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备战2021化学真题专项训练——专题十四：金刚石、石墨和C60【知识点回顾】一、碳的几种单质1.金刚石（C）是自然界中的物质，可用于制等。
2.石墨（C）是的矿物之一，有优良的、。
可用于制等；金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：。
3.C60：由个碳原子构成的象足球一样的分子，又名。
主要应用于领域。
4.无定形碳：由石墨的构成.主要有: 、、、等.活性炭、木炭具有强烈的性，焦炭用于，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的性。
二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却!1.常温下的强2. 性:完全燃烧(氧气充足),生成:不完全燃烧(氧气不充足),生成：3.还原性：（反应）应用：工业现象：黑色粉末逐渐变成色，石灰水变。
化学方程式：【真题演练】1．（2020呼和浩特）石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。
它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。
它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。
科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。
关于石墨烯，下列说法不正确的是（）A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成B．石墨烯的导电性比银强C．石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用D．从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化2．（2020无锡）下列物质的性质与用途对应关系错误的是A．金刚石硬度大，可用于切割玻璃B．木炭具有吸附性，可用作燃料C．氮气化学性质稳定，可用作保护气D．钨的熔点高，可用于制作灯丝3.（2020盐城）对下列事实的解释合理的是A. 活性炭净水一一降低水中Ca2+、Mg2+的含量B. 金刚石和石墨的性质存在明显差异一一碳原子排列方式不同C. CO能燃烧，CO2不能燃烧——构成物质分子的原子种类不同D. 6000LO2在加压的情况下装入容积为40L钢瓶中一一氧分子变小4．（2020泰州）下列物质用途，主要利用其化学性质的是A．用钨制作灯丝B．用铝制作导线C．石墨制铅笔芯D．用焦炭冶炼铁5．（2020海南）文房四宝“笔墨纸砚”中“墨”的主要成分是（）A．碳B．硅C．磷D．碘6．（2020本溪）下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是（）A．都能导电B．都是黑色固体C．硬度都很小D．都由碳元素组成7．（2020宁夏）建立宏观和微观之间的联系是化学学科独特的思维方式。
石墨的熔点比金刚石高的原因
石墨比金刚石的熔点高，石墨是混合晶体，融化也要打破共价键的。
晶体融化不仅要破坏化学键，还要克服不同晶体结构的晶格能。
石墨晶体共价键的键长要比金刚石的短（金刚石键长为1.551×10-10m，键能为347kJ/mol，熔点3550℃；石墨键长为1.42×10-10m），键能更加大。
石墨和金刚石熔化后，化学键都已经破坏，再变成气态的碳原子所需要的能量相同，所以沸点相同。
石墨有很多种，如鳞片晶质石墨和土状石墨等，工业上用的大多数不是纯的石墨而是含有一定量的杂质元素，这样它的熔点就大打折扣，有的在3300度左右，甚至还不如金刚石。
物理化学上的定义上可以知道，碳元素的最稳定单质也就是石墨而不是金刚石，可以这样认为同样是纯净物，熔点最高的碳单质是石墨。
课题1 金刚石、石墨和C60知识梳理（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，但由于碳原子的排列方式不同，因此它们的_________有很大差异。
（2）金刚石、石墨和C60的物理性质和用途金刚石石墨C60物理性质外观无色透明正八面体形状的固体深灰色细鳞片状固体形似足球，这种足球状的碳分子很稳定光泽加工雕琢后有夺目光泽有金属光泽硬度最硬（天然存在）很软导电性不导电优良的导电性用途刻刀、钻石、钻头铅笔芯、电极、润滑剂制备新材料、制作新器件等（3）木炭、活性炭的吸附性木炭、活性炭、炭黑、焦炭等物质都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。
由于木炭和活性炭都具有疏松多孔的结构，因此它们都具有较强的_________能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。
据此，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。
