6.1金剛石石墨和C60（精講）（原卷版）

6.1\o"6.1金剛石、石墨和C60"金剛石、石墨和C60知識(shí)點(diǎn)1：碳的單質(zhì)1.同一種元素可以組成不同的單質(zhì)：

金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，但是由于碳原子排列方式不同，即結(jié)構(gòu)不同，因此它們的性質(zhì)存在著差異。

金剛石的結(jié)構(gòu)石墨的結(jié)構(gòu)C60的結(jié)構(gòu)

2.金剛石、石墨和C60的比較：名稱(chēng)金剛石石墨C60外觀無(wú)色透明、正八面體形狀的固體，仔細(xì)琢磨后有璀璨奪目的光澤深灰色不透明的細(xì)鱗片狀的固體，有金屬光澤C60分子形狀似足球?qū)щ娦詭缀醪粚?dǎo)電良好幾乎不導(dǎo)電硬度天然存在的最硬的物質(zhì)質(zhì)軟（最軟的礦物之一）質(zhì)脆導(dǎo)熱性良好良好很差用途鉆頭、刻刀、裝飾品等電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑等制備新材料、超導(dǎo)材料等3.木炭、活性炭的吸附性：

木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物質(zhì)都是由石墨的微小晶粒和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，所以從嚴(yán)格的意義上來(lái)說(shuō)它們還不是碳的單質(zhì)（被稱(chēng)為無(wú)定形碳）。由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它們具有較強(qiáng)的吸附能力，可以吸附毒氣、色素以及有異味的物質(zhì)等。木炭和活性炭有吸附性，所以它們?cè)谥铺枪I(yè)、食品工業(yè)、防毒面具制作等方面有重要的應(yīng)用。

【要點(diǎn)詮釋】1.金剛石和石墨在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生了化學(xué)變化。2.物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途。3.由于木炭疏松多孔，有很大的表面積，因此它具有吸附性，活性炭的吸附性比木炭更強(qiáng)。吸附作用是將氣體或溶液里的微小粒子吸附在固體表面，沒(méi)有生成新物質(zhì)，屬于物理變化。4.“碳”和“炭”的區(qū)別：“碳”是元素的名稱(chēng)，是核電荷數(shù)為6的一類(lèi)原子的總稱(chēng)。比如碳元素、碳單質(zhì)、含碳化合物、一氧化碳等，這兒不能用“炭”。而“炭”指的是具體物質(zhì)，它表示由碳元素組成的某種單質(zhì)——木炭、活性炭、焦炭等。一般在未指明具體單質(zhì)時(shí)，習(xí)慣上用碳，如“熾熱的碳”、“當(dāng)碳燃燒時(shí)”。知識(shí)點(diǎn)2：碳的化學(xué)性質(zhì)

1.穩(wěn)定性：在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑。在高溫下，碳能夠與很多物質(zhì)起反應(yīng)。

2.可燃性（碳與氧氣反應(yīng)）：

（1）當(dāng)氧氣充足時(shí)，碳完全燃燒，生成二氧化碳，同時(shí)放出大量的熱。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：木炭在氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出白光，放熱，生成無(wú)色無(wú)味能使澄清石灰水變渾濁的氣體。C+O2CO2（2）當(dāng)氧氣不足時(shí)，碳不完全燃燒，生成一氧化碳，同時(shí)放出熱量。2C+O22CO

3.還原性（碳與某些氧化物反應(yīng)）：高溫下碳能跟某些氧化物反應(yīng)，奪取某些氧化物中的氧元素，使這些氧化物失去氧而發(fā)生還原反應(yīng)。木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)：藥品：木炭粉（黑色）、氧化銅（黑色粉末）。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：黑色粉末逐漸變紅，澄清石灰水變渾濁。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：2CuO＋C2Cu＋CO2↑

