碳单质物理性质共20页

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。

碳的单质一、碳的单质的物理性质（一）金刚石金刚石，俗称“金刚钻”。

宏观角度，金刚石是由碳元素组成的；微观角度，金刚石是由碳原子构成的，其化学式为C 。

注意：高品质的天然金刚石才能做钻石，低品质天然金刚石一般做钻头。

（二）石墨宏观角度，石墨是由碳元素组成的；微观角度，石墨是由碳原子构成的。

其化学式为C 。

石墨结构石墨的物理性质 石墨的用途 黑灰色，硬度小（质地软）制作铅笔芯 具有良好的导电性干电池的电极 具有滑腻感润滑剂 （三）碳60 C60C60是由 C60分子构成的。

一个C60分子是由60个碳原子构成的。

C60分子形似足球，有金属光泽。

（四）无定形碳由石墨的微小晶体和少量杂质组成。

主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。

活性炭、木炭具有强烈的吸附性，但活性炭的吸附作用比木炭要强，如制糖工业利用其来脱色，防毒面具里的滤毒罐也是利用活性炭来吸附毒气。

焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

金刚石结构金刚石的物理性质 金刚石的用途 无色透明，正八面体形状的固体装饰品，如钻石自然界中存在着的天然的最硬的物质刻划玻璃、切割大理石 钻探机的钻头思考问题：金刚石与石墨都是由碳元素组成的，都是由碳原子构成的，（1）为什么金刚石可以用来做钻石，而石墨却用来做铅笔芯？（2）在高温高压催化剂的作用下可以将石墨转化为金刚石，涉及的变化是什么变化？二、碳的单质的化学性质金刚石、石墨等碳的单质是由碳原子构成的。

碳原子的排列方式：最外层电子数为4，所以碳的单质的化学性质是相似的。

（一）常温下，碳的化学性质稳定，不容易与其他物质发生反应。

碳原子的最外层有4个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常温下碳的化学性质比较稳定。

档案材料一般用碳素墨水书写、古代书画历经百年也安然无恙、木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。

（二）可燃性完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C+O2点燃CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O点燃2CO（三）还原性还原性，是一种化学性质，一种可以将氧化物中的氧元素夺去的性质。

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。