九年级化学碳的单质及其性质知识精讲

九年级化学碳的单质及其性质【本讲主要内容】碳的单质及其性质1. 了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途2. 知道碳单质的化学性质3. 知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质，能以发展的观点看待碳的单质。

【知识掌握】【知识点精析】碳和碳的化合物是化学世界里最庞大的家族，它有又多达两千万种物质，本讲主要学习碳的几种单质（金刚石、石墨、C60、木炭等），其重点要掌握这几种碳单质的结构及其特点，掌握它们的化学性质及其用途。

因此，同学们需理解以下有关问题：一. 碳能组成哪些重要的单质？其物理性质各有什么不同？1. 同种元素可以组成不同的物质碳元素组成的单质有金刚石、石墨和C60等，由于它们的原子排列不同，所以，结构不同，导致它们在性质上，尤其在物理性质上差异很大，由此可知物质的组成和结构决定了物由上表可知，物质的性质决定物质的用途，其关系是：2. 木炭和活性炭因为疏松多孔的结构，而有很强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质，所以，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具等方面有重要的应用。

二. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，物理性质差异很大，化学性质是否相同？1. 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质差异很大，但由于它们都是由碳元素组成的单质，所以它们的化学性质相似。

2. 由于碳原子的最外层有4个电子，得失电子都不太容易，所以碳在常温下化学性质稳定，但随着温度的升高，碳的化学活动性大大增强，主要表现在以下两点：（1）与氧气反应（可燃性）C + O2点燃CO2（氧气充足）或 2C + O2点燃2CO （氧气不充足）（2）与某些氧化物反应（还原性）2CuO + C 高温 2Cu + CO2↑ 2Fe2O3 + 3C高温 4Fe + 3CO2↑（3）C 与O2反应的产物跟什么量有关呢？碳与氧气的反应的产物与碳与氧气的质量比有关。

如果碳与氧气的质量比大于3/4，反应产物是CO，碳有剩余；如果碳与氧气的质量比等于3/4，反应产物是CO；如果碳与氧气的质量比在3/4与3/8之间，反应产物是CO与CO2；如果碳与氧气的质量比等于3/8，反应产物是CO2；如果碳与氧气的质量比小于3/8，反应产物是CO2，氧气有剩余。

【解题方法指导】例1. 下列说法中正确的是A. 金刚石是金属，石墨是非金属B. 由碳元素组成的物质都是黑色的固体C. 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的不同单质D. 人们已发现109种元素，所以有109种单质解析：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的三种不同单质，都属于非金属，A错；金刚石是无色透明的，B错；一种元素不仅能组成一种单质，还可以组成多种单质，比如碳元素可以组成金刚石、石墨等含碳元素的单质。

答案：C例2. （2005 宜昌）“轻轨电车”是近年新兴的城市高架交通工具，具有污染小的优点，当轻轨电车开动时，轻轨电车上裸露的“电刷”沿架空电线滑动，电刷材料中含有石墨，选择石墨做电极材料是因为其具有下列性质①，②，③。

解析：此题考查了石墨的性质，石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，石墨很软，有滑腻感，因此，石墨可作润滑剂，石墨熔点高，可以耐高温，即使在高温下也不会失去润滑作用，这是其他润滑剂所不能比的，石墨有良好的导电性，也是它用于“轻轨电车”材料的最佳选择，另外石墨抗腐蚀性较好，用石墨作“电刷”长期使用不会被氧化。

答案：①导电，②润滑，③耐高温（或不易氧化，或化学性质稳定）例3. 在化学反应2CuO + C 高温 2Cu + CO2↑中，被还原的物质是，被氧化的物质是，该反应属于基本反应类型中的，这个反应说明碳可以用来。

解析：在这个反应中，氧化铜失去氧，而碳得到氧被氧化，所以，被还原的物质是氧化铜，而被氧化的物质是碳，此反应是单质和化合物反应，生成另一种新的单质和化合物，所以此反应属于置换反应。

该反应还说明碳具有还原性，可用来冶炼金属。

答案：氧化铜碳置换反应冶炼金属例4. 6g木炭粉在10g氧气中充分燃烧后，生成物是（）A. COB. CO2C. CO与CO2D. 无法确定解析：若氧气充足，生成CO2，其质量比为 C∶O= 3∶8时，生成气体是二氧化碳；若氧气不足，生成CO 其质量比为 C∶O= 3∶4时，生成气体是一氧化碳；此题中C与O2的质量比为6∶10=3∶5，介于3∶8∽3∶4之间，因此应为二氧化碳和一氧化碳的混合气体。

答案：C例5. 根据以下实验现象推断，黑色粉末可能是（）黑色粉末红色粉末无色气体白色沉淀高温澄清石灰水⎧⎨⎪⎩⎪A. CuO 和CB. Fe3O4和CC. CuOD. MnO2解析：从该题给出的图示表明，黑色粉末状物质在加热时能反应，且生成一种红色粉末（Cu）和能使澄清石灰水变浑浊的气体（CO2），从而推知反应中有铜、碳、氧三种元素，所以A正确。

答案：A【考点突破】【考点指要】碳和碳的氧化物，主要指金刚石、石墨、C60和一氧化碳、二氧化碳以及它们之间的相互关系，这部分知识与生活、生产联系广泛，充分体现化学就在我们身边的科学道理，所以在中考中此部分内容多结合生活考查所学知识，比较注重考查物质的性质与物质的用途的关系，碳的可燃性与还原性是历年考查重点，试题约占10分，试题多以选择题、填空题、实验题出现，题型涉及较多，试题形式灵活多样。

【典型例题分析】例1. （2006 安徽）下列关于物质性质的说法中正确的是（）A. 碳燃烧不充分时生成二氧化碳B. 一氧化碳没有毒性C. 硫在氧气中燃烧产生有刺激性气味的气体D. 二氧化碳不与水反应解析：此题所涉及到的内容都是教学做过的实验，在平时学习时只要注意观察，注意记忆实验现象，就可以答对此题。

一氧化碳是一种有毒的气体，俗话说的煤气中毒就是一氧化碳中毒，所以在冬天烧炉子做饭、取暖时一定要注意通风的问题，防止由于通风不畅，造成人员死亡。

碳燃烧不充分时生产一氧化碳；二氧化碳与水反应成碳酸。

答案：C例2. （2006 长沙）根据物质的用途体现物质的性质这一关系，下列有关物质用途与性质的说法错误的是（）A. 金刚石可以刻划玻璃，说明金刚石硬度大B. 二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳具有碱性C. 一氧化碳可用于工业炼钢，说明一氧化碳具有还原性D. 活性炭可用于防毒面具，说明活性炭具有吸附型解析：二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳溶于水生成了碳酸，紫色石蕊遇到碳酸变红色，而不是二氧化碳能使紫色石蕊变红色，能使紫色石蕊变红色说明碳酸具有酸性，而不能说二氧化碳具有碱性。

其他选项都是正确的答案：B例3. （2006 武汉）活性炭能吸附气体，下表列出了四种可被活性炭吸附的气体的有关分析表中数据，可以归纳出：常温下气态物质的相对分子质量越大，沸点越，可被单位体积活性炭吸附的气体体积越，根据以上规律，预计氯化氢的沸点介于两种物质的沸点之间。

解析：从表中实验可得，气体的相对分子质量越大，其沸点越高，越容易被活性炭所吸附，氯化氢气体的相对分子质量为36.5，正好介于氧气和二氧化碳的相对分子质量之间，所以分析图表，会看得懂图表，能够灵活使用图表，也是需要培养的一种学习能力。

答案：高多氧气和二氧化碳例4. 金刚石镶嵌在玻璃刀尖上用来切割玻璃是因为它；冰箱去味剂用活性炭，是因为它；铁锁长期不用，发涩难开，可向锁孔中放一些铅笔芯的碎屑，原因是；冶炼金属用；新型计算机芯片基体材料选用金刚石，是因为它。

答案：硬度大结构疏松多孔具有吸附性石墨具有润滑性焦炭；导热性好。

解析：此题主要考查碳单质的性质与它的用途的关系。

性质决定物质的用途。

例5. 如图所示，向盛有二氧化氮气体的集气瓶中投入几块木炭。

（1）会有什么现象发生?（2）为什么使用漏斗而不是导管直接插入水里?（3）木炭经过怎样的处理会使实验效果更好?答案：（1）集气瓶中红棕色变浅或消失；漏斗中液面会上升。

（2）防止烧杯中水沿导管进入集气瓶中。

（3）木炭烘干及研碎。

解析：与物理知识相连，应为气体的改变，使得体系的压强发生改变，会产生一系列的实验现象。

例6. 有A、B、C、D四种单质，通常状态下，A、D是无色气体，B是红色金属，C是一种黑色粉末。

现在进行下列实验：（1）在D中加热B，生成一种黑色的固体物质；（2）在C与（1）中的生成物混合后，高温下得到B和一种无色气体；（3）向（1）的生成物通入气体A并加热，得到B和水。

依据以上实验，试推断这四种单质的名称：A. B. C. D.答案： H2 Cu C O2解析：先根据物质的颜色可以推出B物质可能是金属铜，根据（1）可以推出D是氧气，铜在氧气中燃烧生成氧化铜，根据（2）C是碳还原氧化铜，得到铜和二氧化碳，根据（3）可以推出是氢气还原氧化铜，生成水和铜。

例7. 铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断又易磨损，因此生产上常在粉末中掺进一些黏土粉末以增加硬度。

下表为部分铅笔的标号及笔芯试回答下列问题：（1）上表中硬度最大的铅笔是（填标号）（2）请列举石墨的另一种用途；（3）为减缓“温室效应，有同学建议，将普通铅笔的木质杆改为用废纸为原料制作的环保型笔杆。

这种做法能减缓“温室效应”的原因是答案：2H 导电可以少用木材，减少伐树解析：加入的土越多，铅笔的硬度越大，石墨的结构决定了用途，可以作润滑剂、电极、耐高温的坩埚、铅笔芯等。

（3）可以培养学生环保意识。

例8. 下图为高温下用过量的木炭粉还原氧化铜的实验装置图，按下列要求回答各句。

（1）B中的试剂是（填名称），根据装置B中溶液变浑浊，判断反应是否开始，判断的依据用方程式表示。

（2）a处排出的气体中，除没有排净的空气和没有被完全吸收的带有水蒸气的二氧化碳外，还一定含有少量的气体（填化学式）。

（3）实验时，酒精灯加网罩的作用是。

答案：石灰水 CO2 + Ca（OH）2＝CaCO3 ↓+ H2O CO 提高实验温度解析：此题是考查碳的还原性的实验，如何证明碳与氧化铜发生了反应，其实验现象就是B瓶中澄清的石灰水变浑浊，因为碳在氧气充分反应时生成的是二氧化碳，若反应一段时间后氧气不充分，这时碳与氧气反应生成一氧化碳气体，所以，除了有二氧化碳外还有可能存在一氧化碳气体，此实验一定要注意对尾气的处理。

【综合测试】一. 选择题1. 自然界硬度最大的物质是（）A. 铁B. 石灰石C. 石墨D. 金刚石2. 为了除去糖浆中色素制得白糖，常加入活性炭，这是因为活性炭能（）A. 与色素化合B. 吸附色素C. 氧化色素D. 还原色素3. 用墨绘制的字画经久不变色,其原因是（）A. 因为是黑色的B. 颜料质量好C. 常温下,碳的化学性质稳定D. 字画保存好4. 下列物质中，属于金属单质的是（）A. 金刚石B. 石墨C. 铁D. 氧化铁5. 下列过程中属于化学变化的是（）A. 用石墨制铅笔芯B. 石墨做电极C. 木炭使二氧化氮（NO2）气体褪色D. 用石墨制金刚石6. 点燃一根蜡烛，将冷碟放在蜡烛火焰上方，过一会在碟底收集到炭黑。