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第六单元碳和碳的氧化物第9讲常见的碳单质1．由碳元素组成的几种性质不同的单质金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，这些碳单质的物理性质有较大差异，其原因是它们的原子排列方式不同。考点一几种碳单质2．碳单质的物理性质和用途物质物理性质主要用途金刚石无色透明、正八面体形状、天然存在的最硬的物质作装饰品、裁玻璃、切割大理石、作钻探机的钻头石墨深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，石墨很软，有滑腻感，有优良的导电性作铅笔芯、电极材料、润滑剂等物质物理性质主要用途C60每个分子由60个碳原子构成，形似足球用于超导、催化、材料、医学及生物等领域活性炭具有很强的吸附作用用于做防毒面具、吸附色素等木炭具有吸附能力用于吸附色素、除异味炭黑常温时性质稳定制墨汁、颜料考点二碳的化学性质1．碳的化学性质化学性质用途或举例常温下，碳的化学性质不活泼我国古代书法家、画家用墨书写或绘制的字画，能够保存很长时间而不变色2.氧化反应和还原反应(1)氧化反应：物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应。(2)还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。(3)氧化剂：在反应中提供氧的物质叫做氧化剂。(4)还原剂：在反应中得到氧的物质叫做还原剂。温馨提示：1.在氧化反应、还原反应中，氧化剂、还原剂都是指反应物而言的。2.反应与得失氧的关系可以简记为：得氧，氧化反应；失氧，还原反应。例1(2013·衡阳)我市中考实行网上阅卷，答题时必须用2B铅笔填涂答题卡，2B铅笔芯的主要成分是()A．石墨B．金刚石C．木炭D．C60解析：石墨是深灰色的、质软、有滑腻感，它在纸上划过会留下灰色的痕迹，故石墨可以用来制铅笔芯。答案：A例2(2013·兰州)2013年3月，浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。下列关于“碳海绵”的说法中不正确的是()A．常温下化学性质活泼B．具有吸附性C．在一定条件下可还原氧化铜D．在氧气中完全燃烧的产物是CO2解析：由题意可知，“碳海绵”由两种碳单质组成，且具有疏松多孔的结构，所以具有吸附性。不同的碳单质化学性质相同，所以“碳海绵”应具有常温下化学性质不活泼、有可燃性、还原性等性质。答案：A方法总结：由碳元素组成的不同单质，物理性质不同，但化学性质相同。例3(2013·重庆)激光打印机是常见的办公用品，它所用墨粉的主要成分是极细的碳粉。(1)碳粉不具有的性质是____________(填序号)。A．黑色B．易溶于水C．可燃性D．常温下稳定(2)将碳粉与氧化铜混合后加强热，发生反应的化学方程式为__________________________________________，该反应中碳表现出____________(填“氧化”或“还原”)性。解析：碳粉是一种常见的碳单质，它是一种黑色粉末，难溶于水。常温下化学性质稳定，还具有可燃性和还原性等性质。答案：(1)B(2)C＋2CuO=====高温2Cu＋CO2↑还原方法总结：这是一道情境题，由激光打印机的墨粉引出碳的性质，解答时可以结合已有的知识、经验，如极细的碳粉应和木炭粉一样，不溶于水，它也具有可燃性、还原性。1．下列物质的用途与其依据的性质不相符合的是()A．一氧化碳用于冶金工业——一氧化碳能够燃烧B．干冰用于人工降雨——干冰易升华同时吸收大量的热C．金刚石用于裁玻璃——金刚石很硬D．石墨用于制铅笔芯——石墨很软答案：A2．由同种元素组成的物质不可能是()A．单质B．化合物C．纯净物D．混合物答案：B3．石墨烯是新发现的二维空间材料，它是由石墨制成的新型碳单质，金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图如下所示。下列关于这四种物质的说法中正确的是()A．都是黑色固体B．都质软可作润滑剂C．碳原子排列方式都相同D．在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳答案：D4．