人教版九年级化学第6单元课题1金刚石石墨和C60有答案.docx
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人教版九年级化学第6单元课题1金刚石石墨和C60有答案
第六单元碳和碳的氧化物
课题1金刚石、石墨和C60
知识点一碳的单质
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(O2)和臭氧(O3)
白磷(P4)和红磷(P)
一、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。
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。
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。
3、C60
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。
理解辨析
1、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?
原子之间的排列顺序不相同
4、不定形碳—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。
理解辨析
1、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。
2、“碳”与“炭”有什么区别吗?
1.碳是表示碳元素,炭是主要成分为碳的一些物质,如活性炭、木炭等
2.碳是用于对化学式的命名,而炭往往是对一些物质命名的俗称里。
例题1、金刚石、石墨、C60的性质不同解释正确的是(B)
A.碳原子的结构不同B.碳原子的排列方式不同
C.由不同种元素组成的D.组成的原子数不同
例题2、小刚要检验妈妈的钻石戒指是真还是假,下列方法你认为正确简便的是(D)
A.铁锤砸毁B.火烧C.测密度D.刻画玻璃
例题3
(1)金刚石可作玻璃刀,因为_____金刚石硬度大________________________________。
(2)石墨可作电池里的电极,因为____石墨具有导电性___________________________。
(3)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里,因为_____活性炭具有吸附性______________。
(4)木炭能脱色,因为_____________木炭具有吸附性____________________________。
(5)石墨可作铅笔芯,因为_________质软色黑,在常温下能稳定存在______________。
练习题1、央视《每周质量日报》曾报道,市场上发现假冒的2B铅笔,下列说法错误的是(B)
A.铅笔芯中含有石墨B.铅笔芯是用铅做的
C.2B铅笔芯可以导电D.铅笔芯在氧气中灼烧能生成在CO2
2、下列有关碳单质的说法错误的是(B)
A.金刚石是天然存在的最硬的物质B.石墨和C60是由不同种原子构成
C.金刚石和石墨的化学性质相似D.活性炭包可放在冰箱中除异味
3、2003年2月1日,美国“哥伦比亚号”航天飞机在空中失事。
有专家分析认为,其原因可能是航天飞机机壳底部的石墨瓦在空气中脱落,击中机翼。
航天飞机表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用,这主要为石墨(C)
A.能导电B.密度大C.熔点高、耐高温D.硬度小,有润滑作用
4、活性炭能净水,主要是因为它具有(C)
A.难溶性B.稳定性C.吸附性D.可燃性
知识点二碳的化学性质
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。
一、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。
二、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
CO2
②氧气不充足时,碳不充分燃烧:
2C+O2
2CO(密室烧炭取暖中毒事件)
三、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(如右图):
C+2CuO
2Cu+CO2↑
2、工业上,用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁:
3C+2Fe2O3
4Fe+3CO2↑
3、高温下,单质碳还能与水、二氧化碳反应:
C+H2O(气)
H2+COC+CO2
2CO
4、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,目的是集中火焰,提高温度。
例题1、2002年底,考古专家对“泗水王陵”进行保护性挖掘,在考古过程中发现在棺室外围的土层中有厚厚的一层一千多前的木炭,这些木炭仍然没有腐烂,这表明木炭具有(C)
A.可燃性B.还原性C.稳定性D.吸附性
例题2、木炭燃烧时,若有12g碳参加反应,则生成气体的质量不可能是(C)
A.44gB.28gC.24gD.33g
例题3、根据木炭还原氧化铜实验(如下图)填空:
(1)反应开始后,盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是___石灰水变浑浊_________,说明反应中有____CO2_____(填化学式)生成,被加热的试管中发生反应的化学方程____C+2CuO
CO2
+2Cu______。
(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___紫红____色的铜,这是由于氧化铜发生了____还原________反应。
(3)图中的酒精灯上加一金属网罩的作用是____集中火焰,提高温度________。
(4)实验结束时,应先___撤离导管______,再___熄灭酒精灯______,防止____液体倒吸入试管,导致试管炸裂______。
练习题1、下列碳单质的各种用途中,利用了其化学性质的是(C)
A.做钻头B.做电极C.冶炼金属D.做冰箱除味剂
2、下面列出了一定温度下每立方厘米活性炭所能吸附的常见气体的体积,分析下面的数字与气体的组成、性质等关系,你认为下列结论正确的是(B)
H2
CO2
O2
N2
Cl2
气体沸点/℃
-252
-78
-183
-196
-34
被吸附气体的体积/ml
4.5
97
35
11
494
A.气体分子中所含原子个数多时,气体易被吸附B.沸点越高的气体,越易被吸附
C.气体是化合物时易被吸附D.气体的相对分子质量越小,越易被吸附
3、木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如下图所示。
下列说法正确的是(D)
A.木炭、一氧化碳与氧化铜的反应都属于置换反应
B.两个实验的相关反应中,只有碳元素的化合价发生改变
C.两个实验中都可观察到红色固体变黑
D.两个实验的操作中都要防止液体倒吸
4、小强、小明和小梅三人在学习了木炭还原氧化铜的实验后,查阅了有关资料,知道木炭在较高温度的条件下也能与一氧化铅(PbO)反应生成金属铅.他们提出如下问题:
“木炭与一氧化铅(PbO)反应生成铅的同时产生的气体一定全部为二氧化碳吗?
