6.1 ：金刚石、石墨和C6

(共21张PPT)
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
第一课 时
1.用石头或小刀能把玻璃划开吗？试一试。那么用什么能划开呢？试一试。
实验探究 一
金刚石
金刚石和石墨的结构模型
金刚石的形状_________,颜色_________，状态_________，金刚石是天然存在最_________的物质，因此金刚石可以用来_________。又因为金刚石有璀璨夺目的光泽，所以又可以制成_______。
你手中的铅笔芯是由铅做的吗？除了能写字外还有那些用途？有猜想.

实验探究二
石墨能做铅笔芯，墨汁
应用 了石墨的哪些物理性质？用铁丝代替好吗？？
金刚石和石墨的结构模型
石墨的结构 , 颜色 ,状态———— ,石墨能制铅笔芯，因为————————。 石墨能做润滑剂，因为它有——性， 石墨能———————— 所以 又能用来做——————.
原因：木炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力。
用途：吸附食品和工业产品里的色素，也可以用来吸附有异味的物质
防毒面具
因为金刚石很硬，所以能做玻璃刀
因为石墨质软，所以能做铅笔芯
因为石墨滑腻，所以能做润滑剂
因为石墨能导电 ，所以能做电极、电刷
因为活性炭具有吸附性，所以做吸附剂和防毒面具
……
决定
无色透明、正八面体
加工琢磨有夺目光泽
最硬矿物质
无
划玻璃、钻头、切割大理石、装饰品
金刚石
石 墨
深灰色细鳞片固体
金属光泽
最软矿物质
良好
电极、铅笔芯、润滑等

外观

光泽
硬度
导电导热性
用途
讨论：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么物理性质会有很大的差异呢？

金刚石的结构
石墨的结构
金刚石和石墨物理性质差异较大的原因是：
碳原子排列方式不同。
金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构，所以坚硬
石墨的碳原子呈平面层状结构，层与层之间的作用力小，所以很软，能导电，有滑感。
C60的结构：
纳米碳管
1、北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输变电线路短路，这是利用了石墨的（　 ）
　A、可燃性　　　B、有金属光泽　　　
　C、导电性　　　D、润滑性
2、人们把活性炭放入红糖溶液中来制取白糖，这是利用活性炭的（ 　）
　A、导电性　　　B、可燃性　　　
　C、吸附性　　　D、不可溶性
Ｃ
Ｃ
3、下列关于石墨的性质和用途的说法中，不正确的是（　 ）
　A、熔点高，有滑腻感，可用于制润滑剂
　B、质软，在纸上划过留痕迹，可用于制铅笔芯
　C、有良好的导电性，可用于制干电池的电极
D、耐高温，可用于制作刻划玻璃的工具
D






6.1金刚石、石墨和C60课时提升训练
一、选择题(本题包括6个小题，共24分)
1.碳单质存在形式有多种，用途各不相同。下列各图中体现活性炭用途的是
(　　)

【解析】选D。本题主要考查碳单质的性质与用途。活性炭的用途主要是利用其吸附性吸附物质。净水器中用于净水体现了活性炭的用途。
2.日前，一种集观赏与空气净化于一体的工艺品炭雕(如图所示，主要成分是木炭)成为了家装的新宠。炭雕之所以能用于空气净化是源于它具有(　　)
A.稳定性　　　　　　 B.吸附性
C.可燃性 D.还原性
【解析】选B。木炭具有吸附性，可用于吸附一些有害气体，用于空气净化，所以炭雕之所以能用于空气净化是源于它具有吸附性，而不是稳定性、可燃性以及还原性。
3. “碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具有疏松多孔的结构。下列关于“碳海绵”性质的推测一定有错误的是(　　)
A.碳海绵有吸附作用
B.碳海绵是灰黑色固体
C.碳海绵易溶解于水
D.碳海绵燃烧会产生二氧化碳
【解析】选C。碳海绵具有疏松多孔的结构，故可能有吸附作用；其主要成分石墨烯和碳纳米管，都是碳的单质，故可能呈灰黑色，燃烧能生成二氧化碳，但碳不溶于水，故C推测错误。
【知识归纳】碳单质结构、性质与用途的关系
物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。
(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，因而可用来制铅笔芯、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，因此可用作吸附剂等。
4.下列关于碳单质的说法中正确的是(　　)
A.C60的相对分子质量为720
B.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成，结构相同
C.木炭具有还原性，常温下可以将氧化铜中的铜还原出来
D.石墨很软，可用于吸附有毒气体
【解析】选A。C60的相对分子质量=12×60=720；金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的，但由于碳原子的排列方式不同，则结构不同；木炭具有还原性，在高温下可以将氧化铜中的铜还原出来，常温下不能反应；石墨很软，但不具有疏松多孔的结构，即不具有吸附性。
5.科学家成功地利用精密仪器从石墨中分离出单层的石墨片，这是目前世界上人工制得的最薄的材料，如图所示。下列有关石墨片说法错误的是(　　)