下列对一些事实的解释错误的是()答案：C事实解释A书写档案规定必须使用碳素墨水碳的化学性质稳定B石墨能够作电池的电极材料石墨能够导电C焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来焦炭具有氧化性D制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖活性炭具有吸附性5．将5g碳放在盛有8g氧气的密闭容器中燃烧，反应结束后，容器中碳与氧气都没有剩余，则容器中的气体是__________，质量是__________g。解析：碳充分燃烧生成二氧化碳时，碳元素和氧元素的质量比是3∶8；碳不充分燃烧生成一氧化碳时，碳元素和氧元素的质量比为3∶4；而本题中碳元素和氧元素的质量比是5∶8，大于3∶8而小于3∶4，所以得到的是二氧化碳和一氧化碳的混合物，根据质量守恒定律可知生成的二氧化碳和一氧化碳的质量和为5g＋8g＝13g。答案：二氧化碳和一氧化碳的混合物(或CO2和CO的混合物)13考点训练9一、选择题(每小题3分，共39分)1．(2013·邵阳)竹炭制品深受消费者欢迎，竹炭是竹子经过炭化处理后形成的多孔性材料。则竹炭不具有的性质是()A．黑色固体B．吸附性C．易溶于水D．能燃烧答案：C2．(2013·日照)科学家成功地利用精密仪器从石墨中分离出单层的石墨片，这是目前世界上人工制得的最薄的材料，如图所示。下列有关石墨片说法错误的是()A．石墨片是一种单质B．石墨片与C60是同种物质，具有导电性C．在一定条件下，石墨片可还原氧化铜D．石墨片在氧气中完全燃烧的产物是CO2答案：B3．(2013·南京)下列物质由原子构成的是()A．蒸馏水B．氯化钠C．金刚石D．C60答案：C4．(2013·十堰)有关碳元素形成的几种物质，以下说法错误的是()A．C60是一种新型化合物B．金刚石是天然最硬的物质C．石墨具有优良的导电性D．活性炭可以除去冰箱中的异味答案：A5．下面是甲、乙两种物质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。这两种物质在氧气中完全燃烧后的产物都是二氧化碳，但它们的物理性质却明显不同，如导电性、硬度等。据此，下列说法错误的是()A．甲、乙两种物质中的碳原子大小相同B．甲、乙两种物质都是碳单质C．甲、乙两种物质中碳原子的空间排列方式不同D．将甲、乙两种物质混合后得到的是纯净物答案：D6．澳大利亚科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4000个碳原子，直径约6到9nm，在低于－183℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述正确的是()A．“碳纳米泡沫”是碳单质B．“碳纳米泡沫”是混合物C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳化合物D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同答案：A7．点燃一根蜡烛，把冷碟底放在蜡烛火焰上方，一会儿后，在碟底收集到炭黑，由此可能得出蜡烛的组成中一定含有()A．碳元素B．氢元素C．氧元素D．氢、氧元素答案：A8．“轻轨列车”是近年来又一新兴的交通工具，具有无污染的优点。当轻轨列车开动时，在轻轨列车跟架空电线的接触点上，由于高速摩擦会产生高温，因此接触点上的材料应具有耐高温、不易氧化、能导电的性质。你认为选用该接触点上的材料，较为合适的物质是()A．金刚石B．石墨C．铝D．铁答案：B9．下列说法中不正确的是()A．只含有一种元素的物质，不一定是单质B．活性炭吸附色素的过程中一定发生了化学变化C．物质的结构决定了物质的性质，而物质的用途体现了物质的性质D．金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的不同单质，今后还将会有其他碳的单质被发现答案：B10．当黑色的氧化铜粉末中混有少量的炭粉时，可以用下列哪种方法提纯()A．隔绝空气加热混合物B．在氧气流中加热混合物C．加足量的水搅拌后过滤D．在氢气流中混合加热解析：氧化铜在加热的条件下不与氧气反应，而炭粉在加热的条件下能和氧气反应，生成二氧化碳气体逸散掉。答案：B11．根据下面的实验现象推断，黑色粉末可能是()A．CuO和CB．CuOC．Fe3O4D．MnO2和C解析：由实验现象可以判断，黑色粉末物质加热时反应生成Cu和CO2，说明该黑色粉末中含有铜、碳、氧三种元素。