第六单元碳和碳的氧化物第1节金刚石、石墨和C60
1.碳的几种单质：金刚石、石墨、C60
※注意：木炭、活性炭、焦炭、炭黑主要是由石墨的微小晶体和少量杂质组成的。因为他们没有固定的几何形状，所以叫无定形碳。
3.化学性质：常温下，碳的化学性质不活泼。但高温下碳能够和多种物质发生反应。
（1）碳在点燃条件下可以与氧气发生反应。
氧气充足的情况：C+O2点燃CO2
氧气不充足的情况：2C+O2点燃2CO
（2）碳和某些碳的氧化物反应
C+2CuO高温2Cu+CO2↑
注：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
1.金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是（ ）
A．都是黑色固体
B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
C．碳原子的排列方式相同
D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化
2.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
3．“扬州八怪”之一，清代著名画家郑板桥所绘字画至今仍不褪色，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
4.中华炭雕(主要成分是木炭)是一种集观赏与空气净化于一体的工艺品，关于它的说法错误的是（）
A.炭雕摆设要远离火种
B.炭雕艺术品可以长久保存
C.炭雕是轻质透明的固体
D.炭雕能吸附室内有害气体
5.下列关于碳的单质及其化合物的用途与其所依据的性质不相符合的是（）
A．金刚石用于刻划玻璃：金刚石的硬度很大
B．活性炭用作冰箱除臭剂：活性炭具有吸附性
C．一氧化碳用于冶炼生铁：一氧化碳具有可燃性
D．干冰用于人工降雨：干冰升华时吸收大量的热
6.是自然界存在的最硬物质，是最软的矿物之一，它们物理性质有很大差异
的原因为。
7.常温下，碳的化学性质，在点燃的条件下，碳跟充足的氧气反应生成，化学方程式为；当氧气不充足，则生成化学方程式为。
8.炭雕是活性炭成型技术与传统雕刻工艺的完美结合，因为活性炭有疏松多孔的结构，
具有能力，所以炭雕既可以净化室内空气，又可以美化居住环境。
9.填写有关含碳物质的对应特性。
10.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上海世博会体现的“低碳”亮点主要是。
类型一：碳的几种单质
例1.竹炭制品深受消费者欢迎，竹炭是竹子经过碳化处理后形成的多孔性材料，竹炭不具有的性质是（ ）
A．黑色固体B．易溶于水C．有吸附性D．能够燃烧
答案：B
解析：竹炭是竹子经过碳化处理后形成的多孔性材料，性质与木炭相似，所以其颜色为黑色，主要成分是碳所以可燃烧，多孔性说明竹炭具有吸附性，不易溶于水．
例2.下列物质中，可用于制作铅笔芯的是（ ）
A．金刚石B．生石灰C．石墨D．石灰石
答案：C
解析：铅笔要在纸上留下划痕是利用了其质软，石墨是最软的矿物是制造铅笔芯的主要成分。故选C．
例3.下列实验设计不能达到实验目的是（ ）
答案：B
解析：A.因红磷燃烧生成固体，红磷燃烧会消耗掉空气中的氧气，通过空气减少的体积测得氧气体积。故A正确；
B.通过蜡烛燃烧生成水只能证明蜡烛中含有氢元素，可能含有氧元素，故B错误；
C.充满氢气的肥皂泡上升，说明氢气的密度比空气小，故C正确；
D.灯泡发亮，说明石墨能导电，故D正确；
例4.石墨烯（C60）是首个发现的二维空间材料，从石墨材料中剥离制得．金刚石、石墨、和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于三种碳单质的叙述错误的是（ ）
A．都是黑色固体
B．碳原子的排列方式不同
C．在氧气中充分燃烧都能生成二氧化碳
D．将石墨剥离制成石墨烯发生了物理变化
答案：AD
