳单质的物理性质及用途
核心速填
☉金刚石
① 的固体:用于装饰品;
②天然存在 的物质:用于裁玻璃。
☉石墨
① 色的固体;
②质地很 :用于制 ;
③有滑腻感:作 ;
④具有优良的 性能:作干电池电极。
☉C60:由C60分子构成。
【注意】石墨金刚石,属于化学变化。
1下列物质中,硬度最大的是 ( )
A.C60 B.活性炭 C.石墨 D.金刚石
2金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是 ( )
A.原子排列方式不同 B.原子大小不同
C.原子种类不同 D.原子数目不同
3(2022·吉林中考改编)碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法正确的是( )
A.硬度都很大
B.都可用于制造铅笔芯
C.都是黑色固体
D.金刚石和石墨都由碳原子直接构成
4(2022·无锡中考改编)下列物质的性质和用途对应关系正确的是 ( )
A.金刚石硬度大,可用于制作钻石
B.石墨具有导电性,可制作铅笔芯
C.石墨有滑腻感,可作润滑剂
D.木炭具有吸附性,可用作燃料
【加固训练】
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
5如图是金刚石、石墨的结构示意图,下列说法不正确的是 ( )
A.它们的化学式都可用C表示
B.石墨转化成金刚石是物理变化
C.金刚石与石墨的原子排列方式不同
D.石墨很软,有滑腻感
6C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界。根据图示回答下列问题:
(1)C60属于 (填“单质”或“化合物”)。
(2)C60这种物质是由 (填“分子”或“原子”)构成的。
(3)同一种元素能形成不同单质,如碳元素能形成的单质有 、 和C60等;相同的元素能组成不同的物质,如氢、氧元素能组成水和 (填化学式)。
【加固训练】
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 。
知识点2 木炭和活性炭的吸附性
核心速填
☉木炭和活性炭具有 的结构,都具有 性。
☉制糖工业中可以利用 脱色制取白糖。
☉防毒面具中可以用 吸附毒气。
7能用来填充防毒面具的是 ( )
A.石墨 B.活性炭
C.金刚石 D.炭黑
8[教材再开发·P112T6改编]将几块经过烘烤并冷却后的木炭(或活性炭)投入充满红棕色二氧化氮气体的集气瓶中,如图所示。
一段时间后观察到集气瓶内红棕色 (填“变深”“不变”或“消失”),烧杯中液面 (填“上升”“下降”或“不变”)。出现此现象的原因是活性炭具有 作用,使集气瓶中气体压强 (填“大于”“等于”或“小于”)外界大气压。
9[易错题]实验测得某物质中只含有碳元素,则这种物质 ( )
A.一定是纯净物
B.可能是一种单质,也可能是几种碳单质组成的混合物
C.一定是混合物
D.可能是化合物
10如图分别表示金刚石和石墨的结构模型(图中小黑点均代表碳原子)。
(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:
物质 硬度 导热性 导电性
金刚石 很硬 很差 几乎不导电
石墨 很软 良好 能导电
①切割玻璃的玻璃刀应该选用 (填“金刚石”或“石墨”)作材料。
②根据金刚石和石墨的结构和性质推断,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
11石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子构成的只有一层原子厚度的晶体。石墨烯具有许多“极端”的物理性质,被称为“黑金”,是“新材料之王”。本身质量不足1 mg的石墨烯,可以做成一块1 m2的石墨烯吊床。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍。石墨烯是世界上导电性最好的材料。
依据材料内容,回答下列问题:
(1)石墨烯是由 元素组成的。
(2)“本身质量不足1 mg的石墨烯,可以做成一块1 m2的石墨烯吊床”,说明石墨烯具有良好的 (填字母序号,下同)。
A.导热性 B.延展性 C.弹性
(3)下列关于石墨烯的说法正确的是 。
A.石墨烯可用作电极
B.石墨烯有许多“极端”的物理性质,是因为其具有特殊的结构
(4)如果你是一名科学家,将继续研究有关石墨烯的问题是 。
12(2022·泉州晋江质检)古代水墨画是用墨调以水画成的,墨的主要成分为石墨。
(1)下列有关石墨的性质和用途说法错误的是 (填字母)。
A.具有滑腻感,用于制作润滑剂
B.耐高温,能被打磨成钻石
C.质软,可用于制作铅笔芯
D.有良好的导电性,用于制作石墨电刷
(2)古代制墨的主要工序流程如图所示。(提示:松烟的主要成分是炭。)
