碳的单质物理性质
碳单质的性质与用途
1.金刚石、石墨、活性炭、焦炭、炭黑、C60的性质与用途碳的单质有金刚石、石墨、木炭、焦炭、活性炭等等，从晶体形态考虑，碳有两种同素异形体——石墨和金刚石。
平常所说的无定形碳如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等实际上也具有石墨的晶体结构，并不是真正的另一种晶体类型。
直到8O 年代中期，人类发现了富勒烯(Fullerene)，科学家进一步研究确认富勒烯是碳元素存在的第三种晶体形态，至此人类对碳的认识提高了一个新层次。
美国科学家Curl和Smalley教授及英国科学家Kroto教授为此荣获1996年诺贝尔化学奖。
金刚石：金刚石为无色透明固体，硬度10莫氏，熔点3550℃，沸点4827℃，密度3.51g/cm3，是天然存在的最硬的物质。
在温室下对所有化学试剂都显惰性，在氧气中燃烧温度为777℃，燃烧热为395.40KJ/mol。
透明的金刚石可以作宝石或钻石。
黑色和不透明的金刚石在工业上用以制钻头和切割金属、玻璃或矿石的工具。
金刚石粉是优良的研磨材料，可以制砂轮[1]。
石墨：石墨为灰黑色不透明固体，硬度1莫氏,熔点3652℃,沸点4827℃，密度2.2g/cm3，是电和热的良导体。
化学性质比金刚石稍活泼，在氧气中燃烧温度687℃,燃烧热为393.50KJ/mol。
石墨能被强氧化剂如浓HNO、NaCIO4和KMnO4等氧化为石墨氧化物。
石墨在工业上被大量地用于制造电极、坩埚、某些化工设备及高温热电偶，也可以作原子反应堆中的中子减速剂。
石墨粉可以作润滑剂、颜料和铅笔芯。
石墨能与许多金属生成碳化物，如青铜色的C8K[1]。
无定形碳：无定形碳大都为黑色不透明固体，物理性质各不相同。
化学性质比金刚石和石墨都稍活泼。
在高温下,除与O2及金属氧化物反应外,还与硫反应。
与某些金属反应，可得到碳化物。
(1)木炭一般是由木材、纤维在隔绝空气的条件下加热制得,主要用于冶金、吸附剂、黑色火药原料。
(2)焦炭若是由煤干馏得到的，其成分和机械性能不一；若是由沥青或天然气的蒸馏残渣碳化得到的产物成分一致。
碳单质的物理性质和用途教学设计三
碳单质的物理性质和用途教学设计三【教学目标】知识与技能明白不同元素能够形成不同物质，同种元素也能够形成不同物质；了解金刚石、石墨和C60差不多上由碳元素形成的单质；了解木炭、活性炭的吸附性过程与方法通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，明白得物质结构、性质和用途之间的关系；通过木炭、活性炭对红墨水的西服实验，学会用对比实验的方法来解决实际问题。
情感态度与价值观通过对C60、碳钠米管的发觉及研究的介绍，学会用进展的眼光看问题、提高学生的科学素养。
【教学重点】金刚石、石墨和C60中原子排列方式的分析，物质的结构、性质和用途之间的关系。
【教学难点】物质的结构、性质和用途之间的关系【教材分析】创设教学情形；联系日常生活；联系社会和高科技。
【教学方法】观看－分析－总结实验探究－分析－归纳【课时安排】2课时【教具学具预备】教师用具：1、[实验6-1]所需的有关器材及药品：金刚石、石墨、C6 0分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、石墨电极、投影仪、电视媒体、防毒面具、导线、灯泡。
学生用具；(1)仪器；小锥形瓶、试管(大小各1个)、铁架台、酒精灯、网罩、带导管的塞子；(2)药品：红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、木炭粉、Cu()粉末、澄清石灰水。
【教学过程】教师活动学生活动设计意图【引入新课】请同学们将铅笔用铅笔刀削好，并注意环境卫生。
请同学们用小刀将玻璃片割开。
【提问】什么缘故用小刀割不开玻璃片？谁明白可用什么工具将玻璃片割开？【讨论】什么缘故玻璃刀能够切割玻璃片？玻璃刀上是一种什么物质？【提问】金刚石有那些性质和用途？【引导】是否想明白更多有关金刚石的知识呢？观看后请填写相关学案。
【播放视频】金刚石的物理性质和用途。
【提问】通过观看金刚石的用途，你又了解到那些？学生动手削铅笔，并将铅笔屑放在一张纸上。
学生们积极行动用小刀割玻璃，并产生议论声。
学生摸索后回答：可用玻璃刀将玻璃片割开。
【实验探究】请俩位学生用玻璃刀进行玻璃切割，注意安全，指导操作。
碳与碳的化合物知识点
1、碳的单质（金刚石、石墨）的物理性质和用途金刚石石墨外观无色透明正八面体状晶体深灰色磷片状固体光泽加工琢磨后有光泽略有金属光泽硬度最硬软导电性无良好导热性无良好用途钻探机钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等注：由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。
