新人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)例題精講：第6單元 課題1金剛石、石墨和C60

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1、 課題1　金剛石、石墨和C60 答案： (1)碳原子的排列方式不同　(2)硬　(3)軟　(4)導(dǎo)電　(5)潤(rùn)滑劑　(6)吸附　(7)穩(wěn)定　(8)可燃　(9)還原 1．碳的單質(zhì) 不同元素可以組成不同的單質(zhì)，而同一種元素也可以組成不同的單質(zhì)。幾種常見元素的不同單質(zhì)如下表所示： 常見元素 碳元素 氧元素 磷元素 形成的 單質(zhì) 金剛石、 石墨和C60 氧氣和 臭氧 白磷和 紅磷 (1)金剛石、石墨、C60的性質(zhì)及用途 ①金剛石 a．物理性質(zhì)：無(wú)色透明、正八面體形狀的固體，不導(dǎo)電，經(jīng)加工琢磨后有奪目光澤，是天然存在最硬的物質(zhì)。 金剛石結(jié)構(gòu) b．

2、用途：雕琢作裝飾品(鉆石就是金剛石雕琢成的)；制作鉆頭；制作玻璃刀、刻刀。 石墨結(jié)構(gòu) ②石墨 a．物理性質(zhì)：深灰色、不透明的細(xì)鱗片狀固體，有金屬光澤，質(zhì)軟，滑膩，導(dǎo)電性好，耐高溫。 b．用途：用于制鉛筆芯(不同型號(hào)的鉛筆芯，石墨含量不同，“B”值越大，石墨含量越高)、石墨電極、電刷、耐高溫的潤(rùn)滑劑等。 C60結(jié)構(gòu) ③C60 C60分子由60個(gè)碳原子構(gòu)成，形似足球，很穩(wěn)定。目前應(yīng)用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的研究。 金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的，為什么物理性質(zhì)差異這么大？ 因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌。? (2)木炭、焦炭、活性炭和炭黑 木炭主要是由石墨的微小晶

3、體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，它具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。焦炭、活性炭、炭黑等的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)與木炭類似，通常稱為無(wú)定形碳。 由于木炭、活性炭的結(jié)構(gòu)疏松，因此它們具有吸附性。利用這種性質(zhì)可以吸附氣體或溶液中的一些物質(zhì)，可用作吸附劑，如木炭用來(lái)吸附食品工業(yè)里的色素和有異味的物質(zhì)；活性炭用在防毒面具中吸附毒氣。 釋疑點(diǎn) 吸附性是物理性質(zhì)嗎　吸附性是物質(zhì)的物理性質(zhì)，吸附過(guò)程是物理變化。吸附劑與物質(zhì)的接觸面積越大，吸附能力越強(qiáng)。 “碳”與“炭”有什么區(qū)別嗎？ “碳”是元素名稱，指元素；“炭”是指,碳元素組成的部分物質(zhì)，如木炭、活性炭等。 (1)金剛石可作玻璃刀，因?yàn)開_____________________

4、____________________________。 (2)石墨可作電池里的電極，因?yàn)開_____________________________________________。 (3)活性炭可用于防毒面具的濾毒罐里，因?yàn)開___________________________________。 (4)木炭能脫色，因?yàn)開_______________________________________________________。 (5)石墨可作鉛筆芯，因?yàn)開___________________________________________________。 解析：考查碳

5、單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。物質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)決定了它具有特殊的性質(zhì)，具有什么樣的性質(zhì)決定了它有什么用途。這一規(guī)律在化學(xué)學(xué)習(xí)中很有指導(dǎo)作用。 答案：(1)金剛石的硬度極大，是天然存在最硬的物質(zhì)　(2)石墨具有良好導(dǎo)電性　(3)活性炭有吸附性，可吸附毒氣　(4)木炭具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，具有吸附性，可吸附色素，使一些有色物質(zhì)脫色　(5)石墨質(zhì)軟，且呈灰黑色，在紙上劃過(guò)可留下痕跡 2．碳的化學(xué)性質(zhì) 分析碳的原子結(jié)構(gòu)：，最外層電子數(shù)為4，既不易失電子，又不易得電子，所以常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但隨著溫度的升高，碳能與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 (1)碳的穩(wěn)定性 常溫下，單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)