以上各个工序中,一定发生化学变化的是 。 第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
第1课时 金刚石、石墨和C60
知识点1 碳单质的物理性质及用途
核心速填
☉金刚石
①无色透明的固体:用于装饰品;
②天然存在最硬的物质:用于裁玻璃。
☉石墨
①灰黑色的固体;
②质地很软:用于制铅笔芯;
③有滑腻感:作润滑剂;
④具有优良的导电性能:作干电池电极。
☉C60:由C60分子构成。
【注意】石墨金刚石,属于化学变化。
1下列物质中,硬度最大的是 (D)
A.C60 B.活性炭 C.石墨 D.金刚石
解析:本题考查碳单质的物理性质,解答本题需要明确金刚石是自然界中最硬的物质。
2金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是 (A)
A.原子排列方式不同 B.原子大小不同
C.原子种类不同 D.原子数目不同
解析:金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是构成它们的碳原子的排列方式不同,故A正确。
3(2022·吉林中考改编)碳元素能组成多种单质。下列关于碳单质的说法正确的是(D)
A.硬度都很大
B.都可用于制造铅笔芯
C.都是黑色固体
D.金刚石和石墨都由碳原子直接构成
解析:本题考查碳单质的相关知识,熟记常见碳单质的结构、性质和用途是解答本题的关键。A、碳单质的硬度不是都很大,如石墨质软,错误。B、碳单质不是都可用于制造铅笔芯,如金刚石硬度大,不能用于制造铅笔芯,错误。C、碳单质不都是黑色固体,如金刚石是无色透明固体,错误。D、碳单质中的金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的,正确。
4(2022·无锡中考改编)下列物质的性质和用途对应关系正确的是 (C)
A.金刚石硬度大,可用于制作钻石
B.石墨具有导电性,可制作铅笔芯
C.石墨有滑腻感,可作润滑剂
D.木炭具有吸附性,可用作燃料
解析:本题考查碳单质的性质和用途,可以根据性质决定用途来分析判断。A、金刚石硬度大,可用于切割玻璃,制作钻石是利用了其打磨后呈现夺目的光泽,与硬度无关系。B、石墨具有导电性,能用作电极;石墨质地较软,且呈灰黑色,可制作铅笔芯。D、木炭具有吸附性,可用于吸附异味和色素;木炭具有可燃性,可用作燃料。
【加固训练】
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
解析:A.C60由C60分子构成,故正确;B.每个C60分子由60个碳原子构成,故错误;C.C60的相对分子质量为12×60=720,故正确;D.C60和C70的分子构成不同,属于两种物质,故正确。
5如图是金刚石、石墨的结构示意图,下列说法不正确的是 (B)
A.它们的化学式都可用C表示
B.石墨转化成金刚石是物理变化
C.金刚石与石墨的原子排列方式不同
D.石墨很软,有滑腻感
解析:A.金刚石和石墨均是由碳原子直接构成的,均可用C表示,正确;B.石墨与金刚石属于不同物质,石墨转化成金刚石是化学变化,错误;C.由题图可知,金刚石与石墨中碳原子的排列方式不同,正确;D.石墨质地软,有滑腻感,正确。
6C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界。根据图示回答下列问题:
(1)C60属于 单质 (填“单质”或“化合物”)。
(2)C60这种物质是由 分子 (填“分子”或“原子”)构成的。
(3)同一种元素能形成不同单质,如碳元素能形成的单质有 金刚石 、 石墨 和C60等;相同的元素能组成不同的物质,如氢、氧元素能组成水和 H2O2 (填化学式)。
解析:(1)C60是由一种元素组成的纯净物,属于单质。(2)C60这种物质是由分子构成的,每个分子中含60个碳原子。(3)C60与金刚石、石墨都是由碳元素组成;水和过氧化氢都是由氢、氧元素组成。
【加固训练】
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 4 。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 CO2(或H2CO3等) 。
(2)尝试写出环状纯碳分子的化学式 C18 。
解析:(1)碳原子的结构示意图为,可见其最外层电子数是4。若碳元素在化合物中的化合价为+4价,符合要求的化合物可以是二氧化碳,化学式为CO2(或H2CO3等)。
(2)环状纯碳分子由18个碳原子构成,化学式为C18。
知识点2 木炭和活性炭的吸附性
核心速填
☉木炭和活性炭具有疏松多孔的结构,都具有吸附性。
☉制糖工业中可以利用活性炭脱色制取白糖。
☉防毒面具中可以用活性炭吸附毒气。
7能用来填充防毒面具的是 (B)
A.石墨 B.活性炭