解析：A.金刚石是无色透明的，故A说法错误；
B.金刚石和石墨，都是由碳原子构成，物理性质不同，主要是由于碳原子的排列方式不同，故B说法正确；
C.金刚石、石墨、和C60都是由碳元素组成，在氧气中完全燃烧都生成二氧化碳，故C说法正确；
D.石墨和石墨烯是两种不同单质，所以将石墨剥离制成石墨烯发生了化学变化，故D说法错误．
例5.以下不属于碳单质的是（）
A.金刚石B.石墨C.C60D.一氧化碳
答案：D
解析：碳单质包括金刚石、石墨、C60，而一氧化碳是氧化物。
例6.年4月26日，福厦高铁客运正式开通．动车组与架空电线的接触材料应具有耐高温、不易氧化、能导电的性质．你认为该材料可选用（ ）
A．铁B．石墨C．金刚石D．铜
答案：B
解析：石墨具有化学性质稳定、耐高温、能导电的性质，故选B
类型二：单质碳的化学性质
例7.下列物质的性质与所对应的用途没有关系的是（ ）
A．氧气助燃——焊接金属
B．稀有气体的性质稳定——作保护气
C．石墨导电——可作电极
D．二氧化碳能与水反应——人工降雨
答案：D
解析：A.利用氧气支持乙炔（C2H2）燃烧，产生氧炔焰，来切割焊接金属．故对
B.因为稀有气体化学性质稳定可做保护气；故对
C.由于石墨具有导电性，通常可用于作电极．故对
D.固体二氧化碳（干冰）升华时能吸收大量的热，可使空气中的水蒸气凝结成小液滴，形成雨水下降，并不是二氧化碳与水反应的结果；故错
例8.下列关于碳和碳的氧化物说法不正确的是（）
A.一氧化碳和二氧化碳都有毒
B.木炭、活性炭都有吸附性
C．木炭、一氧化碳在一定条件下都能与氧化铜反应
D.金刚石和石墨物理性质不同，是因为他们的碳原子排列方式不同
答案：A
解析：一氧化碳是有毒物质，它可以与人体内的血红蛋白结合，使人窒息，而二氧化碳是无毒气体。
例9.下列过程中，属于化学变化的是()
A．用石墨制铅笔芯B．用石墨棒导电
C．木炭使NO2气体褪色D．用石墨制金刚石
答案：D
解析：A用石墨制作铅笔芯是利用石墨的层状结构，比较柔软润滑；B石墨的导电性是物理性质，没有新的物质生成；C利用木炭的吸附性；D石墨和金刚石虽然都是碳的单质，但是两者是不同的两种物质，故选D
例10.下列关于碳单质的说法中，错误的是（）
A．碳元素组成的单质包括一氧化碳和二氧化碳
B．金刚石和石墨都是由碳元素组成的
C．单质碳的化学性质在常温下是不活泼的
D．单质碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳
答案：A
解析：A一氧化碳和二氧化碳都是碳的氧化物，不是单质；B金刚石和石墨都是由碳元素组成的；C单质碳的化学性质在常温下是不活泼的；D单质碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳，不充足的情况下生成一氧化碳
1．物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，下列物质的性质与用途对应关系错误的是（ ）
A.金刚石硬度大——切割玻璃
B.氧气有氧化性——供给呼吸
C.生石灰能和水反应——做食品干燥剂
D.铜有导热性——做电线
2．“碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质），具有疏松多孔结构．下列关于“碳海绵”性质的推测一定有错误的是（ ）
A．碳海绵有吸附作用B．碳海绵是灰黑色固体
C．碳海绵易溶解于水D．碳海绵燃烧会产生二氧化碳
3．（成都）按如图进行实验，有关说法及分析不正确的是（ ）
A．烘干的木炭粉末与CuO粉末须混合均匀
B．网罩的作用是集中火焰，提高温度
C．可观察到澄清石灰水变浑浊
D．产生的气体一定没有CO
4.继发现C60后，C70也已制得。下列有关C70的说法正确的是（）
A.它是一种化合物B.它是一种单质
C.它是一种混合物D.它的相对分子质量是70g
5.用木材做木桩时，常把埋入地下的部分烧焦，目的是（ ）
A.烘干木材B.使木桩变得更结实
C.烧死虫子D.形成化学性质稳定的炭层
6.
