第1课时 碳的单质
知识梳理
知识点 常见的碳单质
(1)金刚石、石墨和C60的物理性质与用途
项目 金刚石 石墨 C60
外观 无色透明固体 深__ __色、有金属光泽、不透明 —
结构 正八面体 细鳞片状，碳原子呈平面层状排列 分子形似足球
硬度 天然存在的最__ __的物质 很__ __(最软的矿物之一) —
熔点 很高 高(耐高温) —
导热性 很差 良好 —
导电性 几乎不导电 __ __ 几乎不导电
用途 作__ __、裁玻璃 作__ __、制铅笔芯、作润滑剂等 用于超导、催化、材料、医学及生物等用途
结论 (1)金刚石、石墨、C60的物理性质有很大差异，原因是这些碳单质中__ __；三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本不同。 (2)物质的结构物质的性质物质的用途
石墨转化成金刚石虽然组成元素没有改变，但碳原子的排列方式发生了改变，生成了新物质，所以发生了化学变化。
(2)木炭与活性炭
由于木炭和活性炭都具有__ __的结构，因此它们都具有较强的__ __能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。
重难突破
重难点 碳单质的结构、物理性质及用途
【典例】因天然金刚石资源稀少，难以满足需求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石，以石墨为原料在高温、高压和催化剂的条件下合成，下列说法正确的是( )
A．石墨合成金刚石是物理变化
B．石墨与金刚石具有相似的化学性质
C．石墨和金刚石是由同种元素组成的化合物
D．因为石墨能导电，所以合成的金刚石也能导电
用结构决定性质，性质决定用途的思想掌握碳单质
(1)金刚石具有正八面体形状的结构，是天然存在最硬的物质，可用来生产钻头等。
(2)石墨是层状结构，质软，具有导电性和润滑性等，可用来制铅笔芯、作电极、作润滑剂等。
(3)木炭、活性炭均具有疏松多孔的结构，具有吸附性，因此可作吸附剂。
【对点训练】
1．部分碳单质的结构示意图如下，下列说法不正确的是( )
A．表示金刚石的是甲
B．三种物质都是由原子构成的
C．铅笔芯中含有的物质是丙
D．丙物质转化为甲物质属于化学变化
2．碳和碳的氧化物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)下列物质的用途中，利用了石墨能导电的是__ __(填序号)，利用了金刚石硬度大的是__ __(填序号)。
(2)炭雕是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合。因为活性炭有__ __的结构，具有__ __能力，所以，炭雕既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
(3)二氧化碳是可以利用的重要资源。如在一定条件下可以制造金刚石，反应的化学方程式为3CO2＋4NaC(金刚石)＋2X，物质X的化学式是__ __。
知识点1 碳单质的结构
1．金刚石和石墨的物理性质存在着明显差异，原因是( )
A.原子的质子数不同
B．原子的种类不同
C．原子的排列顺序不同
D．原子的排列方式不同
2．下列有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是( )
A．硬度都很大 B．原子排列方式不同
C．元素组成不同 D．都有良好的导电性
3．C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界，根据如图回答下列问题：
C60的分子结构与足球相似
(1)C60属于__ __(填“单质”或“化合物”)。其中“60”表示：__ __。
(2)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，这几种碳单质的化学性质__ __(填“相似”或“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__ __(填化学式)。
知识点2 碳单质的物理性质及用途
4．冰箱中放入活性炭，目的是( )
A．制冷 B．除异味 C．加湿 D．节能
5．石墨的性质和用途对应错误的是( )
A．黑色、柔软——铅笔
B．导电性——电极
C．稳定性——冶炼金属
D．有滑腻感——润滑剂
6．在生活、生产中，碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是( )
A．活性炭具有吸附性
B．木炭常温下物理性质很活泼
C．金刚石用作电极
D．石墨用作钻探机钻头
7．如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块木炭，最终观察到红棕色__ __(填“变深”“不变”或“变浅”)，漏斗中液面__ __(填“上升”“下降”或“不变”)。其原因为木炭具有__ __作用，使瓶中气体压强__ __外界大气压。
8．模型是对研究对象的本质特质、构成要素、相互关系一种概括性的描述，以下是关于碳的各种模型(如图)，说法不正确的是( )
A．四种物质都由碳元素组成
B．石墨转化为金刚石的变化是化学变化
C．四种物质都是由原子直接构成的
D．金刚石和石墨物理性质差别很大，是由于碳原子的排列方式不同
