课题6.1.2 单质碳的化学性质-2021版初中化学同步教学课程

第六单元碳和碳的氧化物

课题1 金刚石、石墨和C60

一、稳定性

1．中华文化源远流长，书画更是一绝，更为可贵的是，这些用墨书写或绘制的作品能够保存的到今天，与常温下碳的____________________不活泼直接相关，但是随温度升高碳的化学活动性______________。

2．“钻石恒永远，一颗恒流传”的广告语，说明碳受日光照射或与______________接触，都不反应。

(英国国王权杖上的“非洲之星”钻石)

3．碳的核外电子排布中，最外层有_______个电子，得失电子均不容易，所以____________不活泼，画出碳的原子结构示意图：___________________。

二、可燃性(与氧气的反应)

1．氧气充足时

与氧气反应生成二氧化碳，其化学反应方程式为_______________________________________。

2．氧气不足时

与氧气反应生成一氧化碳，其化学反应方程式为_______________________________________。

三、还原性(与某些氧化物的反应)

1．与氧化铜的反应

(1)装置

(2)原理

C＋_______CuO________________

(3)现象

黑色粉末逐渐变成光亮的__________色，产生的气体能使澄清的石灰水____________。

2．还原反应

(1)定义

含氧化合物中的_________被夺去的反应，叫做还原反应。

(2)还原剂

还原反应中，__________________的物质，叫做还原剂，还原剂具有还原性。

3．还原性的用途

(1)用于冶金，能将金属从___________里还原出来。焦炭还原氧化铁的化学方程式为_______________。

(2)将二氧化碳转化为一氧化碳

CO2+C______________2CO

【答案】一、1．化学性质大大增强

2．空气、水分

3．4 化学性质

二、1．C+O2CO2

2．2C+O22CO

三、1．(1)①酒精灯澄清石灰水

(2)2 Cu+ CO2↑

2．(1)氧

(2)夺取氧元素

(3)红变浑浊

3．(1)金属氧化物2Fe2O3+3C4Fe +3CO2↑

(2)

一、木炭还原氧化铜

1．实验操作

(1)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；

(2)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；

(3)集中加热；

(4)过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

2．实验现象

澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

3．实验原理

C+2CuO2Cu+CO2↑

在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性。

4．实验操作目的及注意事项

反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。

试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。

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。

二、氧化与还原

1．氧化反应、还原反应

物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“得氧被氧化，失氧被还原”。

2．氧化性、还原性

在反应中物质供给氧的性质叫做氧化性，物质夺取氧的性质叫做还原性。

典例1下图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是

A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度

B．实验过程中，可观察到澄清石灰水变浑浊

C．碳在反应中发生了氧化反应，表现出还原性

D．实验结束后，应先停止加热，再将导管从石灰水中撤出

【解析】A、给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度，正确；B、实验过程中，可观察到澄清石灰水变浑浊，因为过程中会产生二氧化碳，正确；C、碳在反应中发生了氧化反应，表现出还原性，正确；D、实验结束后，应先将导管从石灰水中撤出，再停止加热，以防止石灰水到吸入大试管中，错误。故选D。【答案】D

典例2(2018·南京选编)碳及其氧化物性质的应用。

(1)如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具

有____________能力，其原因是木炭具有____________的结构。

(2)在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，原因是__________________。

(3)将一定质量的金刚石在足量的氧气中充分燃烧，固体全部消失，写出反应的化学方程式________________________；将生成的产物用足量的氢氧化钠溶液来充分吸收并测定其质量，当金刚石的质量恰好等于__________________时，则可证明金刚石是由碳元素组成的单质。

(4)写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式_________________________________，并计算要使80 g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少_________？

【解析】(1)向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有吸附能力，其原因是木炭具有疏松多孔的结构，木炭可以吸附色素和异味。(2)在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，原因是碳素墨水中含有碳，在常温下，碳的化学性质不活泼。(3)将一定质量的金刚石在足量的氧气中充分燃烧，固体全部消失，反应的化学方程式是C+O2CO2；将生成的产物用足量的氢氧化钠溶液来充分吸收并测定其质量，当金刚石的质量恰好等于生成的二氧化碳中碳元素的质量时，则可证明金刚石是由碳元素组成的单质。(4)设要使80 g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是x。

