九年級化學上冊核心知識點精講(人教版)：金剛石、石墨和C60

第六單元碳和碳的氧化物課題1金剛石、石墨和C60課本核心知識點精講知識點1碳單質的結構、物理性質和用途1.金剛石、石墨和C60的比較金剛石石墨C60結構模型外觀無色透明、正八面體形狀的固體深灰色、有金屬光澤、不透明的細鱗片狀固體分子形似足球硬度天然存在的最硬的物質很軟,有滑膩感質脆導電性幾乎不導電有優(yōu)良的導電性能常態(tài)下幾乎不導電用途裁玻璃、切割大理石、加工堅硬的金屬、裝在鉆探機的鉆頭上鉆鑿巖層等制鉛筆芯、電刷、電極等有可能廣泛應用于超導、催化、材料、醫(yī)學及生物等領域特別提醒：金剛石、石墨和C都是由碳元素組成的單質，但是由于它們的原子排列方式不同，因此它們的物理性質存在著明顯差異。2.木炭和活性炭的吸附性(1)原因：由于木炭和活性炭具有疏松多孔的結構，因此它們具有吸附性，能吸附溶液中的色素和有異味的物質。(2)應用：活性炭用于防毒面具中吸附毒氣；制糖工業(yè)中利用活性炭來脫色以制白糖。(3)探究木炭(或活性炭)的吸附性特別提醒：木炭(或活性炭)的吸附性是利用其特殊結構把一些氣體或色素吸附在表面，沒有發(fā)生化學反應，屬于物理性質。例1：(2021四川巴中期末)下列有關碳單質的說法中錯誤的是()A.金剛石是天然存在的最硬的物質，可作鉆頭B.金剛石、石墨、C60由不同種原子構成C.石墨具有導電性，可作電極D.活性炭疏松多孔，具有很強的吸附性，可用來凈水【答案】B【解析】金剛石、石墨、C60都由碳元素組成，C60由C60分子構成。知識點2碳單質的化學性質1.穩(wěn)定性：常溫下，單質碳的化學性質穩(wěn)定，受日光照射或與空氣、水分接觸，都不易起變化。2.可燃性——與氧氣反應反應物氧氣量燃燒產物化學方程式碳+氧氣充足二氧化碳C+O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))CO2不充足一氧化碳2C+O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))2CO無論氧氣充足或者不充足，碳在氧氣中燃燒都放熱。3.還原性——與某些氧化物反應(1)木炭與氧化銅的反應①實驗裝置示意圖②現(xiàn)象a中：黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色；b中：導管口有無色氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁。③化學方程式a中：C+2CuOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))CO2↑+2Cub中：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O0溫馨提示：①網罩的作用是集中火焰，提高溫度。②實驗結束時先從澄清石灰水中取出導管，再熄滅酒精燈，這樣可以防止液體倒吸，炸裂試管；待試管冷卻后再將固體倒出，這樣可以防止熱的銅被氧化。(2)還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應叫做還原反應。木炭與氧化銅的反應中，氧化銅失去了氧變?yōu)閱钨|銅，氧化銅發(fā)生了還原反應。(3)碳還原性的應用化學反應化學方程式木炭還原氧化鐵2Fe2O3+3Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))4Fe+3CO2↑二氧化碳通過熾熱碳層CO2+Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2CO例2：按圖進行實驗，有關說法及分析不正確的是()A.烘干的木炭粉末與CuO粉末須混合均勻 B.網罩的作用是集中火焰，提高溫度C.可觀察到澄清石灰水變渾濁 D.產生的氣體中一定沒有CO【答案】D【解析】烘干的木炭粉末與CuO粉末混合均勻，有利于反應的進行，A正確；網罩的作用是集中火焰，提高溫度，B正確；C與CuO反應可生成二氧化碳，所以可觀察到澄清石灰水變渾濁，正確；產生的氣體中可能有CO,因為二氧化碳和碳在高溫條件下會發(fā)生反應生成一氧化碳，D錯誤。課后分層優(yōu)化測試夯基知識梳理知識點1碳單質的結構、物理性質和用途1.(2021江蘇南京中考)下列物質中，硬度最大的是 ()A.金剛石 B.石墨 C.活性炭 D.焦炭2.(2021遼寧鞍山中考)下列關于金剛石和石墨的說法正確的是 ()A.都是黑色固體 B.都有良好的導電性 C.硬度都很大 D.都由碳原子構成3.如圖為金剛石、石墨和C60的結構模型圖，圖中的小球代表碳原子。下列說法錯誤的是 ()A.碳原子的排列方式不同，導致金剛石和石墨物理性質差異很大B.