C.金刚石 D.炭黑
解析:活性炭具有吸附性,能吸附色素和有毒的物质,可用来填充防毒面具。
8[教材再开发·P112T6改编]将几块经过烘烤并冷却后的木炭(或活性炭)投入充满红棕色二氧化氮气体的集气瓶中,如图所示。
一段时间后观察到集气瓶内红棕色 消失 (填“变深”“不变”或“消失”),烧杯中液面 下降 (填“上升”“下降”或“不变”)。出现此现象的原因是活性炭具有 吸附 作用,使集气瓶中气体压强 小于 (填“大于”“等于”或“小于”)外界大气压。
解析:本题考查木炭(或活性炭)的吸附性。
木炭和活性炭都具有吸附性,可以吸附集气瓶内的红棕色二氧化氮气体,所以瓶内气体颜色变浅或消失;由于二氧化氮被吸附造成瓶内的压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯内部分水进入玻璃管,烧杯内的液面下降。
9[易错题]实验测得某物质中只含有碳元素,则这种物质 (B)
A.一定是纯净物
B.可能是一种单质,也可能是几种碳单质组成的混合物
C.一定是混合物
D.可能是化合物
解析:某物质中只含有碳元素,该物质可能是一种单质,也可能是几种碳单质组成的混合物,故选项A、C错误,B正确;由两种或两种以上的元素组成的纯净物叫化合物,因此该物质一定不是化合物,故选项D错误。
10如图分别表示金刚石和石墨的结构模型(图中小黑点均代表碳原子)。
(1)金刚石属于 单质 (填“单质”或“化合物”),判断的依据是 该物质是由同种元素组成的纯净物 。
(2)下表为金刚石和石墨的部分性质:
物质 硬度 导热性 导电性
金刚石 很硬 很差 几乎不导电
石墨 很软 良好 能导电
①切割玻璃的玻璃刀应该选用 金刚石 (填“金刚石”或“石墨”)作材料。
②根据金刚石和石墨的结构和性质推断,下述观点不正确的是 B (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
解析:(1)金刚石属于单质,判断的依据是该物质是由同种元素组成的纯净物;(2)①由于金刚石的硬度大,可用作切割玻璃的玻璃刀;②A.不同物质具有不同的结构,A观点正确;B.不同物质的组成元素不一定不同,例如,金刚石和石墨是不同的物质,组成元素相同,B观点不正确;C.不同物质具有不同的性质,C观点正确;D.物质的结构决定了物质的性质,D观点正确。
11石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子构成的只有一层原子厚度的晶体。石墨烯具有许多“极端”的物理性质,被称为“黑金”,是“新材料之王”。本身质量不足1 mg的石墨烯,可以做成一块1 m2的石墨烯吊床。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍。石墨烯是世界上导电性最好的材料。
依据材料内容,回答下列问题:
(1)石墨烯是由 碳 元素组成的。
(2)“本身质量不足1 mg的石墨烯,可以做成一块1 m2的石墨烯吊床”,说明石墨烯具有良好的 B (填字母序号,下同)。
A.导热性 B.延展性 C.弹性
(3)下列关于石墨烯的说法正确的是 A、B 。
A.石墨烯可用作电极
B.石墨烯有许多“极端”的物理性质,是因为其具有特殊的结构
(4)如果你是一名科学家,将继续研究有关石墨烯的问题是 关于石墨烯的结构、性质、变化、用途、制取及对环境有无影响等 。
解析:(1)石墨烯是由碳元素组成的。
(2)本身重量不足1 mg的石墨烯,可以做成一块1 m2的石墨烯吊床,说明石墨烯具有良好的延展性,故B正确。
(3)A.石墨烯具有优良的导电性,常用作电极,故A正确;B.石墨烯有许多“极端”的物理性质,是因为其具有特殊的结构,故B正确。
(4)如果我是一名科学家,将继续研究有关石墨烯的问题是关于石墨烯的结构、性质、变化、用途、制取及对环境有无影响等。
12(2022·泉州晋江质检)古代水墨画是用墨调以水画成的,墨的主要成分为石墨。
(1)下列有关石墨的性质和用途说法错误的是 B (填字母)。
A.具有滑腻感,用于制作润滑剂
B.耐高温,能被打磨成钻石
C.质软,可用于制作铅笔芯
D.有良好的导电性,用于制作石墨电刷
(2)古代制墨的主要工序流程如图所示。(提示:松烟的主要成分是炭。)
以上各个工序中,一定发生化学变化的是 炼烟 。
解析:本题考查碳单质的性质及用途。(1)A、物质的用途与性质是紧密联系的,由于石墨有滑腻感,可减小物质间的摩擦力,可作润滑剂,A正确;B、石墨硬度小,不能被打磨成钻石,金刚石无色透明,硬度大,能被打磨成钻石,B错误;C、石墨质软,在纸上画过留痕迹,可用于制铅笔芯,C正确;D、制作石墨电刷,必须要求要有良好的导电性,石墨可以导电,可用于制作石墨电刷,D正确。(2)由流程图可知,炼烟过程中有炭黑等新物质生成,属于化学变化;松烟在锤敲形成胚料、经过挤压成模型、经过晾晒成成品的过程中没有产生新物质,属于物理变化。
