5.3 结构多样的碳单质（知识清单）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学知识清单系统梳理了碳单质的结构、性质与用途及碳的化学性质。从碳单质的微观结构差异出发，分析金刚石、石墨、C₆₀的物理性质及用途，再过渡到碳的化学性质，包括常温稳定性、燃烧反应和还原反应，形成结构-性质-用途的学习支架。 知识链路以“结构决定性质，性质决定用途”为核心（化学观念），通过对比表格呈现碳单质差异，结合实验现象分析反应原理（科学思维），设置注意事项和拓展提升强调实验规范与易错点，帮助学生构建系统知识框架，培养科学探究与实践能力。

专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质 一、多样的碳单质 1. 金刚石、石墨和足球烯 金刚石 石墨 足球烯（C60） 微观结构 物理性质 无色透明、正八面体、 最大、折光率高。 、有 、细鳞片状、质 、耐高温、有良好的导电性、导热性和润滑性。 有特殊的性质 用途 制装饰品(钻石)； 制钻头、 ； 作 或电刷、制 、坩埚，作高温 。 用于生物学、环境、材料、能源等领域 金刚石、石墨和足球烯物理性质差异很大的原因： 。 2. 无定形炭 （1）种类：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。 （2）组成：由微小的 和少量 组成； （3）分类：无定形碳 碳的单质，属于混合物。 （4）木炭有 的结构，具有 ，可吸附 等。 （5）活性炭：经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。 活性炭的吸附性比木炭 。用于制作 、 ，用于 、 、制糖工业中 ，吸附装修产生的 （环保活性炭包）等。 二、碳的化学性质 1. 常温下，碳的稳定性 （1） 下，碳的化学性质 ，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。 （2）原因：碳原子的最外层电子数为4，常温下 。 （3）用途：用炭黑制成的 书写绘画；档案资料用 书写； 2. 碳与氧气的反应 （1）氧气充足时，碳 燃烧，生成 ，同时放出大量的热。 文字表达式： 符号表达式： （2）氧气不充足时，碳 燃烧，生成 ，同时放出热量。 文字表达式： 符号表达式： （3）一氧化碳： ①性质： 色、 味的气体、 溶于水，有 。 ②使人中毒的原因：极易与血液中的 结合，造成生物体内缺氧。 ③防止中毒的措施：充分的 措施。 3. 碳与某些氧化物的反应 （1）木炭与氧化铜反应 装置图 实验现象 黑色粉末逐渐变成 ；澄清石灰水变 。 表达式 文字表达式： 符号表达式： 实验结论 高温条件下，木炭与氧化铜反应生成 。 实验注意点 （1）管口略向下倾斜（防止 ）； （2）实验结束时，应先 ，再 （防止 ） （3）待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因： 。 应用 用于冶金工业： （2）木炭与二氧化碳反应： 文字表达式： （该反应是 反应） 应用：烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉口有 出现，炉火温度 。 注意事项： （1）金刚石和石墨都是由碳原子构成的，化学式为C，足球烯是由分子构成的，化学式为C60。 （2）石墨转化为金刚石是化学变化。 特别提醒： （1）无定形炭不是碳的单质，是混合物。 （2）木炭和活性炭的吸附性是物理性质。 拓展提升： （1）反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同。 （2）证明某物质含有碳元素的方法： 点燃，在火焰上方罩一只内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。 拓展提升： 1. 木炭还原氧化铜实验中，木炭粉和氧化铜粉末需烘干，防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 2.木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 1. 金刚石、石墨由碳原子直接构成，C₆₀由 C₆₀分子构成，不要误认为全部都由碳原子直接构成。 2. 金刚石、石墨、足球烯物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同，不是原子种类不同。 3. 石墨转化为金刚石有新物质生成，属于化学变化，不是物理变化。 4. 木炭、活性炭属于混合物，主要成分为碳单质，不能说木炭就是碳单质。 5. 活性炭吸附色素和异味是物理变化，利用吸附性，没有发生化学反应。 6. 碳单质不一定都是黑色，金刚石为无色透明固体，不要误以为碳单质都是黑色。 7. 只由一种元素组成的物质不一定是单质，如金刚石和石墨的混合物只含碳元素，属于混合物。 8. 碳的稳定性是常温下化学性质稳定，高温下碳化学性质活泼，不要混淆反应条件。 9. 碳燃烧产物与氧气是否充足有关，氧气不足生成一氧化碳，充足生成二氧化碳。 10. 碳还原氧化铜实验条件为高温，不要误写为加热。 11. 木炭还原氧化铜实验结束要先移导管再熄灯，防止石灰水倒吸炸裂试管。 12. 碳与二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，该反应吸收热量，不是放热反应。 13. 含碳物质不完全燃烧会产生 CO，该有毒气体不能用澄清石灰水检验。 