第6单元 课题2 单质碳的化学性质（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）1

第6 单元 课题2 单质碳的化学性质 目标任务 预习导学 自主梳理 ►碳的稳定性 ►碳的可燃性 ►碳的还原性 效果检测 探究提升 ►环节一 碳的稳定性 ►环节二 碳的可燃性 ►环节三 碳的还原性 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 通过对生活中一些常见碳单质的使用情况， 了解碳单质在常温下的稳定性和可燃性。 2 掌握碳的化学性质，重点掌握碳还原氧化铜 实验的装置、现象和结论。 3 根据碳的化学性质，了解碳的用途。 自主梳理 常温下碳的化学性质很稳定(木桩埋入地下的一段用火烧焦；档用碳素墨水书写；古字画可以保存多年) 1 可燃性——(用途：作燃料) 化学方程式C+O2CO2( 完全燃烧)；化学方程式2C+O22CO❑(不完全燃烧) 目标任务 01 预习导学 02 2 还原性(用途：冶炼金属) 化学方程式 C+2CuOCu+CO2↑ (1)实验现象： ①黑色固体变成红色固体； ②澄清的石灰水变浑浊。 (2)实验中的问题 ①反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。 ②在酒精灯上加罩的目的：使火焰集中并提高温度。 ③配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：使氧化铜反应更充分。 ④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。 (3)该反应中：碳得到氧，是还原剂，具有还原性，被氧化，发生氧化反应。 氧化铜失去氧，是氧化剂， 具有氧化性，被还原，发生还原反应。 (4)碳还能还原其他物质，如 ①碳还原二氧化碳②碳还原氧化铁 预习检测 1“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被美国《广告时代》评为20 世纪的经典广告之一，该广告词能 体现的钻石的性质是( ) ．硬度大 B．不能导电 ．化学性质稳定 D．熔点低 【答】 【解析】“钻石恒久远，一颗永流传”，说明钻石化学性质非常稳定，不容易发生化学变化产生新物质， 因此答选。 2 我国古代某些画家、书法家用墨(用炭黑等制成)绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是( ) 碳在常温下化学性质不活泼 B 炭黑具有很强的吸附能力 部分炭黑转变成了更稳定的物质 D 碳单质不溶于水 【答】 【解析】墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼。 3 下列事实中没有体现单质碳的稳定性的是 ( ) 书写档材料时必须使用碳素墨水 B 钻石恒久远,一颗永流传 木头电线杆在埋入地下前将表面稍微烤焦 D 制糖工业中用活性炭脱色 【答】D 【解析】碳的化学性质稳定,使用碳素墨水书写档,字迹长时间不会发生变化;B 碳在常温下化学性质不活泼, 很难与其他物质发生反应,保存的时间较长;木头电线杆在埋入地下前,把埋入地下的部分烤焦,在木头表面能 形成化学性质稳定的木炭层;D 制糖工业中用活性炭脱色,利用了活性炭的吸附性。 4 工业炼钨原理为3+32 +32,发生还原反应的物质是( ) 2 B3 D2 【答】B 【解析】本题可以结合还原反应的定义进行分析判断。工业炼钨反应中,氧化钨在反应中失去氧,发生还原 反应。 5 下列用途利用了单质碳的还原性的是 ( ) 刻画玻璃 B 石墨电极 吸附毒气 D 冶金工业 【答】D 【解析】本题考查碳单质的还原性。、刻画玻璃,利用了金刚石硬度大的性质,错误。B、石墨电极,利用了 石墨具有优良的导电性,错误。、吸附毒气,利用了活性炭具有吸附性,错误。D、冶金工业,利用了碳单质的 还原性,正确。 6 按如图进行实验,下列分析或结论正确的是 ( ) 导管口刚有气泡冒出说明反应开始 B 实验结束应立即倒出粉末 木炭能使氧化铜还原为铜 D 固体减少的质量一定等于生成2的质量 【答】 【解析】导管口刚有气泡冒出不能说明反应开始,因为刚开始排出的是试管内的空气,故错误;实验结束不能 立即倒出粉末,因为铜在加热条件下能与氧气反应生成氧化铜,故B 错误;木炭具有还原性,能使氧化铜还原为 铜,故正确;根据质量守恒定律,固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质 量的总和,反应中可能生成一氧化碳,所以固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳的质量,故D 错误。 