根据下列实验现象推断，黑色粉末可能是（ ）
A.CuO、CB.CuOC.Fe2O3、CD.C
7．（·临沂）金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大的差异，其原因是（ ）
A．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同
B．构成它们的原子数目不同
C．金刚石、石墨和C60由不同种原子构成
D．构成它们的原子大小不同
一、碳的几种单质
金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。
CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.
活性炭、木炭具有强烈的吸附性，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
二、碳和某些碳的氧化物反应
训练石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内洒下大量石墨纤维，造成高压输电线短路、电厂设备损坏。这是利用石墨的（ ）
A.放射性B.易燃、易爆性C.导电性D.润滑性
训练下列关于碳的几种单质的组成和用途说法错误的是（ ）
A.石墨可用作电极
B.铅笔芯主要是用铅和少量碳粉制成的
C.长期未用而难开启的铁锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯便于开启
D.璀璨夺目的天然钻石是由碳元素组成的
训练中国科学技术大学的钱一泰教授等人以CCl4和金属钠为原料，在℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果在世界权威的《科学》杂志上发表后，立即被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。同学们对此的一些“理解”中，不正确的是（ ）
A.金刚石属于非金属单质B.制造过程中元素种类没有变化
C.CCl4是一种化合物D.这个反应中元素的化合价未发生变化
训练科学家发现由C60制取的化合物M有抑制艾滋病毒的作用，下列叙述不正确的是（ ）
A.厦大化学家制得的C50，它与C60都是单质
B.某物质含有C50分子和C60分子，该物质是化合物
C.由C60制取化合物M的过程中，发生了化学变化
D.C60在空气中燃烧生成CO2的反应是化合反应
训练下列各组物质接触时，不发生反应的是（ ）
A.灼热的焦炭和CO2气体B.高温下的木炭和氧化铁
C.高温下的木炭粉和氧化铜D.阳光照射下的木炭和空气
训练目前科学家打算合成一种“二重构造”的球形分子，方法是吧足球型的C60分子融进足球型Si60分子中，使外面的Si原子与里面的C原子结合。下列与这种物质有关的一些说法中，错误的是（ ）
A.是由两种单质组成的混合物B.是一种新型化合物
C.其相对分子质量是D.Si60分子的体积比C60分子大
训练（衡阳）在书写档案文书时，最好使用（ ）
A.铅笔B.纯蓝墨水笔C.碳素墨水笔D.圆珠笔
训练（郴州模拟）下列对一些事实的解释不正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
训练（春承德校级月考）下列关于物质性质和用途说法不正确的是（ ）
A.金刚石可以用来切割玻璃，是利用它常温下性质稳定
B.氮气用来保护粮食，是利用氮气常温下性质稳定
C.炭黑加入墨汁中供画家作画，利用其性质稳定
D.石墨用来做电极，是利用它优良的导电性
训练（长沙模拟）在木炭还原氧化铜的实验中（如图），下列有关说法错误的是（ ）
A．酒精灯加灯罩是为了集中火力，提高温度
B．实验中澄清的石灰水变浑浊
C．实验结束时先撤导管，再撤酒精灯
D．此实验说明木炭具有氧化性
基础巩固
1．（·泉州）石墨烯是由碳元素组成的非常优良的纳米材料，具有超强导电、导热的性能．关于石墨烯的认识错误的是（ ）
A．可作散热材料B．是一种化合物
C．可做新型电池的电极D．完全燃烧生成二氧化碳
2．（·天津）金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异，其主要原因是（ ）
