季初三化學課題1金剛石、石墨和C60導學案(含解析)

1、季初三化學課題1金剛石、石墨和C60導學案（含解析）（1）碳原子的排列方式不同（2）硬（3）軟（4）導電（5）潤滑劑（6）吸附穩(wěn)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：常見兀素氧兀素Waft形成的金剛石、氧氣和白磷和單質石墨和C60臭氧紅磷金剛石、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(jīng)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

2、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，石墨含量越高卜石墨電極、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(wěn)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

3、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(yè)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(qū)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

4、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(guī)律在化學學 習中很有指導作用。2.碳的化學性質有 .分析碳的原子結構：最外層電子數(shù)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(wěn)定，但隨著溫度的升高，碳 能與許多物質發(fā)生反應。(1)碳的穩(wěn)定性常溫下，單質碳的化學性質穩(wěn)定，不易與其他物質發(fā)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(fā)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(lián)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(wěn)定性。(2)可燃性在點燃條件下，單質碳能在氧氣(

5、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:C+O2=CO2氧氣不充足時，碳不充分燃燒：2C+ O2=2CO(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(xiàn) 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：C + 2CuO= 2Cu + CO2 T用木炭還原氧化銅工業(yè)上，用焦炭和鐵的氧化物反應冶煉鐵：3C+ 2Fe2O3亙辿=4Fe+ 3CO2 T高溫下，單質碳還能與水、二氧化碳反應：C+ H2O(氣尸=H2 + COC+CO2至迎=2CO談重點 用木炭還原氧化銅

6、的本卷須知加熱固體，盛放固體的試管口都要略向下傾斜，其目的是防止加熱產(chǎn)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(jù)木炭還原氧化 銅實驗(如以下圖)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(xiàn)象是，說明反應中有(填化學式)生成，被加熱的試管中發(fā)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(fā)生了 反應。(3)圖中的酒精燈上加一金屬網(wǎng)罩的作用是o(4)實

7、驗結束時，應先，再 ，防止 解析：木炭還原氧化銅的明顯現(xiàn)象是黑色氧化銅粉末變成亮紅色，產(chǎn)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(wǎng)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，假設不先撤出導管，石灰水會倒流，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

8、,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(wěn)定，都具

9、 有可燃性、還原性。【例31】（綜合題）以下圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管結構示意 圖，以下說法正確的選項是（）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(chǎn)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：AX石墨是平面網(wǎng)狀結構，很軟，金剛石為空間網(wǎng)狀結構，硬度很大。BX從圖中可看出四種物質的碳原子的排列方式明顯不向CV四種物質都由碳原子構成，完全燃燒產(chǎn)物都是二氧化碳DX金剛石中每個碳原子連接4個碳原子【例32】（綜合題）某物質經(jīng)鑒定只含有一種元素，那么該物質（）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

10、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。4.氧化反應與還原反應以木炭和氧化銅反應為例：C+ 2CuO=2Cu+ CO2 T（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(fā)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.o（2）氧化劑、還原劑氧化銅提供氧，使木炭發(fā)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(fā)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

11、。（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(guī)律 氧化還原反應規(guī)律 還原劑有還原性，結合氧，發(fā)生氧化反 應，如C;氧化劑有氧化性，失去氧，發(fā)生還原反 應，如CuO。氧化反應 和還原反應同時進行。【例4一1】（探究題）對于氧化還原反應的認識，以下說法錯誤的選項 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(fā)生了氧化反應，氧化銅發(fā)生了 還原反

12、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。【例42（應用題）在化學反應3CO+Fe2O3更遍=2Fe+ 3CO2中，以 下說法正確的選項是（）A、CO在反應中得到了氧，具有氧化性，是氧化劑B、Fe2O3在反應中失去氧，具有還原性，是還原劑C、 CO 發(fā)生了還原反應D、Fe2O3發(fā)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(fā)生了還原反應，還原劑得到氧，發(fā)生氧化反應，故CO發(fā)生了氧化反應，而Fe2O3發(fā)生了還原反應。課題 1

13、 金剛石、石墨和C60【一】選擇題(每個小題只有一個選項符合題意)1 . 揚州八怪之一，清代著名畫家鄭板橋所繪的字畫至今仍不褪色，這是因為墨汁中的碳()。A.具有可燃性 B.在常溫下性質穩(wěn)定C.具有氧化性 D.具有還原性2 .化學物質中有一種由多個五邊形和六邊形組成的形似足球的籠狀分子，稱為 ''足球烯(如以下圖所示)，化學式為C60。關于C60的說法正確 的選項是 ()。A. 屬于單質B.屬于混合物C.碳元素的化合價為+ 4價D.足球烯是實心的3.科學家用計算機模擬后確認，60個氮原子可結合成N60 分子。以下關于 N60 的表達中正確的選項是()。A.N60 是一種新型的化

14、合物B.一個N60分子中含有30個N2分子C.N60 的相對分子質量為840D.N60 和 N2 混合后形成的是純凈物4 .防毒面具濾毒罐內盛放的物質是()。A.石墨 B.活性炭 C.焦炭D.生石灰5 .以下變化屬于化學變化的是()。A. 用木炭吸附冰箱內的異味B.糖廠用活性炭除去糖液中的色素C.防毒面具中充填活性炭以吸附毒氣D.實驗室用灼熱的銅網(wǎng)吸收氧氣以制取氮氣6 .實驗測得某物質中只含有碳元素，那么這種物質 ()。A. 一定是金剛石或石墨中的一種B. 一定是木炭或活性炭中的一種C. 一定是碳元素的一種單質D.可能是一種碳單質，也可能是幾種碳單質組成的混合物7 .化學上把由同種元素組成的不

15、同單質互稱為同素異形體，例如白磷和紅磷。以下各組物質互為同素異形體的是()。A.一氧化碳和二氧化碳8 .金剛石和石墨C.冰和干冰D.氧氣和液氧【二】填空題8.碳和碳的化合物都是非常重要的物質。(1)碳原子的結構示意圖為 涔，碳原子的核電荷數(shù)為 。(2)碳的單質有多種，具有以下結構的碳單質中，由分子構成的是O(3)上面三種碳的單質在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物都是 9 .下面是碳的幾種單質的結構示意圖，圖中小圓圈均代表碳原子。(1)在物質甲的結構中，每個碳原子最多連有 個碳原子。(2)根據(jù)乙物質層與層之間能發(fā)生滑動，具有滑膩感的特點，寫出它的種用途：(3)圖中物質丙的化學式為C60,硅的一種單質也有與物

16、質丙相同的原 子數(shù)和類似的結構，有科學家嘗試把物質丙的一個分子放進硅的這種單質 的一個分子中，反應形成一種新型分子，該分子的化學式為 。10 .用木炭還原氧化銅的實驗如以下圖。(1)酒精燈加燈罩的目的是 (2)剛開始預熱，試管中立即產(chǎn)生氣泡，但石灰水不變渾濁，原因是(3)繼續(xù)加熱，觀察到石灰水逐漸變渾濁，黑色粉末中出現(xiàn)紅色物質。請你寫出帶點部分的化學方程式：、_(4)停止加熱時，應先將導管從試管中撤出，并用彈簧夾夾緊橡皮管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒出。這樣操作的原因是 課題 1 金剛石、石墨和C601 B 解析：字畫至今仍不褪色，這是因為墨汁中的碳在常溫下性質 穩(wěn)定。2 A 解析： C60 只有一種元素組成，屬于單質，碳元素的化合價為0。3 C 解析：可由C60遷移到N60分子，N60的相對分子質量為