9．近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是( )
A．石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最硬的物质
B．石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用
C．石墨粉和黏土粉末按一定比例混合可以制铅笔芯
D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异
10．“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16 mg·cm-3，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等，是一种良好的绝缘材料。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是( )
A．碳海绵能浮在水面上
B．碳海绵是一种新型的化合物
C．碳海绵不易导电
D．碳海绵燃烧会产生二氧化碳
11．请回答下列问题。
(1)从物质分类视角看，足球烯和石墨烯均属于__ __。
(2)将石墨剥离成石墨烯的过程属于__ __(填“物理”或“化学”)变化。
(3)常温下，区分石墨与C60晶体的一种简单方法是__ __。
(4)C60的上述用途可说明其分子结构的独特之处是__ __。
12．(科学态度与责任)石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料，导电性比银还强，具有极强的导热性能和优良的透光性能的材料。石墨烯在不同领域的应用分布如图所示。
氧化石墨烯薄膜与水接触后可形成约0.9纳米宽的通道，可让水分子可以快速通过，能高效滤去海水中的盐分，用于海水淡化。石墨烯的基本化学性质与石墨类似。
请回答：
(1)目前“石墨烯”应用占比最高的在__ __领域，“氧化石墨烯薄膜”可用于__ __。
(2)石墨烯具有的物理性质有__ __(填字母)。
A．极强的导电性 B．极强的导热性
C．优良的透光性 D．极强的活动性
(3)由上图可见，石墨烯中每个碳原子周围连接__ __个碳原子，其物理性质与金刚石不同的原因是__ __。
(4)实验表明，石墨烯在氧气中能燃烧，反应的化学方程式为__ __。第1课时 碳的单质
知识梳理
知识点 常见的碳单质
(1)金刚石、石墨和C60的物理性质与用途
项目 金刚石 石墨 C60
外观 无色透明固体 深__灰__色、有金属光泽、不透明 —
结构 正八面体 细鳞片状，碳原子呈平面层状排列 分子形似足球
硬度 天然存在的最__硬__的物质 很__软__(最软的矿物之一) —
熔点 很高 高(耐高温) —
导热性 很差 良好 —
导电性 几乎不导电 __良好__ 几乎不导电
用途 作__钻探机钻头__、裁玻璃 作__电极__、制铅笔芯、作润滑剂等 用于超导、催化、材料、医学及生物等用途
结论 (1)金刚石、石墨、C60的物理性质有很大差异，原因是这些碳单质中__碳原子排列方式不同__；三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本不同。 (2)物质的结构物质的性质物质的用途
石墨转化成金刚石虽然组成元素没有改变，但碳原子的排列方式发生了改变，生成了新物质，所以发生了化学变化。
(2)木炭与活性炭
由于木炭和活性炭都具有__疏松多孔__的结构，因此它们都具有较强的__吸附__能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。
重难突破
重难点 碳单质的结构、物理性质及用途
【典例】因天然金刚石资源稀少，难以满足需求。人们就根据金刚石的组成和结构设法制造金刚石，以石墨为原料在高温、高压和催化剂的条件下合成，下列说法正确的是( )
A．石墨合成金刚石是物理变化
B．石墨与金刚石具有相似的化学性质
C．石墨和金刚石是由同种元素组成的化合物
D．因为石墨能导电，所以合成的金刚石也能导电
解析：石墨和金刚石是碳元素形成的不同单质，石墨合成金刚石是化学变化；石墨与金刚石具有相似的化学性质；石墨能导电，但合成的金刚石不能导电。
答案：B
用结构决定性质，性质决定用途的思想掌握碳单质
(1)金刚石具有正八面体形状的结构，是天然存在最硬的物质，可用来生产钻头等。
(2)石墨是层状结构，质软，具有导电性和润滑性等，可用来制铅笔芯、作电极、作润滑剂等。
(3)木炭、活性炭均具有疏松多孔的结构，具有吸附性，因此可作吸附剂。
【对点训练】
1．部分碳单质的结构示意图如下，下列说法不正确的是( B )
A．表示金刚石的是甲
B．三种物质都是由原子构成的
C．铅笔芯中含有的物质是丙
D．丙物质转化为甲物质属于化学变化
2．碳和碳的氧化物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)下列物质的用途中，利用了石墨能导电的是__④__(填序号)，利用了金刚石硬度大的是__①③__(填序号)。
(2)炭雕是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合。因为活性炭有__疏松多孔__的结构，具有__吸附__能力，所以，炭雕既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
