6.1 金刚石、石墨和C60 学案（含答案）

课题1　金刚石、石墨和C60
　　　　　　
1．金刚石、石墨和C60的物理性质和用途。
物质
金刚石
石墨
C60
外观
无色透明的________形状
不透明的细鳞片状固体
硬度
天然______
硬度______
导电性
不导电
______导电性
润滑性
无
良好
用途
裁玻璃、切割金属、做钻头、制装饰品
制电极、铅笔芯、润滑剂
由60个碳原子构成的分子，形似足球，化学性质稳定，应用于材料科学、超导体等方面
碳元素形成的三种单质的物理性质差异很大，这是由于它们中_________________。
2．无定形碳。
主要有________、________、焦炭、炭黑四种，属于________。
(1)木炭、活性炭的吸附性：由于具有____________的结构，因此具有________能力。
(2)用途：
①________和________可吸附色素、异味和有毒气体等。
②焦炭可用于冶炼金属。
③炭黑可用于制取墨汁。
3．单质碳的化学性质。
(1)常温下，碳的化学性质________。
(2)碳的可燃性(写化学方程式)。
①充分燃烧：__________________________。
②不充分燃烧：________________________。
(3)碳的还原性：碳与某些氧化物在______时反应，具有________。
用木炭还原氧化铜的实验装置如下：
实验现象：黑色粉末变____色，澄清石灰水________。
化学方程式： ______________________________________________________。　　　　
4．竹炭制品深受消费者欢迎，竹炭是竹子经过炭化处理后形成的多孔性材料。则竹炭不具有的性质是(　　)。
A．黑色固体 B．吸附性 C．易溶于水 D．能燃烧
5．防毒面具滤毒罐内盛放的物质是(　　)。
A．石墨 B．活性炭 C．焦炭 D．生石灰
碳的单质
【触类旁通】
1．下图是金刚石、石墨、C60的结构示意图，它们的化学性质相似，但物理性质却有很大差异，其原因是(　　)。
A．构成它们的原子大小不同
B．构成它们的原子数目不同
C．金刚石、石墨、C60由不同种原子构成
D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列方式不同
2．下列有关碳单质的用途说法错误的是(　　)。
A．金刚石可装在钻探机的钻头上
B．铅粉和少量石墨粉制作铅笔芯
C．长期未用而难开启的锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末来作润滑剂
D．活性炭可作冰箱的去味剂
【重要提示】
1．同一种元素可以组成不同的单质。单质一定是由同一种元素组成的纯净物，但同一种元素不一定只组成一种单质，它可形成混合物。
2．物质的结构物质的性质，物质的性质物质的用途。
单质碳的化学性质
[例] 已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁。某同学设计了一个实验，证明红棕色粉末中含有氧元素，并测定其中氧元素的质量分数，装置如下图所示。
(1)实验前，首先要进行的操作是________________________________________________。
(2)实验中，盛放澄清石灰水的大试管中出现的现象是________________________。
(3)实验中通入纯净而干燥的氮气，其目的是___________________________________。
(4)如果3.2g该红棕色粉末与碳充分反应，测得澄清石灰水增重1.32g，则该红棕色粉末中氧元素的质量分数为________。
解析：因二氧化碳与石灰水反应后没有气体生成，因此石灰水增重的质量即为产生的二氧化碳的质量。而二氧化碳中所含氧元素的质量即为该红棕色粉末中氧元素的质量。
答案：(1)检查装置的气密性
(2)澄清石灰水变浑浊
(3)使产生的二氧化碳气体全部被澄清石灰水吸收
(4)30%
【重要提示】
高温条件下，碳还能与CO2反应生成CO，反应的化学方程式为：CO2＋C2CO，这也体现了碳的还原性。
【触类旁通】
3．在书写具有保存价值的档案时，最好使用(　　)。
A．铅笔 B．纯蓝墨水笔 C．碳素墨水笔 D．圆珠笔
4．碳及其化合物与人类关系密切。
(1)碳可以做燃料，在空气中充分燃烧的化学方程式是：________________________。
(2)碳在空气中不充分燃烧，可以生成一氧化碳。根据化学方程式计算，3g碳不充分燃烧生成一氧化碳的质量是多少？
一、单项选择题
1．下列有关物质性质与用途的说法,错误的是( )
A .石墨有滑腻感,可用来作电极
B .焦炭有还原性,可用于冶金工业
C .活性炭有吸附性,可用来吸附异味
D .金刚石的硬度大,可用来切割玻璃
2．如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图,下列说法正确的是( )