A.石墨片是一种单质
B.石墨片与C60是同种物质，具有导电性
C.在一定条件下，石墨片可还原氧化铜
D.石墨片在氧气中完全燃烧的产物是CO2
【解析】选B。石墨片是由同种原子构成，即由同种元素组成的纯净物，是单质，A正确；石墨与C60是同种元素组成的不同单质，不是同种物质，石墨具有导电性，B错误；石墨由碳原子构成，具有和碳相同的化学性质，故在一定条件下，石墨片可还原氧化铜，C正确；石墨片在氧气中完全燃烧的产物是CO2，D正确。
6.碳可用于冶金工业，焦炭与氧化铁反应的化学方程式3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，有关该反应的说法正确的是(　　)
A.C具有氧化性
B.Fe2O3发生了还原反应
C.反应前后元素的化合价没有改变
D.反应前后固体质量不变
【解析】选B。在该反应中碳具有还原性，氧化铁发生了还原反应，铁元素与碳元素的化合价都发生了改变，反应后固体质量减少。
【拓展延伸】氧化反应与还原反应
(1)氧化反应与还原反应：从物质得氧、失氧角度对化学反应进行分类。物质与氧发生的反应叫做氧化反应，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
(2)氧化性与还原性：在反应中提供氧使其他物质发生氧化反应的性质叫氧化性，夺取氧使其他物质发生还原反应的性质叫还原性。
二、非选择题(本题包括3个小题，共26分)
7.(10分)根据碳与氧气的反应，回答下列问题：
(1)做“木炭的燃烧”实验时，将点燃的木炭放入燃烧匙，由上而下________(填“缓慢”或“迅速”)伸入盛有集满氧气的集气瓶中。
(2)碳不完全燃烧的化学方程式是2C+O22CO，该反应属于基本反应类型中的________反应。
(3)在相同温度和相同体积的条件下，气体压强与气体分子数成正比关系。将ag碳和bg氧气放入一恒容密闭容器中，在一定条件下恰好完全反应，相同温度下，测得反应前后容器内的气体压强分别为p1、p2。如果p1【解析】根据已知信息，在相同温度和相同体积的条件下，气体压强与气体分子数成正比关系，测得反应前后容器内的气体压强分别为p1、p2。如果p1　　　　　　　　　C　+　O2CO2
气体分子个数比： 1　∶ 1
碳和氧气的质量比：3　∶ 8
　　　　　　　　　2C　+　O22CO
气体分子个数比： 1　∶ 2
碳和氧气的质量比：3　∶ 4
前者反应前后气体分子数不变化，则反应前后容器内的气体压强不变化；后者反应前后气体分子数增多，则反应前后容器内的气体压强增大。故只有当只生成一氧化碳或一氧化碳与二氧化碳的混合物时，即
3/8答案：(1)缓慢　(2)化合　(3)3/88.(10分)某同学设计一个实验，证明氧化铜中含有氧元素，并测定氧化铜中氧元素的质量分数，实验装置如下图。

