第6单元 课题1 金刚石、石墨、C60（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第6 单元 课题1 金刚石、石墨、60 目标任务 预习导学 自主梳理 ►金刚石 ►石墨 ►60 效果检测 探究提升 ►环节一 金刚石 ►环节二 石墨 ►环节三 60 ►环节四 其它碳单质 课堂总结 强化训练 课程标准 学习目标 1 知道物质具有独特的物理性质和化学性质，同类 物质在性质上具有一定的相似性(新增)； 2 知道物质具有广泛的应用价值，物质的性质决定 用途。 3 以金刚石和石墨为例，探讨物质组成、结构与物 质性质的关系。 1．知道不同种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； 2 了解金刚石、石墨、木炭、活性炭的主要物 理性质和用途； 3 知道60的分子结构及其部分用途； 4 了解结构、性质、用途三者的关系。 自主梳理 1、金刚石：无色透明的固体，是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。 目标任务 01 预习导学 02 2、石墨：深灰色固体，是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、 电车的滑块等。 金刚石和石墨都是由碳原子构成，由碳元素组成，金刚石和石墨的物理性质有很大差异，原因是：碳原子 的排列不同；和2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。一种元素可以组成不同种单质。石 墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化。 3、60 也叫足球烯，60由60 分子构成，一个分子中含60 个碳原子，形似足球，它应用于材料科学和超导体 等方面。还有其它管状的碳的单质，它们有很大的用途。 4、活性炭与木炭具有吸附，对一些色素、异味有吸附作用。防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附 毒气的，这种变化是物理变化，因此吸附性属于物理性质。焦炭用于炼铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎 的耐磨性。 预习检测 1 天然存在的最硬的物质是( ) 金刚石 B 铁矿石 石墨 D 大理石 【答】 22014 年邵阳市中考实行上阅卷，考生答题时必须用2B 铅笔填涂答题卡。2B 铅笔芯的主要成分是( ) ．木炭 B．石墨 ．焦炭 D．铅 【答】B 3 下列关于金刚石与石墨的说法正确的是( ) 都能导电 B 都是黑色固体 硬度都很小 D 都由碳元素组成 【答】D 4 下列物质能用于除去水中异味和色素的是( ) 明矾 B 活性炭 石子 D 细沙 【答】B 5 清代著名画家郑板桥所绘的字画至今仍不褪色，这是因为墨汁中的碳( ) 具有可燃性 B 具有氧化性 具有还原性 D 在常温下性质稳定 【答】D 6 下列物质的性质和用途对应关系正确的是( ) 金刚石硬度大，可用于切割玻璃 B 石墨具有导电性，可制作铅笔芯 炭黑具有滑腻感，可制作电刷 D 木炭具有吸附性，可用作燃料 【答】 7“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是( ) 石墨不具有导电性 B 60 单质是由碳原子直接构成的 活性炭具有吸附性 D 金刚石和石墨中碳原子的排列方式相同 【答】 8 碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题： (1)图代表的物质的名称为 ，木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与 (从、B、中选择)类似。 (2)图表示的物质是由 (填“分子”或“原子”)构成的。 (3)上述、B、三种物质的物理性质不同的原因是 。 (4)由在一定条件下制取B，发生的变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。 (5)图D 中向盛有红棕色2 气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到红棕色变浅的 原因是木炭具有 性。 【答】(1) 金刚石 B (2)分子 (3)碳原子排列方式不同 (4)化学 (5)吸附性 ►环节一 金刚石 情境材料1 你听过“海洋之心”吗？电影《泰坦尼克号》中女主人公Rse 佩戴的“海洋之星”钻石是由什么组成的 呢？ 问题探究1 碳的单质:金刚石、石墨和60等都是由碳元素组成的不同单质。由于碳原子的排列方式不同，即结构不同， 导致它们的性质尤其是物理性质有很大差异。 一、金刚石 1．外观：无色透明、正八面体状晶体(状结构) 2 光泽：加工后璀璨夺目 3 硬度：天然存在的最硬的物质 4 导电性：不导电 5 导热性：良好 6 用途： 因为金刚石是无色透明的晶体，具有特殊的光学性质，因而被用于制造钻石；因为金刚石硬度大，常用于 探究提升 03 Te ert f te e 伊丽莎白泰勒的眼睛 重56 克拉 人民币约为17 个亿左 右 切割玻璃、大理石、做钻探机的钻头等。 