在特定的條件下，石墨轉化為金剛石，屬于物理變化C.石墨具有滑膩感，可用作潤滑劑D.C60是由C60分子構成的4.多彩的“碳”，多姿的生活，相信隨著科學技術的發(fā)展，碳單質的用途將不斷擴大。(1)如圖1物質的用途中，利用了石墨導電性的是________(填序號)。(2)炭雕(如圖2)是活性炭成型技術與傳統(tǒng)雕刻工藝的完美結合，這里利用了活性炭的________(填“物理”或“化學”)性質。(3)世界上最輕的材料“碳海綿”由碳元素組成，具有多孔結構，彈性好。它對石油有很強的吸附能力(不吸水)，將吸入的石油擠出后仍可恢復原狀。下列關于碳海綿的說法正確的是________(填字母)。A.具有吸附性 B.可重復利用 C.可處理海上石油泄漏知識點2碳單質的化學性質5.“鉆石恒久遠，一顆永流傳”這句廣告詞，被美國的《廣告時代》評為20世紀的經典廣告詞之一，該廣告詞能體現(xiàn)的鉆石的性質是 ()A.硬度大 B.不能導電 C.化學性質穩(wěn)定 D.熔點低6.(2022獨家原創(chuàng))高科技讓冬奧“暖暖的”，北京冬奧禮儀服使用的石墨烯發(fā)熱材料是目前世界上導熱率最高的材料之一。石墨烯是單層的石墨片，下列有關石墨烯的說法不正確的是 ()A.石墨烯完全燃燒的產物為CO2 B.石墨烯在一定條件下可還原氧化銅C.石墨烯是一種新型化合物 D.石墨烯與金剛石的碳原子的排列方式不同7.單晶硅是制作電子集成電路的基礎材料。工業(yè)上通過以下反應將自然界中的二氧化硅(SiO2)轉化為硅：SiO2+2Ceq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))=Si+2CO↑，下列分析正確的是 () B.碳發(fā)生了還原反應 C.碳表現(xiàn)還原性 D.碳表現(xiàn)氧化性8.(2022河北辛集期末)如圖是用木炭在高溫條件下還原氧化銅的實驗裝置圖，按要求回答下列問題。(1)實驗中在酒精燈上加裝了金屬網罩，作用是________________________________________。(2)加熱一段時間后，被加熱的試管中觀察到的現(xiàn)象是________________________________,發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________。(3)停止加熱時，應該________________________________________,再熄滅酒精燈，原因是____________________________________________________________________________。提優(yōu)強化練習9.(2021重慶中考A卷，6，★)實驗室里，用火法制備錳的化學方程式為4Al+3MnO2eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))=2Al2O3+3Mn,其中表現(xiàn)出還原性的物質是 ()A.Al B.MnO2 C.Al2O3 D.Mn10.(2021湖北宜昌中考，23，)碳單質的性質與用途對應關系錯誤的是 ()A.石墨導電性好可作電池電極 B.活性炭吸附性強可作冰箱除味劑C.金剛石硬度大可制作鉛筆芯 D.炭黑常溫化學性質穩(wěn)定可制墨汁11.(2021廣東廣州中考，12，)金剛石和石墨是常見的碳單質，其結構如圖所示。下列說法正確的是 ()A.構成金剛石和石墨的原子大小不同 B.金剛石和石墨中原子排列方式相同 C.1g金剛石和1g石墨所含原子數(shù)相同 D.金剛石和石墨在氧氣中都不能燃燒12.按下圖進行實驗，下列分析或結論正確的是 ()A.導管口剛有氣泡冒出說明反應開始 B.實驗結束應立即倒出粉末 C.木炭能將氧化銅還原為銅 D.固體減少的質量一定等于生成CO,的質量13.(2022吉林長春寬城期末，6，)“中國高鐵，世界第一”，高鐵列車車體材料使用的不銹鋼中加入了金屬鎳增強性能，工業(yè)上采用火法煉鎳的原理是C+2NiOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2Ni+X↑，下列說法錯誤的是 ()A.反應中X的化學式為CO2 B.NiO是一種氧化物C.碳過量時，氣體產物中可能有CO D.反應中NiO發(fā)生氧化反應14.(2022吉林延邊州期末，17，)某化學興趣小組對木炭和氧化銅反應的實驗裝置進行了改進，請根據改進后的實驗裝置(如圖所示)，回答下列問題。(1)判斷木炭與氧化銅已經反應的依據是________________________________________。