2CO2CO物理性质无色、无味气体，可溶于水，密度比空气大，干冰易吸热升华。
无色无味气体，难溶于水，密度与空气接近，略小于空气密度。
化学性质可燃性一般情况下既不能燃烧，也不支持燃烧。
有可燃性2CO+O22CO2还原性没有还原性，有较弱的氧化性C+CO22CO有还原性CO+CuO Cu+CO2与水反应与水反应CO2+H2O===H2CO3不能与水反应与石灰水的反应与石灰水反应CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O不能与石灰水反应毒性无毒有剧毒主要用途可制汽水，作制冷剂，灭火，气体肥料。
可作气体燃料和冶金工业的还原剂。
注：由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
C CO相似点都具有可燃性、还原性，常用作燃料和作还原剂冶炼金属不同点属于固体单质，常温下具有稳定性属于气体化合物，具有毒性4、实验室制取二氧化碳时需注意的几个问题（1）正确选择制取二氧化碳的药品实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸。
不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸，不用碳酸钠、纯净碳酸钙代替大理石或石灰石（要会分析原因）。
原因：①用大理石或石灰石跟稀盐酸反应，速度适中，便于收集CO2气体；大理石或石灰石原料价低易得。
②不用稀硫酸与大理石反应的理由：刚开始二者反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石的表面，阻止了酸与大理石的接触，使反应不能持续进行下去。
③不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发出HCl气体，会使生成的CO2中混有HCl气体，使制得的CO2不纯。
④不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石（或石灰石）是因为它们与稀盐酸反应速度太快，很难控制，且药品价格比石灰石要贵（成本较高）。
人教版九年级化学上册 《金刚石、石墨和C60》思维导图课件
实验现象：黑色粉末逐渐变成红色，生成的气体 使澄清石灰水变浑浊。
化学方程式：2CuO+C
2Cu+CO2↑
碳能从氧化铜中将氧夺过来，使氧化铜还原为铜
的单质，说明碳具有还原性。
b.工业上，可用焦炭和铁的氧化物反应来冶炼金 属铁。化学方程式：
2C+Fe3O4
3Fe+2CO2↑
思维导图解读——单质碳的化学性质
金刚石、石墨和C60
思维导图课件
思维导图
思维导图解读——由碳元素组成的几种单质
由同一种元素碳组成的几种不同单质：金刚石、石墨、C60、无 定形碳等，这些单质的物理性质有较大的差异，其原因是碳原子的排 列方式不同；但它们的化学性质相同，其原因是它们都由碳原子构成。
思维导图解读——碳单质的物理性质和用途
木炭 活性炭
炭黑 焦炭
物理性质
主要用途
灰黑色、具有疏松多孔结构的固体 制黑火药，制活性炭，制炭笔，吸附色素等
黑色粉末或颗粒状
净化多种气体和液体，做防毒面具，使溶液 脱色等
黑色粉末
制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶 制品的填料等
浅灰色多孔固体，质地坚硬
燃料，冶金工业还原剂等
思维导图解读——碳单质的物理性质和用途
【解析】以上四种物质都是碳的单质，由于碳原子的排列方式不同， 其物理性质差别很大，但由于都是由碳元素组成的，碳原子的结构一样， 故化学性质相似，常温下化学性质都很稳定。从图中看出，碳纳米管表面 积很大，具有较强的吸附性，能储存和凝聚大量的H2。
典例精析
【例2】下列对一些事实的解释错误的是 ( C )
写的档案资料均要求用碳素墨水书写。
思维导图解读——单质碳的化学性质
碳单质的物理性质
碳单质的物理性质
碳的物理性质：除木头外,以单质存在木头中以纤维素淀粉等存在。
碳一般显正价,易与具有氧化性的物质结合,氧化性越强结合越容易但有些特例如CH4碳是-4价在有机化合物里可以自己形成碳链等。
这是各国科学家正在研究的课题,还处于技术封闭阶段电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等,这些谁也不懂金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。
这是金刚石的面心立方晶胞的结构。
由于金刚石晶体中C-C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。
