第六單元

碳和碳的化合物

第一節

認識碳單質（2024魯教版）八年級學習目標碳單質的物理性質0102碳單質的化學性質03綜合提升還記得金剛石和石墨嗎?它們都是由碳原子構成的單質，但其性質和用途卻差異巨大。你可能還想不到,燒火用的木炭、冰箱中用來除異味的活性炭有時用酒精燈加熱試管時熏染在試管外壁上的炭黑，主要成分都是碳單質。這些不同的碳單質在性質和用途上有哪些差異?又是否存在著共性呢?一、碳單質的物理性質碳元素的單質主要有金剛石、石墨和C60等。由于構成這些單質的碳原子之間的結合方式不同，形成了不同的化學結構，因此它們的性質、用途也存在著明顯差異1.金剛石純凈的金剛石是無色透明、正八面體形狀的固體，熔點為3550℃，不導電，是天然存在的最堅硬的物質。金剛石用途廣泛，如工業上用來制作切割工具、鉆頭等;經過精雕細琢后的金剛石璀璨奪目，可用于制作裝飾品、工藝品等2.石墨石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的片狀固體，熔點為3652℃。它質地柔軟、有滑膩感，具有良好的導電性能。石墨可用作抗磨劑、潤滑劑，還可用于制造鉛筆芯、石墨纖維、電極等。高純度石墨可用作原子反應堆的中子減速劑。3.C60C60是由60個碳原子構成的形似足球的分子由這種分子構成的碳單質是有金屬光澤、能發出微弱熒光的固體，室溫下呈紫紅色，能導電。C60分子的獨特結構決定了它特殊的物理和化學性質，使其在超導、催化、材料、醫學及生物等領域具有廣泛的應用前景。木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物質中的碳單質在結構上不像金剛石、石及C那樣規則有序，它們在日常生活及工農業生產中的應用也非常廣泛。如活性炭因其疏松多孔的結構面具有很強的吸附能力，可用于凈化水質、制作防毒面具;炭黑可用于制造碳素墨水等。隨著研究的深入，與C60具有相似球形結構的一類碳單質如C50、C70、C72、C90”等逐步現身。與此同時石墨烯、碳納米管等的發現進一步豐富了碳材料大家族。碳材料被認為是一種未來革命性材料。撕出來的石墨烯石墨晶體中的碳票子是分層排布的。如果將石墨晶體沿縱向一層層揭開來，每一層都是由多個正六邊形排列而成的(稱為石墨烯），最薄的就是厚度等于一個碳原子直徑(相當于頭發絲直徑的二十萬分之一)皆單層石量片。這么躥的石墨片不要說肉照看不見，而使用高倍的顯微鏡也無法“看清”其真容，獲得一張單層石毒烯薄片真是太難了。然而這樣一個世養性的難題竟然通過拼膠帶的辦法解決了。科學家用膠帶將石愿片的兩面粘住，然后再把膠帶撕開，這樣反復地粘起來再紫開，最終就搞出了只有一個碳原子厚的最薄石墨片。科學家因此獲得了2010年度諾貝爾物理學獎。聽起來，創造性解決問題的思路來自平凡的生活經驗，然而，能用平凡的經驗解決世界性難題卻彌足珍貴。思考:1,最薄石墨片的獲得給了你怎樣的啟示?在日常的生活和學習中，你有沒有利用“小竅門”解決“大理題”的成功經驗?2.查閱相關資料，了解石墨烯的特性與功能。與同學們分享你的收獲。二、碳單質的化學性質碳單質在常溫下化學性質不活潑。但在加熱或高溫時，碳單質能與氧氣、某些金屬氧化物及非金屬氧化物發生化學反應。碳單質金屬氧化物非金屬氧化物氧氣1.碳與氧氣的反應氧氣充足時，碳充分燃燒，生成二氧化碳，并放出大量的熱。氧氣不充足時，碳不充分燃燒，生成一氧化碳，同時放出熱。2.碳與氧化物的反應高溫下,碳能與氧化銅等金屬氧化物發生反應:在上述反應中，碳奪去了氧化銅中的氧，使化合物中的銅元素被還原為單質銅。這種含氧化合物中的氧被奪去的反應，叫作還原反應。碳使氧化銅發生了還原反應，因此碳具有還原性。碳的還原性廣泛應用于冶金工業，例如將焦炭與鐵礦石焙燒，碳可將鐵從它的氧化物礦石中還原出來。碳不僅能還原金屬氧化物，也能還原某些非金屬氧化物。一氧化碳能被氧化為二氧化碳，也能把銅等金屬以它們的氧化物中還原出來。一氧化碳是無色無味的氣體。它的存在不容易披察覺。當一氧化強隨呼吸進入人體后。便代替氧氣與血演中的血紅蛋白結合，使之失去輸送氧氣的能力，發生一氧化碳中毒。人暖入少量的一氧化碳就會關痛，受入較多量時，就可能導致死亡。煤爐、煤氣產及燃氣熱永據等易產生一氫化碳氣體，使用時一定要保持良好的通風和有效的排氣，確保安全。總結碳單質的物理性質0102碳單質的化學性質03綜合提升1、碳元素能組成多種單質。下列關于碳單質的說法中，正確的是

