碳的单质物理性质及用途

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【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。

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）。

《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。

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。

实验室里制取二氧化碳是根据反应物的状态（大理石为固体、稀盐酸为液体）和反应条件（常温）发生装置（与用过氧化氢溶液制取氧气类似），二氧化碳的密度比空气大且易溶于水收集装置（用向上排气法，不用排水法）。

工业上常用煅烧石灰石可制得副产品二氧化碳气体（CaCO3CaO + CO2↑）。

另外，从实验室制取二氧化碳可得到碳酸盐的检验方法：用试管取样品少许，滴加稀盐酸，并将产生的气体通入到澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳气体，原样品含有碳酸盐。

考点3二氧化碳与一氧化碳的比较一般的，物质的结构决定其性质。

CO2的结构式为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，分子形状为直线形的，属于非极性分子，表现出在于其它物质起反应时容易失氧，具有氧化性，发生还原反应。

而CO的结构式为Ｏ＝Ｃ，分子形状为直线形的，属于极性分子，表现出在于其它物质起反应时容易得氧，具有还原性，发生氧化反应.1．二氧化碳的性质及其用途：不支持燃烧且密度比空气大灭火，干冰制冷剂或人工降雨，与某些物质反应化工产品的原料或植物光合作用，石灰水吸收空气中二氧化碳石灰浆抹墙等。

碳单质的化学性质
1：碳的单质有3个
金刚石，石墨，C60。

2：物理性质和用途。

钻石:自然界中最坚硬的物质，具有八面体结构。

它通常用于制造钻头、切割玻璃和大理石。

石墨:层状结构，质软，导电性好，可用作电极、电刷和润滑剂。

金刚石和石墨的元素组成相同，物理性质不同(由于碳原子排列不同)，化学性质相似。

3：碳单质的化学性质
稳定性:常温下不易与其他物质发生反应，如用碳素笔书写重要文件；古代字画可以保存几千年。

可燃性:无论是金刚石还是石墨，完全燃烧可以产生二氧化碳，不完全燃烧可以产生一氧化碳。

还原性：可以将金属氧化物还原成金属单质。

C+CuO提现碳的还原性，实验现象：黑色固体逐渐变成红色，生成能使澄清石灰水变混浊。

（在初中学习中，不详细讲还原性和氧化性，只说提供氧元素的为氧化剂，抢夺氧元素的为还原剂，完全为了便于理解。

）
4.有两个容易出错的地方。

第一，金刚石、石墨和碳60的相互转化是化学变化，不是物理变化。

第二，碳60是由分子组成的，不是原子。

金刚石和石墨是由原子构成的。

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。

碳、硅单质及重要化合物的性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。

碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

3．二氧化碳和二氧化硅的比较物质 二氧化硅二氧化碳 结构 空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO 2分子 主要物 理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化 学 性 质①与水 反应 不反应CO 2＋H 2OH 2CO 3②与酸 反应只与氢氟酸反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 不反应③与碱 反应SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO 2少量：CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O 、 CO 2过量：CO 2＋ NaOH===NaHCO 3④与盐 反应 如与Na 2CO 3反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑如与Na 2SiO 3反应：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2(不足)===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3或Na 2SiO 3＋2H 2O ＋2CO 2(足量)===H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3⑤与碱 性氧化 物反应 如与CaO 反应：SiO 2＋ CaO=====高温CaSiO 3如与Na 2O 反应：Na 2O ＋ CO 2===Na 2CO 3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐4．(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。

高中单质碳的化学性质知识点高中单质碳是高中化学中一项很重要的知识点，它具有广泛的应用和重要性，常见的应用包括制造钢材、有机化学等。

本文将详细介绍高中单质碳的化学性质知识点。

1. 碳的物理性质单质碳是一种黑色固体，不溶于水，无味无色，硬度极高。

在自然界中，一般存在于煤、石墨、金刚石等物质中。

金刚石是所有矿物中最硬的物质，是碳原子以三维晶体形式排列而成的，通常用于制作刀具、钻头等。

2. 碳的化学性质碳的化学性质非常稳定，它不易于氧化和还原，但能够直接与氧气反应形成二氧化碳，并能与大部分非金属元素反应。

（1）碳与氧气的反应碳和氧气直接反应，形成二氧化碳。

例如：C + O2 → CO2（2）碳与二氧化硫的反应碳能够与二氧化硫反应，形成二氧化碳和硫：C + SO2 → CO2 + S（3）碳与氢气的反应碳和氢气的反应形成甲烷。

例如：C + 2H2 → CH4（4）碳与卤素的反应碳能够与卤素（氟、氯、溴、碘）反应，形成卤化物。

例如：C + 2F2 → CF4C + 2Cl2 → CC l4C + 2Br2 → CBr43. 碳与金属的反应碳能够与某些金属反应，通常情况下是以热力学的方式形成金属碳化物。

例如：C + SiO2 → SiC + 2COC + MnO → MnC + COC + 2FeO → Fe3C + CO以上反应都是在高温条件下进行的。

4. 碳的物理机械性质由于碳的硬度极高，因此广泛应用于制造工具、机械配件等。

除此之外，碳还具有一些光学性能，如金刚石的高折射率和分光性是其在高科技领域中广泛应用的原因。

5. 碳的有机化学性质碳与氢形成的化合物称为烃，烃类是有机化学的基础。

烃类根据分子中含有的碳原子个数不同，可分为烷、烯、炔等。

烷是由碳碳单键构成的分子，烯是由碳碳双键构成的分子，炔是由碳碳三键构成的分子。

例如，甲烷、乙烷、丙烷都是最简单的烷类烃，乙烯、丙烯是最简单的烯类烃，而乙炔是最简单的炔类烃。