(1)实验时要先进行的操作是__________________________________________。
(2)实验中看到盛放澄清石灰水的烧杯中出现的现象是____________________，
原因是_____________________________________________________________。
(3)实验中通入的气体是纯净干燥的N2，说出不用空气的理由：
①_________________________________________________________________；
②_________________________________________________________________；
实验中也不能用潮湿的氮气的原因是___________________________________。
(4)如用4 g氧化铜与碳充分反应，测得石灰水增重1.1 g，则氧化铜中氧元素的质量分数为_______________________________________________________。
【解析】(1)为避免管内空气对实验结果的影响，实验时应用性质稳定的氮气把管内空气全部排出；(2)在加热条件下，木炭粉与氧化铜发生反应生成的二氧化碳排出而被澄清石灰水吸收，可观察到澄清石灰水变浑浊；(3)若实验过程中通入空气，空气中的氧气与灼热的木炭粉反应生成二氧化碳、空气中的二氧化碳都能与烧杯中澄清石灰水发生反应，影响木炭粉与氧化铜反应生成二氧化碳的检验与测定；潮湿氮气中的水分影响澄清石灰水质量的变化，使数据不准确而造成测定结果有误差；(4)测得石灰水增重1.1 g，即充分反应后生成二氧化碳的质量为1.1 g；生成的1.1 g二氧化碳中氧元素的质量=1.1 g××100%=0.8 g，氧化铜中氧元素的质量分数= ×100%=20%。
答案：(1)通入氮气，排尽管内空气
(2)变浑浊　木炭粉和氧化铜发生反应产生二氧化碳
(3)空气中含有二氧化碳，影响实验结果
空气中的氧气会和木炭粉反应也产生二氧化碳
潮湿氮气中的水分影响澄清石灰水质量的变化，使结果有误差
(4)20%
9.(6分)将木炭粉和CuO的混合物隔绝空气加热，使之恰好完全反应，冷却后称量发现固体质量比原来少了4.4 g，求生成Cu多少克？原混合物中木炭粉与CuO的质量比为多少？
【解析】根据质量守恒定律，固体质量减少是因为生成了CO2气体，即生成CO2的质量为4.4 g，再根据化学方程式的计算，求出生成Cu的质量。由于木炭粉和CuO恰好完全反应，故两者的质量比即为化学方程式中两者反应的质量比。
设生成Cu的质量为x。
C　+　2CuO2Cu　+　CO2↑
12 160 128 44
x 4.4 g
，x=12.8 g
木炭粉和CuO的质量比为12∶160(或3∶40)时，二者才能恰好完全反应。
答案：12.8 g　12∶160(或3∶40)(计算过程见解析)




PAGE












课题1 金刚石、石墨和C60
第一课时 碳的单质导学案
【学习目标】
1、 了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。
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。
【学习重点】 金刚石和石墨的物理性质和用途
【学习难点】 同一种元素可以组成不同的物质
课前预习
1、元素是组成物质的基本成分，氢气由 组成，氧气由 组成，水由 和 组成，氧气和臭氧都是由 组成，但是它们是两种不同的物质。
2、市场出售的净水器很多都是利用 来吸附水中的杂质，除去异味。
3、透明的金刚石、灰色的石墨和足球状的C60都是由 组成的单质，但是由于它们的 方式不同，因此它们的性质存在着差异。
课内探究
自主学习
1、 观察课本104页图6-1，分别用玻璃刀和削铅笔的小刀刻画玻璃，你能说出为什么小刀不能切割玻璃而玻璃刀能吗？
2、 观察课本104图6-2中石墨的结构，摸一摸你手中不同型号的铅笔芯的粉末，你有什么感觉？
合作交流
1、用碳棒做一做导电性实验。
2、填写下表。
组成 元素 颜色 状态 硬度 导电性 润滑性 用途
金刚石
石墨

