6.1 金刚石、石墨和C60(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版化学九年级上册同步学案
第六单元　碳和碳的氧化物
课题1　金刚石、石墨和C60
要 点 讲 解
要点一　碳的单质
1. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的，但是构成单质的碳原子的排列方式不同，所以物理性质有很大的差异。
项目
金刚石
石墨
C60
物质结构
物理性质
①无色透明、正八面体形状的固体；②是天然存在的最硬的物质；③几乎不导电；④导热性很差
①深灰色、有金属光泽而不透明的细鳞片状固体；②质软，有滑腻感，有优良的导电性能，熔点高，耐高温
熔点低
用途
裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属、作钻探机的钻头、作装饰品
作铅笔芯、电极材料、高温润滑剂
制造超导材料等
2. 几种无定形碳的物理性质和主要用途
项目
物理性质
主要用途
木炭
灰黑色多孔固体
制黑火药、活性炭、炭笔，吸附色素
活性炭
黑色粉末或颗粒状固体
净化多种气体和液体，做防毒面具，使溶液脱色
炭黑
黑色粉末
制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的填料
焦炭
浅灰色多孔固体、质地坚硬
燃料，冶金工业还原剂
经典例题1　如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图，下列说法正确的是(　　　)
A. 这四种物质都很软，可作润滑剂
B. 这四种物质碳原子的排列方式相同
C. 这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D. 这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
解析：金刚石是天然存在的最硬的物质，不能作润滑剂；从图中可知，构成各物质的碳原子排列方式不相同；从结构图中得知不同的碳单质，每个碳原子连接的碳原子个数不相同。
答案：C
要点二　单质碳的化学性质
1. 常温下，碳具有稳定性
碳在常温下性质稳定，碳原子的结构示意图为，最外层电子数为4，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以碳在常温下化学性质稳定，但随着温度的升高，碳的活动性增强，在点燃、加热、高温等条件下，碳能跟许多物质发生反应。
2. 点燃时，碳具有可燃性
碳的可燃性跟其他物质的可燃性有些不同，碳的可燃性分为两种情况：
放热
3. 高温下，碳具有还原性
在较高温度下，碳与某些氧化物反应，能夺取这些化合物里的氧元素，将其他元素还原。
(1)木炭还原氧化铜
①实验装置：如图所示。
②实验现象：黑色粉末逐渐变为红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。
③反应的化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
④酒精灯加网罩：使火焰集中并提高温度。
⑤用途：可用于冶金工业。
⑥反应中碳夺取氧化物中的氧，在反应中作还原剂，具有还原性。
(2)工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑。
(3)高温下，碳还能与二氧化碳反应：CO2＋C2CO。
经典例题2　定向爆破伴有反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，此反应中还原剂是(　　　)
A. Al　　 D. Fe　　 C. Fe2O3　　 D. Al2O3
解析：在氧化还原反应中，氧化剂失去了氧，被还原，发生了还原反应；还原剂得到氧，发生了氧化反应；此反应中，由化学方程式2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe可知，铝在反应中得到了氧，发生了氧化反应，铝是还原剂。
答案：A
易错易混警示　不能正确判断单质和混合物
碳元素可以组成不同的单质，当这些物质混合在一起的时候，就是一种混合物。注意不要只看见“同种元素组成”就判断物质为单质。
经典例题3　讨论：金刚石与石墨混合在一起，组成的物质是单质还是混合物？
错解：是单质。因为金刚石是碳的单质，石墨也是碳的单质，它们混合在一起，只含有一种元素，所以仍是单质。
错因剖析：金刚石和石墨都是由一种元素组成，但它们是两种不同的物质(这是由各自本身的结构决定的)，所以它们混合在一起是混合物。因此判断物质是单质首先必须强调是纯净物，一种元素可以形成多种不同的单质，物质中只含一种元素，也不一定是纯净物。
正解：是混合物。金刚石和石墨都是碳的单质，但它们是两种不同的物质，所以它们混合在一起不是单质，而是混合物。
当 堂 检 测
1. 下列物质不含碳单质的是(　　)
A. 金刚石　 B. 二氧化碳 C. 铅笔芯 D. 活性炭
2. 金刚石、石墨物理性质差异大，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. 碳原子的排列方式不同 D. 它们由不同种原子构成
3. “扬州八怪”之一，清代著名画家郑板桥所绘的字画至今仍不褪色，这是因为墨汁中的碳(　　)
A. 具有可燃性 B. 在常温下性质稳定
C. 具有氧化性 D. 具有还原性
4. 关于“碳在氧气中燃烧”反应的说法中，正确的是(　　)
A. 产生蓝色火焰 B. 化学反应方程式为C＋O2===CO2
C. 生成有刺激性气味的气体 D. 各物质之间的质量比为12∶32∶44
5. 下列物质的应用不正确的是(　　)
A. 木炭——吸附工业产品色素 B. 石墨——电刷
C. 活性炭——净水 D. 炭黑——制铅笔芯
6. 下列说法正确的是(　　)
A. 木炭和石墨都是由碳元素组成的纯净物
B. 石墨能导电，木炭有吸附能力
C. 造成金刚石和石墨物理性质的差异是由于组成两种物质的元素不同
D. C60是一种新型化合物
7. 将装有黑色粉末的试管(试管内不含氧气)加热后，有红色物质生成，同时产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。则黑色粉末是(　　)
A. 氧化铜 B. 木炭粉和二氧化锰
C. 木炭粉 D. 木炭粉和氧化铜
8. 如图是碳还原氧化铜的实验装置，下列相关说法错误的是(　　)
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中减少的质量可能等于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
9. 物质的结构决定物质的性质。观察如图示意图，回答问题：
(1)从宏观看以上四种物质都是由 组成。
(2)石墨可以导电，金刚石不能，从微观看石墨和金刚石的物理性质不同的原因是 。
(3)从物质分类的角度看，木炭不同于其他三种物质。前面三种属于 ，木炭属于 。
10. 经过化学知识的学习，我们可以初步认识到：化学反应的快慢、现象、生成物等与反应物的量有着密切关系。请各举一例说明：
(1)反应物的量不同，生成物可能不同 。
(2)反应物的量不同，反应现象可能不同 。
(3)反应温度不同，反应速率可能不同 。
当堂检测参考答案
1. B 2. C 3. B 4. D 5. D 6. B 7. D 8. D
9. (1)碳元素 (2)碳原子的排列方式不同 (3)纯净物 混合物
10. (1)碳在氧气中充分燃烧和不充分燃烧
(2)硫在空气和氧气中燃烧
(3)过氧化氢溶液在常温和加热的条件下分解速率不同