资料简介
课题 1 金刚石、石墨和 C60
答案：
(1)碳原子的排列方式不同 (2)硬 (3)软 (4)导电 (5 )润滑剂 (6)吸附 (7)稳
定 (8)可燃 (9)还原
1．碳的单质
不同元素可以组成不同的单质，而同一种元素也可以组成不同的单质。几种常见元素的
不同单质如下表所示：
常见元素 碳元素 氧元素 磷元素
形成的
单质
金刚石、
石墨和 C60
氧气和
臭氧
白磷和
红磷
(1)金刚石、石墨、C60 的性质及用途
①金刚石
a．物理性质：无色透明、正八面体形状的固体，不导电，经加工琢磨后有夺目光泽，
是天然存在最硬的物质。
金刚石结构
b．用途：雕琢作装饰品(钻石就是金刚石雕琢成的)；制作钻头；制作玻璃刀、刻刀。
石 墨结构
②石墨
a．物理性质：深灰色、不透明的细鳞片状固体，有金属光泽，质软，滑腻，导电性好，
耐高温。
b．用途：用于制铅笔芯(不同型号的铅笔芯，石墨含量不同，“B”值越大，石墨含量
越高)、石墨电极、电刷、耐高温的润滑剂等。C60 结构
③C60
C60 分子由 60 个碳原子构成，形似足球，很稳定。目前应用于材料科学、超导体等方面
的研究。
金刚 石、石墨和 C60 都是由碳元素组成的，为什么物理性质差异这么大？
因为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体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构。焦炭、活性
炭、炭黑等的构成和结构与木炭类似，通常称为无定形碳。
由于木炭、活性炭的结构疏松，因此它们具有吸附性。利用这种性质可以吸附气体或溶
液中的一些物质，可用作吸附剂，如木炭用来吸附食品工业里的色素和有异味的物质；活性
炭用在防毒面具中吸附毒气。
释疑点 吸附性是物理性质吗 吸附性是物质的物理性质，吸附过程是物理变化。吸附
剂与物质的接触面积越大，吸附能力越强。
“碳”与“炭”有什么区别吗？
“碳”是元素名称，指元素；“炭”是指,碳元素组成的部分物质，如木炭、活性炭等。
(1)金刚石可作玻璃刀，因为__________________________________________________。
(2)石墨可作电池里的电极，因为_______________ _______________________________。
(3)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，因为____________________________________。
(4)木炭能脱色，因为________________________________________________________。
(5)石墨可作铅笔芯，因为____________________________________________________。
解析：考查碳单质的物理性质和用途。物质的特殊结构决定了它具有特殊的性质，具有
什么样的性质决定了它有什么用途。这一规律在化学学习中很有指导作用。
答案：(1)金刚石的硬度极大，是天然存在最硬的物质 (2)石墨具有良好导电性 (3)
活性炭有吸附性，可吸附毒气 (4)木炭具有疏松多孔结构，具有吸附 性，可吸附色素，使
一些有色物质脱色 (5)石墨质软，且呈灰黑色，在纸上划过可留下痕迹
2． 碳的化学性质
分析碳的原子结构： ，最外层电子数为 4，既不易失电子，又不易得电子，
所以常温下碳的化学性质比较稳定，但随着温度的升高，碳能与许多物质发生反应。
(1)碳的稳定性
常温下，单质碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，即使在日光照射或与空气、
水分等充分接触，也不容易发生化学变化。如古代用墨书写或绘制的字画虽天长日久却不褪
色。书写春联时要用墨汁，填写档案或签名时要用碳素笔，都利用了碳在常温下化学性质的
稳定性。
(2)可燃性
在点 燃条件下，单质碳能在氧气(或空气)里燃烧，放出热量，碳可作燃料。
①氧气充足时，碳充分燃烧：C＋O2 =====点燃
CO2
②氧气不充足时，碳不充分燃烧：
2C＋O2 =====点燃
2CO
(3)还原性
高温下，单质碳能和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性，像 CuO
失去氧一样，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。单质碳具有还原性，可作还原剂，用来冶炼金属。
①碳跟氧化铜的反应：
C＋2CuO =====高温
2Cu＋CO2↑
用木炭还原氧化铜
②工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：
3C＋2Fe2O3 =====高温
4Fe＋3CO2↑
③高温下，单质碳还能与水、二氧化碳反应：
C＋H2O(气) =====高温
H2＋CO
C＋CO2 =====高温
2CO
谈重点 用木炭还原氧化铜的注意事项 ①加热固体，盛放固体的试管口都要略向下倾
斜，其目的是防止加热产生的水倒流回热试管，使试管骤冷炸裂；②实验结束后，应该先将
导管从澄清石 灰水中取出，再停止加热， 以防止液体倒流回热试管，使试管骤冷而炸裂。
该反应的温度要求很高，所以，常在酒精灯上加灯罩集中火焰。
【例 2】根据木炭还原氧化 铜实 验(如下图)填空：
用木炭还原氧化铜
(1)反应开始后，盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是____________，说明反应中有