7 下列物质的用途主要利用其化学性质的是 ( ) 用活性炭来净水 B 金刚石可用来裁玻璃 氢气用于填充探空气球 D 碳素墨水用于书写档 【答】D 【解析】 、活性炭具有吸附性,不需要发生化学变化就能表现出来,属于物理性质,错误。B、金刚石用来裁玻璃,是利 用了金刚石硬度大的性质,属于物理性质,错误。、氢气可用于填充探空气球,利用了氢气密度小的性质,属于 物理性质,错误。D、碳素墨水用于书写档,利用了常温下碳的化学性质不活泼的性质,属于化学性质,正确。 8 根据木炭与氧气的反应,回答下列问题: (1)做“木炭的燃烧”实验时,将放入燃烧匙的木炭点燃,由上而下 (填“缓慢”或“迅速”)伸入集满 氧气的集气瓶中。 (2)红热木炭在氧气中燃烧实验现象是 ,验证燃烧的产物是二氧化碳,其操作方法是 。 【答】 (1)缓慢 (2)剧烈燃烧,发出白光,放出热量 向燃烧后的集气瓶中加入适量的澄清石灰水,振荡,石灰水变浑浊 【解析】(1)应把红热的木炭由瓶口缓慢插入集气瓶,这样可以使木炭与氧气充分反应;(2)木炭在氧气中能 剧烈燃烧,发出白光,放出热量,向燃烧后的集气瓶中加入适量的澄清石灰水,振荡,若石灰水变浑浊,说明产物 是二氧化碳。 9 用如图所示的玻璃管进行碳还原氧化铜实验。 (1)B 处的实验现象是澄清石灰水变浑浊，处的现象是 。 (2)查阅资料发现:反应生成的红色固体除了铜以外还可能有氧化亚铜(u2),则生成氧化亚铜的化学方程式为 。 【答】 (1) 黑色粉末变成红色物质 (2) +4u 2u2+2↑ 【解析】(1)由于碳具有还原性,当观察到B 处的现象是澄清石灰水变浑浊时,说明碳还原氧化铜生成铜和二 氧化碳,则处的现象是黑色粉末变成红色物质。(2)由题意可知,在加热时,碳与氧化铜反应生成氧化亚铜的化 学方程式为+4u 2u2+2↑ 探究提升 03 ►环节一 碳的稳定性 情境材料1 北宋-黄庭坚的字 炭黑制成的墨 为什么古代书画家用墨(用炭黑制成)书写的字画历经数百年，依然色泽鲜艳而不褪色呢？ 铁路上的使用的枕木和木制电线杆在埋入地下前，都将其表面烧焦，为什么？ 问题探究1 一、常温下，碳的化学性质稳定 碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。 为什么碳的化学性质在常温下比较稳定呢？ (从原子结构的角度分析) 碳原子的最外层电子数为4，不易得失电子，所以常温下碳的化学性质比较稳定。 碳原子结构示意图 利用单质碳常温下的稳定性，枕木和木制电线杆经过炭化后能防止木头腐烂。 要点归纳 碳原子最外层有4 个电子，它要成为稳定结构， 得4 个或失4 个电子都不容易，所以碳的化学 性质不活泼。 典例精讲 【典例1】(2023 年江苏省连云港市中考)宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存 至今而不变色，这是因为在常温下单质碳 ．化学性质不活泼 B．硬度高 ．导电性能好 D．吸附能力强 【答】 【解析】、常温下单质碳化学性质不活泼，不易发生反应，所以所画的画能保存至今，故正确； B、碳可作为墨，硬度较小，故B 错误； 、用碳画的画保存至今与导电性无关，故错误； D、用碳画的画保存至今与吸附能力无关，故D 错误。 故选。 【典例2】(2023 年辽宁省丹东市中考)书写具有保存价值的档时，规定使用碳素墨水，主要原因是 碳是黑色的 B 碳粉末细小 碳不溶于水 D 常温下碳化学性质稳定 【答】D 【解析】在书写具有保存价值的档时，规定使用碳素墨水笔，是因为碳素墨水中含有炭黑，炭黑的主要成 分是碳，碳在常温下化学性质稳定，能长时间保存。 故选D。 【典例3】(2023 年辽宁省铁岭市、葫芦岛市中考)央视栏目《典籍里的中国》展现了中国智慧。用墨书写 的典籍保存至今仍不变色，体现了碳单质具有的性质是 质软 B 导电性 可燃性 D 常温稳定性 【答】D 【解析】墨的主要成分是炭黑，在常温下，碳的化学性质不活泼。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，与 质软无关，与碳的导电性无关，与碳的可燃性无关，体现了碳单质具有的性质是常温稳定性。 综上所述：选择D。 【典例4】(河南省驻马店市实验中学2022-2023 上学期期末)化学与人类社会密不可分，请用化学知识 回答下列问题。 (1)我国古代用墨书写或绘制的字画能长久保存而不变色，其原因是 ________。 (2)金刚石和石墨都由碳元素组成，但金刚石很硬，而石墨却很软。其原因是 ________。 