6、生反應(yīng)，即使在日光照射或與空氣、水分等充分接觸，也不容易發(fā)生化學(xué)變化。如古代用墨書寫或繪制的字畫雖天長(zhǎng)日久卻不褪色。書寫春聯(lián)時(shí)要用墨汁，填寫檔案或簽名時(shí)要用碳素筆，都利用了碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性。 (2)可燃性 在點(diǎn)燃條件下，單質(zhì)碳能在氧氣(或空氣)里燃燒，放出熱量，碳可作燃料。 ①氧氣充足時(shí)，碳充分燃燒：C＋O2CO2 ②氧氣不充足時(shí)，碳不充分燃燒： 2C＋O22CO (3)還原性 高溫下，單質(zhì)碳能和某些氧化物反應(yīng)，奪取這些氧化物中的氧，表現(xiàn)出還原性，像CuO失去氧一樣，含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)。單質(zhì)碳具有還原性，可作還原劑，用來(lái)冶煉金屬。 ①碳跟氧化銅的

7、反應(yīng)： C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 用木炭還原氧化銅 ②工業(yè)上，用焦炭和鐵的氧化物反應(yīng)冶煉鐵： 3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑ ③高溫下，單質(zhì)碳還能與水、二氧化碳反應(yīng)： C＋H2O(氣)H2＋CO C＋CO22CO 談重點(diǎn) 用木炭還原氧化銅的注意事項(xiàng)?、偌訜峁腆w，盛放固體的試管口都要略向下傾斜，其目的是防止加熱產(chǎn)生的水倒流回?zé)嵩嚬?，使試管驟冷炸裂；②實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)該先將導(dǎo)管從澄清石灰水中取出，再停止加熱，以防止液體倒流回?zé)嵩嚬?，使試管驟冷而炸裂。該反應(yīng)的溫度要求很高，所以，常在酒精燈上加燈罩集中火焰。 【例2】根據(jù)木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)(如下圖)填空： 用木炭

8、還原氧化銅 (1)反應(yīng)開始后，盛澄清石灰水的試管中觀察到的現(xiàn)象是____________，說(shuō)明反應(yīng)中有____________(填化學(xué)式)生成，被加熱的試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)完成后，把被加熱的試管里的粉末倒在紙上可以看到有__________色的銅，這是由于氧化銅發(fā)生了____________反應(yīng)。 (3)圖中的酒精燈上加一金屬網(wǎng)罩的作用是__________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先____

9、________，再____________，防止____________________。 解析：木炭還原氧化銅的明顯現(xiàn)象是黑色氧化銅粉末變成亮紅色，產(chǎn)生能使澄清的石灰水變渾濁的氣體，所以澄清石灰水是檢驗(yàn)二氧化碳的一種試劑，也是此類型題目中的提示點(diǎn)；酒精燈加網(wǎng)罩，目的是使火焰集中，提高溫度，該實(shí)驗(yàn)要求溫度較高，如果有條件最好用酒精噴燈；因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)束后試管里的溫度較高，若不先撤出導(dǎo)管，石灰水會(huì)倒流，使試管炸裂。 答案：(1)澄清石灰水變渾濁　CO2　C＋2CuO2Cu＋CO2↑　(2)紅　還原　(3)使酒精燈的火焰集中，以提高溫度　(4)將導(dǎo)管從石灰水中撤出　熄滅酒精燈　石灰水倒流使試管炸

10、裂 3．正確認(rèn)識(shí)碳元素與碳單質(zhì) 碳元素可組成不同的碳單質(zhì)。常見的碳單質(zhì)有金剛石、石墨、C60等。要正確理解元素與單質(zhì)的關(guān)系，認(rèn)識(shí)同種元素可形成多種單質(zhì)的原因。 (1)同種元素可組成不同單質(zhì) 不同種元素可組成不同單質(zhì)，同種元素也可以組成不同的單質(zhì)，如O2和O3，金剛石、石墨和C60等，都是由同種元素組成的不同單質(zhì)。 (2)碳原子排列方式不同，決定碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同 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。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途關(guān)系密切。 (3)只含一種元素的物質(zhì)不一定是單質(zhì) 金剛石、石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，二者混合后，雖然只含一種元素，但卻是混合物。即