____________( 填 化 学 式 ) 生 成 ， 被 加 热 的 试 管 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是
________________________________________________________________________。
(2)反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有__________色的铜，这
是由于氧化铜发生了____________反应。
(3)图中的酒精灯上加一金属网罩的作用是__________________________。
(4)实验结束时，应先____________，再____________，防止____________________。
解析：木炭还原氧化铜的明显现象是黑色氧化铜粉末变成亮红色，产生能使澄清的石灰
水变浑浊的气体，所以澄清石灰水是检验二氧化碳的一种试剂，也是此类型题目中的提示点；
酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高温度，该实验要求温度较高，如果有条件最好用酒
精喷灯；因为实验结束后试管里的温度较高，若不先撤出导管，石灰水会倒流，使试管炸裂。
答案：(1)澄清石灰水变浑浊 CO2 C＋2CuO =====高温
2Cu＋CO2↑ (2)红 还原 (3)使
酒精灯的火焰集中，以提高温度 (4)将导管从石灰水中撤出 熄灭酒精灯 石灰水倒流使
试管炸裂3．正确认识碳元素与碳单质
碳元素可组成不同的碳单质。常见的碳单质有金刚石、石墨、C60 等。要正确理解元素
与单质的关系，认识同种元素可形成多种单质的原因。
(1)同种元素可组成不同单质
不同种元素可组成不同单质，同种元素也可以组成不同的单质，如 O2 和 O3，金刚石、
石墨和 C60 等，都是由同种元素组成的不同单质。
(2)碳原子排列方式不同，决定碳单质的物理性质不同
物质的组成和结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。物质的结构、性质、
用途关系密切。
(3)只含一种元素的物质不一定是单质
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，二者混合后，虽然只含一种元素，但却是混合
物。即：同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物，但一定不是化合物。
(4)石墨转化成金刚石是化学变化
石墨在高温、高压的条件下可以转化成人造金刚石，这一变化属于化学变化，因为金刚
石和石墨是不同物质。
(5)碳单质的化学性质相同
碳单质的物理性质不同，但其化学性质相同，常温下性质稳定，都具有可燃性、还原性。
【例 3—1】(综合题)下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，下列说法正确
的是( )
A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是 CO2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接 3 个碳原子
解析：
A × 石墨是平面网状结构，很软，金刚石为空间网状结构，硬度很大。
B × 从图中可看出四种物质的碳原子的排列方式明显不同
C √ 四种物质都由碳原子构成，完全燃烧产物都是二氧化碳
D × 金刚石中每个碳原子连接 4 个碳原子
答案：C
【例 3—2】(综合题 )某物质经鉴定只含有一种元素，则该物质( )
A．肯定是一种单质
B．可能是几种单质组成的混合物
C．肯定是纯净物
D．可能是化合物
解析：如把金刚石和石墨混合在一起，只含碳元素，但金刚石和石墨是不同单质，应属
于混合物；化合物含不同元素，该物质只含一种元素，绝对不可能是化合物。
答案：B4．氧化反应与还原反应
以木炭和氧化铜反应为例：
C＋2CuO =====高温
2Cu＋CO2↑
(1)氧化反应、还原反应
木炭夺取了氧化铜中的氧，生成了 CO2，物质与氧发生的反应叫做氧化反应。氧化铜失
去氧变成单质铜，这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应 。
(2)氧化剂、还原剂
氧化铜提供氧，使木炭发生氧化反应，提供氧的物质是氧化剂。木炭夺取了氧化铜中的
氧，使氧化铜发生还原反应，得到氧的物质是还原剂。氧化剂、还原剂都是指反应物。
(3)氧化性、还原性
在反应中，物质供给氧的性质叫氧化性，如氧化铜具有氧化性；物质夺取氧的性质叫还
原性，如木炭具有还原性。
析规律 氧化还原反应规律 还原剂有还原性，结合氧，发生氧化反应，如 C；氧化剂
有氧化性，失去氧，发生还原反 应，如 CuO。氧化反应和还原反应同时进行。
【例 4—1】(探究题)对于氧化还原反应的认识，下列说法错误的是( )
A．对于同一个化学反应，不可能既是氧化反应又是还原反应
B．氧化还原反应可以从得氧失氧的角度研究化学反应
C．氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质，它们指的都是反应
物
D．在木炭还原氧化铜的实验中，木炭发生了氧化反应，氧化铜发生了还原反应
解析：氧化还原反应存在于同一个反应中，对于一个化学反应，它是氧化反应，就一定
是还原反应，即有物质得氧，那就一定有物质失氧，反之也成立。
答案：A
