2020年中考化學總復習教學案 第六單元課題1　金剛石、石墨和C60

1、2020年中考化學總復習教學案知識·巧學·升華金剛石、石墨和c60都是由碳元素組成的單質，但由于碳原子的排列方式不同，因此它們的物理性質有很大差異。一、碳的單質1.金剛石無色透明，正八面體形狀，可作裝飾品鉆石，它是天然存在的最硬的物質。2.石墨石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細鱗片狀固體，很軟，有滑膩感，有優(yōu)良的導電性能。要點提示石墨很軟，在紙上劃過會留下痕跡，因而常用于制鉛筆芯。以干電池用石墨為例，說明石墨具有優(yōu)良的導電性能。另外石墨的結構是分層的，每一層內每個碳原子和其他三個碳原子結合，形成正六邊形，每層之間的連接不牢固，可以滑動。3.木炭、活性炭、炭黑木炭主要是

2、由石墨的微小晶體和少量雜質構成的，它具有疏松多孔的結構。這種疏松多孔的結構使木炭具有吸附能力。木炭、活性炭、炭黑、焦炭的比較木炭吸附一些食品和工業(yè)產品的色素，吸附有異味的物質活性炭吸附能力比木炭強，吸附毒氣，制糖工業(yè)里脫色制白糖炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油和顏料，還可以增加輪胎制品的耐磨性焦炭冶煉金屬4.c60分子c60是一種新的以單質形式存在的碳，是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，很穩(wěn)定。要點提示c60分子結構與足球相似，所以又稱“足球烯”，這種“足球”結構的碳分子很穩(wěn)定，一個c60分子中含有60個碳原子，每個碳原子都和其他三個碳原子結合形成正六邊形，這樣c60有30個六邊形組成。

3、5.金剛石、石墨和c60的物理性質和用途金剛石石墨物理性質外觀無色透明正八面體形狀的固體深灰色細鱗片狀固體光澤加工琢磨后有奪目光澤有金屬光澤硬度最硬（天然存在）很軟導電性不導電優(yōu)良的導電性用途刻刀、鉆石、鉆頭鉛筆芯、電極、潤滑劑要點提示金剛石的碳原子在空間構成連續(xù)、堅固的骨架結構，所以堅硬。石墨的碳原子呈平面層狀結構，層與層之間的作用力小，所以很軟，能導電，有滑膩感。除了金剛石和石墨以外，生活中我們還常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它們主要由石墨的微小晶體和少量雜質構成。物質的組成結構決定體現(xiàn)物質的性質決定體現(xiàn)物質的用途二、碳的化學性質在常溫下，碳的化學性質不活潑。常溫下，碳受日光照射或跟

4、空氣、水分接觸，都不容易發(fā)生變化。1.碳跟氧氣的反應單質碳可以在氧氣里燃燒，放出熱量，燃燒充分時，生成二氧化碳氣體；燃燒不充分時，產生一氧化碳氣體?；瘜W方程式為：氧氣充足時：c+o2co2氧氣不足時：2c+o22co2.碳跟某些氧化物的反應（1）木炭和氧化銅反應，生成銅和二氧化碳：2cuo+c2cu+co2實驗探究木炭還原氧化銅原理：c+2cuo2cu+co2裝置：鐵架臺、大試管、酒精燈（用高錳酸鉀制氧氣的裝置）。實驗步驟：按(上圖)從下到上安裝好儀器，試管口略向下傾斜。將木炭粉和黑色氧化銅分別充分烘干后，按一定的質量比稱取兩種黑色粉末。放入研缽中反復研碎、混勻。用藥匙或小紙槽將黑色混合物放進

5、試管底部，塞上帶有橡皮塞的直角玻璃導管，玻璃導管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的試管中。點燃酒精燈，先預熱試管，然后集中在盛有混合粉末處加強熱。幾分鐘后，可觀察到澄清石灰水變渾濁。拔下橡皮塞，熄滅酒精燈，待試管自然冷卻后，將試管中的混合物倒在一張白紙上?；旌戏勰┲杏屑t色的單質銅生成。 現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色固體，放出的氣體能使澄清石灰水變渾濁。要點提示試管口略向下傾斜。實驗結束先從澄清石灰水中拿出導管再停止加熱。待試管冷卻后再把試管中的紅色固體倒出來，防止生成的銅再被氧化；用酒精燈加熱時可用網罩提升溫度，也可用酒精噴燈加熱。氧化銅與碳的配比：由化學方程式計算，氧化銅與碳的質量比應當是131，

6、在實際操作中，氧化銅粉與炭粉的質量比控制在(913)1的范圍內效果較好。（2）木炭還原氧化鐵2fe2o3+3c4fe+3co2三、還原反應含氧化合物里的氧被奪去的反應叫做還原反應。含氧化合物提供氧的性質叫做氧化性，含氧化合物是氧化劑；奪取含氧化合物中氧的物質是還原劑，它的這種性質叫做還原性。用于冶金工業(yè)，如3c+2fe2o34fe+3co2要點提示氧化劑和和還原劑描述的對象是反應物，還原反應和氧化反應描述的是反應過程，氧化劑具有氧化性，還原劑具有還原性。如：反應2cuo+c2cu+co2。 氧化銅失去氧而變成單質銅，氧化銅被還原發(fā)生了還原反應。木碳得到氧變成二氧化碳，木碳被氧化發(fā)生了氧化反應。

7、木炭使氧化銅還原為銅，木炭具有還原性，是一種還原劑。氧化銅能使木炭氧化為二氧化碳，那么氧化銅具有氧化性，在這個反應中是還原劑。關于氧化反應、還原反應、氧化劑、還原劑的判斷，可以根據(jù)下面的韻語：得氧氧化，失氧還原；要是問劑，恰恰相反。氧化反應和還原反應同時發(fā)生，不可能在一個反應中，只有物質發(fā)生氧化反應，沒有物質發(fā)生還原反應。也就是說在同一反應中，有氧化劑，也有還原劑。問題·思路·探究 問題1：吸附（作用）是物理變化還是化學變化？思路:吸附是各種固體表面都有的性質。一定質量的吸附劑，吸附能力的大小決定于其表面積的大小，表面積越大，吸附能力越強。被吸附的氣體物質的分子越大（半徑越

8、大）相對分子質量越大，沸點越高，越易被吸附。探究:木炭和活性炭的吸附是將被吸附物（有色液體、氣體、有毒氣體等）吸在表面（細管道內），這個變化并沒有新物質生成，因此是物理變化。由于活性炭是將木炭在隔絕空氣的條件下，通過水蒸氣氣流加強熱得到的，所以管道更為疏通，因而吸附性強于木炭。問題2：同一種元素可以組成不同的單質嗎？思路：由于同一種元素可以組成不同種單質，元素已經發(fā)現(xiàn)了109種，那么單質的種類就要更多了。注意元素和單質是不同的概念，單質一定是由同一種元素組成的，但一種元素不一定只形成一種單質。探究：同一種元素不僅能夠組成一種單質，有的還能組成多種單質，如碳元素可組成金剛石、石墨、c60等幾種單

9、質；磷元素可組成紅磷、白磷等單質；氧元素可組成氧氣、臭氧等單質。 典題·熱題·新題例1：碳元素有金剛石、石墨和無定形碳等多種單質，下列關于碳單質的敘述正確的是（）a.都是黑色固體b.碳原子的排列方式都相同c.在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳d.都能使紅墨水褪色思路解析：金剛石是無色透明的，所以a選項不對；這幾種物質正是因為碳原子排列方式不同所以結構不同，是不同的物質，所以b選項錯；金剛石、石墨和無定形碳都是碳元素形成的單質，其燃燒產物相同，都是二氧化碳；這三種物質中，只有無定形碳是疏松多孔的物質，具有吸附性，能使紅墨水褪色，所以d選項錯。答案：c深化升華該題考查了對同種元素

10、可以組成不同單質的理解，進一步提高了對組成結構決定性質、性質決定用途基本原理的認識。金剛石、石墨和無定形碳等單質都是由碳元素組成的，雖組成元素完全一樣，但因結構不同,又是完全不同的幾種物質，性質差別很大。如金剛石無色透明、硬度極大、不導電，石墨呈灰黑色、質軟、具有良好的導電性，木炭、活性炭有較強的吸附性等，用途也各不相同。例2：1985年科學家發(fā)現(xiàn)的c60分子是由60個碳原子構成的，它的形狀像足球（圖c），因此又叫足球烯。1991年科學家又發(fā)現(xiàn)一種碳的單質碳納米管，它是由六邊環(huán)形的碳原子構成的管狀大分子（圖d）。圖a、圖b分別是金剛石和石墨的結構示意圖，圖中小黑點均代表碳原子。思路解析：由于碳

11、原子排列方式的不同，導致它們的物理性質有較大差異。金剛石、石墨、足球烯、碳納米管都是由碳原子構成的碳單質，它們的化學性質（常溫下穩(wěn)定性、可燃性、還原性）是相同的，而且由于碳原子的最外層電子數(shù)為4，常溫下不易得失電子，決定了這些碳單質在常溫下性質穩(wěn)定。證明足球烯和碳鈉米管都是由碳元素組成的，首先利用其可燃性說明其含有碳元素，其次通過定量測定證明其只含碳元素。答案：（1）碳原子的排列方式不同。（2）不活潑，因為碳原子的最外層電子數(shù)為4，常溫下不易得失電子。（3）將足球烯放在充滿氧氣的密閉容器里使之燃燒，測定其生成物是二氧化碳，且二氧化碳里所含碳的質量等于燃燒前后足球烯減少的質量。分析題目時應將足球

12、烯和碳納米管的結構、性質與金剛石和石墨的結構、性質相聯(lián)系。例3：據(jù)美國化學雜志報道，中國科學家以二氧化碳為碳源，金屬鈉為還原劑，在470 、80 mpa下合成出金剛石，具有深遠意義。下列說法不正確的是 （）a.由二氧化碳合成金剛石是化學變化b.金剛石是碳的一種同位素c.鈉被氧化最終生成碳酸鈉d.金剛石中只含有非極性共價鍵思路解析：判斷過程屬于物理變化還是化學變化的關鍵是看是否產生新的物質，由二氧化碳合成金剛石產生新的物質屬于化學變化，金剛石是一種單質而不是元素。答案：b深化升華此題綜合性較強，考查的知識點較多，既有概念方面的問題，又有化學性質方面的問題，如鈉被氧化最終生成碳酸鈉，還有理論方面的問題，如共價鍵。只要這些基本知識比較扎實，此問題不難解決。例4：水煤氣廠生產煤氣，將水加熱成蒸氣，通過赤熱的碳，得到氫氣和一氧化碳。王老師為了說明其化學原理，畫出了如圖