11、：同種元素組成的物質(zhì)可能是單質(zhì)，也可能是混合物，但一定不是化合物。 (4)石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是化學(xué)變化 石墨在高溫、高壓的條件下可以轉(zhuǎn)化成人造金剛石，這一變化屬于化學(xué)變化，因?yàn)榻饎偸褪遣煌镔|(zhì)。 (5)碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相同 碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同，但其化學(xué)性質(zhì)相同，常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，都具有可燃性、還原性。 【例3—1】(綜合題)下圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管結(jié)構(gòu)示意圖，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．這四種物質(zhì)都很軟，可作潤(rùn)滑劑 B．這四種物質(zhì)碳原子的排列方式相同 C．這四種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2 D．這四種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中都是每個(gè)碳原子連接3個(gè)碳原子 解析：

12、 A × 石墨是平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，很軟，金剛石為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度很大。 B × 從圖中可看出四種物質(zhì)的碳原子的排列方式明顯不同 C √ 四種物質(zhì)都由碳原子構(gòu)成，完全燃燒產(chǎn)物都是二氧化碳 D × 金剛石中每個(gè)碳原子連接4個(gè)碳原子 答案：C 【例3—2】(綜合題)某物質(zhì)經(jīng)鑒定只含有一種元素，則該物質(zhì)(　　) A．肯定是一種單質(zhì) B．可能是幾種單質(zhì)組成的混合物 C．肯定是純凈物 D．可能是化合物 解析：如把金剛石和石墨混合在一起，只含碳元素，但金剛石和石墨是不同單質(zhì)，應(yīng)屬于混合物；化合物含不同元素，該物質(zhì)只含一種元素，絕對(duì)不可能是化合物。 答案：B 4．氧化

13、反應(yīng)與還原反應(yīng) 以木炭和氧化銅反應(yīng)為例： C＋2CuO2Cu＋CO2↑ (1)氧化反應(yīng)、還原反應(yīng) 木炭奪取了氧化銅中的氧，生成了CO2，物質(zhì)與氧發(fā)生的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)。氧化銅失去氧變成單質(zhì)銅，這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)。 (2)氧化劑、還原劑 氧化銅提供氧，使木炭發(fā)生氧化反應(yīng)，提供氧的物質(zhì)是氧化劑。木炭奪取了氧化銅中的氧，使氧化銅發(fā)生還原反應(yīng)，得到氧的物質(zhì)是還原劑。氧化劑、還原劑都是指反應(yīng)物。 (3)氧化性、還原性 在反應(yīng)中，物質(zhì)供給氧的性質(zhì)叫氧化性，如氧化銅具有氧化性；物質(zhì)奪取氧的性質(zhì)叫還原性，如木炭具有還原性。 析規(guī)律 氧化還原反應(yīng)規(guī)律　還原劑有還原性

14、，結(jié)合氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，如C；氧化劑有氧化性，失去氧，發(fā)生還原反應(yīng)，如CuO。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。 【例4—1】(探究題)對(duì)于氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．對(duì)于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不可能既是氧化反應(yīng)又是還原反應(yīng) B．氧化還原反應(yīng)可以從得氧失氧的角度研究化學(xué)反應(yīng) C．氧化劑是指能夠供給氧的物質(zhì)，還原劑是指能夠得到氧的物質(zhì)，它們指的都是反應(yīng)物 D．在木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中，木炭發(fā)生了氧化反應(yīng)，氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng) 解析：氧化還原反應(yīng)存在于同一個(gè)反應(yīng)中，對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，它是氧化反應(yīng)，就一定是還原反應(yīng)，即有物質(zhì)得氧，那就一定有物質(zhì)失氧，反之也成立。 答案：A 【例4—2】(應(yīng)用題)在化學(xué)反應(yīng)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．CO在反應(yīng)中得到了氧，具有氧化性，是氧化劑 B．Fe2O3在反應(yīng)中失去氧，具有還原性，是還原劑 C．CO發(fā)生了還原反應(yīng) D．Fe2O3發(fā)生了還原反應(yīng) 解析：氧化劑是提供氧的物質(zhì)，還原劑是得到氧的物質(zhì)，故CO是還原劑，而Fe2O3是氧化劑；氧化劑提供氧，發(fā)生了還原反應(yīng)，還原劑得到氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，故CO發(fā)生了氧化反應(yīng)，而Fe2O3發(fā)生了還原反應(yīng)。 答案：D 5