6.1金刚石、石墨和C60-2023-2024学年九年级化学人教版上册

第六单元 碳和碳的氧化物 6.1金刚石、石墨和C60 一．碳的单质 1.同种元素可以组成不同的单质 不同种元素可以组成不同的单质，如氢气由氢元素组成，氯气由氯元素组成；同种元素也可以组成不同的单质，如金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的不同单质。 注意：①同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物。如金刚石和石墨、O2和O3、红磷和白磷混合在一起是混合物。②同种元素组成的不同单质，物理性质不同，化学性质基本相同，且可以相互转化，该变化是化学变化。如：C(石墨) C（金刚石）高温、高压 催化剂 2.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途 结构 性质 用途 金刚石 （C） 正八面体结构 质硬（天然存在的最硬物质） 作钻头、刻刀 无色透明，璀璨夺目（研磨后） 作装饰品 石墨（C） 平面层状结构 有滑腻感，质软（最软的矿物之一） 作铅笔芯、润滑剂 熔点高 作高温润滑剂 有优良的导电性 作电极 C60 形似足球 结构稳定，具有特殊的物理和化学性质 可广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物领域 C60分子是一种由60个碳原子构成的分子 决定 反映 决定 反映 结构 性质 用途 注意：金刚石和石墨的物理性质差异很大的原因是分子构成不同× 原因是碳原子的排列方式不同 3.木炭和活性炭 木炭、焦炭、活性炭和炭黑等的主要成分是碳单质，结构与石墨类似，统称“无定形碳”（没有固定的几何外形）。 注意：碳和炭的区别元素名称，用于表明碳元素、碳单质和含碳化合物 物质名称，且物质的主要成分是碳单质 1． 探究木炭、活性炭的吸附性（教材P107实验6-1） 实验操作 在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻震荡锥形瓶 实验现象 水由红色逐渐变浅至无色 实验分析 木炭具有疏松多孔的结构，色素被吸附在孔的表面 实验现象 木炭（或活性炭）具有吸附能力（或吸附性） 2.木炭和活性炭的性质和用途 结构与性质 用途 木炭 木炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性。活性炭的吸附性更强活性炭结构孔内表面积比木炭大。吸附能力与物质的表面积有关，表面积越大，吸附能力越强。 吸附一些食品和工业产品里的色素，吸附有异味的物质 活性炭 制糖工业脱色，城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理，吸附装修产生的有害气体等 二．单质碳的化学性质 1.常温下碳的稳定性 碳原子最外层有4个电子，既不容易得到也不容易失去电子， 所以常温下碳的化学性质不活泼。 注意：碳的化学性质不活泼×——常温下，碳的化学性质不活泼 2.碳与氧气的反应——可燃性无论氧气是否充足燃烧过程均放出热量 1）O2充足时，完全燃烧：C + O2 CO2 2）O2不充足时，不完全燃烧：2C + O2 2CO 注意：木炭在空气中燃烧生成一氧化碳，在氧气中燃烧生成二氧化碳× 3.碳与某些氧化物的反应——还原性 1）实验探究木炭还原氧化铜（教材P110实验6-2）实验结束后先将导管从石灰水中取出，然后熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸入试管，使试管炸裂 反应开始的标志 防止热的Cu被重新氧化为CuO 实验原理 ①C + 2CuO 2Cu + CO2↑②CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O 实验装置 （发生装置：固体加热型装置） 试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流，使试管炸裂 网罩的作用：集中火焰，提高温度 实验步骤 ①把刚烘干（防止水干扰）的木炭粉末和氧化铜粉末[质量比控制在（9～13）:1]混合均匀，小心地铺放进试管，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管。 ②用酒精灯加热混合物几分钟。 ③先撤出导管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。 实验现象 开始加热时，导管口处有气泡产生。过一会儿，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 实验分析 加热开始时，排出的是装置中的空气。加热到高温后，木炭与氧化铜反应，生成的红色粉末为铜，同时生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊 实验结论 碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 2）碳的还原性的应用 ①可用于冶金工业：2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2↑ ②能使二氧化碳转变为一氧化碳：CO2 + C 2CO 三.还原反应（非基本化学反应类型） 含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应 TIP： 得氧氧化， 失氧还原