課題1金剛石、石墨和C60答案：(1)碳原子的排列方式不同(2)硬(3)軟(4)導電(5)潤滑劑(6)吸附(7)穩定(8)可燃(9)還原1碳的單質不同元素可以組成不同的單質，而同一種元素也可以組成不同的單質。幾種常見元素的不同單質如下表所示：常見元素碳元素氧元素磷元素形成的單質金剛石、石墨和C60氧氣和臭氧白磷和紅磷(1)金剛石、石墨、C60的性質及用途金剛石a物理性質：無色透明、正八面體形狀的固體，不導電，經加工琢磨后有奪目光澤，是天然存在最硬的物質。金剛石結構b用途：雕琢作裝飾品(鉆石就是金剛石雕琢成的)；制作鉆頭；制作玻璃刀、刻刀。石墨結構石墨a物理性質：深灰色、不透明的細鱗片狀固體，有金屬光澤，質軟，滑膩，導電性好，耐高溫。b用途：用于制鉛筆芯(不同型號的鉛筆芯，石墨含量不同，“B”值越大，石墨含量越高)、石墨電極、電刷、耐高溫的潤滑劑等。C60結構C60C60分子由60個碳原子構成，形似足球，很穩定。目前應用于材料科學、超導體等方面的研究。金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的，為什么物理性質差異這么大？因為碳原子的排列方式不同啊！(2)木炭、焦炭、活性炭和炭黑木炭主要是由石墨的微小晶體和少量雜質構成的，它具有疏松多孔的結構。焦炭、活性炭、炭黑等的構成和結構與木炭類似，通常稱為無定形碳。由于木炭、活性炭的結構疏松，因此它們具有吸附性。利用這種性質可以吸附氣體或溶液中的一些物質，可用作吸附劑，如木炭用來吸附食品工業里的色素和有異味的物質；活性炭用在防毒面具中吸附毒氣。釋疑點 吸附性是物理性質嗎吸附性是物質的物理性質，吸附過程是物理變化。吸附劑與物質的接觸面積越大，吸附能力越強。“碳”與“炭”有什么區別嗎？“碳”是元素名稱，指元素；“炭”是指,碳元素組成的部分物質，如木炭、活性炭等。(1)金剛石可作玻璃刀，因為__________________________________________________。(2)石墨可作電池里的電極，因為______________________________________________。(3)活性炭可用于防毒面具的濾毒罐里，因為____________________________________。(4)木炭能脫色，因為________________________________________________________。(5)石墨可作鉛筆芯，因為____________________________________________________。解析：考查碳單質的物理性質和用途。物質的特殊結構決定了它具有特殊的性質，具有什么樣的性質決定了它有什么用途。這一規律在化學學習中很有指導作用。答案：(1)金剛石的硬度極大，是天然存在最硬的物質(2)石墨具有良好導電性(3)活性炭有吸附性，可吸附毒氣(4)木炭具有疏松多孔結構，具有吸附性，可吸附色素，使一些有色物質脫色(5)石墨質軟，且呈灰黑色，在紙上劃過可留下痕跡2碳的化學性質分析碳的原子結構：，最外層電子數為4，既不易失電子，又不易得電子，所以常溫下碳的化學性質比較穩定，但隨著溫度的升高，碳能與許多物質發生反應。(1)碳的穩定性常溫下，單質碳的化學性質穩定，不易與其他物質發生反應，即使在日光照射或與空氣、水分等充分接觸，也不容易發生化學變化。如古代用墨書寫或繪制的字畫雖天長日久卻不褪色。書寫春聯時要用墨汁，填寫檔案或簽名時要用碳素筆，都利用了碳在常溫下化學性質的穩定性。(2)可燃性在點燃條件下，單質碳能在氧氣(或空氣)里燃燒，放出熱量，碳可作燃料。氧氣充足時，碳充分燃燒：CO2CO2氧氣不充足時，碳不充分燃燒：2CO22CO(3)還原性高溫下，單質碳能和某些氧化物反應，奪取這些氧化物中的氧，表現出還原性，像CuO失去氧一樣，含氧化合物里的氧被奪去的反應叫做還原反應。單質碳具有還原性，可作還原劑，用來冶煉金屬。碳跟氧化銅的反應：C2CuO2CuCO2用木炭還原氧化銅工業上，用焦炭和鐵的氧化物反應冶煉鐵：3C2Fe2O34Fe3CO2高溫下，單質碳還能與水、二氧化碳反應：CH2O(氣)H2COCCO22CO談重點 用木炭還原氧化銅的注意事項加熱固體，盛放固體的試管口都要略向下傾斜，其目的是防止加熱產生的水倒流回熱試管，使試管驟冷炸裂；實驗結束后，應該先將導管從澄清石灰水中取出，再停止加熱，以防止液體倒流回熱試管，使試管驟冷而炸裂。該反應的溫度要求很高，所以，常在酒精燈上加燈罩集中火焰。【例2】根據木炭還原氧化銅實驗(如下圖)填空：用木炭還原氧化銅(1)反應開始后，盛澄清石灰水的試管中觀察到的現象是____________，說明反應中有____________(填化學式)生成，被加熱的試管中發生反應的化學方程式是________________________________________________________________________。