【答】(1)常温下碳的化学性质不活泼 (2)碳原子排列方式不同 【解析】 (1)墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，古代书画家用墨汁(由炭黑制成)绘制的水墨画经久不变色， 是因为在常温下碳的化学性质不活泼； (2)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，由于金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，因此它们物理性质 差异很大，金刚石很硬而石墨却很软。 ►环节二 碳的可燃性 问题探究2 二、碳与氧气的反应——可燃性，可作燃料 木炭在氧气中燃烧 碳与充足的氧气(空气)在点燃的条件下反应,燃烧的现象是:发出白光 , 放出热量 , 生成能使澄清石灰水变浑浊 的气体，反应表达式+22；碳与氧气不充分燃烧，反应表达式2+2 2 可见：化学反应的条件不同，会决定反应的进行程度或产物的不同。利用碳的可燃性，碳可作燃料。 【讨论】冬天，北方农村地区常在房间里燃煤、烧炭取暖，常发生中毒现象，你知道是什么原因吗？ 煤燃烧不充分，燃烧生成较多的有毒的一氧化碳 要点归纳 典例精讲 【典例1】(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 【解析】、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2】(2023 年安徽省百校联盟中考大联考二模)当前中国培育钻石的产能约占全球培育钻石总产能的 50%，下表为天然钻石和培育钻石对照表。下列说法错误的是 化学成分 硬 度 折射率 色散 价格 天然钻 石 10 242 004 4 昂贵 培育钻 石 10 242 004 4 低廉 二者物理性质和化学性质相同 B 二者均属于非金属单质 培育钻石可用于切割大理石、加工坚硬金属 D 可用燃烧法鉴别它们 【答】D 【解析】、由表格数据可知，天然钻石和培育钻石都是金刚石，二者的物理性质和化学性质相同，故说法 正确； B、由表格可知，天然钻石和培育钻石都是碳单质，二者均属于非金属单质，故B 说法正确； 、培育钻石也是金刚石，具有硬度大的特点，可用于切割大理石、加工坚硬金属，故说法正确； D、由表格可知，天然钻石和培育钻石都是碳单质，燃烧现象相同，无法鉴别，故D 说法错误； 故选D。 【典例3】(2023 湖北武汉中考)石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。 回答下列问题： (1)石墨的用途可以是______。 ．用于制铅笔芯 B．用作电极 ．用于切割大理石 (2)活性炭作冰箱除味剂，是利用其______(填“物理”或“化学”)性质。 (3)木炭可用作燃料。木炭完全燃烧的化学方程式为______。 【答】(1)B (2)物理 (3) 【解析】(1)、石墨具有滑腻感，且为深灰色，可用于制铅笔芯，故选项正确； B、石墨具有导电性，可用作电极，故选项正确； 、石墨很软，不能用于切割大理石，故选项错误； 故选：B； (2)活性炭作冰箱除味剂，不需要通过化学变化表现出来，是利用其物理性质； (3)碳和氧气在点燃条件下生成二氧化碳，反应的化学方程式为： 。 ►环节三 碳的还原性 问题探究3 三、碳与某些氧化物的反应——还原性，可用于冶金工业 木炭与氧化铜的反应 实验操作 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺 放进试管，并将试管固定在铁架台上，试管口装有通入 澄清石灰水的导管。用酒精灯或酒精喷灯加热混合物几 分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的 粉末倒在纸上。 实验现象 黑色粉末变红，产生澄清石灰水变浑浊。 实验结论 生成了u 和2。 反应原理 2u + 2u + 2↑ 【注意问题】该实验中有几个地方需引起大家的注意： ①酒精灯加罩可使火焰集中并提高温度； ②试管口要略向下倾斜； ③装置的气密性要好； ④实验结束时，先撤出导气管，然后再熄灭酒精灯(防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂)。 ⑤待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上(防止生成的铜再被氧化成氧化铜)。 2．碳还原氧化铁 化学方程式：3 + 2Fe 23 4Fe +3 2↑ 3．碳还原二氧化碳 化学方程式：+2 2 【归纳】(1)在加热或高温条件下,碳能夺走氧化物中的氧,表现出还原性。 (2)还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫做还原反应。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(河北省邢台市任泽区第五中学等2 校2022-2023 下学期2 月期末)碳元素被称为“大自然的 建筑师”，回答下列与含碳物质有关的问题。 (1)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色的原因是________________________。 (2)金刚石和石墨都是碳元素组成的单质，它们物理性质不同的原因是_____________________。 (3)如图是木炭还原氧化铜的实验，左边大试管中的反应现象是________________，其反应的化学方程式是 __________________。单质碳的还原性可以用于冶金工业。右边小试管中的现象是__________________， 有关化学方程式是_________________________。 【答】(1)常温下碳的化学性质稳定 (2)碳原子排列方式不同 (3) ①黑色固体变红色 ② ③ 澄清石灰水变浑浊 ④ 【解析】 (1)碳单质常温下化学性质稳定，不易和其他物质反应，墨中的主要成分是碳单质，所以用墨书写或绘制的 字画能保存很长时间而不变色。 (2)金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的 ，金刚石中碳原子以空间状结构排列，石墨中碳原子以层状结构 排列，碳原子排列方式不同，所以物理性质不同。 (3)碳和氧化铜高温反应生成铜和二氧化碳，则现象是黑色固体变红色，化学方程式为 。澄清石灰水中的氢氧化钙能和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，则右边 小试管中的现象是澄清石灰水变浑浊，化学方程式为 。 【典例2】在高温条件下，碳能使二氧化碳转变成一氧化碳：+2高温 2 下列说法不正确的是 ．反应中碳发生了还原反应 B．产物是空气污染物之一 ．该反应为吸热反应 D．该反应中原子数目在反应前后不变 【答】 【解析】、碳夺取了二氧化碳中的氧，发生了氧化反应，故选项说法错误，B、生成物是一氧化碳，是空 气污染物之一，故洗项说法正确;、该反应在高温下进行，为吸热反应，故选项说法正确，D、由质量守恒 定律，该反应中原子数目在反应前后不变，故选项说法正确。故选。 【典例3】(海南省定安县2022-2023 上学期期末)我国古代将炉甘石(Z3)和木炭粉混合后，加热到约 800° 可得到锌。主要发生的化学反应：① ；② ，回答 下列问题。 (1)X 的化学式为_________________。 (2)反应①的基本反应类型为__________________。 (3)该反应说明木炭具有__________________性。 【答】(1)Z (2)分解反应 (3)还原 【解析】 (1)由化学反应①的化学方程式可知，反应前出现了1 个锌原子、1 个碳原子和3 个氧原子，反应后出现了 1 个碳原子和2 个氧原子，根据质量守恒定律，反应后尚缺的1 个锌原子和1 个氧原子存在于X 中，则X 的化学式为Z，故填Z。 (2)由化学反应①的化学方程式可知，该反应是一种物质生成两种新物质的反应，符合分解反应的特点，属 于分解反应，故填分解反应。 (3)由化学反应②的化学方程式可知，反应中，碳得到氧元素形成二氧化碳，表现了碳的还原性，故填还原。 1 (2023 年吉林省吉林市中考二模)有关碳单质的说法正确的是 石墨是最软的物质 B 活性炭可以吸附异味 金刚石不具有可燃性 D 足球烯是由碳原子直接构成 【答】B 【解析】、石墨是最软的矿物之一，不是是最软的物质，错误； B、活性炭具有吸附性，可以吸附异味，正确； 、金刚石是由碳组成的单质，具有可燃性，错误； D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯是由足球烯分子构成的，错误。 故选B。 2 (广西南宁市良庆区银海三雅学校2023-2024 上学期月考)下列关于碳单质的说法错误的是 课堂总结 04 强化训练 05 金刚石、石墨和60都具有可燃性 B 焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有氧化性 石墨具有良好的导电性，能用于制作电极 D 使用碳素墨水书写档，有利于保存更长的时间 【答】B 【解析】、金刚石、石墨和60都是由碳元素组成的单质，它们都具有可燃性，故说法正确； B、焦炭能用于冶炼金属，体现了碳单质具有还原性，故B 说法错误； 、石墨具有良好的导电性，能用于制作电极，故说法正确； D、碳素墨水是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，常温下碳的化学性质不活泼，所以使用碳素墨水书 写档，有利于保存更长的时间，故D 说法正确； 故选：B。 3(2023 年重庆市潼南区九年级下学期期中)“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