【例 4—2】(应用题)在化学反应 3CO＋Fe 2O3 =====高温
2Fe＋3CO2 中，下列说法正确的是
( )
A．CO 在反应中得到了氧，具有氧化性，是氧化剂
B．Fe2O3 在反应中失去氧，具有还原性，是还原剂
C．CO 发生了还原反应
D．Fe2O3 发生了还原反应
解析：氧化剂是提供氧的物质，还原剂是得到氧的物质，故 CO 是还原剂，而 Fe2O3 是
氧化剂；氧化剂提供氧，发生了还原反应，还原剂得到氧，发生氧化反应，故 CO 发生了氧
化反应，而 Fe2O3 发生了还原反应。
答案：D
课题 1 金刚石、石墨和 C60
一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意)
1.“扬州八怪”之一，清代著名画家郑板桥所绘的字画至今仍不褪色，这是因为墨汁中
的碳( )。
A.具有可燃性 B.在常温下性质稳定
C.具有氧化性 D.具有还原性
2.化学物质中有一种由多个五边形和六边形组成的形似足球的笼状分子，称为“足球
烯”(如下图所示)，化学式为 C60。关于 C60 的说法正确的是( )。A.属于单质
B.属于混合物
C.碳元素的化合价为＋4 价
D.足球烯是实心的
3.科学家用计算机模拟后确认，60 个氮原子可结合成 N60 分子。下列关于 N60 的叙述中
正确的是( )。
A.N60 是一种新型的化合物
B.一个 N60 分子中含有 30 个 N2 分子
C.N60 的相对分子质量为 840
D.N60 和 N2 混合后形成的是纯净物
4.防毒面具滤毒罐内盛放的物质是( )。
A.石墨 B.活性炭 C.焦炭 D.生石灰
5.下列变化属于化学变化的是( )。
A.用木炭吸附冰箱内的异味
B.糖厂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气
D.实验室用灼热的铜网吸收氧气以制取氮气
6.实验测得某物质中只含有碳元素，则这种物质( )。
A.一定是金刚石或石墨中的一种
B.一定是木炭或活性炭中的一种
C.一定是碳元素的一种单质
D.可能是一种碳单质，也可能是几种碳单质组成的混合物
7.化学上把由同种元素组成的不同单质互称为同素异形体，例如白磷和红磷。下列各组
物质互为同素异形体的是( )。
A.一氧化碳和二氧化碳
B.金刚石和石墨
C.冰和干冰
D.氧气和液氧
二、填空题
8.碳和碳的化合物都是非常重要的物质。
(1)碳原子的结构示意图为 ，碳原子的核电荷数为________。
(2)碳的单质有多种，具有下列结构的碳单质中，由分子构成的是________。
(3)上面三种碳的单质在氧气中完全燃烧的产物都是______________。
9.下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。(1)在物质甲的结构中，每个碳原子最多连有________个碳原子。
(2)根据乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感的特点，写出它的一种用途：
________________。
(3)图中物质丙的化学式为 C60，已知硅的一种单质也有与物质丙相同的原子数和类似的
结构，有科学家尝试把物质丙的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中，反应形成一种新
型分子，该分子的化学式为________。
10.用木炭还原氧化铜的实验如下图。
(1)酒精灯加灯罩的目的是 ________________________________。
(2) 刚 开 始 预 热 ， 试 管 ② 中 立 即 产 生 气 泡 ， 但 石 灰 水 不 变 浑 浊 ， 原 因 是
________________。
(3)继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出带点部
分 的 化 学 方 程 式 ： _____________________________ 、
_________________________________。
(4)停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管①冷却
后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是_____________________________________。
课题 1 金刚石、石墨和 C60
1．B 解析：字画至今仍不褪色，这是因为墨汁中的碳在常温下性质稳定。
2．A 解析：C60 只有一种元素组成，属于单质，碳元素的化合价为 0。
3．C 解析：可由 C60 迁移到 N60 分子，N60 的相对分子质量为 14×60＝840。
4．B 解析：防毒面具滤毒罐内盛放的物质是活性炭，利用其强吸附性吸附毒气。
5．D 解析：灼热的铜网易被氧化。
6．D 7.B
8．(1)6 (2)C (3)CO2(或二氧化碳)
9．(1)4 (2)作铅笔芯(或润滑剂) (3)Si60C60
10．(1)提高酒精灯的火焰温度或提供反应所需的高温
(2)开始排出的是试管内的空气
(3)C＋2CuO =====高温
2Cu＋CO2↑ CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)防止石灰水倒流入热的试管中，炸裂试管；同时防止灼热的铜被外界空气氧化
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