A．硬度都很大

B．都可用于制鉛筆芯C．常溫下都是固體

D．石墨和金剛石的物理性質完全相同C

2、如圖所示，向盛有紅棕色二氧化氮氣體的集氣瓶里放入幾小塊剛烘烤過的木炭。下列說法錯誤的是A．一段時間后，觀察到紅棕色變淺B．打開彈簧夾，觀察到導管中液面上升C．二氧化氮被木炭吸附D．二氧化氮與木炭發生了化學反應D

課堂練習3.“石墨炸彈”能夠導致高壓輸電線短路，破壞供電系統，這種“炸彈”主要利用了石墨的A．導電性

B．潤滑性

C．質軟

D．耐高溫4．中國科學家合成了一種新形態的金剛石——次晶金剛石。次晶金剛石的硬度與天然金剛石的硬度相當。下列有關次晶金剛石的說法錯誤的是A．是一種新型碳單質B．其中碳元素的化合價為0C．很堅固D．構成它的碳原子與天然金剛石中的大小不同A

D

課堂練習5．宣傳科學知識，反對偽科學是我們應盡的義務。下列說法具有科學道理的是A．金剛石含有金 B．鉛筆芯不含鉛C．用普通顯微鏡就可以看到碳原子

D．水銀是液態金屬銀6．竹炭制品深受消費者歡迎。竹炭是竹子經過碳化處理后形成的多孔性材料，性質與木炭相似。竹炭不具有的性質是A．黑色固體 B．易溶于水C．有吸附性 D．能夠燃燒B

B

課堂練習基礎過關全練知識點1碳單質的物理性質及用途1.(2024北京門頭溝期末)下列物質不屬于碳單質的是

(

)A.石墨B.金剛石C.C60D.二氧化碳D解析石墨、金剛石、C60均是由碳元素組成的單質;二氧化碳是由碳元素和氧元素組成的化合物。2.(2023吉林中考)下列有關金剛石和石墨的說法,錯誤的是

()A.都是碳的單質B.都由碳元素組成C.物理性質相同D.碳原子排列方式不同C解析金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質,金剛石和石

墨中的碳原子排列方式不同,物理性質存在差異。3.(跨學科·物理)如圖所示,向盛有紅棕色二氧化氮氣體的集

氣瓶里放幾小塊木炭,最終觀察到紅棕色

(填

“變深”“不變”或“變淺”),漏斗中液面

(填“上升”“下降”或“不變”)。變淺

上升其原因為木炭具有

作用,使瓶中氣體壓強

(填“大于”“小于”或“等于”)外界大氣壓。吸附

小于知識點2碳單質的化學性質4.(2024山東濰坊奎文、高新區期末)宋代許道寧用墨(主要成分為單質碳)所畫的《關山密雪圖》保存至今而不變色,這是因為在常溫下單質碳()