答案：A12．物质的用途和性质密切相关。下列用途主要是利用其化学性质的是()解析：A项氢气作高能燃料是利用了氢气的化学性质——可燃性；B项金刚石作装饰品是利用了金刚石的物理性质——硬度大；C项铜作导线是利用了铜的物理性质——良好的导电性；D项活性炭用于防毒面具是利用了活性炭的物理性质——吸附性。答案：A13．在隔绝空气情况下，用木炭还原氧化铜。下列叙述正确的是()A．反应前后固体中氧原子数目保持不变B．反应后固体减轻的质量等于氧化铜中氧元素的质量C．反应中消耗的氧化铜与碳的质量一定相等D．反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大解析：木炭还原氧化铜的化学方程式为C＋2CuO=====高温2Cu＋CO2，反应前固体氧化铜中含有氧元素，反应后固体铜中不含有氧元素；根据质量守恒定律知，反应后固体减轻的质量等于生成的二氧化碳的质量；该反应中消耗的氧化铜的质量比碳的质量多；根据化学方程式知，反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大。答案：D二、填空题(共41分)14．(6分)(2013·福州)多彩的“碳”，多姿的生活，让我们一起走进“碳”的世界。根据下表提供的信息，填写有关含碳物质的对应特性。物质用途金刚石切割玻璃石墨作电极活性炭净水对应特征①________②________③________答案：①硬度大②导电性③吸附性15．(20分)有A、B、C、D四种物质。通常状况下，A、B为无色气体。C为红色固体，D为灰黑色固体粉末。现用这四种物质做以下实验，结果记录如下：(1)在A中加热C得到黑色固体甲；(2)将D与甲混合，高温下反应生成C和一种无色气体乙；(3)将B通过灼热的甲，又可得到C和常温下为无色液体的物质丙。试根据实验结果推断各物质并写出有关的化学方程式。A．________、B.________、C.________、D.________、甲________、乙________、丙________。化学方程式为：(1)____________________________________；(2)____________________________________；(3)____________________________________。解析：这是一道叙述型的推断题，解答时注意实验现象和实验操作，红色固体C与气体A在加热的条件下生成黑色固体甲，则可以判断红色固体C为金属铜，无色气体A为氧气，黑色固体甲为氧化铜。再根据判断出来的物质推断其他的物质。答案：A.O2B．H2C．CuD．C甲．CuO乙．CO2丙．H2O(1)2Cu＋O2=====△2CuO(2)2CuO＋C=====高温2Cu＋CO2↑(3)CuO＋H2=====△Cu＋H2O16．(15分)某同学设计了下图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铜的实验。(1)该装置存在的一个主要问题是__________，你的改进方法是______________________________。(2)实验开始时，是先给氧化铜加热，还是先通入一氧化碳？________________________。(3)实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是________________________________，发生反应的化学方程式为__________________，B处观察到的实验现象是______________________。(4)实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可以生成中间产物氧化亚铜(化学式为Cu2O)。如果要对反应后A处残留固体的组成进行探究，试猜想残留固体的组成有哪几种可能？解析：CO既具有还原性，又具有可燃性，用CO还原CuO时，应先通入CO，排出玻璃管内的空气后再给CuO加热，防止加热时CO和玻璃管内的空气混合而发生爆炸。用CO还原CuO的尾气中可能含有未反应的CO，所以应对尾气进行点燃或收集处理，以防止造成空气污染。答案：(1)缺少尾气处理装置将尾气进行点燃或收集处理(2)先通入一氧化碳(3)黑色粉末逐渐变成红色CuO＋CO=====△Cu＋CO2澄清的石灰水变浑浊(4)