3、在烧杯中注入约45毫升蒸馏水，加入少许红墨水至呈现浅红色为止，将其均分到三个小锥形瓶中，向其中一个小锥形瓶中加入0.5克干燥的块状木炭，一个小锥形瓶中加入0.5克干燥的粉末状木炭，充分振荡后过滤，比较三个锥形瓶中的颜色变化。
精讲点拨
1、 金刚石中的碳原子构成了连续的、坚固的骨架结构，所以金刚石是自然界最坚硬的固体，熔点高达3550。C,并且不导电。
2、 石墨中的碳原子形成正六边形蜂窝状的平面层状结构，层与层之间容易滑动，所以石墨具有润滑性可以做润滑剂，质软，还具有优良的导电性。熔点高达3652。C。
3、 木炭是石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。它的吸附能力与其表面积有关，表面积越大，吸附能力越强。活性炭是木炭在高温下用水蒸气处理得到的产物，吸附能力比木炭强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，自来水厂用其来吸附水中的杂质，糖厂用其来脱色制取白糖。
4、 近年来科学家们又发现了一些新的以单质形式存在的碳，如C60、布基管、布基洋葱等，它们都是有碳元素构成的不同单质。由此可见，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。
有效训练
1、下列各组物质是同一种物质的是（ ）
A．红磷和白磷 B．氧气和臭氧
C．金刚石和石墨 D．氧气和液氧
2、下列说法正确的是（ ）
A．金刚石、石墨和C60是同种物质
B．金刚石、石墨和C60的物理性质不同，是由于它们的碳原子排列方式不同
C．金刚石、石墨和C60都是由原子构成的
D．由石墨制成金刚石是物理变化
３、下列变化属于化学变化是（ ）
A．混有红棕色NO2的空气通过活性炭后红棕色消失
B．石墨导电
C．石墨在一定条件下转化成金刚石
D．氢气液化
４、下列说法正确的是（ ）
A．一种元素只能形成一种单质 B．一种元素可能形成几种单质
C．同种元素组成的不同种单质性质相同 D．由碳元素形成的单质都是黑色的
５、下列说法正确的是（ ）
A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的，所以两者混合在一起形成的是纯净物
B．金刚石和石墨的物理性质的差异是由于两物质的组成元素不同
C．现已发现了109种元素，所以现在共有109种单质
D．石墨能导电，木炭有吸附能力
６、木炭具有很强的吸附性，这是因为（ ）
A．木炭比木材轻 B．木炭不溶于水
C．木炭具有疏松多孔的结构 D．木炭不易跟其它物质发生化学反应
７、.最近科学家确认，存在着一种具有空心，且类似足球结构的分子N60，这一发现将开辟世界能源的新领域。下列关于N60的说法不正确的是（ ）
A.N60是一种化合物??? B.N60的相对分子质量为840
C.N60属于单质??????? D.N60这种物质是由氮原子构成的
８、下列关于碳单质用途的叙述中，错误的是（ ）
① 橡胶里添加炭黑能增加耐磨性；② 干电池里的碳棒是石墨制成的
③ 电冰箱除味剂是活性炭；④ 防毒面具用焦炭吸收有毒气体
⑤ 制糖工业用炭黑来吸附有色物质；⑥ 金刚石能刻划玻璃
A.②①③ B.②③④ C.③④ D.④⑤
课后延伸
１、下列四种用途中，有一种使用的原理不相同的是（　　）
Ａ.冰箱中放入去味剂　　　Ｂ．制糖工业中用活性炭
Ｃ．用石墨做铅笔时加黏土　Ｄ．滤毒罐中加入活性炭
２、当今科学家已经分离或合成出 Ｃ２８、 Ｃ３２、 Ｃ５０、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６····C５４０等系列物质。（已知碳的相对原子质量为12）
（1）以C６０为例，它在物质分类中应属于碳的 （填“单质”或“化合物”），其相对分子质量为 。
(2)上述系列物质有相似之处，其原因是它们的 相同；性质也有不同之处，是因为它们的 不同。
3、已知有一种硅的单质也有与C60相同原子数和类似的结构，有科学家尝试把C60的一个分子放进硅的一种单质的一个分子中，反应形成一种新型分子，该分子的化学式是____________________________。
4、电冰箱是现代生活中必备的家用电器但使用久了，里面会产生难闻的异味长时间），再不使用水和洗洁净洗刷的情况下，你如何除去？（试一试，看需要多长时间）
。
5、 随着科学技术的发展，碳单质的用途越来越广，收集有关碳单质用途的知识，与同学们交流。