(2)與傳統(tǒng)型裝置相比，該裝置的優(yōu)點是____________________________________________________________。素養(yǎng)能力培優(yōu)15.[科學態(tài)度與社會責任]閱讀下面科普短文。碳元素是人類接觸和利用最早的元素之一。由碳元素組成的單質可分為無定形碳、過渡態(tài)碳和晶形碳三大類，如圖1。石墨是制鉛筆芯的原料之一，在16世紀被發(fā)現(xiàn)后，曾被誤認為是含鉛的物質。直到18世紀，化學家將石墨與KNO3共熔后產生CO2,才確定了它是含碳的物質。碳纖維既有碳材料的固有本質特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，綜合性能優(yōu)異。目前，我國已形成碳纖維生產、碳纖維復合材料成型、應用等產業(yè)鏈，碳纖維復合材料應用領域分布如圖2?？茖W界不斷研發(fā)出新型碳材料，碳氣凝膠就是其中一種。碳氣凝膠具有優(yōu)良的吸附性能，在環(huán)境凈化中發(fā)揮重要作用。我國科研人員在不同溫度下制備了三種碳氣凝膠樣品，比較其對CO2的選擇性吸附性能。他們在不同壓強下測定了上述樣品對混合氣體中CO2吸附的選擇性值，實驗結果如圖3。圖中選擇性值越高，表明碳氣凝膠對CO2的選擇性吸附性能越好。隨著科學技術的發(fā)展，碳材料的潛能不斷被激發(fā)，應用領域越來越廣泛。依據文章內容回答下列問題。(1)金剛石屬于________(填序號)。A.無定形碳 B.過渡態(tài)碳 C.晶形碳(2)石墨與KNO3共熔，能發(fā)生如下反應，配平該反應的化學方程式：5C+4KNO3eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))_________K2O+_________N2↑+_________CO2↑(3)由圖2可知，我國碳纖維復合材料應用占比最高的領域是____________________。(4)判斷下列說法是否正確(填“對”或“錯”)。①石墨是一種含鉛的物質：____________________。 ②碳材料具有廣闊的應用和發(fā)展前景：________________________。(5)對比圖3中三條曲線，得到的實驗結論是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【參考答案及解析】第六單元碳和碳的氧化物課題1金剛石、石墨和C60夯基知識梳理1.A金剛石是天然存在的最硬的物質。2.D金剛石是無色透明的固體，石墨呈深灰色；石墨具有良好的導電性，金剛石不具有導電性；金剛石是天然存在的最硬的物質，石墨很軟；金剛石和石墨都是由碳原子構成的。3.B石墨與金剛石屬于不同種物質，石墨轉化為金剛石，屬于化學變化。4.【答案】(1)④(2)物理(3)ABC【解析】(1)石墨具有導電性，可以制成電極。(3)碳海綿具有多孔結構，具有吸附性；碳海綿將吸入的石油擠出后仍可恢復原狀，可重復使用；碳海綿對石油有很強的吸附能力，可處理海上石油泄漏。5.C鉆石是由金剛石打磨而成的，金剛石的主要成分是碳，在常溫下，碳的化學性質穩(wěn)定。6.C石墨烯是由碳元素組成的單質。7.C物質得到氧的反應是氧化反應，物質失去氧的反應是還原反應，故A、B項均不正確；物質奪取氧的性質是還原性，物質供給氧的性質是氧化性，故項正確，D項不正確。8.【答案】(1)集中火焰，提高溫度(2)黑色粉末逐漸變?yōu)榧t色C+2CuOeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2Cu+CO,↑(3)先把導管移出裝有澄清石灰水的試管防止石灰水倒吸，使試管炸裂【解析】(3)停止加熱時，應該先把導管移出裝有澄清石灰水的試管，再熄滅酒精燈，如果先熄滅酒精燈，試管內溫度降低，壓強減小，引起石灰水倒吸，使試管炸裂。提優(yōu)強化練習9.A在該反應中，鋁奪取了二氧化錳中的氧元素，表現(xiàn)出了還原性。10.C石墨質軟，呈深灰色，在紙上劃過會留下痕跡，可制作鉛筆芯；金剛石硬度大，不能制作鉛筆芯。11.C構成金剛石和石墨的原子都是碳原子，大小相同；金剛石和石墨中原子排列方式不同；1g金剛石和1g石墨所含原子數(shù)相同；金剛石和石墨在氧氣中都能燃燒生成二氧化碳。12.C導管口最開始排出的氣體是裝置內的空氣，此時反應未開始，A錯誤。實驗結束時不能立即倒出粉末，因為熱的銅粉能與空氣中的氧氣反應生成氧化銅，B錯誤。木炭具有還原性，能將氧化銅還原為銅，正確。根據質量守恒定律，固體減少的質量等于氧化銅中失去的氧元素的質量和參加反應的碳元素的質量總和，反應中可能生成一氧化碳，所以固體減少的質量不一定等于生成的二氧化碳的質量，D錯誤。13.D根據化學反應前后原子的種類、數(shù)目均不變可知，物質X的化學