A .这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2B .这四种物质的物理性质有较大差异的原因是构成这四种物质的原子种类不同C .常温下C60和碳纳米管的化学性质很活泼D .这四种物质原子构成不同,所以化学性质也不同
3．在公共场所，利用“活性炭＋超滤膜＋紫外线”组合工艺可获得直饮水，其中活性炭的主要作用是(　　)。
A．还原 B．导电 C．吸附 D．消毒
4．航天飞机表面覆盖石墨可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨(　　)。
A．能导电 B．密度小
C．熔点高、耐高温、化学性质稳定 D．硬度小，有润滑作用
5．下列变化属于化学变化的是(　　)。
A．用木炭吸附冰箱内的异味
B．糖厂用活性炭除去糖液中的色素
C．防毒面具中填充活性炭以吸附毒气
D．实验室用灼热的铜网吸收氧气以制取氮气
6．实验测得某物质中只含有碳元素，则这种物质(　　)。
A．一定是金刚石或石墨中的一种
B．一定是木炭或活性炭中的一种
C．一定是碳元素的一种单质
D．可能是一种碳单质，也可能是几种碳单质组成的混合物
7．在一定条件下，下列物质中不能与单质碳发生化学反应的是(　　)。
A．CO B．CO2 C．O2 D．CuO
二、填空题
8．碳和碳的化合物都是非常重要的物质。
(1)碳原子的结构示意图为，碳原子的核电荷数为________。
(2)碳的单质有多种，具有下列结构的碳单质中，由分子构成的是________(填序号)。
(3)上面三种碳的单质在氧气中完全燃烧的产物都是________。
9．下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。
(1)在物质甲的结构中，每个碳原子最多连有______个碳原子。
(2)根据乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感的特点，写出它的一种用途：________________。
(3)图中物质丙的化学式为C60，已知硅的一种单质也有与物质丙相同的原子数和类似的结构，有科学家尝试把物质丙的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中，反应形成一种新型分子，该分子的化学式为________。
三、实验题
10．用木炭还原氧化铜的实验如下图。
(1)酒精灯加网罩的目的是__________________________________________。
(2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是__________________________ 。
(3)继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，试管黑色粉末中出现红色物质。请你写出涉及反应的化学方程式：____________________________、________________________________。
(4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是_________________________________________。
题型1　有关碳单质知识的综合
1．碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。

图① 图② 图③ 图④
根据所学知识回答：
(1)图①为碳原子的结构示意图，碳原子最外层电子数为________，常温下碳的化学性质________(填“活泼”或“不活泼”)。
(2)图②、③、④分别对应三种碳单质：图②单质的名称是________；图③单质的名称是________；图④单质的化学式是________。
(3)C为＋4价，Cl为－1价，由C和Cl组成的化合物的化学式为________。
题型2　有关碳的还原性实验的综合探究
2．如图是碳还原氧化铜的实验装置，相关说法错误的是(　　)。
A．反应前碳粉与氧化铜应充分混合
B．Ⅱ中澄清石灰水变浑浊
C．理论上Ⅰ中减少的质量等于Ⅱ中增加的质量
D．反应结束时应先停止加热，待冷却后再将导管移出试管

课题1　金刚石、石墨和C60
【课前自主学】
1．正八面体　最硬　很小　良好　碳原子的排列方式不同
2．木炭　活性炭　混合物　
(1)疏松多孔　吸附　(2)①木炭　活性炭
3．(1)不活泼　(2)①C＋O2CO2　②2C＋O22CO
(3)高温　还原性　红　变浑浊　C＋2CuO2Cu＋CO2↑
4．C　5.B
【课堂互动学】
[触类旁通]
1．D　2.B　3.C
4．(1)C＋O2CO2
(2)解：设生成一氧化碳的质量为x。
2C＋O22CO
24　　　　　56
3g　　　　x
＝　x＝＝7g
答：生成一氧化碳的质量为7g。
【课后高效练】
3．C　4.C
5．D　解析：灼热的铜网易被氧化。
6．D　7.A
8．(1)6　(2)C　(3)CO2(或二氧化碳)
9．(1)4　(2)作铅笔芯(或润滑剂)　(3)Si60C60
10．(1)提高酒精灯的火焰温度(或提供反应所需的高温)
(2)开始排出的是试管内的空气
(3)C＋2CuO2Cu＋CO2↑
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)防止石灰水倒流入热的试管中，炸裂试管；同时防止灼热的铜被外界空气氧化
【综合题型练】
1．(1)4　不活泼　(2)金刚石　石墨　C60　(3)CCl4