要点归纳 典例精讲 【典例1】“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这句话体现了金刚石( ) 熔点高 B 硬度大 光学性能好 D 化学性质稳定 【答】B 【解析】“没有金钢钻，别揽瓷器活”，这句俗语来源于传统瓷器修复——锔瓷。工匠用金刚钻给瓷器钻 洞修补，说明金刚石的硬度大。 【典例2】金刚石 ①金刚石是由_____构成的固态非金属单质，纯净的金刚石是_____、_____形状的固体，具有很好的_____， 可以制作成璀璨夺目的钻石； ②金刚石是天然存在的硬度_____的物质，利用此性质可以用作裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属， 以及装在钻探机的钻头上，钻探坚硬的岩层等。 【答】原子 构成 无色透明 正八面体 透光性 最大 【详解】①金刚石是由原子构成的固态非金属单质，纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，具 有很好的透光性，可以制作成璀璨夺目的钻石; ②金刚石是天然存在的硬度最大的物质，利用此性质可以用作裁玻璃、切制大理石、加工坚硬的金属，以 及装在钻探机的钻头上，钻探坚硬的岩层等。 【典例3】(江苏省扬州市邗江区梅苑双语学校2023-2024 上学期月考)下列物质用途体现化学性质的是 ．金刚石：切割玻璃 B．氧气：急救病人 ．稀有气体：填充霓虹灯 D．石墨：作铅笔芯 【答】B 【详解】、金刚石用于切割玻璃是利用金刚石的硬度大，属于物理性质，故选项错误;B、氧气用于医疗急 救，因为氧气可以供给呼吸，属于化学性质，故选项正确;、用于制作露虹灯的是稀有气体，因为稀有气体 在通电时能发出不同颜色的光，属于物理性质，故选项错误:D、石墨质软有颜色，书写时容易留下痕迹， 可以做铅笔芯，属于物理性质，故选项错误。 故选:B。 【典例4】(山东省聊城市运河联盟联考2023-2024 第一次调研)下列物质中由分子构成的是___________， 由原子构成的是___________，由离子构成的是___________(填序号)； ①水 ②二氧化碳 ③金刚石 ④氧气 ⑤铁 ⑥氦气 ⑦氯化钠 【答】①②④ ③ ⑤⑥ ⑦ 【分析】水是由水分子构成的;二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，金刚石是碳的单质，是由碳原子直接构 成的;氧气属于非金属气态单质，是由氧分子构成的，铁是金属单质，是由铁原子直接构成的，氨气是稀有 气体单质，是由原子直接构成的，氯化钠是由钠离子和氯离子构成的。 【详解】由分子构成的是①②④，由原子构成的是③⑤⑥，由离子构成的是⑦2023 秋·山东聊城·九年级 校联考阶段练习 ►环节二 石墨 情境材料2 【铅笔小知识】 铅笔上的“B”是英文“Blk”的第一个字母，在铅笔中表示“软”；“”是英文“rd”的第一个字母，在铅 笔中表示“硬”。铅笔为什么有软和硬和差别呢？这是因为石墨太软，光用石墨做笔芯，既易断也易磨 损，因此，生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越硬；粘土掺得 越少，铅笔就越软。 问题探究2 二、石墨 1．外观：深灰色、细鳞片状固体(层状结构) 2 光泽：有金属光泽 3 硬度：质地软，有滑腻感 4 导电性：良好 5 导热性：良好 6 用途： 因为石墨能导电，常用作电极、铅笔芯、润滑剂等；因为石墨是黑色质软的固体，可用于生产铅笔芯。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(辽宁省大连市名校联盟2023-2024 上学期10 月联考)涂答题卡的2B 铅笔中使用的是石墨笔 芯。下列属于石墨的化学性质的是 ．有金属光泽 B．质软 ．能导电 D．可燃 【答】D 【分析】有新物质生成的变化是化学变化，在化学变化中表现出来的性质是化学性质，物质不需要发生化 学变化就表现出来的性质是物 理性质。 【详解】金属光泽不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故错误B 质软描述的是硬度，不需 要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故 B 错误导电性不需要通过化学变化就能表现出来，属于 物理性质，故 错误 D 可燃性需要通过物质燃烧的化学反应才能表现出来，属于化学性质，故D 正确故选:D 【典例2】(福建省龙岩市新罗区龙岩市第二中学2023-2024 上学期月考)下列有关金刚石和石墨的说法， 错误的是 ．都由碳元素组成 B．碳原子排列方式不同 ．物理性质相同 D．一定条件下都能与氧气反应生成二氧化碳 【答】 【详解】、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，故选项说法正确，不符合题意; B、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，故B 选项说法正确，不符合题意;、金 刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的物理性质差异较大，故选项 说法错误，符 合题意; D、金刚石和石墨都是由碳元素组成的，金刚石和石墨的化学性质相似，定条件下都能与氧气反应生成二 氧化碳，故D 选项说 法正确，不符合题意。 