(2)反應完成后，把被加熱的試管里的粉末倒在紙上可以看到有__________色的銅，這是由于氧化銅發生了____________反應。(3)圖中的酒精燈上加一金屬網罩的作用是__________________________。(4)實驗結束時，應先____________，再____________，防止____________________。解析：木炭還原氧化銅的明顯現象是黑色氧化銅粉末變成亮紅色，產生能使澄清的石灰水變渾濁的氣體，所以澄清石灰水是檢驗二氧化碳的一種試劑，也是此類型題目中的提示點；酒精燈加網罩，目的是使火焰集中，提高溫度，該實驗要求溫度較高，如果有條件最好用酒精噴燈；因為實驗結束后試管里的溫度較高，若不先撤出導管，石灰水會倒流，使試管炸裂。答案：(1)澄清石灰水變渾濁CO2C2CuO2CuCO2(2)紅還原(3)使酒精燈的火焰集中，以提高溫度(4)將導管從石灰水中撤出熄滅酒精燈石灰水倒流使試管炸裂3正確認識碳元素與碳單質碳元素可組成不同的碳單質。常見的碳單質有金剛石、石墨、C60等。要正確理解元素與單質的關系，認識同種元素可形成多種單質的原因。(1)同種元素可組成不同單質不同種元素可組成不同單質，同種元素也可以組成不同的單質，如O2和O3，金剛石、石墨和C60等，都是由同種元素組成的不同單質。(2)碳原子排列方式不同，決定碳單質的物理性質不同物質的組成和結構決定物質的性質，物質的性質決定物質的用途。物質的結構、性質、用途關系密切。(3)只含一種元素的物質不一定是單質金剛石、石墨都是由碳元素組成的單質，二者混合后，雖然只含一種元素，但卻是混合物。即：同種元素組成的物質可能是單質，也可能是混合物，但一定不是化合物。(4)石墨轉化成金剛石是化學變化石墨在高溫、高壓的條件下可以轉化成人造金剛石，這一變化屬于化學變化，因為金剛石和石墨是不同物質。(5)碳單質的化學性質相同碳單質的物理性質不同，但其化學性質相同，常溫下性質穩定，都具有可燃性、還原性。【例31】(綜合題)下圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管結構示意圖，下列說法正確的是()A這四種物質都很軟，可作潤滑劑B這四種物質碳原子的排列方式相同C這四種物質完全燃燒后的產物都是CO2D這四種物質的結構中都是每個碳原子連接3個碳原子解析：A石墨是平面網狀結構，很軟，金剛石為空間網狀結構，硬度很大。B從圖中可看出四種物質的碳原子的排列方式明顯不同C四種物質都由碳原子構成，完全燃燒產物都是二氧化碳D金剛石中每個碳原子連接4個碳原子答案：C【例32】(綜合題)某物質經鑒定只含有一種元素，則該物質()A肯定是一種單質B可能是幾種單質組成的混合物C肯定是純凈物D可能是化合物解析：如把金剛石和石墨混合在一起，只含碳元素，但金剛石和石墨是不同單質，應屬于混合物；化合物含不同元素，該物質只含一種元素，絕對不可能是化合物。答案：B4氧化反應與還原反應以木炭和氧化銅反應為例：C2CuO2CuCO2(1)氧化反應、還原反應木炭奪取了氧化銅中的氧，生成了CO2，物質與氧發生的反應叫做氧化反應。氧化銅失去氧變成單質銅，這種含氧化合物里的氧被奪去的反應叫做還原反應。(2)氧化劑、還原劑氧化銅提供氧，使木炭發生氧化反應，提供氧的物質是氧化劑。木炭奪取了氧化銅中的氧，使氧化銅發生還原反應，得到氧的物質是還原劑。氧化劑、還原劑都是指反應物。(3)氧化性、還原性在反應中，物質供給氧的性質叫氧化性，如氧化銅具有氧化性；物質奪取氧的性質叫還原性，如木炭具有還原性。析規律 氧化還原反應規律還原劑有還原性，結合氧，發生氧化反應，如C；氧化劑有氧化性，失去氧，發生還原反應，如CuO。氧化反應和還原反應同時進行。【例41】(探究題)對于氧化還原反應的認識，下列說法錯誤的是()A對于同一個化學反應，不可能既是氧化反應又是還原反應B氧化還原反應可以從得氧失氧的角度研究化學反應C氧化劑是指能夠供給氧的物質，還原劑是指能夠得到氧的物質，它們指的都是反應物D在木炭還原氧化銅的實驗中，木炭發生了氧化反應，氧化銅發生了還原反應解析：氧化還原反應存在于同一個反應中，對于一個化學反應，它是氧化反應，就一定是還原反應，即有物質得氧，那就一定有物質失氧，反之也成立。答案：A【例42】(應用題)在化學反應3COFe2O32Fe3CO2中，下列說法正確的是()ACO在反應中得到了氧，具有氧化性，是氧化劑BFe2O3在反應中失去氧，具有還原性，是還原劑CCO發生了還原反應DFe2O3發生了還原反應解析：氧化劑是提供氧的物質，還原劑是得到氧的物質，故CO是還原劑，而Fe2O3是氧化劑；氧化劑提供氧，發生了還原反應，還原劑得到氧，發生氧化反應，故CO發生了氧化反應，而Fe2O3發生了還原反應。答案：D5