(3)二氧化碳是可以利用的重要资源。如在一定条件下可以制造金刚石，反应的化学方程式为3CO2＋4NaC(金刚石)＋2X，物质X的化学式是__Na2CO3__。
知识点1 碳单质的结构
1．金刚石和石墨的物理性质存在着明显差异，原因是( D )
A.原子的质子数不同
B．原子的种类不同
C．原子的排列顺序不同
D．原子的排列方式不同
2．下列有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是( B )
A．硬度都很大 B．原子排列方式不同
C．元素组成不同 D．都有良好的导电性
3．C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界，根据如图回答下列问题：
C60的分子结构与足球相似
(1)C60属于__单质__(填“单质”或“化合物”)。其中“60”表示：__它的一个分子是由60个碳原子构成的__。
(2)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，这几种碳单质的化学性质__相似__(填“相似”或“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)。
知识点2 碳单质的物理性质及用途
4．冰箱中放入活性炭，目的是( B )
A．制冷 B．除异味 C．加湿 D．节能
5．石墨的性质和用途对应错误的是( C )
A．黑色、柔软——铅笔
B．导电性——电极
C．稳定性——冶炼金属
D．有滑腻感——润滑剂
6．在生活、生产中，碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是( A )
A．活性炭具有吸附性
B．木炭常温下物理性质很活泼
C．金刚石用作电极
D．石墨用作钻探机钻头
7．如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块木炭，最终观察到红棕色__变浅__(填“变深”“不变”或“变浅”)，漏斗中液面__上升__(填“上升”“下降”或“不变”)。其原因为木炭具有__吸附__作用，使瓶中气体压强__小于__外界大气压。
8．模型是对研究对象的本质特质、构成要素、相互关系一种概括性的描述，以下是关于碳的各种模型(如图)，说法不正确的是( C )
A．四种物质都由碳元素组成
B．石墨转化为金刚石的变化是化学变化
C．四种物质都是由原子直接构成的
D．金刚石和石墨物理性质差别很大，是由于碳原子的排列方式不同
9．近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是( A )
A．石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最硬的物质
B．石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用
C．石墨粉和黏土粉末按一定比例混合可以制铅笔芯
D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异
10．“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16 mg·cm-3，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等，是一种良好的绝缘材料。下列关于“碳海绵”性质的推测不正确的是( B )
A．碳海绵能浮在水面上
B．碳海绵是一种新型的化合物
C．碳海绵不易导电
D．碳海绵燃烧会产生二氧化碳
“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度比水小，能浮在水面上；碳海绵主要成分是石墨烯和碳纳米管等，属于混合物；石墨烯和碳纳米属于两种碳单质，是一种良好的绝缘材料，所以碳海绵不易导电；碳海绵含有碳元素，燃烧会产生二氧化碳。
11．请回答下列问题。
(1)从物质分类视角看，足球烯和石墨烯均属于__单质__。
(2)将石墨剥离成石墨烯的过程属于__化学__(填“物理”或“化学”)变化。
(3)常温下，区分石墨与C60晶体的一种简单方法是__观察颜色(合理即可)__。
(4)C60的上述用途可说明其分子结构的独特之处是__疏松多孔__。
12．(科学态度与责任)石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料，导电性比银还强，具有极强的导热性能和优良的透光性能的材料。石墨烯在不同领域的应用分布如图所示。
氧化石墨烯薄膜与水接触后可形成约0.9纳米宽的通道，可让水分子可以快速通过，能高效滤去海水中的盐分，用于海水淡化。石墨烯的基本化学性质与石墨类似。
请回答：
(1)目前“石墨烯”应用占比最高的在__电子__领域，“氧化石墨烯薄膜”可用于__海水淡化__。
(2)石墨烯具有的物理性质有__ABC__(填字母)。
A．极强的导电性 B．极强的导热性
C．优良的透光性 D．极强的活动性
(3)由上图可见，石墨烯中每个碳原子周围连接__3__个碳原子，其物理性质与金刚石不同的原因是__碳原子的排列方式不同__。
(4)实验表明，石墨烯在氧气中能燃烧，反应的化学方程式为__C＋O2CO2__。