故选。 【典例3】(山西省太原市2022-2023 上学期期末)高铁动车与电路之间采用石墨电刷进行连接，石墨作 电刷所利用的性质是 ．导电性 B．可燃性 ．质软 D．还原性 【答】 【详解】高铁动车与电路之间采用石墨电刷进行连接，石墨作电刷，利用的是石墨的导电性，故选。 ►环节三 60 情境材料3 【资料】 足球运动对抗性强、战术多变、参与人数多等特点，故被称为“世界 第一运动”。 足球项目的起源最早可追溯到中国古代的球类游戏蹴鞠，被称为中国 古代的足球。2005 年，在国际足联成立百年庆典的闭幕式中，中国 山东临淄被正式宣布为世界足球起源地。 有一种碳的分子，它由60 个原子构成，形似足球，被称为足球烯， 也叫富勒烯。 问题探究3 三、60 1 每个60分子是由60 个碳原子 构成的。 2 60分子形似足球，这种足球结构的60分子(又叫足球烯)很稳定。 3 60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及 生物等领域。 要点归纳 典例精讲 【典例1】“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法不正确的是 ．石墨能用于制电极、电刷 B．60由60分子构成 ．常温下石墨的化学性质不活泼 D．金刚石、石墨都由碳元素组成的，结构相同 【答】D 【详解】、石墨具有优良的导电性，能用于制电极、电刷，正确 B、60由60分子构成，正确。 、石墨是碳原子构成的，碳在常温下不活泼，则常温下石墨的化学性质不活泼，正确D、金刚石、石墨都 由碳元素组成，但碳原子的排列方式不同，结构不同，错误故选:D 【典例2】(2023 年湖南常德市中考模拟)两位科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得诺贝尔奖。石 墨烯是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是 ．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃 B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属 ．古代用墨书写的字画能够保存很长时间，是因为碳单质化学性质活泼 D．金刚石、石墨和足球烯(60)都是由碳原子直接构成的 【答】D 【详解】、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃，故说法正确; B、石墨有金属光泽，有导电性，属于固态非金属单质，不是金属，故B 说法错误; 、古代用墨书写的字画能够保存很长时间，是因为碳单质化学性质不活泼，故说法错误 D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯(60)是60分子构成的，故D 说法错误:故选。 【典例3】(2023 广东佛山统考模拟预测)2022 年6 月，我国科学院化学研究人员在《自然》杂志发表了 关于碳家族新材料的研究成果，通过简单的反应条件创制单层聚合60 ，下列有关该物质的说法正确的是 ．该物质由原子直接构成 B．60分子由60 个碳原子构成 ．该物质由碳元素组成的 D．60分子的相对分子质量是840 【答】 【详解】、该物质是由60分子构成的，故说法不正确 B、1 个60分子由60 个碳原子构成，故B 说法不正确; 、该物质由碳元素组成的，故说法正确; D、60分子的相对分子质量是12x60=720，故D 说法不正确故选。 【典例4】(山东省济宁市兖州区朝阳学校2022-2023 上学期月考)60是1985 年科学家发现的一种物质， 下列关于它的叙述中，正确的是 ①每个60分子由60 个碳原子构成 ②每个60分子由60 个碳元素组成 ③60是一种单质 ④60是一种化合物 ①③ B ②④ ②③ D ①④ 【答】 【详解】①由60的化学式可知，每个60分子由60 个碳原子构成，故说法正确；②由60的化学式可知，60 由碳元素组成，元素不论个数，故选项说法错误；③60是由一种元素组成的纯净物，属于单质，故选项说 法正确；④60是由一种元素组成的纯净物，属于单质，不是化合物，故选项说法错误； 故选：。 ►环节四 其他碳单质 问题探究4 四、其他碳单质 1 木炭、焦炭、活性炭、炭黑等均是无定形碳，主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。 2 活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，可以吸附异味、色素等，具有吸附作用。 活性炭 活性炭结构 木炭 活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为 碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。 木炭:木炭(rl)是木材或木质原料经过不完全燃烧，或者在隔绝空气的条件下热解，所残留的深褐色或黑色 多孔固体燃料。