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金刚石石墨和C60知识讲解

要点一、碳的单质

1.同一种元素可以组成不同的单质:金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但是由于碳原子排列方式不同,即结构不同,因此它们的性质存在着差异。

金刚石的结构石墨的结构C

60

的结构

2.金刚石、石墨和C

60

的比较:

3.木炭、活性炭的吸附性:木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的,所以从严格的意义上来说它们还不是碳的单质(被称为无定形碳)。由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构,因此它们具有较强的吸附能力,可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。木炭和活性炭有吸附性,所以它们在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。

1.金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化,这个转化过程发生了化学变化。   

2.物质的组成和结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的用途。

3.由于木炭疏松多孔,有很大的表面积,因此它具有吸附性,活性炭的吸附性比木炭更强。吸附作用是将气体或溶液里的微小粒子吸附在固体表面,没有生成新物质,属于物理变化。

4.“碳”和“炭”的区别:“碳”是元素的名称,是核电荷数为6的一类原子的总称。比如碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳等,这儿不能用“炭”。而“炭”指的是具体物质,它表示由碳元素组成的某种单质——木炭、活性炭、焦炭等。一般在未指明具体单质时,习惯上用碳,如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。

要点二、碳的化学性质

1.稳定性:在常温下,碳的化学性质不活泼。在高温下,碳能够与很多物质起反应。

2.可燃性(碳与氧气反应):

(1)当氧气充足时,碳完全燃烧,生成二氧化碳,同时放出大量的热。

实验现象:木炭在氧气中剧烈燃烧,发出白光,放热,生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。

C+O

2

CO

2

(2)当氧气不足时,碳不完全燃烧,生成一氧化碳,同时放出热量。

2C+O

2

2CO

3.还原性(碳与某些氧化物反应):高温下碳能跟某些氧化物反应,夺取某些氧化物中的氧元素,使这些氧化物失去氧而发生

还原反应

木炭还原氧化铜实验:

(1)药品:木炭粉(黑色)、氧化铜(黑色粉末)。

(2)实验现象:黑色粉末逐渐变红,澄清石灰水变浑浊。

(3)实验结论:2CuO+C

2Cu+CO

2

(4)几点说明:

①酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度;

②试管口要略向下倾斜;

③装置的气密性要良好;

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),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)。

1.碳单质的化学性质都相同。如金刚石、石墨和C

60

以及木炭等都是由碳元素组成的,其碳原子的最外层电子的数目一样多(都是4个),因此,不同碳单质的化学性质相同。

2.碳单质的化学性质在常温下稳定。但随着温度的升高,能和许多物质发生化学反应;反应的条件不同,产物也不同。如:碳和氧气在点燃条件下反应,氧气充足时生成的是CO

2

,而氧气不充足时主要生成CO。

3.性质决定用途:

(1)碳在常温下具有稳定性,所以古代用墨写的字经久不褪色。

(2)碳具有可燃性,可用作燃料。

(3)碳具有还原性,可用作还原剂,可用来冶炼金属。如2Fe

2

O

3

+3C

4Fe+3CO

2

↑,在该反应中,碳得到氧、被氧化生成二氧化碳,碳是还原剂。氧化铁失去氧、被还原成铁,是氧化剂。

4.碳的还原性还体现在反应CO

2

+C

2CO中,该反应是吸热反应。

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