（4）幾點(diǎn)說(shuō)明：

①酒精燈加網(wǎng)罩可使火焰集中并提高溫度；

②試管口要略向下傾斜；

③裝置的氣密性要良好；

④實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先撤出導(dǎo)氣管，然后再熄滅酒精燈（防止澄清石灰水倒流入熱的試管致使試管破裂），待試管冷卻后再把試管內(nèi)的粉末倒在紙上（防止生成的銅再被氧化成氧化銅）知識(shí)點(diǎn)3：氧化還原反應(yīng)1、碳還原金屬氧化物（用于工業(yè)冶煉金屬）碳+某些金屬氧化物高溫金屬單質(zhì)+CO2↑2、氧化還原反應(yīng)分析CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化劑，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)C奪取氧元素，有還原性，是還原劑，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)：物質(zhì)結(jié)合氧元素的反應(yīng)。還原反應(yīng)：含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)。氧化劑：在反應(yīng)中提供氧元素的物質(zhì)，具有氧化性，如CuO；還原劑：在反應(yīng)中得到氧元素的物質(zhì)，具有還原性，如C、CO、H2等；3、碳與二氧化碳反應(yīng)：C+CO22CO（吸熱反應(yīng)）4、補(bǔ)充：置換反應(yīng)：一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)【題型1\o"6.1金剛石、石墨和C60"金剛石、石墨和C60】【典例1】（23·24九年級(jí)上·北京東城·期中）金剛石、石墨、C60都由碳元素組成，下列有關(guān)敘述正確的是A．都是無(wú)色固體B．在氧氣中充分燃燒時(shí)都生成二氧化碳C．在氧氣中充分燃燒產(chǎn)物都不同D．以石墨為原料轉(zhuǎn)化為金剛石是物理變化【變式11】（23·24九年級(jí)上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）“沒(méi)有金剛鉆，不攬瓷器活”，這句話體現(xiàn)了金剛石A．熔點(diǎn)高 B．硬度大 C．光學(xué)性能好 D．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定【變式12】（23·24九年級(jí)上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）下列物質(zhì)的性質(zhì)和用途對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是A．金剛石硬度大，可用于切割玻璃B．石墨具有導(dǎo)電性，可制作鉛筆芯C．炭黑具有滑膩感，可制作電刷D．木炭具有吸附性，可用作燃料【變式14】（23·24九年級(jí)上·上?！ふn時(shí)練習(xí)）金剛石和石墨是常見(jiàn)的碳單質(zhì)。相關(guān)說(shuō)法不正確的是A．金剛石和石墨可以互稱(chēng)為同素異形體 B．lg金剛石和1g石墨含有原子數(shù)相同C．金剛石和石墨中原子的排列方式相同 D．常溫下金剛石和石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定【題型2碳的化學(xué)性質(zhì)】【典例2】（23·24九年級(jí)上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)古代字畫(huà)能長(zhǎng)久保存的原因是：常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)。(2)木炭完全燃燒（O2充足）生成CO2，寫(xiě)出化學(xué)方程式；木炭不完全燃燒（O2不足）生成CO，寫(xiě)出化學(xué)方程式。(3)寫(xiě)出木炭還原氧化銅的化學(xué)方程式；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：。木炭還原二氧化碳的化學(xué)方程式。【變式21】（2023·湖北十堰·中考真題）《中國(guó)書(shū)法大會(huì)》書(shū)寫(xiě)時(shí)代精神。唐懷素《自敘帖》保存至今仍不變色，主要是因?yàn)闀?shū)寫(xiě)作品時(shí)所用的墨汁中含有的炭黑A．是黑色固體 B．具有吸附性C．常溫下性質(zhì)穩(wěn)定 D．具有還原性【變式22】（23·24九年級(jí)上·遼寧大連·階段練習(xí)）涂答題卡的2B鉛筆中使用的是石墨筆芯。下列屬于石墨的化學(xué)性質(zhì)的是A．有金屬光澤 B．質(zhì)軟 C．能導(dǎo)電 D．可燃17．（23·24九年級(jí)上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）可燃性在點(diǎn)燃的條件下，碳可以在氧氣(或空氣)里燃燒，放出熱量：①氧氣充足時(shí)，完全燃燒：：②氧氣不充足時(shí)，不完全燃燒：；【題型3正確認(rèn)識(shí)碳元素與碳單質(zhì)】【典例3】（2023·吉林·中考真題）下列有關(guān)金剛石和石墨的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是A．