A.化學性質不活潑B.硬度高C.導電性能好D.吸附能力強A5.(2024山東德州寧津苗場中學月考)按如圖進行實驗,以下分析或結論正確的是()

BA.導管口剛有氣泡冒出說明反應開始B.給酒精燈加網罩,目的是使火焰集中并提高溫度C.實驗結束應立即倒出粉末D.固體減少的質量一定等于生成二氧化碳的質量解析導管口有氣泡冒出,也可能是因為試管中的空氣受熱

膨脹,空氣逸出;該反應的條件是高溫,給酒精燈加網罩,目的

是使火焰集中,提高溫度;實驗剛結束不能立即倒出粉末,以

防止生成的銅再次被氧化;高溫條件下碳能與二氧化碳反應

生成一氧化碳,固體減少的質量不一定等于生成的二氧化碳

的質量。知識點3一氧化碳6.(新獨家原創)2024年5月31日是第37個世界無煙日,香煙煙氣中有幾百種有毒物質,其中能與血紅蛋白結合使人中毒的是

()A.N2B.O2C.CO2D.COD解析一氧化碳能與血液中的血紅蛋白結合,從而使人缺氧中毒。7.微型實驗如圖所示的微型裝置可用于一氧化碳還原氧化銅,請回答:

(1)寫出A處V形管內發生反應的化學方程式:

。(2)寫出B處V形管內的現象:

。(3)將尾氣點燃防止污染空氣,寫出反應的化學方程式:

。CO+CuO

Cu+CO2

澄清石灰水變渾濁

2CO+O2

2CO2解析(1)一氧化碳和氧化銅在加熱條件下反應生成銅和二

氧化碳。(2)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。8.(2024山東濟寧嘉祥期末改編,7,★★☆)卡塔爾世界杯指定

用球的芯片傳感器產自中國。制造芯片的主要材料是硅,其

生產過程涉及的主要化學反應為2C+SiO2

Si+2CO↑。關于該反應敘述錯誤的是

()A.碳是還原劑B.參加反應的C和SiO2的質量比為2∶1C.該反應中含有兩種氧化物D.反應前后硅元素和碳元素化合價都發生了變化能力提升全練B解析題給反應中,碳奪取了二氧化硅中的氧,具有還原性,

碳是還原劑;由化學方程式可知,參加反應的C和SiO2的質量

比為(12×2)∶60=2∶5;二氧化硅、一氧化碳都是由兩種元素

組成,且其中一種元素是氧元素的化合物,均屬于氧化物;反

應前硅元素化合價為+4價,碳元素化合價為0價,反應后硅元

素化合價為0價,碳元素化合價為+2價,反應前后硅元素和碳

元素化合價都發生了變化。9.如圖所示,進行木炭與氧化銅反應的實驗。

該裝置類似于實驗室制

(填“氧氣”或

“CO2”)的裝置;酒精燈加上一個網罩的目的是

氧氣

提高火焰的溫度

B處試劑可確定A處反應是否發生,它應為

;該實驗結束時,為了防止B中溶液倒吸炸裂試管,應先

,再

;該實驗證明了碳具有

性,

同時也說明了

氣體的鑒別方法。實驗過

程中可觀察到A、B處分別出現的現象為

、

,寫出A中發生反應的化學方程式:

。C+2CuO

2Cu+CO2↑澄清的石灰水

移出導氣管

撤酒精燈

還原

二氧化碳

黑色固體變為紅色澄清的石灰水變渾濁

10.按如圖裝置,持續通入X氣體,并在管口P處點燃,部分實驗

現象是澄清石灰水變渾濁。已知碳酸氫鈉受熱能夠發生分

解,產生三種化合物。則X、Y不可能是

()

素養探究全練A.CH4