C + 2CuO2Cu + CO2↑

12 160

x80 g

12160

x

80g

x=0.6 g

【答案】(1)吸附疏松多孔

(2)碳素墨水中含有碳，在常温下，碳的化学性质不活泼

(3)C+O2CO2生成的二氧化碳中碳元素的质量

(4)C + 2CuO2Cu + CO2↑ 6 g

1．(2019·益阳)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

A．碳在常温下化学性质不活泼B．炭黑具有很强的吸附能力

C．部分炭黑转变成了更稳定的物质D．碳单质不溶于水

2．(2019·齐齐哈尔)下列物质的用途主要利用其化学性质的是

A．金刚石用于切割玻璃B．金属铜用于制导线

C．氧气用于医疗急救D．制糖工业用活性炭脱色制白糖

3．除去氧化铜中碳粉的最好方法是

A．隔绝空气加热混合物B．在空气中加热混合物

C．在氧气流中加热混合物D．在二氧化碳气流中加热混合物

4．物理学家发现将C60加压到一定程度，可以制造出一种可使钻石凹陷的“超硬”的新型碳材料。关于这种新型的碳材料说法正确的是

A．在一定条件下，可以还原氧化铜B．“超硬”是该材料的化学性质

C．构成的微粒不再运动D．和C60的性质完全相同

5．金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是A．都是黑色固体B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳

C．碳原子的排列方式相同D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化

6．下列对一些事实的解释错误的是

事实解释

A 书写档案规定必须使用碳素墨水碳的化学性质稳定

B 石墨能够做电池的电极材料石墨能够导电

C 焦炭能与二氧化碳反应生成一氧化碳焦炭具有氧化性

D 制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖活性炭具有吸附性7．高温加热碳和氧化铜的混合物，恰好完全反应生成铜和二氧化碳，下列有关物质的质量与反应时间的关系中正确的是

A．B．

C．D．

8．已知碳在一定条件下能够与氧化铜发生反应，该反应的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑，其中碳在该反应中作为

A．还原剂B．氧化剂C．助燃剂D．催化剂

9．下列关于碳的化学性质的叙述中，错误的是

A．碳的化学性质很活泼

B．碳与O2反应可生成CO2也可生成CO

C．炽热的碳与CO2反应生成CO，该反应需要吸热

D．碳在空气中燃烧时放出热量

9．【答案】A

【解析】A、碳的化学性质在常温下不活泼，在高温下很活泼，选项说法错误；B、碳与O2反应充分燃烧可生成CO2，不充分燃烧可生成CO，选项说法正确；C、炽热的碳与CO2反应生成CO，是吸热反应，选项说法正确；D、碳在空气中燃烧时放出热量，是一种重要的能源，选项说法正确。故选A。

10．如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误

．．的是

A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度

B．实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出

C．碳在反应中表现出还原性

D．实验过程中，可观察到澄清石灰水变浑浊

11．(2019·东营)如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是

A．原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变

B．相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同

C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同

D．在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60

12．(2019·广州)实验室有如图所示装置，回答下列问题：

(1)连接装置时，需根据导管的高度调节__________处的高度，再确定__________处的高度。(填“甲”

或“乙”)

(2)结束实验的操作是：先____________________，再____________________。

1．【答案】A

【解析】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，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼。故选A。

2．【答案】C

【解析】A、金刚石用于切割玻璃是利用金刚石的硬度大，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，故A错；B、金属铜用于制导线，是利用铜的导电性，不需要通过化学变化表现出来，属于物理性质，故B错；C、氧气用于医疗急救是利用氧气供给呼吸的性质，供给呼吸吸入氧气呼出二氧化碳，属于化学变化，所以利用了氧气的化学性质，故C正确；D、制糖工业用活性炭脱色制白糖，是利用活性炭的