木炭是保持木材原来构造和孔内残留焦油的不纯的无定形碳。如果将1 m3 的木炭的表面 积平铺开来，约有一个标准足球场那样大。 3 焦炭常用于冶炼金属，炭黑用于制造黑色染料、油墨等。 焦炭 焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶 段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦(高温干馏)。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。 炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。 4 炭黑(rb blk)，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10~3000m2/g， 是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。 炭黑 5 一些新形态的碳单质相继被发现，如碳纳米管、石墨烯等。 石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有 重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。 特别提醒： ①金刚石、石墨和60都是由碳元素组成的单质，但是由于碳原子排列方式不同，因此它们的物理性质存在 着明显差异；②一种元素可以组成不同种单质，如磷元素可以组成白磷、红磷，氧元素可以组成2、3；③ 石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化。 要点归纳 典例精讲 2004 年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖 姆(dre Gem)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Kstt vselv)发 现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨 薄片，共同获得2010 年诺贝尔物理学奖 【典例1】 (2023 年重庆市潼南区下学期期中)“文房四宝”之一的墨是由炭黑和天然胶等制成。下列说法 不正确的是 墨是多种物质形成的混合物 B 含碳物质完全燃烧可制炭黑 “磨墨”说明炭黑质地较软 D 水墨画能长久保存说明常温下炭黑化学性质稳定 【答】B 【详解】、墨是由炭黑和天然胶等制成，是多种物质形成的混合物，该选项正确。 B、含碳物质不完全燃烧可制炭黑，该选项不正确。 、“磨墨”说明炭黑质地较软，该选项正确。 D、常温下碳的化学性质稳定，炭黑的主要成分是碳，水墨画能长久保存说明常温下炭黑化学性质稳定， 该选项正确。 故选：B。 【典例2】 (安徽省滁州市凤阳县清塘学校等4 校2022-2023 上学期期末)下列有关碳和碳的 化合物的说 法中，不正确的是 4中，碳元素的化合为+4 B 用6B 铅笔芯、电池、小灯泡和导线可验证石墨的导电性 金刚石、石墨、60在空气中完全燃烧的产物都是二氧化碳 D 在特定的条件下石墨转化为金刚石的变化属于化学变化 【答】 【详解】、4中，氢元素为+1 价，碳元素的化合为-4 价；故选项错误，但符合题意； B、用6B 铅笔芯(主要成分是石墨)、电池、小灯泡和导线可验证石墨的导电性；故选项正确，但不符合题 意； 、金刚石、石墨、60都是只含有碳元素的单质，在空气中完全燃烧的产物都是二氧化碳；故选项正确，但 不符合题意； D、在特定的条件下石墨转化为金刚石物质结构发生改变，有新物质产生，属于化学变化；故选项正确， 但不符合题意； 故选：。 【典例3】(2023 年广东省汕尾市海丰县中考一模)石墨烯是用机械剥离法从石墨中剥离出来的，它由碳原 子构成，并且只有一层原子厚度。它是目前最薄、最坚硬、导电、导热性能最好的材料。下列关于石墨烯 的说法正确的是 它是一种新型化合物 B 它的硬度比石墨大 它能溶于水 D 它在氧气中完全燃烧的产物是 【答】B 【详解】、石墨是碳元素一种元素组成的纯净物，所以石墨烯也是碳元素一种元素组成的纯净物，属于单 质，选项错误； B、与题文可知，石墨烯是目前最薄、最坚硬、导电、导热性能最好的材料，所以石墨烯的硬度比石墨大， 选项正确 、石墨烯与石墨等碳单质的性质一样，不溶于水，选项错误； D、石墨烯是碳元素组成的单质，在氧气中完全燃烧的产物是2，选项错误，故选B。 【典例4】 (2023 年安徽省合肥市名卷中考大联考)科学家在制备碳纳米管时得到了一种由碳原子构成的 副产品，该副产品外观类似泡沫、质地轻盈，被称为碳纳米泡沫，它的发现极大地推动了碳素材料的研究。 下列说法错误的是 碳纳米泡沫和碳纳米管属于不同种物质 B 碳纳米泡沫是一种单质 碳纳米泡沫不具有可燃性 D 碳纳米泡沫在一定条件下可以还原氧化铜 【答】 【详解】、科学家在制备碳纳米管时得到了一种由碳原子构成的副产品，该副产品外观类似泡沫、质地轻 盈，被称为碳纳米泡沫，碳纳米泡沫和碳纳米管属于不同种的物质。正确； B、碳纳米泡沫由碳原子构成，是一种单质。B 正确； 、碳单质具有可燃性，碳纳米泡沫在氧气