6、




PAGE






第六单元 碳和碳的氧化物课 题1 金刚石 石墨 C60（第1课时）
教学目标：
1.会说出金刚石和石墨的物理性质和用途，指明金刚石、石墨和C60都是由碳元素形成的单质
2. 会解释出木炭、活性炭的吸附性
3 . 通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，能够说明物质结构、性质和用途之间的关系
重点：
1.金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。
2.物质的结构、性质和用途之间的关系
教法：“321”教学模式 学法：比赛学习
教学步骤
一、导入新课
什么是单质？请列举几种常见的单质，你认为一种元素能形成多种单质吗？这就是我们今天将要学习的内容。
二、自主学习阅读课本第104-106页内容，回答以下问题:
1 、
金刚石 石墨
物理性质[来源:Z_xx_k.Com] 外观[来源
光泽
硬度
导电性
用途
2、实验[6—1 ]你观察到了什么现象？木炭 和活性炭为什么可以做吸附剂？

3、碳元素除了组成金刚石和石墨外，你知道还能组成哪些单质吗 ？

4.防毒面具的滤毒罐内填充的是什么物质？
5. C60是单质还是化合物？

三、合作探究
1、金刚石和石墨是同一种物质吗？由石墨制造金刚石是物理变化还是化学变化？

2、一种元素只能组成一种单质吗？这些碳单质的性质和用途为什么不同？




四、课堂检测
1、金刚石、石墨的化学性质相似，物理性质却有很大的差异，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． 它们是由不同的原子构成的 D． 构成它们的原子排列不同
2、下列由同种元素组成的不同单质是（ ）
　A．二氧化碳和干冰 B．金钢石和石墨
C．氧气和臭氧D．氢气和液氧
3、铅笔芯的主要成分是（ ）
A．铅　 B．石墨　 C．碳黑 D．木碳
4、测得某物质中只含有碳元素，这种物质 ( )
A．一定是一种单质 B．一定是石墨 C．可能是二氧化碳
D. 可能 是一种单质，也可能是几种碳的单质的混合物
5、同一种元素可以组成不同种单质。碳单质有 、 和 等，其中 是天然存在的最硬的物质， 是最软的矿物之一，它们的性质差异是因为 ，由此可知 决定物质的性质。

五、课堂小结这节课通 过对比分析、实验，从结构、性质和用途三个方面介绍了同种元素形成的单质。你们能发现这三者之间的关系吗？【结构（ ）性质，性质（ ） 用途；反之，用途（ ）性质，性质（ ）结构】
六、布置作业
1、最近科学家制得一种新的分子，它是由碳元素组成的，具有空心的类似足球状结构的一种分子，化学式是C60。下列说法中不正确的是（ ）
A. C60是一种新型的化合物 B. C60和石墨是不同的碳单质
C. C60是一种新的碳单质 D. C60的相对分子质量是720
2.以下用途是利用碳在常温下化学性质稳定的是（ ）
A.木炭在冶金工业上可以炼铁 B.木炭可以作燃料
C.石墨作铅笔芯 D.木头做的电线杆埋入地下的部分烧焦
3.用石墨制取人造金刚石 是物理变化还是化学变化?为什么？(微观解释)

