第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 金刚石、石墨和C60（讲学）
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知道金刚石和石墨的物理性质和主要作用与功效。
了解碳单质的化学性质
了解不一样的元素可以组成不一样的单质，同一种元素也可以组成不一样的物质
以人类对碳单质的认识为例，引导学生形成“科学是进步”的看法
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1.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但因为它们的原子排列方法不同,因此它们的性质存在着差异。
2.金刚石是天然存在的最硬的物质。石墨非常软,有滑腻感,具备优良的导电性能。
3.因为木炭具备疏松多孔的结构,因此它具备吸附能力,可以吸附一些食品和工业商品里的色素,也可以用它来吸附有异味的物质。防毒面具里的滤毒罐是借助活性炭来吸附毒气的。
4.C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,这种足球结构的碳分子非常稳定。
5.碳的化学性质:在常温下,碳的化学性质不活泼。当碳不充分燃烧的时候,生成一氧化碳,同时放出热。其燃烧的化学方程式为:2C+O2
2CO;当碳充分燃烧的时候,生成二氧化碳,同时放出热。其燃烧的化学方程式为:C+O2
CO2。木炭与氧化铜反应的化学方程式为:2CuO+C
2Cu+CO2↑。
6.含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫做还原反应。木炭具备还原性,因此单质碳可用于冶金工业。
要点1、碳单质的类型和物理性质
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碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）
（1）金刚石（C）为正八面体形状的固体,它无色、透明、不导电,是__________,用于雕琢后作装装饰品、钻探机的钻头、玻璃刀的刀头等。
（2）石墨（C）是最软的矿物之一，深灰色，具备金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的电刷、做固体润滑液等
（3）无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.
（4）C60（也叫“足球碳”）：C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,其相对分子水平为720。它形似足球,这种足球结构的碳分子性质稳定,质脆,导电、导热性差,可应用于材料科学、超导体等
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1、碳单质物理性
质差别是什么原因为碳原子的排列顺序不同。金刚石中碳原子排列呈正四面体结构，石墨中碳原子排列呈片层结构，C60中碳原子排列呈足球状结构。
2、无定性碳
活性炭、木炭具备强烈的吸附性，木炭可用于食品、工业商品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱
色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里可以增加汽车轮胎的耐磨性。
3、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,但组成单质的碳原子排列方法不同,结构就不同,所以物理性质有非常大差异
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【考试试题示例】
1、下列物质的作用借助其化学性质的是
A.N2作填充剂 B.金刚石作钻头 C.干冰作制冷剂 D.天然气作燃料
【答案】A、D
【分析】N2作填充剂借助的是N2的性质稳定、不活泼这一化学性质;金刚石作钻头借助的是金刚石是天然存在的最硬的物质这一物理性质;干冰可作制冷剂借助的是干冰升华吸热这一物理性质。天然气作燃料借助的是甲烷的可燃性,是一种化学性质。
2、防毒面具的滤毒罐中用来吸附毒气的物质是
A.炭黑 B.活性炭 C.木炭 D.石墨
【答案】B
【分析】相比较而言,活性炭的吸附能力最强,所以应用于滤毒罐中的吸附剂一般是活性炭。
3、碳家族中,C60的分子结构形似足球。关于C60的说法中,错误的是
A.它是一种单质 B.每一个C60 分子由60个碳原子构成
C.它与金刚石是同一种物质 D.它完全燃烧后的产物是CO2
【答案】C
【分析】C60是由碳元素组成的一种单质;一个C60分子由60个碳原子构成;碳的单质有金刚石、石墨、C60等,它们是由碳元素组成的不同单质,完全燃烧都生成CO2,故选C。
要点2、碳单质的化学性质
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1.__________,受日光照射或与空气、水分接触都不容易发生化学反应。
2.可燃性,见下表。
氧气充足时 | 碳与充足的氧气在加热或点燃的条件下反应生成二氧化碳,其化学方程式为:C+O2 |
氧气不充足时 | 碳与不充足的氧气反应生成一氧化碳,放出热量,其化学方程式为:2C+O2 |
CO2,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 3.还原性,见下表。