A．构成它们的原子大小不同
B．构成它们的原子数目不同
C．金刚石、石墨和C60里由不同种原子构成
D．金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同
3．（·枣庄）比较下列三种物质，判断不正确的是（ ）
A．硬度最大的是金刚石
B．组成上都含碳元素
C．属于单质的是干冰
D．可用于实验室制取二氧化碳的是大理石
4．（·永州）物质的用途与性质对应关系不合理的是（ ）
A．石墨做电池电极﹣导电性B．焦炭冶炼金属﹣可燃性
C．金刚石切割玻璃﹣硬度大D．活性炭除异味﹣吸附性
5.在C+2CuO高温2Cu+CO2↑反应中，Cu元素有+2价变为0价，C元素由0价变为+4价，这类在反应前后有化合价变化的反应属于氧化——还原反应，据此推断，下列反应不属于氧化——还原反应的是（ ）
A．C+O2点燃CO2
B．2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
C．2HgO△2Hg+O2↑
D．2H2S+3O2点燃2SO2+2H2O
6.炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品，其主要成分是木炭．下列说法中错误的是（ ）
A．炭雕作为艺术品可以长久保存
B．炭雕能吸附室内微量的有害气体
C．摆放炭雕时必须远离火种
D．将制炭雕的下脚料末与氧化铜粉末共热，不能发生反应
7.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铅笔的主要成分是（ ）
A．石墨B．金刚石C．木炭D．C60
8.下列对一些事实的解释错误的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
9.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是（ ）
A．金刚石是纯净物，石墨是混合物
B．金刚石是单质，石墨是化合物
C．金刚石和石墨里碳原子的排列不同
D．金刚石和石墨是由不同种元素组成的
10.自来水厂净化过程中要分步加入下列试剂，其中用于除去臭味的是（ ）
A．漂白粉B．活性炭C．氯气D．明矾
11.你喜欢家庭小实验吗？根据你的知识和经验，以下家庭小实验不能成功的是（ ）
A．闻气味区别白醋和水
B．用过滤法使硬水转化为软水
C．用铅笔芯作导电实验
D．将一只冷碟子放在蜡烛火焰上方获得炭黑
12.选用下列物质：炭黑、木炭、活性炭、焦炭填在有关用途的空格内：冰箱去味剂_______，制墨汁_______，用于冶金工业_______，用来除去食品和工业产品里的色素_______，制造防毒面具里的滤毒罐_______，加入橡胶里增强轮胎的耐磨性_______，上述用途都是利用了物质的_______性质。
13.我国北京大学化学系和物理系研究小组研制出了C60分子，它形如足球。它的一个分子
是由_______个_______原子构成的，相对分子质量是_______
14.小刚为了净化收集到的河水，自制了-个如图所示的简易净水器
（1）其中小卵石、石英沙和膨松棉的作用是____。
（2）活性炭的主要作用是____。
（3）小刚在净化后的水中用肥皂洗衣服，发现有很多浮渣，所以
他确定该水为硬水．要降低该水的硬度，小刚同学采取的方法
是。
巅峰突破
1.碳的单质有______________、______________和_____________等，其中_______是天然存在的最硬的物质，_______是最软的矿物之一，金刚石和石墨性质的差异是因为_______。
由此说明_______决定物质的性质。
2.如图所示，向盛有红棕色NO2的气体的容器A投入几块木炭，
容器A中的现象为_____________，右边漏斗中的液面
______________。
3.将木炭和氧化铜混合均匀放在试管中加热，可以看到________色的氧化铜最终变成
________色固体，反应的化学方程式为：________________________，将反应生成的气体
通入澄清的石灰水中，可以看到________，该反应中木炭的作用是作________。