吸附性，将色素异味吸附在表面，没有新物质生成，利用了物理性质，故D错。故选C。

3．【答案】C

【解析】A、隔绝空气加热混合物时氧化铜能和碳反应生成铜和二氧化碳，会将氧化铜消耗，故A不符合题意；B、在空气中加热混合物时，碳在空气中加热生成二氧化碳，能除去碳粉，但没有在氧气流中加热除去碳粉迅速彻底，故B不符合题意；C、碳在氧气流中加热生成二氧化碳，在氧气流中加热混合物时，碳能和氧气反应生成二氧化碳气体，可将氧化铜中的碳粉除去，故C符合题意；D、在二氧化碳气流中加热混合物时二氧化碳能和碳反应生成一氧化碳，一氧化碳能和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，会将氧化铜消耗，故D错误。故选C。

4．【答案】A

【解析】A、碳单质具有还原性，所以在一定条件下，可以还原氧化铜，故A正确；B、硬度属于物质的物理性质，故B错误；C、构成物质的微粒在不断的运动，故C错误；D、新型的碳材料和C60的硬度大小不同，故D错误。故选A。

5．【答案】B

【解析】A、金刚石不是黑色固体，故A错误；B、这三种物质都是由碳元素组成的，在空气中完全燃烧都生成二氧化碳，故B正确；C、在这三种物质中，碳原子的排列方式不同，故C错误；D、石墨和金刚石不是同一种物质，一定条件下，石墨转化成金刚石是生成了新的物质，属于化学变化，故D错误。

故选B。

6．【答案】C

【解析】A、碳常温下化学性质稳定，故书写档案规定必须使用碳素墨水，这样可以保存较长的时间，正确；B、石墨具有良好的导电性，可做电极，正确；C、焦炭具有还原性，可以二氧化碳反应，还可以冶炼金属，错误；D、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，正确。故选C。

7．【答案】C

【解析】在高温的条件下，碳和氧化铜反应生成了铜和二氧化碳，其化学方程式为：

C + 2CuO2Cu + CO2↑

12 160 128 44

A、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着氧化铜的消耗，二氧化碳的质量是不断增加的，所以直

至氧化铜被消耗完全，二氧化碳的质量不再增加，故A错误；B、根据反应中各物质的质量关系可以知道，反应中消耗的碳的质量要小于氧化铜的质量，故B错误；C、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着氧化铜的消耗，铜的质量是不断增加的，所以直至氧化铜被消耗完全，铜的质量不再增加，故C

正确；D、根据反应中各物质的质量关系可以知道随着碳的消耗，二氧化碳的质量是不断增加的，所以直至碳被消耗完全，二氧化碳的质量不再增加，而图像中质量变化不同步，故D错误。故选C。8．【答案】A

【解析】反应C+2CuO2Cu+CO2↑中，碳夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，具有还原性，作还原剂。故选A。

9．【答案】B

【解析】A、铁钉放入蓝色硫酸铜溶液中，生成浅绿色的硫酸亚铁溶液，正确；B、将空气中燃着的硫伸入氧气瓶中，火焰由淡蓝色变为蓝紫色，错误；C、高温加热黑色的木炭与氧化铜的混合物，生成红色的铜，正确；高锰酸钾为紫色固体，溶液水得到紫红色的溶液，正确。故选B。

10．【答案】B

【解析】A、给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度，正确；B、实验结束后，应先将导气管从澄清石灰水中撤出，再停止加热，防止液体倒流引起试管炸裂，错误；C、碳在反应中与氧结合，发生了氧化反应，表现出还原性，正确；D、实验过程中生成了二氧化碳，可观察到澄清石灰水变浑浊，正确。故选B。

11．【答案】C

【解析】A、金刚石、石墨、C60的碳原子排列方式不同，构成物质的种类不同，故A说法正确；B、金刚石、石墨、C60在足量的氧气中完全燃烧，产物都是二氧化碳，故B说法正确；C、相同元素组成的不同物质，化学性质不相同，同种分子性质相同，不同分子性质不同，故C说法错误；D、金刚石、石墨、C60的组成元素相同，可以相互转化，故D说法正确。故选C。

12．【答案】(1)乙甲

(2)移出导管熄灭酒精灯

【解析】(1)连接装置时，需根据导管的高度调节乙处的高度，再根据酒精灯火焰的高度调整试管高度的旋钮，确定甲处的高度。

(2)结束实验的操作是：先移出导管，再熄灭酒精灯，以防止石灰水倒吸，使试管炸裂。