七、课后反思











6.1金刚石、石墨、C60
课堂达标训练
题组一 碳单质的组成、结构和物理性质
1.现在中考实行网上阅卷，考生答题时必须用2B铅笔填涂答题卡。2B铅笔芯的主要成分是(　　)
A.木炭　　　　B.石墨　　　　C.焦炭　　　　D.铅
【解析】选B。铅笔芯是石墨和泥沙的混合物，而不是铅制的，此题迷惑性较大。
2.下图是金刚石、石墨、C60的结构示意图。它们的化学性质相似，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.金刚石、石墨、C60由不同种原子构成
C.构成它们的原子数目不同
D.金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同
【解析】选D。根据图示可知金刚石、石墨、C60的原子排列方式不同，这是造成金刚石、石墨、C60的物理性质有很大差异的主要原因。
3.下列说法正确的是(　　)
A.目前人们已经发现的元素数量与其组成的单质数量相同
B.只含有一种元素的物质一定是纯净物
C.金刚石、石墨和C60都是由碳原子构成的
D.金刚石和石墨都是碳元素组成的单质
【解析】选D。金刚石和石墨都是由碳元素组成的，所以同种元素可以组成不同的单质，A、B的说法都不正确，D说法正确；金刚石、石墨是由碳原子构成的，而C60是由分子构成的，C说法不正确。
4.用爆炸法生产金刚石是某工业技术院化学研究所发明的。因为在炸药爆炸的瞬间，可以产生40万个大气压的超高压和5 000℃的超高温，爆炸时产生的超高压和超高温条件应该说完全可以“压”出金刚石。科研人员把装有炸药和碳粉的钢制敞口容器，沉入一个直径8 m、深约5 m的混凝土制成的水槽内，在爆炸时，其中的碳粉就基本上处于缺氧的条件下，让炸出的金刚石自然沉淀。请同学们结合上述材料回答下列有关问题：
(1)下列叙述不属于金刚石用途的是________。
A.用来裁玻璃
B.琢磨成璀璨夺目的钻石
C.作润滑剂
D.用作钻探机钻头
(2)该研究所科研人员用来制金刚石的原料是________(填“碳粉”或“石墨”)，所发生的变化属于________(填“物理”或“化学”)变化。
(3)为什么科学家使碳粉处于缺氧的条件下发生转化？__________。
(4)中国科学技术大学的化学家在440℃和高压下，利用金属钠与二氧化碳作用得到了金刚石和碳酸钠，且金刚石的颗粒有望达到宝石级大小。请写出这一反应的化学方程式：__________________。
【解析】(1)金刚石的最大用途体现在它的硬度大，可用作钻探机钻头和裁玻璃，又因其璀璨夺目且常温下性质稳定常用作装饰品钻石。(2)根据资料可知科研人员用来制金刚石的原料是碳粉，因碳粉和金刚石的结构(即碳原子排列方式)不同，它们属于两种不同碳单质，因此用碳粉制造金刚石属于化学变化。(3)科研人员是在缺氧条件将碳粉“炸”成金刚石的，因没有氧气，碳粉无法变成CO2或CO。(4)该反应的反应物是钠和二氧化碳，生成物是金刚石(碳)和碳酸钠，根据化学方程式书写步骤完成书写并配平。
答案：(1)C　(2)碳粉　化学
(3)单质碳在高温下极易与氧气反应生成CO2或CO，不可能制出金刚石
(4)4Na+3CO2C(金刚石)+2Na2CO3
5.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。

