碳的几种单质

	学科：化学
	教学内容：碳的几种单质

【基础知识精讲】

　　１．金刚石、石墨的物理性质及用途

名　　称	金　刚　石	石　　墨
组成元素	C	C
颜色状态	无色、透明的正八面 体状的固体	深灰色有金属光泽、 不透明的鳞片状固体
硬　　度	质硬	质　软
导 电 性	不良导体	良导体
熔　　点	高	高
主　　要 用　　途	钻探机的钻头 划玻璃，切割大理石 装饰品（钻石）	铅笔芯 电极 高温工作机械的润滑剂

　（１）物理性质差异大是由于它们中所含碳原子的排列方式不同，由于物理性质不同，用途也就不同．

　　（２）它们都是由碳元素组成，所以它们的化学性质相同．

　  ２．几种无定形碳的比较

	色  态	制  法	用  途
木炭	灰黑色多孔固体	木材隔绝空气加强热	作燃料、冶炼金属、制黑火药、制活性炭、吸附
焦炭	浅灰色多孔固体	烟煤隔绝空气加强热	冶炼生铁
活性炭	黑色粉末	木炭在高温下用水 蒸气处理	净化多种气体和液体，作防毒面具
炭黑	黑色粉末	含碳物质不完全燃烧	制造油墨、油漆、颜料及橡胶制品的填料

　　３．吸附

　　木炭和活性炭的吸附是将被吸附物（有色液体、气体、有毒气体等）吸在表面（细管道内），这个变化是物理变化．

【重点难点解析】

　　例１　由同种元素组成的物质（　　）

　　Ａ.一定是单质　　　　　　　　  Ｂ．一定是金属

　　Ｃ．可能是混合物　　　　　　　 D. 可能是化合物

分析　本题关键是要知道同种元素有时可形成多种单质这一事实，如：金刚石、石墨、C₆₀都由碳元素组成．即同种元素既能组成单质也能组成混合物，只有同种元素组成的纯净物才是单质，故（Ａ）不正确，（Ｂ）、（Ｄ）则是明显的错误．

解答　选(C)

　　例２　下列不属于石墨用途的是（　　）

　　Ａ.制坩锅　　B.作电极　　  C.净化气体或液体　　D.制铅笔芯

　　分析　根据物质的性质决定物质的用途这一规律考虑，石墨的熔点高、能导电、质软、呈深灰色，这些性质决定了石墨具有（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）所述的用途，但石墨没有吸附性，故不能用作净化气体或液体．

　　解答　选（C）

　　例３　除去糖浆里的色素及作滤毒罐的填料最好采用（　　）

　　Ａ.木炭　　　　  Ｂ．活性炭　　　　　 Ｃ．炭黑　　　　  Ｄ．焦炭

　　分析　物质的吸附性与它的表面积大小有关，表面积愈大，吸附性愈强，在上述物质中活性炭的表面积最大（同等质量比较）．

　　解答　选（Ｂ）

　　例4 　关于金刚石和石墨下列说法不正确的是（　　）

　　Ａ．石墨在一定条件下转化为金刚石是化学变化

　　Ｂ．它们的物理性质差异较大，但化学性质相同

　　Ｃ．它们的熔点都高

　　Ｄ．它们都是良导体

　　分析　因为金刚石、石墨是不同的物质，故（Ａ）说法正确．金刚石、石墨的碳原子排列不同，从而导致物理性质差异较大，但它们都是由碳元素组成，由碳原子构成，因而化学性质相同，（Ｂ）正确，（Ｃ）、（Ｄ）均属记忆型知识，金刚石、石墨都有较高的熔点，石墨是良导体，金刚石不易导电．

　　解答　选（Ｄ）

【典型热点考题】

　　例１　北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输变电线路短路，这是利用了石墨的（　　）

　　Ａ．可燃性　　　　Ｂ．还原性　　　　  Ｃ．导电性　　　　Ｄ．润滑性

　　分析　本题是一道理、化综合题，首先要知道什么是短路及产生短路的原因，再联系石墨的性质，可立即得到答案．

　　解答　选（Ｃ）

　　例２　最近，科学家研制出一种新分子，其化学式为Ｃ_６０，由该分子构成的物质称之为足球烯，下列说法错误的是（　　）

　　Ａ．它是一种新型的共价化合物

　　Ｂ．它与金刚石、石墨都是碳的单质

　　Ｃ．它的一个分子中含有６０个碳原子

　　Ｄ．该物质的式量为７２０

分析　共价化合物一般是不同的非金属元素之间组成的，C₆₀只含一种元素．足球烯是由同种元素组成的纯净物，与金刚石、石墨一样也是由碳元素组成的单质，其构成微粒为

Ｃ₆₀分子．一个Ｃ₆₀分子中含有 ６０个碳原子，故其式量为１２×６０＝７２０．

　　解答　选（Ａ）

　　例３　如图５－１所示，将活性炭投入盛满黄绿色氯气的集气瓶中，立即塞上单孔塞．

 图5-1

（１）轻轻摇动集气瓶可看到的现象是　　　　　　　　　　　　　 .

　（２）打开橡皮管上的夹子，看到的现象是　　　　　　　　　　　　　  .

（３）上述实验现象表明　　　　　　　　　　　  .

分析　活性炭具有较强的吸附性能将活性炭投入盛氯气的瓶中，氯气被活性炭逐渐吸附，黄绿色逐渐褪去，集气瓶内压强减小，当打开弹簧夹时，水进入集气瓶．

解答　（１）黄绿色由深变浅；（２）烧坏中的水流入集气瓶中；（3）活性炭有很强的吸附能力

【同步达纲练习】

一、选择题

１．下列物质中，属于金属单质的是（　　）

　Ａ．金刚石　　　　Ｂ．硫　　　　Ｃ．汞　　　　 Ｄ．氖

２. 金刚石和石墨的性质有很大差异的原因是（　　）

　　Ａ．金刚石不含杂质，而石墨含有杂质

　Ｂ．金刚石是单质，而石墨是化合物

　Ｃ．金刚石和石墨中碳原子的排列不同

　Ｄ．金刚石和石墨是由不同种元素组成

３．可以把金刚石、石墨、氧气归为一类物质，下列物质中跟它们同一类的是（　　）

　　Ａ. 水　　　　　　 Ｂ．氢气　　　　　 Ｃ．硫粉　　　 Ｄ．氧化物

４．以下说法中，错误的是(　　)

　Ａ．无定形碳都是固态纯净物

Ｂ．碳单质在一定条件下既可以跟氧气反应又可以跟二氧化碳反应

　　Ｃ．碳跟氧气的反应是放出热量的反应

Ｄ．含碳的物质如木材等在隔绝空气强热时发生的不是燃烧的化学反应

５. 下列各组物质属于碳元素组成的不同单质的是（　　）

 Ａ. 水和冰　　　　　　　　　　 Ｂ．红磷和白磷

 Ｃ．金刚石和石墨　　　　　　　 Ｄ．O₂和O­₃

６．橡胶在炼制过程中常常加入炭黑，其作用是（　　）

　　Ａ. 增加橡胶的美观性　　　　　　　　  B. 增加橡胶的重量

Ｃ．增加橡胶的弹性　　　　　　　　　  Ｄ．增加橡胶的耐磨性

二、境空题

７．在天然物质里，　　　　　 的硬度最大．在碳的几种单质里，　 　　 有优良的导电性．在无定形碳中，吸附作用最强的是　　　　　　 ，能用来制墨的是　　　　  ，能用于冶炼生铁的是　　　　　  ．

８．把石墨加热到 2000℃、加压到５×１０⁹帕至1×１０¹⁰帕和有催化剂存在的条件下，可以制造出人造金刚石．１９７５年已制出每粒质量为０．2ｇ的人造金刚石．人造金刚石已使用在工业上．试用所学知识分析：由石墨制造金刚石发生的是物理变化还是化学变化？为什么？

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

９．某些气体或溶液里的物质　　　　　 的作用叫做吸附作用．木炭最显著的物理性质是　　　　　 ，这是因为它具有　　　　　 结构．因此，可用木炭来除臭味和工业上用来做脱色剂．

１０．在化学上，“碳”和“炭”的是区别是：“碳”表示　　　　　　  　　　　；“炭”是指　　　　　　　　　　 ．

【素质优化训练】

　　１１．如图５－２所示，Ａ为石墨，并已烘干过．现用下列实验装置及药品证明“石墨是由碳元素组成的单质”这一结论．试回答下列问题：

　　（１）实验前后须测得的数据有　　　　　　　　　　　　  ．

　　（２）简述通过上述所选数据得出实验结论．

图5-2

１２．如图５－３装置是一个简易的净水器，从上缓缓地注入混有品红的水，净水器的下端流出的水为无色，则下列说法正确的是（　　）

图5-3

Ａ. 木炭能与品红反应，使之褪色

　　Ｂ．品红颗粒较大，不能通过木炭

　　Ｃ．木炭多孔，可吸附品红分子

　　Ｄ．该实验原理与过滤完全相同

【知识探究学习】

　　活动与探究：（１）你知道如何用木材制取木炭的吗？请动手试一试．

　 （２）你能用日常生活中的废弃物除去冰箱中的异味吗？

参考答案：

【同步达纲练习】

一、１.Ｃ　２.Ｃ  ３.ＢＣ　４.Ａ　５.Ｃ  ６.Ｄ

二、７.金刚石；石墨；活性炭；炭黑；焦炭。 ８.是化学变化.因为金刚石和石墨是不同的物质 ９.被吸附吸附性疏松多孔　１０.碳元素，碳单质　无定形炭

【素质优化训练】

１１.（１）石墨的质量Ｗ₁，Ｂ容器及浓硫酸在反应前后的质量Ｗ₂、Ｗ’₂，Ｃ容器及石灰水在反应前后的质量Ｗ₃、Ｗ’_３（２）Ｗ₂等于W’₂，若W₁=(W’₃-W₃)×12/44，证明石墨是由碳元素组成的单质　12.C

【知识探究学习】

解答：（１）木炭是木材隔绝空气加热（高温）的产物.可以取少量木材做成木条，放在酒精灯烘干，然后装入试管中封闭加热一段时间即可得到木炭，为防止产生的气体冲开试管塞，可用单孔橡皮塞相连，用导管通入澄清石灰水中.

（２）可以用木炭烘干后放入冰箱中除异味；或取泡过的茶叶烘干，放入冰箱中除去异味，等等.