课题1 金刚石、石墨和C60-【题高分】2023-2024学年九年级化学上册同步教学专题讲义（人教版）

一、碳的单质 1.常见的碳单质及其性质不同的原因 透明坚硬的金刚石、灰黑色的石墨和足球状的C60等都是由碳元素组成的单质，但由于它们的原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在着明显的差异。 说明： (1)同种元素可以组成不同的单质，如金刚石、石墨都是由碳元素组成的不同单质，这些单质的物理性质不同，但化学性质基本相同   (2)同种元素组成的不同单质可以相互转化，如石墨在一定条件下可以转化为金刚石，此过程属于化学变化 2.金刚石和石墨的比较： 名称 金刚石 石墨 C60 结构 外观 无色透明、正八面体形状的固体，仔细琢磨后有璀璨夺目的光泽 灰黑色，有金属光泽，不透明的细鳞片状的固体 C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯 导电性 几乎不导电 良好 硬度 天然存在的最硬的物质 质软，有滑腻感 (最软的矿物之一) 导热性 良好 良好 用途 钻头、刻刀、装饰品等 电极、铅笔芯、高温润滑剂等 有可能广泛用于超导、催化、材料、医学及生物等领域 结论 金刚石和石墨的结构不同(碳原子排列方式不同)，导致它们的物理性质有很大差异，从而决定了它们的用途不同。 C60这种物质是由C60分子构成的，而不是由原子构成的 二、无定型碳 1.无定形碳 木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳，无定形碳是由结构类似石墨的细小晶体与少量杂质形成的，属于混合物。 2.探究木炭(或活性炭)的吸附性 实验目的 探究木炭(或活性炭)的吸附性 实验步骤 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),轻轻振荡锥形瓶，观察现象 实验现象 液体颜色由红色逐渐变浅，最终褪为无色 实验分析 木炭(或活性炭)有吸附性，吸附了水中的色素，色素减少水的颜色变浅直至无色 3.焦炭、木炭、活性炭、炭黑的性质和用途如下表： 性质 用途 焦炭 可燃性、还原性 用于生活中常用的燃料和冶金工业； 木炭 可燃性、吸附性 生活中常用的燃料和吸附一些食品和工业产品里的色素，也可用来吸附有异味的物质； 活性炭 强吸附性(疏松多孔结构，比木炭吸附能力强) 作防毒口罩的滤毒层，制糖工业中用来制白糖，城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理，吸附装修产生的对人体有害的气体等 炭黑 常温下化学性质稳定 制造油墨、墨汁、染料等 1．（2022秋·重庆永川·九年级统考期末）下列有关碳单质的说法正确的是 A．金刚石是天然存在的最硬的物质 B．活性炭有吸附性能够吸附所有的物质 C．石墨有金属光泽能导电是一种金属 D．石墨烯和足球烯原子空间排布方式相同 1．（2023秋·山西长治·九年级统考期末）高铁是“中国制造”一张耀眼的名片，它带领中国走向世界。高铁列车与电路连接的石墨电刷没有利用的石墨性质是 A．稳定性 B．润滑性 C．还原性 D．导电性 2．（2023·安徽滁州·校考一模）下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管的结构示意图，下列说法错误的是 A．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2 B．常温下，C60和碳纳米管的化学性质很活泼 C．这四种物质的物理性质有较大差异的原因是碳原子的排列方式不同 D．石墨可以制作高铁的电刷 3．（2022秋·重庆九龙坡·九年级重庆市育才中学校考期末）2022年卡塔尔世界杯足球赛正在如火如荼进行中，化学中C60的分子结构和足球相似。下列关于碳单质的说法正确的是 A．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 B．重要档案用碳素墨水书写只利用了碳的物理性质 C．金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是构成它们的原子大小不同 D．由于石墨具有良好的导电性，因此石墨可用于制高铁的电刷 一、单质碳的化学性质 1.常温下碳的稳定性： 碳原子的结构决定碳单质的性质，碳的核内质子数为6，碳原子的结构示意图为,最外层电子数为4,既不易失电子，也不易得电子，所以，在常温下，碳的化学性质很不活泼，具有较强的稳定性。 如： 2.碳与氧气反应—可燃性 (1)当氧气充足时，碳完全燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。 实验现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放热，生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。 C+O2CO2 (2)当氧气不足时，碳不完全燃烧，生成一氧化碳，同时放出热量。 2C+O22CO 3.碳与某些氧化物反应—还原性 (1)探究木炭还原氧化铜的反应  实验目的：探究木炭还原氧化铜的反应 实验药品：木炭粉(黑色)、氧化铜(黑色粉末) 实验步骤：把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，导管通入装有澄清石灰水的试管。 用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使