【解析】由于木炭具有吸附性，会吸附红棕色的二氧化氮气体，气体的颜色会变浅，同时由于气体被吸附，瓶中的压强会减小，在大气压的作用下，漏斗中的液面会上升。
答案：变浅　上升　吸附　小于
【拓展延伸】木炭与活性炭的吸附性
木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力，其中孔隙越多，跟气体或溶液的接触面积越大，吸附能力越强，吸附过程属于物理变化。
活性炭是木炭经过水蒸气高温处理而得到的，因此，活性炭具有更大的表面积，它的吸附能力比木炭还要强，防毒面具里的滤毒剂、制糖工业的脱色剂利用的都是活性炭。
题组二 单质碳的化学性质
1.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。工业上通过以下反应将自然界中的二氧化硅(SiO2)转化为硅：SiO2+2CSi+2CO↑，下列分析正确的是(　　)
A.二氧化硅发生了氧化反应
B.碳发生了还原反应
C.碳具有还原性
D.碳具有氧化性
【解析】选C。在该反应中，SiO2失去氧变成Si，发生了还原反应；SiO2提供氧，具有氧化性；碳与氧结合会变成CO，发生了氧化反应，碳具有还原性。
2.两份质量相等的碳，一份与足量的氧气完全反应生成二氧化碳，另一份与氧气反应全部生成一氧化碳。则前者与后者消耗的氧气的质量比为(　　)
A.3∶4 B.3∶8 C.2∶1 D.1∶2
【解析】选C。从化学方程式可以看出：
C　+　O2CO2
12 ∶ 32
2C　+　O22CO
24 ∶ 32(即12∶16)
因此等质量的碳前者消耗的氧气是后者消耗的氧气的2倍，其质量比为2∶1。
【方法归纳】推导法在化学计算中的应用
(1)推导法又称讨论法，是根据基本概念、化学原理和物质的性质应用已知条件进行分析、推理的一种解题方法。其特点是解题的结果常有几种可能性，必须通过全面分析，一一列举它的每种可能性，再根据已知条件进行检验，确定正确结果。
(2)解这类题的要点。
①正确分析所发生的化学反应；②依据有关化学方程式和数据进行过量判断或划分取值范围；③确定在不同取值范围内所对应的产物或反应混合物的成分；④进行必要的计算求解。讨论法要有足够的根据，并紧扣题意。
3. “炭火烧烤”是许多同学喜爱的食物，其原理是利用木炭燃烧的高温来烤熟食物，木炭燃烧反应的化学方程式是__________________。
冬天，在门窗紧闭的房间里吃“烧烤”容易发生的危险是________________。
如果在红热的木炭上撒一些红棕色氧化铁粉末，可能发生反应的化学方程式是____________________________________________________。
【解析】根据碳充分燃烧和不充分燃烧以及木炭的还原性来分析解答。木炭充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，一氧化碳有毒；在高温的条件下，碳能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳。
答案：C+O2CO2　CO中毒
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
4.激光打印机是常见的办公用品，它所用墨粉的主要成分是极细的碳粉。
(1)碳粉不具有的性质是________(填序号)。
A.黑色　
B.易溶于水
C.可燃性
D.常温下稳定
(2)将碳粉与氧化铜混合后加强热，发生反应的化学方程式为____________，
该反应中碳表现出________(填“氧化”或“还原”)性。
【解析】(1)碳粉是黑色的，难溶于水，常温下稳定，在点燃时能燃烧具有可燃性。所以B不正确，A、C、D正确；(2)在高温条件下，碳粉与氧化铜反应生成了铜和二氧化碳，发生反应的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑；在反应中碳夺去了氧化铜中的氧，与氧结合生成二氧化碳。该反应中碳表现出还原性。
答案：(1)B　(2)C+2CuO2Cu+CO2↑　还原
5.用木炭还原氧化铜的实验如图。

(1)试管①的管口略向下倾斜的原因是__________________。
(2)继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质，请你写出石灰水变浑浊的化学方程式：___________________。
(3)停止加热时，应先将导气管从试管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_______________。
(4)a处排出的气体中，除没有排净的空气和没有被完全吸收的带有水蒸气的二氧化碳外，还含少量的__________________(填化学式)。
【解析】(1)试管①中的药品含有水分，受热时会变成水蒸气，且在试管口冷凝成小水滴，若试管口向上倾斜，小水滴会回流到试管底，使试管炸裂；(2)澄清石灰水能与二氧化碳反应生成不溶于水的碳酸钙，因此会出现浑浊现象；(3)导管从溶液中撤出后先用弹簧夹夹紧橡皮管，是为了防止石灰水倒流进入试管①，使试管炸裂并防止空气进入试管①使生成的铜重新被氧化；(4)碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，故a处排出的气体可能含CO。
答案：(1)防止冷凝水回流到试管底，使试管炸裂
(2)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
(3)防止石灰水倒流进入试管①，使试管炸裂并防止空气进入试管①，把生成的铜氧化　(4)CO
6.某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图的探究：