2019秋初中理化生6.1.1 碳单质的物理性质和用途
1 知识小结
金刚石
碳 的 单 质
石墨
是天然存在的最硬 的物质，可用来裁 玻璃、切割大理石
很软，有滑腻感， 可用来作铅笔芯； 石墨有良好的导电 性，可用来作电极
木炭、 有强吸附性，可作 活性炭 吸附剂
碳
的
单 质
一个C60分子是由60 个碳原子构成的，
C60
具有特殊的性质，
可用于材料科学、
超导体等方面
①加入高炉中炼铁的是___焦__炭_____； ②用于制黑火药的是__________； ③装在钻探机钻头上的是木_炭_________；
④用来作电极的是_________金_；刚石
⑤用来制油墨的是___石__墨_____； ⑥填充滤毒罐的是__________。
炭黑
知2－练
活性炭
（来自《典中点》）
知1－导
石墨的物理性质和用途
物理性质
用途
颜色
深灰色有金属光泽但 不透明
制笔 芯
石 硬度
质软
导电 墨性
能导电
电极
3．C60
知1－导
由60个碳原子构成的一个分子，结构类似足球， 又名足球烯。性质稳定，在材料科学、超导体 方面有广阔的前景。
【知识拓展】
知1－导
C70ห้องสมุดไป่ตู้
碳纳米管
问题
知1－导
金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，为什 么物理性质会相差这么远呢？
(来自教材)
2．根据下列物质的性质，写出其对应的一种或几种用途：
(1 )金刚石的硬度很大：_金__刚__石__可__用__来__裁__玻__璃__、__作__钻__头__等_ ; (2)石墨的导电性能好：_____________________________ ; (3)活性炭的吸附性强：___石__墨__可__作__电__极__、__电__刷__等_______ ;
初三化学碳和碳的氧化物知识点3篇
初三化学碳和碳的氧化物知识点3篇珍惜这次考试，沉着冷静，考出好的成绩，成就自己的梦想。
愿你能以平常的心态参加考试，发挥自己的水平，考上理想的学校。
下面是小编给大家带来的初三化学碳和碳的氧化物知识点，欢迎大家阅读参考，我们一起来看看吧!初三化学《碳和碳的氧化物》知识点一、知识考查点考点1 碳单质的性质与用途碳单质包括金刚石、石墨、无定形碳(木炭、活性炭、焦炭、炭黑)、C60、碳纳米管、石墨烯等，学习或复习时按“名称――结构性质用途”这条线来掌握这部分知识。
1. 碳单质的物理性质与用途。
金刚石的正八面体结构坚硬性作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等;石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚;木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等;C60分子(又称足球烯)的球状结构稳定性超导体等;碳纳米管的多孔结构储氢等。
2. 碳单质的化学性质与用途。
碳单质物理性质各异，但化学性质类似，都具有可燃性作燃料，家庭取暖、做饭等;具有还原性冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等;常温下稳定性制作字画、书写档案等。
例1 (2011·日照市)2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者。
以石墨为原料，先制备氧化石墨, 再经过热还原制备石墨烯。
石墨烯硬度大，导电性能好，有韧性，可弯曲。
下列关于金刚石、石墨、C60和石墨烯四种单质的叙述错误的是A.将石墨变成石墨烯发生了化学变化B.四种物质碳原子的排列方式不同C.四种物质完全燃烧后的产物都是CO2D.石墨烯是一种新型的有机物点拨石墨烯以石墨为原料制备而成的，中间经过氧化还原反应，属于化学变化。
四种物质物理性质各异的根本原因是结构不同，即碳原子的排列方式不同。
但他们化学性质类似，都具有可燃性，完全燃烧后的产物都是CO2。
石墨烯只有碳元素组成，类属于碳单质，所以选项D是错的。
答案为D。
考点2 二氧化碳制取的探究气体制取设计思路一般为发生装置(先组装装置并检验装置的气密性)→净化装置→干燥装置→收集装置→验证气体性质装置→尾气处理装置(对有毒气体用溶液吸收或燃烧掉)等。
中考化学微专题考点详解：专题02 碳和碳的氧化物(学生版)
专题02 碳和碳的氧化物碳单质的性质及用途考查形式主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。
考查的知识点有:①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