学科网（北京）股份有限公司1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题5 物质的微观构成 课题3 结构多样的碳单质 一、多样的碳单质 1. 金刚石、石墨和足球烯 金刚石 石墨 足球烯（C60） 微观结构 物理性质 无色透明、正八面体、硬度最大、折光率高。 灰黑色、有金属光泽、细鳞片状、质软、耐高温、有良好的导电性、导热性和润滑性。 有特殊的性质 用途 制装饰品(钻石)； 制钻头、玻璃刀； 作电极或电刷、制铅笔芯、坩埚，作高温润滑剂。 用于生物学、环境、材料、能源等领域 金刚石、石墨和足球烯物理性质差异很大的原因：碳原子的排列方式不同。 2. 无定形炭 （1）种类：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等 （2）组成：由微小的石墨晶体和少量杂质组成； （3）分类：无定形碳不属于碳的单质，属于混合物。 （4）木炭有疏松多孔的结构，具有吸附性，可吸附色素、异味等。 （5）活性炭：经活化处理的无定形碳，木炭、焦炭等无定形碳都可以转化成活性炭。 活性炭的吸附性比木炭强。用于制作防护口罩、防毒面具，用于除味剂、净水器、制糖工业中白糖脱色，吸附装修产生的有毒气体（环保活性炭包）等。 二、碳的化学性质 1. 常温下，碳的稳定性 （1）常温下，碳的化学性质不活泼，受日光照射或与空气、水接触，都不容易发生化学变化。 （2）原因：碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子。 （3）用途：用炭黑制成的墨书写绘画；档案资料用碳素墨水书写； 2. 碳与氧气的反应 （1）氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳，同时放出大量的热。 文字表达式：碳+氧气二氧化碳 符号表达式：C + O2 CO2 （2）氧气不充足时，碳不充分燃烧，生成一氧化碳，同时放出热量。 文字表达式：碳+氧气一氧化碳 符号表达式：C + O2 CO （3）一氧化碳： ①性质：无色、无味的气体、难溶于水，有毒。 ②使人中毒的原因：极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧。 ③防止中毒的措施：充分的通风措施。 3. 碳与某些氧化物的反应 （1）木炭与氧化铜反应 装置图 实验现象 黑色粉末逐渐变成光亮的红色；澄清石灰水变浑浊。 表达式 文字表达式：碳+氧化铜铜+二氧化碳 符号表达式：C+CuOCu+CO2 实验结论 高温条件下，木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳。 实验注意点 （1）管口略向下倾斜（防止水蒸气冷凝回流，炸裂试管）； （2）实验结束时，应先从石灰水中取出导管，再熄灭酒精灯（防止石灰水倒吸入，炸裂试管） （3）待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 应用 用于冶金工业：碳+氧化铁铁+二氧化碳 （2）木炭与二氧化碳反应： 文字表达式：碳+二氧化碳一氧化碳（该反应是吸热反应） 应用：烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉口有蓝色火苗出现，炉火温度暂时降低。 注意事项： （1）金刚石和石墨都是由碳原子构成的，化学式为C，足球烯是由分子构成的，化学式为C60。 （2）石墨转化为金刚石是化学变化。 特别提醒： （1）无定形炭不是碳的单质，是混合物。 （2）木炭和活性炭的吸附性是物理性质。 拓展提升： （1）反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同。 （2）证明某物质含有碳元素的方法： 点燃，在火焰上方罩一只内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。 拓展提升： 1. 木炭还原氧化铜实验中，木炭粉和氧化铜粉末需烘干，防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 2.木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。 1. 金刚石、石墨由碳原子直接构成，C₆₀由 C₆₀分子构成，不要误认为全部都由碳原子直接构成。 2. 金刚石、石墨、足球烯物理性质差异大，原因是碳原子排列方式不同，不是原子种类不同。 3. 石墨转化为金刚石有新物质生成，属于化学变化，不是物理变化。 4. 木炭、活性炭属于混合物，主要成分为碳单质，不能说木炭就是碳单质。 5. 活性炭吸附色素和异味是物理变化，利用吸附性，没有发生化学反应。 6. 碳单质不一定都是黑色，金刚石为无色透明固体，不要误以为碳单质都是黑色。 7. 只由一种元素组成的物质不一定是单质，如金刚石和石墨的混合物只含碳元素，属于混合物。 8. 碳的稳定性是常温下化学性质稳定，高温下碳化学性质活泼，不要混淆反应条件。 9. 碳燃烧产物与氧气是否充足有关，氧气不足生成一氧化碳，充足生成二氧化碳。 10. 碳还原氧化铜实验条件为高温，不要误写为加热。 11. 木炭还原氧化铜实验结束要先移导管再熄灯，防止石灰水倒吸炸裂试管。 12. 碳与二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，该反应吸收热量，不是放热反应。 13. 含碳物质不完全燃烧会产生 CO，该有毒气体不能用澄清石灰水检验。 学科网（北京）股份有限公司1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $