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1、魔法化学九年级上魔法化学九年级上 6-16-1版权所有,不得拷贝魔法化学九年级上 6-1第六单元 碳和碳的氧化物课题 1金刚石、石墨和 C60(注:本课化学式中右侧所含数字均为下标)核心知识归纳物质世界千差万别,五彩缤纷.大到茫茫宇宙、小到微观粒子,其组成总共只有一百多种元素,常见的元素不过仅有的几十种而已.不同的元素组成不同的物质,就是由相同的元素组成的,有时只是原子数目不同,性质就大不样,如 SO3 和 SO2,CO2 和 SO,H2O 与 H2O2,防止非典的消毒剂过氧乙酸(C2H4O3)与普通的醋酸(C2H4O2)等等.所以,元素种类、原子数目不同,形成的物质就不同.不仅如此,即使元素
2、种类、原子数目完全相同,因原子的排列方式不同,也会形成不同的物质.你相信吗?灰黑、质软的墨,璀璨夺目、坚硬无比的金刚石、形状如足球的球形分子-C60,它们都是由同种元素-碳原子构成的！1.金刚石、石墨、C60 都是由碳元素组成的单质,由于它们的原子排列方式不同,它们的性质存在着差异.纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体,可作钻石,由于硬度大,可用来划玻璃、作探机钻头.石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体,质软、有滑腻感、能导电、可作铅笔芯、润滑剂、电极等.C60 分子是一种由 60 个碳原子构成的分子,形似足球(被称为足球烯),其广泛用途正在研究中.此外,主要由石墨的微小晶体
3、和少量杂质构成的木炭、焦炭、活性炭和炭黑,由于各自的性质不同,用途也有区别.其中木炭、无定形碳由于疏松多孔,吸附能力强,常用作吸附剂,用来吸附有异味的物质和有毒气体.如图:2.碳的化学性质在常温下,碳的化学性质不活泼,很稳定.在高温下,碳有下列性质:(1)碳跟氧气的反应(可燃性)C+O2(点燃)CO2(充分燃烧)2C+O2(点燃)2CO(不充分燃烧)(2)碳跟某些氧化物的反应2CuO+C(高温)2Cu+CO22Fe2O3+3C(高温)4Fe+3CO2想一想:为什么我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画能够长久保存而不变色?根据碳的性质,说明碳有什么用途?点评:由于碳原子的排列方式不同,碳
4、元素组成了不同性质的单质,由于碳有不同的性质,所以具有不同的用途,由此说明,结构决定性质,性质决定用途.解题方法技巧一、碳的几种单质的物理性质与用途例 1 活性炭是一种高效的气体净化剂,能吸附有害气体 NO2.如图所示,A 装置中充满了红棕色的 NO2 气体,向 A 中加入活性炭并充分振荡,再将 a 与 b 连接,打开 T 处弹簧夹,装置 A、B 中可观察到的现象是:A:_;B:_.解析 本题主要是考查活性炭的吸附性.活性炭由于本身的结构疏松多孔,表面积大,所以能吸附 NO2 气体.当气体被吸附后,瓶内气体体积缩小,从而引起瓶内压强减小,大气压把 NaOH(一种属于碱类的物质)溶液压入 B 瓶
5、中,使 B 中酚酞(一种遇碱性溶液变红的物质)变红.答案 A:红棕色褪去 B:液面上升,溶液变红方法技巧:解答此题注意以下 3 点:活性炭能吸附 NO2 气体;气体被吸附后瓶内气压的变化;NaOH 溶液能使酚酞变红.例 2 石墨炸弹爆炸时,能在方圆几百里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()A.有放射性B.易燃、易爆C.能导电D.有剧毒解析 本题考查石墨的性质与用途的关系.由于石墨具有能导电的性质,所以石墨炸弹爆炸后,大量的石墨纤维附着在输电线和电厂设备上,形成电流“短路“,造成输电线和电厂设备的损坏.答案 C方法技巧:注意用途是由性质决定的.二、碳的化学性质及用途
6、例 3 将黄色有毒的一氧化铅(PbO)与炭粉混合,在加热条件下,能发生反应:2PbO+C()2Pb+CO2PbO+C()Pb+CO某学生设计了一个实验证明一氧化铅中含有氧元素(装置如图所示).试管中盛放澄清石灰水.(1)通入干燥氮气的作用是将 PbO 和 C 反应生成的气体驱赶到仪器中,若改通空气则无法达到目的,原因是空气中的_等成为氧的来源.(2)若该学生实验时在处未见浑浊出现,则在处发生的反应是_(写出化学方程式).(3)若要确保验证一氧化铅中存在氧的实验成功,请你对上述实验加以改进,具体方案是:_.解析 通过化学反应判断元素的依据是质量守恒定律.判断原物质PbO 是否含氧,通入的保护气(
7、即这个实验中通入的 N2)不能含氧,否则会产生干扰.具体改进方案有多种,原则上要求产物易于验证,现象明显,操作简单.答案 (1)O2(CO2、H2O)(2)PbO+C()Pb+CO(3)处改通 H2,处只装 PbO,处换成装无水 CuSO4 的干燥管(或处试管中改装无水硫酸铜:CuSO4(白色)+5H2OCuSO4.5H2O(蓝色)方法技巧:实验题应注意实验目的和实验原理.例 4 某学习小组对过量炭粉与氧化铁反应产物的气体成分进行探究:(1)假设:该反应的气体产物全部是 CO2.(2)设计方案:将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.(3)查阅
8、资料:氮气不与碳、氧化铁发生反应,可用来隔绝氧气.(4)实验:操作步骤及实验现象:称取 3.2g 氧化铁与 2g 炭粉均匀混合,放入重 48.48g 的玻璃管中简答:氧化铁与炭粉反应时,_过量.操作步骤及实验现象:加热前,先通一段时间纯净、干燥的氮气简答:其目的是:_.操作步骤及实验现象:对玻璃管加热,将生成的气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊简答:该现象说明:_.操作步骤及实验现象:完全反应后,冷却至室温,称得玻璃管和固体的质量为 52.24g简答:(5)数据处理:经计算参加反应的碳元素的质量为 0.48g,氧元素的质量为.96g.(6)结论:根据数据处理的结果,得出的假设不成立,理由是:
9、_.(7)问题探究:出现这种实验结果的原因可能是_.解析 此题属实验探究题,首先应搞清楚,实验探究的目的是什么?本题即以“过量碳粉与氧化铁反应的气体产物全部是二氧化碳“的假设是否正确为实验目的.因此,所设计、进行的每一步实验操作都不能对此目的有影响.因而通纯净、干燥的 N2 来隔绝空气是正确有效的措施.另外,就是通过参加反应的碳元素的质量和参加反应的氧元素的质量比来验证假设是否成立.因 CO2 中,mCmO=1232=38,而实验测得mCmO=0.480.96=1238,所以假设不成立.对于出现实验结果与假设相矛盾的地方,应遵循事实,从实验的每一环节来分析、讨论.答案 (4)炭粉 赶尽装置中的
10、空气(或 O2) 有 CO2 生成(6)实验所得碳、氧元素的质量比与 CO2 中碳氧元素质量比不相等(7)炭粉过量,可能发生:C+CO2(高温)2CO(或 Fe2O3+3C(高温)2Fe+3CO)的副反应警示误区:实验探究必须根据探究的目的来设计、操作,根据实验结果来分析、讨论.一、选择题1.小华同学在实验室里组装了如图所示的简易净水器.他从上缓缓地注入品红水溶液,净水器下端流出的水为无色.则下列说法中正确的是()A.木炭能与品红反应,使之褪色B.品红颗粒较大,不能通过木炭层C.木炭疏松多孔,可吸附品红分子D.棉花吸附了品红分子,使水褪色答案:C2.明明看见妈妈手中璀璨夺目的钻石戒指,就说:“
11、这是金刚石制的！“妈妈很高兴:“你的化学没有白学！“明明又说:“我可以证明它和石墨一样,是由碳元素组成的！“妈妈说:“你怎么证明?“我把它一烧,它就变成了 CO2！“妈妈大笑:“傻孩子,那要烧掉我多少钱！“接着妈妈告诉了小明证明石墨和金刚石由同一种元素组成的事实.下列叙述正确的是()A.金刚石和石墨的性质一样B.金刚石也可做铅笔芯C.在一定条件下,石墨可转化为金刚石D.金刚石不能导电答案:C3.下列叙述不正确的是()A.金刚石可做探机钻头,石墨可做电极、润滑剂,活性炭可做防毒面具的滤毒剂B.木炭吸附 NO2 气体是物理变化C.金刚石、石墨、C60 的物理性质有很大差别的原因是因为在它们中碳原子
12、的排列方式不同D.C60 是一种新型化合物答案:D4.某物质经鉴定只含一种元素,则该物质( )A.一定是纯净物B.不可能是混合物C.一定只有一种单质D.不可能是化合物答案:D5.影响碳的化学性质的主要因素是( )A.空气B.水C.日光D.温度答案:D6.下列碳单质的用途中,不是利用物理性质的是()A.用金刚石切割玻璃B.用石墨做铅笔芯C.用焦炭冶炼金属D.用活性炭吸附毒气答案:C7.石墨在高温、高压、催化剂的作用下,可转化为金刚石,在此过程中,未发生变化的是()A.石墨的硬度、熔点B.石墨中碳原子的排列方式C.物质种类D.构成石墨的碳原子答案:D8.下列说法中,不正确的是()A.只含有一种元素
13、的物质,不一定是单质B.物质的结构决定了物质的性质,物质的用途体现了物质的性质C.石墨能导电,又有金属光泽,所以它也属于金属单质D.金刚石、石墨、C60 和纳米碳管都是碳元素组成的不同单质,今后还可能会有其他碳单质被发现答案:C9.某物质在空气中充分燃烧,其产物之一为二氧化碳,则该物质()A.一定是碳的某种单质B.一定是含氧元素的物质C.一定是含碳元素的化合物D.一定是碳、氧元素组成的化合物答案:C10.某种黑色粉末在不同条件下与氧气反应,生成两种不同气体,此粉末是()A.硫磺B.CuOC.Fe3O4D.C答案:D11.某物质在氧气中燃烧有二氧化碳生成,则可证明该物质()A.一定是碳单质B.一
14、定是含碳的化合物C.一定含有碳元素D.无法判断答案:C12.下列叙述中错误的是()A.置换反应中,一定会发生元素化合价的改变B.一种元素只能形成一种单质C.金刚石和石墨在物理性质上存在很大差异,其原因是它们内部原子排列不同D.金刚石和石墨都能在 O2 中燃烧,完全燃烧的产物都是 CO2答案:B13.金刚石和石墨的共同点是( )A.是同一种物质B.具有相同的结构C.具有相同的化学性质D.具有相同的性质答案:C14.1985 年科学家发现 C60,下列关于 C60 说法中错误的是()A.它的一个分子中含有 60 个原子B.它是一种新型化合物C.它是一种共价化合物D.它是一种单质答案:BC15.下列
15、物质的用途,既利用其物理性质,又利用其化学性质的是( )A.用焦炭炼铁B.用炭黑墨水去写档案材料C.用活性炭褪色D.用木炭作燃料答案:B16.化学上把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()A.CO 和 CO2B.金刚石和石墨C.臭氧(O3)和氧气D.水和水蒸气答案:BC17.下列几种性质中,与众不同的是()A.氧化性B.还原性C.吸附性D.不稳定性答案:C18.在相同条件下,密闭容器中气体分子数与表现出来的压强成正比例关系(即压强比等于分子个数比,或分子数相同则压强同).先将 mg焦炭和 ng O2 同时放入一个密闭容器中,测得压强为 p1.
16、在一定条件下,当容器内物质充分发生反应后,恢复到原温度时,测得压强为 p2,若 p1=p2,则 m 与 n 应满足的关系式为()A.m=38nB.m38nC.m34n答案:AC19.下列关于碳单质用途的叙述,错误的是( )A.用金刚石切割玻璃B.用焦碳冶炼生铁C.用炭粉和铅制铅笔芯D.用石墨做干电池的电极答案:C20.由下面的实验现象可知,黑色粉末可能是()黑色粉末(高温)红色粉末或无色气体(石灰水)白色沉淀A.CuO 和 CB.Fe 和 CuOC.MnO2 和 CuOD.FeO 和 C答案:A二、填空题21.实验室有两包黑色粉末,一包是木炭,一包是氧化铜,请你用三种不同类的物质予以鉴别,其鉴别的原理用化学方程式表示._;_;_;答案:C+O2(点燃)CO2 CuO+2HClCuCl2+H2O CuO+COCu+CO222