1.碳单质的物理性质和用途石墨C60无定形碳主要有活性炭、木炭具有强烈的吸附性（脱色、吸附异味、吸附毒气），活性炭多用于防毒面具，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
2.碳的化学性质常温下性质稳定；可燃性：碳在加热条件下，具有可燃性——与H2、CO的性质相似。
碳在氧气中充分燃烧：C + O 2 =====点燃 CO 2 ;不充分燃烧：2C + O 2=====点燃2CO还原性：C+ 2CuO =====高温 2Cu + CO 2↑现象：黑色粉末逐渐变成红色，石灰水变浑浊。
3C+ 2Fe 2O 3 =====高温 4Fe + 3CO 2↑ 2C+ Fe 3O 4 =====高温 3Fe + 2CO 2↑木炭还原氧化铜 实验装置图：实验现象：澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色；实验注意事项：在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
1.（2022广西贺州中考）下列物质中，硬度最大的是（ ）A. C 60B. 活性炭C. 石墨D. 金刚石2．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B 铅笔，铅笔芯中含有石墨。
下列属于石墨化学性质的是（ ）A ．金属光泽B ．质软C ．导电性D ．可燃性3.（2022湖南长沙中考）“碳家族”的成员很多，用途很广。
下列说法正确的是（ ）A. 石墨不具有导电性B. C 60单质是由碳原子直接构成的C. 活性炭具有吸附性D. 金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同规律总结：物质的组成、结构决定反映物质的性质决定反映物质的用途。
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6.不同元素可以组成不同物质， 同种元素也可以组成不同的物质
∴由同种元素组成的物质不一定是单质
1.请将下列物质的性质与用途的相关内容用 直线连接起来 金刚石硬度大 冰箱除臭剂 石墨的导电性好 切割玻璃 活性炭的吸附能力强 干电池电极 2.碳单质中质地较软，常用作电极的是（ D ） A.金刚石 B.活性炭 C.炭黑 D.石墨 3.金刚石、石墨、C60的物理性质相差很大， 原因是 碳原子的排列方式不同 。 4.“依靠科学战胜非典”佩戴一种含有活性炭 的口罩可以预防“非典”，这是利用活性炭 的 吸附 作用。
石墨可用作铅笔芯、电车、干电池的 电极等，说明了石墨具有什么性质？ 2.石墨很软，有良好的导电性 除此以外，石墨还有什么性质？ 3.石墨具有金属光泽，耐高温，有滑腻感
金刚石 物 光泽 理 硬度 性 质 导电性 用途
经加工后 光彩夺目
石墨
金属光泽 很软 能导电
最硬
不导电
无定性碳—— 木炭、活性炭、焦炭、炭黑
无定形碳
通常称为无定 形碳的有木炭、焦 炭、活性炭、碳黑 等。 木炭是一种灰黑 色的多孔性固体，燃 烧时，产生的烟很少， 火焰很小
无定形碳的用途
无定性碳的主要用 途有取暖、写生、作吸 附剂、颜料等。
4、木炭、活性炭有强吸附性 利用这一性质，活性炭有什么用途？
1、防毒面具（利用活性碳吸附毒气）； 2、冰箱的除臭剂； 3、制糖工业的脱色剂。
金刚石可用于切割 大理石或加工坚硬的金 属等。
玻璃刀、钻头上镶有金刚石， 说明Байду номын сангаас刚石有什么性质？
1.金刚石很硬，可用来切割玻璃和钻井
思考：
最硬
石墨有什么物理性质？
石墨
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 墨是最 软的矿 物之一
石墨的用途
铅笔芯 是石墨和粘 土粉末混合 而成的。 石墨具有优 良的导电性能， 可以用来做电极。 石墨耐高温，可 以制成坩埚来熔炼金 属。
碳单质的不同结构
金刚石
石墨
碳60
讨论：物质的性质和用途之间有什么关系？
5.性质
决定 体现
用途
金刚石、石墨、C60三种碳的单质， 它们的物理性质类似吗？
碳 元素 金刚石和石墨都是由_____ 组成，但是它们的物理性质各不相同， 碳原子的排列方式不同 。 是因为_______________________
由同种元素组成的物质就是单质吗？
同种元素可以组成不同的物质吗？
课题1
金刚石、石墨和C60
一.碳的单质
思考：
金刚石有什么物理性质？
金刚石
纯净的金刚石是一种无色透 明的、正八面体形状的固体， 经过仔细的琢磨就会成为璀 璨夺目的装饰品——钻石
含有杂质的金
刚石带有颜色
钻石装饰品
金刚石
坚硬是
金刚石最重要 的性质。利用 这个性质，可 用金刚石划玻 璃。