都是碳的單質(zhì) B．都由碳元素組成C．物理性質(zhì)相同 D．碳原子排列方式不同【變式31】（22·23下·普陀·一模）不屬于同素異形體的一組物質(zhì)是A．紅磷與白磷 B．木炭與活性炭C．氧氣與臭氧 D．金剛石與石墨【變式32】（23·24上·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）同一種元素可以組成不同的單質(zhì)，以單質(zhì)形式存在的碳有金剛石、石墨和C60等，由于它們的碳原子不同，即不同，它們的性質(zhì)也存在，由此也可以知道：?！咀兪?3】（21·22九年級(jí)上·全國(guó)·課時(shí)練習(xí)）還原反應(yīng)(1)定義：含氧化合物中的被奪去的反應(yīng)，叫做還原反應(yīng)。(2)還原劑：還原反應(yīng)中，的物質(zhì)，叫做還原劑，還原劑具有還原性?！绢}型4氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)】【典例4】（22·23九年級(jí)下·黑龍江綏化·期末）用木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)如圖：(1)在加熱時(shí)酒精燈加網(wǎng)罩的目的是；(2)在剛開(kāi)始預(yù)熱時(shí)，試管②中立即產(chǎn)生氣泡，但澄清石灰水不變渾濁，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(zhì)。請(qǐng)你寫(xiě)出①試管發(fā)生的化學(xué)方程式：；(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，待試管①冷卻之后再把試管里的粉末倒出，這樣操作的原因是?！咀兪?1】（22·23九年級(jí)上·安徽安慶·期末）“中國(guó)高鐵，世界第一”，高鐵列車(chē)車(chē)體材料使用的不銹鋼中加入了金屬鎳增強(qiáng)性能，工業(yè)高溫上采用火法煉鎳的原理是：，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)中X的化學(xué)式為 B．NiO是一種氧化物C．碳過(guò)量時(shí)，氣體產(chǎn)物中可能有CO D．此反應(yīng)說(shuō)明碳具有氧化性【變式42】（22·23九年級(jí)上·重慶忠縣·期末）紅熱的鐵塊放入水中急速冷卻，反應(yīng)為：，發(fā)生還原反應(yīng)的是A．Fe B．H2O C．Fe3O4 D．H2【變式43】（21·22九年級(jí)上·新疆克拉瑪依·期末）“中國(guó)芯”的核心材料是單質(zhì)硅，工業(yè)上制取粗硅的化學(xué)方程式為：。下列說(shuō)法正確的是A．Si屬于金屬元素 B．X的化學(xué)式為CO2C．該反應(yīng)屬于還原反應(yīng) D．Si是地殼中含量最多的元素【變式44】（23·24九年級(jí)上·江西宜春·階段練習(xí)）碳與碳的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有廣泛的用途。(1)圖1是碳原子結(jié)構(gòu)示意圖，碳原子的最外層電子數(shù)為。(2)圖2、圖3、圖4對(duì)應(yīng)的三種碳單質(zhì)中，由分子構(gòu)成的是（填圖序），寫(xiě)出圖4對(duì)應(yīng)物質(zhì)完全燃燒的化學(xué)方程式。(3)如圖5是木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是?！咀兪?5】（21·22九年級(jí)上·遼寧撫順·期末）A、B、C、D、E均是初中化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)，其中A、C是組成元素相同的兩種無(wú)色液體，B、D為氣體，E為黑色固體。它們有下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，圖中“一”表示相連的物質(zhì)間能相互發(fā)生反應(yīng)，“→”表示物質(zhì)間有相應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。(1)D的化學(xué)式為；(2)A→C的化學(xué)反應(yīng)基本類(lèi)型是反應(yīng)；(3)寫(xiě)出反應(yīng)B—E的化學(xué)方程式,寫(xiě)出反應(yīng)A→D的化學(xué)方程式。一、單選題1．下列用途主要利用物質(zhì)的物理性質(zhì)的是A．用石墨制作鉛筆的筆芯 B．用氮?dú)庾魇称返谋Ｗo(hù)氣C．城市中用天然氣作為居民廚房的主要燃料 D．白磷在軍事工業(yè)上用于制造煙幕彈2．下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是A．氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)氮肥B．石墨有導(dǎo)電性，可用于生產(chǎn)鉛筆芯C．金剛石硬度大，用于切割玻璃D．氧氣具有助燃性，可用做燃料3．氧化銀紐扣電池常用于手表和計(jì)算器，電池內(nèi)的總反應(yīng)可以表示為：，其中發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是A．Zn B． C．ZnO D．Ag4．“碳海綿”是已知最輕的固體材料，密度僅0.16mg/cm3。其主要成分是石墨烯和碳納米管等兩種碳單質(zhì)，是一種良好的絕緣材料。下列關(guān)于“碳海綿”性質(zhì)的推測(cè)不正確的是A．碳海綿能浮在水面上 B．碳海綿是一種新型的化合物C．碳海綿不易導(dǎo)電 D．碳海綿燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化碳5．下列物質(zhì)的用途中，主要利用該物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的是A．金剛石用來(lái)裁玻璃 B．氧氣用于氣焊、氣割和煉鋼C．石墨做電極 D．用稀有氣體填充霓虹燈6．大氣中有兩種氧元素組成的物質(zhì)，即氧氣和臭氧（）。在一定條件下，部分氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，下列說(shuō)法正確的是A．以上變化屬于物理變化 B．以上變化屬于化學(xué)變化C．氧氣和臭氧是同種物質(zhì) D．臭氧是混合物7．炭雕（主要成分為活性炭）成為了家裝的新寵，它是一種集觀賞與空氣凈化一體的工藝品。炭雕能用于空氣凈化是因?yàn)樗哂蠥．可燃性 B．吸附性 C．氧化性 D．穩(wěn)定性8．木炭和活性炭都具有很強(qiáng)的吸附能力，是由于A．都是無(wú)定形碳 B．其碳原子的排列方式不同C．它們的密度小 D．都是疏松多孔，表面積大二、多選題9．下列對(duì)宏觀事實(shí)的微觀解釋?zhuān)缓侠淼氖茿．墻內(nèi)開(kāi)花墻外香——分子是不斷運(yùn)動(dòng)的B．溫度升高酒精溫度計(jì)的液面上升——酒精分子體積變大C．金剛石和石墨物理性質(zhì)差異較大——碳原子構(gòu)成數(shù)目不同D．CO有毒，有可燃性，而能滅火——構(gòu)成物質(zhì)的分子性質(zhì)不同三、課內(nèi)填空10．金剛石①金剛石是由的固態(tài)非金屬單質(zhì)，純凈的金剛石是、形狀的固體，具有很好的，可以制作成璀璨奪目的鉆石；②金剛石是天然存在的硬度的物質(zhì)，利用此性質(zhì)可以用作裁玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬，以及裝在鉆探機(jī)的鉆頭上，鉆探堅(jiān)硬的巖層等。四、填空題11．寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)碳完全燃燒；(2)碳不完全燃燒；(3)碳還原氧化銅；(4)碳還原氧化鐵；(5)碳還原二氧化碳；(6)制取水煤氣。12．寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)碳在氧氣中充分燃燒；(2)氧化汞受熱分解；(3)氧化銅與氫氣在加熱條件下反應(yīng)。13．碳在地殼中含量不高，但它的化合物數(shù)量眾多，而且分布極廣。請(qǐng)根據(jù)如圖回答問(wèn)題：(1)圖1、圖2是碳元素的兩種單質(zhì)，圖1表示的物質(zhì)是（填名稱(chēng)），這兩種碳單質(zhì)的性質(zhì)存在明顯差異的原因是。(2)為減少污染、提高煤的利用率，可將其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，此過(guò)程的微觀示意圖如圖3所示。反應(yīng)物B的化學(xué)式為，生成物C、D的質(zhì)量比為屬于氧化物的有（選填“A”、“B”、“C”或“D”）。14．①由同種元素組成的不同單質(zhì)，如金剛石和石墨、紅磷和白磷等，其物理性質(zhì)，但化學(xué)性質(zhì)。②同種元素組成的不同單質(zhì)間可以相互轉(zhuǎn)化，如石墨在一定條件下能轉(zhuǎn)化為金剛石，這一轉(zhuǎn)化過(guò)程中屬于。③木炭和活性炭的吸附性是，所以木炭、活性炭對(duì)其他物質(zhì)的脫色過(guò)程是。15．根據(jù)下列碳單質(zhì)的性質(zhì)寫(xiě)出一項(xiàng)用途(1)金剛石在天然物質(zhì)中硬度最大；(2)活性炭具有良好的吸附性；(3)石墨質(zhì)軟且滑膩；(4)石墨有良好的導(dǎo)電性。16．神奇的“碳”，多姿的“碳”世界。(1)常見(jiàn)的碳單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)差別很大的原因是。(2)《天工開(kāi)物》有關(guān)墨的制作提到：凡墨，燒煙凝質(zhì)而為之、“煙”最可能是。用墨書(shū)寫(xiě)或繪制的字畫(huà)能夠長(zhǎng)時(shí)間保存而不變色，這是因?yàn)槌叵绿嫉摹?3)已知，水分子的粒徑約為0.3納米，金屬離子的粒徑一般在0.7納米以上、利用真空抽濾法可將單層石墨片制成