实验 用品 | 铁架台、试管、酒精灯、带导管的橡胶塞、火柴、药匙、木炭粉末、氧化铜粉末、澄清石灰水 |
实验 原理 | 2CuO+C |
实验 装置 | |
实验 步骤 | 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺入试管,并将试管固定在铁架台上 试管口装有通入澄清石灰水的导气管,用酒精灯加热混合物几分钟 先撤出导气管,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上,察看现象 |
实验 现象 | 试管中的黑色粉末状固体在加热后变成了红色,澄清石灰水变浑浊 |
实验 点拨 | 试管口要略向下倾斜,以预防水蒸气冷凝回流到试管底部,使试管炸裂 加热试管时,应先将试管预热,再固定在盛药品的底部加热,以预防试管受热不均而炸裂 实验结束后,先撤导管再熄灭酒精灯,以预防石灰水倒吸入试管中,引起试管炸裂 |
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【考试试题示例】
炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品,其主要成分是木炭。下列说法中错误的是
A.炭雕作为艺术品可以长久保存
B.炭雕能吸附室内微量的有害气体
C.摆设炭雕需要离得远远的火种
D.将炭雕的下脚料研成粉末,与氧化铜粉末共热,不可以发生反应
【答案】D
【分析】炭雕的主要成分是木炭,是碳单质。碳在常温下化学性质稳定,所以炭雕可以长久保存;木炭具备吸附能力,因此可以吸附室内微量的有害气体;单质碳具备可燃性,因此摆设炭雕需要离得远远的火种;单质碳具备还原性,在高温下能与氧化铜反应。
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1、【2018年广州中考化学考试试题】下列有关金刚石、石墨的说法正确的是（ ）
A．都是由碳元素组成 B．都是黑色固体 C．都能导电 D．硬度都非常大
【答案】A
【分析】A．金刚石、石墨都是由碳元素组成，是碳的两种不同单质，正确； B．石墨是黑色固体，金刚石是无色透明的晶体，错误；C．石墨能导电，金刚石不可以，错误； D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，石墨是自然界中硬度最小的物质，错误。故选A。
2、【2018年湖北宜昌中考化学考试试题】在一密闭的容器中，肯定水平的碳粉与过量的氧气在点燃的条件下充分反应,容器内各有关量与时间的对应关系正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【分析】肯定水平的碳粉与过量的氧气在点燃的条件下充分反应生成二氧化碳。A、气体的分子数不变，C＋O2 
CO2，故A正确；B、气体的水平应增加，故B错误；C、氧气是过量的，固体水平最后应变为零，故C错误；D、任何一个化学反应都势必遵循水平守恒定律，故D错误。
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1、有关C+2CuO
2Cu+CO2↑的反应,下列说法正确的是
A.CuO具备还原性 B.C发生了还原反应
C.反应前后氧元素的化合价没改变 D.反应前后固体水平不变
【答案】C
【分析】物质得氧发生氧化反应,即C发生氧化反应,具备还原性;物质失氧发生还原反应,即CuO发生还原反应,具备氧化性;反应前CuO中的O为-2价,反应后CO2中的O仍为-2价;反应前固体水平是CuO和木炭水平之和,反应后生成气体CO2,固体水平是Cu的水平,即固体水平降低。
2、李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜,反应的化学方程式为:C+2CuO
2Cu+CO2↑
他联想到单质碳的一些化学性质,觉得在该实验中还或许会有CO产生。
查阅资料:CO气体能使浸有磷钼酸溶液的黄色氯化钯试纸变蓝色。
实验验证:
点燃A处酒精灯,数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红,该红色物质是__________。
装置B中发生的实验现象是__________,该反应的化学方程式是__________。
C装置中浸有磷钼酸溶液的黄色氯化钯试纸变蓝色,说明有__________气体生成,证明李洋同学是判断是正确的。
实验深思:
李洋同学对CO产生是什么原因进行了剖析:①缘由一:木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应产生CO;②缘由二:反应C+2CuO2Cu+CO2↑中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应,产生了CO;③缘由三:……
请你从缘由1、缘由二中选择其一,用化学方程式表示存在此缘由的化学反应原理__________。
在设计装置时还要考虑环保原因,因此要在装置C处添加__________装置。
【答案】Cu或铜石灰水变浑浊;Ca2+CO2
CaCO3↓+H2O
COC+CuO
Cu+CO↑或CO2+C2CO尾气处置或点燃尾气或尾气采集
【分析】 依据反应信息“C+2CuO2Cu+CO2↑”,则红色物质是Cu;CO2能使澄清石灰水变浑浊,缘由是生成不溶于水的CaCO3沉淀;由于CO气体能使浸有磷钼酸溶液的黄色氯化钯试纸变蓝,说明有CO气体生成;缘由一是木炭与CuO反应生成Cu和CO,缘由二是木炭与生成的CO2反应生成CO;为了预防CO扩散到空气中污染空气,可增加采集装置或燃烧掉CO。