【猜想】把氧化铜还原成铜的物质是Ⅰ石墨；Ⅱ________。
【实验】用天平称量1.5 g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裹，按上述操作步骤实验，黑色粉末________，那么猜想Ⅱ不成立。
【结论】石墨棒能把氧化铜还原成铜，该反应的化学方程式为____________。
【改进】把石墨棒换成铝粉重复上述操作，又获成功。那么称取等量的铝粉并进行同样的操作，其目的是__________________________________________。
该反应的化学方程式为____________________________________。
【拓展】如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好，联想在空气中灼烧的铁丝不能燃烧，而铁粉能燃烧，其原因是________________。
【解析】【猜想】给出的物质中有氧化铜、石墨棒和铝箔，因此能还原氧化铜的物质就从石墨和铝箔进行猜想；
【实验】氧化铜是黑色的粉末，被还原以后生成的铜粉是红色的，如果猜想Ⅱ不成立，则看不到黑色粉末变红的现象；
【结论】石墨的组成元素是碳，碳和氧化铜在高温的条件下能反应生成铜和二氧化碳，据此写出反应的化学方程式：2CuO+C2Cu+CO2↑；
【改进】设计实验要称量等质量的铝粉，是采用了控制变量法，铝和氧化铜在高温的条件下能反应生成氧化铝和铜，据此写出反应的化学方程式并配平：2Al+3CuOAl2O3+3Cu；
【拓展】铁丝在空气中不能燃烧而铁粉能燃烧，说明反应物的接触面积(或物质形状)影响反应速率(或反应物间的接触面积大，反应速率快)。
答案：铝箔　不变红　2CuO+C2Cu+CO2↑　对比实验(或控制变量法)　2Al+3CuOAl2O3+3Cu　反应物的接触面积(或物质形状)影响反应速率(或反应物间的接触面积大，反应速率快)
7.如图是木炭还原氧化铜的探究实验装置

【提出问题】木炭还原氧化铜产生什么气体？
【提出猜想】产生的气体有三种情况：
①CO；②CO2；③____________________。
【设计方案】实验前后分别对试管和烧杯里的物质进行称量，数据如下：
称量对象 反应前质量 反应后质量 质量差
试管+固体混合物 M1 M2 Δm1即(M1-M2)
烧杯+澄清石灰水 M3 M4 Δm2即(M4-M3)
(1)若Δm2=0，说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收，则猜想________成立。
(2)若猜想②正确，理论上Δm1与Δm2的关系是：Δm1______Δm2(填“>”“<”或“=”)。
【实验并记录】实验得到的数据如下表：
称量对象 反应前质量 反应后质量 质量差
试管+固体混合物 69.8 g 65.4 g Δm1
烧杯+澄清石灰水 118.8 g 122.6 g Δm2
用以上实验数据分析，结果应该是猜想______________成立。
【反思与评价】经查阅资料知道：木炭还原氧化铜产生CO2气体，该反应的化学方程式为___________________。
【解析】结合题示信息可以推测木炭还原氧化铜产生气体的第三种情况是CO和CO2的混合物；如果反应前后盛有澄清石灰水的烧杯质量不变，说明没有CO2生成，则猜想①成立。若猜想②正确，说明试管+固体混合物的减少质量等于烧杯+澄清石灰水增加的质量，即Δm1=Δm2。分析表中的数据可知，试管与固体混合物减少的质量大于烧杯与澄清石灰水增加的质量说明产生的气体未全被石灰水吸收，故推断有CO和CO2产生，故猜想③成立。
答案：【提出猜想】③CO和CO2
【设计方案】(1)①　(2)=　【实验并记录】③
【反思与评价】C+2CuO2Cu+ CO2↑




PAGE