4．活性炭是防毒面具滤毒罐里的吸附剂，可用来吸附氯气等有毒气体．下表列出了一定温度和压强下每立方厘米活性炭所能吸附的常见气体的体积．
请你分析表中数据，找出活性炭吸附气体的规律．（1）_________；（2）________．
5.木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史．教材用如图I实验介绍这一知识．
（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式是_________．
（2）木炭呈块状，实验时要先将木炭研细，再与CuO粉末混合均匀后使用．这样处理的目
的是_________．
（3）酒精灯火焰处加有铁丝网罩，其作用时_________．
（4）为了提高成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验．
稳定的高温时本实验成果的关键因素之一，实验装置也会影响加热的效率．图Ⅱ装置将卧式装置改为直立式装置．实验时，将反应混合物夯实于试管底部，调节酒精灯是外焰完全包围试管的下部．你认为该设计是否更好？_________（填“是”或“否”）；理由是_________．
6．回答下列与含碳物质有关的问题
（1）在金刚石和石墨中，能用于制作干电池电极的是
；
制糖工业中利用活性炭的
性脱色制白糖；
（2）CO2与H2O反应，生成一种能使石蕊溶液变红的物质，这种物质是
；
（3）炼铁时高炉内发生如下反应：CO2+C高温2CO，其中
发生氧化反应．
7.如图，向盛有二氧化氮气体的集气瓶里投入几块木炭，为什么红棕色会消失？漏斗中液面为什么会上升?为什么用漏斗而不直接用导管插入水中?
图
8.X是一种无色气体，与炽热的固体A反应，生成一种无色气体Y，A与氧化铜在高温条件下发生反应，又生成X。写出下列物质的名称以及各反应的化学方程式
XYA
（1）（2）
9.用木炭还原氧化铜的实验
（1）酒精灯加网罩的目的是
（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。
化学方程式为
（4）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出来，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
参考答案
1.B2.C3.B4.C5.C
6.金刚石、石墨；碳原子的排列顺序不同
7.不活泼；二氧化碳；C+O2点燃CO2;一氧化碳；2C+O2点燃2CO;
8.吸附性
9.①硬度大②导电性③吸附性
10.①6②Ｃ③降低了CO2（或二氧化碳）气体的排放
1．D2．C3．D4.B5.D6.A7．A
训练C
训练B
训练D
训练B
训练D
训练A
训练C
训练B
训练A
训练D
基础巩固
1．B2．D3．C4．B5.B6.D7.A8.C9.C10.B11.B
12.活性炭炭黑焦炭活性炭活性炭炭黑物理
13.60，碳，
14.过滤；吸附；煮沸
巅峰突破
1.金刚石石墨C60金刚石石墨它们的原子排列方式不同物质的结构
2.红棕色变浅；上升
3.黑红C+2CuO高温2Cu+CO2↑澄清石灰水变浑浊还原剂
4．（1）相同条件下，气体的沸点越高，越容易被活性炭吸附
（2）相同条件下，气体的相对分子质量越大，越容易被活性炭吸附
5.（1）C+2CuO高温2Cu+CO2↑；
（2）增大反应物的接触面积，使反应更充分；
（3）使火焰更集中，提升温度；
（4）装置改进：是；与铁丝网形成一个类似烟囱的空腔，使空气的对流加快，从而使燃烧更充分，火焰更稳定．
6．（1）石墨吸附（2）碳酸（3）C
7.木炭具有疏松多孔的结构，有效面积大，有强烈的吸附性，能把大量的气体或染料等微小粒子吸附在表面，所以，二氧化氮气体被木炭吸附了，红棕色会消失。二氧化氮被吸附后，集气瓶内的气体减少，压强变小了，所以，漏斗中液面会上升。如果直接用导管插入水中，则烧杯中水会沿着导管进入集气瓶中。
8.二氧化碳一氧化碳碳
（1）CO2+C高温2CO
（2）C+2CuO高温2Cu+CO2↑
9.（1）集中火焰，提高温度（2）出来的气泡是试管内的空气
（3）C+2CuO高温2Cu+CO2↑（4）防止水倒流进入试管中，防止被还原出的铜被氧化