”请你和他们一起对产物中的气体成分进行探究,回答有关问题.
(1)猜想:
小强认为:
反应产生的气体全部为二氧化碳;
小明认为:
反应产生的气体全部为一氧化碳;
小梅认为:
反应产生的气体既有二氧化碳又有一氧化碳。
(2)设计实验:
根据各自的猜想,他们共同设计了实验,实验的装置如下图(他们在实验中进行了规范的操作和细致的观察)。
(3)现象与结论:
如果小强猜想正确,装置B、C中出现的现象是石灰水变浑浊,鸡血颜色不变。
如果小明猜想正确,装置B、C中出现的现象是石灰水无明显变化,鸡血颜色发生变化。
如果小梅猜想正确,装置B、C中出现的现象是石灰水变浑浊,鸡血颜色发生变化。
(4)实验装置B的作用是检验二氧化碳;可能发生的化学反应方程式为CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O;C的作用是检验一氧化碳。
(5)根据上述实验及木炭与CuO、Fe2O3反应的知识,请你归纳出单质碳在工业上的重要用途做还原剂。
知识点三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。
一、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;像这种由同种元素组成不同的单质,称之为同素异形体。
二、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。
三、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。
四、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。
五、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。
例题1、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(B)
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
例题2、某物质经鉴定只含有一种元素,则该物质(B)
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
练习题1、下列有关碳单质的性质和结构,说法正确的是(C)
A.金刚石和石墨的物理性质有很大差异是因为构成它们的原子大小不同
B.用墨书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色是因为碳的化学性质不活泼
C.C60表示一个C60分子
D.所有碳单质燃烧只生成二氧化碳
2、如图为金刚石、石墨、Ce0、碳纳米管的结构示意图,下列说法正确的是(D)
A.都是黑色固体B.物理性质相似
C.是同一种物质D.化学性质相似
知识点四氧化反应与还原反应
以木炭和氧化铜反应为例:
C+2CuO
2Cu+CO2↑
一、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。
二、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。
三、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。
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。
例题1、对于氧化还原反应的认识,下列说法错误的是(A)
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
例题2、在化学反应3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2中,下列说法正确的是(D)
A.CO在反应中得到了氧,具有氧化性,是氧化剂B.CO发生了还原反应
C.Fe2O3在反应中失去氧,具有还原性,是还原剂D.Fe2O3发生了还原反应
练习题1、硅等半导体元素的发现,是当今计算机高科技发展的基础,工业上从石英砂中提取粗硅的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑。
有关该反应的叙述中正确的是(C)
A.SiO2发生氧化反应B.C作还原剂C.C发生还原反应D.Si作还原剂
2、两份质量相等的碳,一份与足量的氧气完全反应生成二氧化碳,另一份与氧气反应全部生成一氧化碳。
则前者与后者消耗氧气的质量比为(D)
A.3:
4B.3:
8C.2:
1D.1:
2
课后闯关练习
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(B)。
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)。
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(C)。
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840D.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(B)。
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(D)。
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(D)。
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(B)。
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
8、如图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图,下列说法正确的是(A)
A.它们完全燃烧后的产物都是CO2
B.它们的物质性质有较大差异的原因是构成它们的原子种类不同
C.常温下C60和碳纳米管的化学性质很活泼
D.石墨在一定条件下转变成金刚石是物理变化
9、碳元素有金刚石、石墨等多种单质,下列关于碳单质的叙述正确的是(C)
A.都是黑色固体B.碳原子的排列方式都相同
C.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳D.它们之间的互相转化是物理变化
10、试管中有黑色粉末,高温加热后变成红色固体,同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体,这黑色粉末是(D)
A.氧化铜B.四氧化三铁与木炭粉C.铜与木炭粉D.氧化铜与木炭粉
11、当CuO中混有少量碳粉时,可以用下列哪种方法得到纯净氧化铜?
(B)
A.隔绝空气加热混合物B.在氧气流中加热混合物
C.加足量水搅拌过滤D.用筛子将碳粉筛去
12、影响碳的化学活泼性的主要原因是(D)
A.空气B.水C.日光D.温度
13、石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米的范围内撒下大量石墨纤维,造成输电线、电厂设备损坏,这是由于石墨(D)
A.有剧毒B.有放射性C.易燃易爆D.能导电
14、质量相同的石墨和足球烯(化学式C60)所含原子数目(B)
A.前者多B.相等C.后者多D.无法确定
15、中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料,在特定条件下制造出纳米级金刚石粉末。
下列说法不正确的是(D)
A.金刚石属于非金属单质B.CCl4是一种化合物
C.制造纳米级金刚石的变化是化学变化D.制造过程中碳元素的化合价未发生改变
二、填空题
16、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___6_____。
(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____C____。
(3)上面三种碳的单质在氧气中完全燃烧的产物都是____二氧化碳_______。
17、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____4____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:
____作润滑剂_______。
(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___Si60C60_____。
18、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____集中火焰,提高温度__________。
(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___先排出的是试管中的空气____。
(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:
___CO2+Ca(OH)2===CaCO3
+H2O________、_____C+2CuO
CO2
+2Cu________________。
(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_____防止液体倒吸,使试管炸裂;防止热的铜被再被空气氧化_________。
19、用下图装置做木炭还原氧化铜的实验,试回答:
(1)试管口部略向下倾斜的原因是_____防止冷凝水回流,使试管炸裂_____________;
(2)烧杯中的液体用于检验气体生成物,则烧杯中的液体是____澄清石灰水________;
(3)实验装置中还需要略改进的地方是___酒精灯上加个网罩,集中火焰,提高温度______;
(4)实验过程中观察到试管内固体的颜色变化情况是_____固体由黑变红_________;
(5)该反应中氧化剂是____氧化铜________,还原剂是______碳_________;
(6)若实验中固体质量减少了1.1g,则反应生成的二氧化碳质量是多少克?
已反应的氧化铜质量是多少?
(Cu:
64;C:
12;O:
16)
根据反应方程式可知:
C+2CuO
CO2
+2Cu;有二氧化碳气体生成,因此固体减少的质量即为二氧化碳气体的质量。
故二氧化碳的质量为1.1g。
解:
设氧化铜的质量为x。
;
解得:
x=4.0g
答:
设氧化铜的质量为4.0。
20、同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后,联想到单质碳的一些化学性质,对反应后的气体成分产生了疑问,某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究。
【猜想】①气体产物全部是CO2;②气体产物全部是CO;③气体产物是CO2和CO的混合物。
【查阅资料】CO气体能使湿润的黄色氯化把试纸变蓝色.
【设计实验】根据各自的猜想,他们共同设计了如下图的实验装置进行探究.
【现象与分析】
现象
结论
若装置B澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊,装置C无现象
则猜想①成立
若装置B无现象,装置C试纸由黄色变为蓝色。
试纸由黄色变为蓝色
则猜想②成立
若装置B澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊,装置C试纸由黄色变为蓝色。
试纸由黄色变为蓝色
则猜想③成立
【结论】实验现象证明猜想③成立,同学们的疑问是合理的。
【反思】
(1)同学们对CO产生的原因进行了分析:
①原因一:
木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO;
②原因二:
反应C+2CuO
CO2
+2Cu中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应,产生了CO;请你从原因一、原因二中选择其一,用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理CO2+C
2CO或CuO+C
Cu+CO
。
(2)根据上述实验,请你归纳出单质碳在工业上的重要用途冶炼金属。
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