（4）物质的结构、性质、用途之间的关系物质的结构决定性质，性质决定用途。
其关系可简单表示为：物质的组成结构物质的性质物质的用途答案:（1）物理性质（3）吸附（1）稳定性常温下，碳受日光照射或跟空气、水分接触，都________发生变化。
但是随着温度的升高，碳的活动性大大增强，在高温下，碳能够跟很多物质起反应。
（2）可燃性氧气充足时：C+O2点燃CO2氧气不足时：2C+O2点燃2CO，用煤生炉子，燃烧不旺时就会发生这一反应。
（3）还原性a.与非金属氧化物反应，如：C+CO2高温2CO，煤炉中经常发生这一反应。
b.与金属氧化物反应，如与氧化铜、氧化铁、氧化铝等的反应。
木炭还原氧化铜的反应原理：C+2CuO 高温2Cu+CO2↑现象：黑色粉末变成________固体，放出的气体能_________。
装置：用高锰酸钾制氧气的装置c.碳的还原性的应用：单质碳的还原性可用于冶金工业，例如用焦炭炼铁。
答案:（1）不容易（3）红色使澄清石灰水变浑浊含氧化合物里的氧________叫做还原反应。
石墨变成金刚石是什么变化
石墨变成金刚石是一种化学变化。
石墨和金刚石是两种结构不同的物质，化学键的结合是不同的。
这种相互转化必然涉及化学键的断裂和形成。
石墨和金刚石的性质
石墨是一种“层状结构”的“过渡型晶体”：层内碳原子以共价键结合形成正六边形网状结构，层与层之间距离较大，相当于分子间力的作用；金刚石是硬度最大的物质、不能导电，而石墨的硬度较小、层之间可以相对滑动、导电性好，化学性质较金刚石活泼。
石墨和金刚石在用途上有什么不一样
金刚石的用途
(1)金刚石硬度高，耐高温。
硬度高的金刚石可用作钻孔机的钻头，也可用作玻璃刀具。
(2)钻石对光有极好的折射性。
可以作为装饰品。
石墨的用途
(1)石墨是软的。
它会在石墨纸上留下深灰色的痕迹来制作铅笔芯；石墨滑腻、柔软、耐高温，可用作耐高温的润滑剂。
(2)石墨具有良好的导电性和耐高温性。
因此，石墨可以用作高温电炉的电极和普通电极。
(3)石墨具有良好的传热性能和耐腐蚀性能。
石墨可以用作石墨坩埚，因为它能抵抗温度的突然变化。
(4)石墨具有较强的耐酸碱性和耐腐蚀性。
利用石墨的耐酸碱和耐腐蚀性能，可用作化工管道、耐酸罐和耐碱罐。
碳的几种单质在结构、物理性质、用途上的差异以单质学生存在的碳有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等。
下面介绍它们在结构和物理性质上的差异。
一、结构：1、金刚石：金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。
2、石墨：全部以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成三个共价单键并排列成平面六角的网状结构，这些网状结构以范德华力联成互相平行的平面，构成层片结构。
3、无定形碳：无定形碳指木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。
它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。
4、足球烯：C60（碳60简称为C60）分子是一种由60个碳原子结合形成的稳定分子，它形似足球。
具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，它形似足球，因此又被称为足球烯。
二、物理性质及其用途：1、金刚石：纯净的金刚石是一种无色透明，在八面体形状的固体，含有杂质的金刚石带棕、黑等颜色。
开采岀来的金刚石并没有宝石的外形和光彩，通过切割和磨光等工艺才能成为钻石。
金刚石具有以下物理性质：①高热传导率，②低热膨胀系数, ③低摩擦系数，④高硬度，⑤在可见光和红外光下高透明性，⑥ 高折射系数，⑦化学和放射性惰性等。
因此，它广泛应用于工业和科研的特殊领域，例如，可作为切割工具、研磨料、不利环境屮的热探头、放射性检出仪、压力敏感器、荧光显增器、光学窗、微型机械元件，以及高密度、高能量电子元件等。
2、石墨：①石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业屮主要用来制造石墨圮埸，在炼钢中常用石墨作钢锭Z保护剂，冶金炉的内衬。
②石墨具有良好的导电性。
因此可用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。
③石墨有耐磨润滑性。
在机械工业屮常作为润滑剂。
石墨熔点高于金刚石熔点的原因1. 引言大家好，今天咱们聊聊一个听上去有点科学但其实挺有趣的话题：石墨和金刚石。
你知道吗？虽然金刚石一直被当作“坚硬”的代名词，但在熔点这件事上，石墨却有点意外地胜出。
没错，石墨的熔点居然高于金刚石，这可真让人瞠目结舌。
接下来，就让我们一起揭开这个小秘密，看看这其中的门道！2. 石墨和金刚石的“身世”2.1 他们是啥？首先，咱得先认识一下这两位主角。
石墨，大家一般都知道，是咱们写字用的铅笔芯，黑乎乎的，容易涂抹。
金刚石呢，就是那些闪闪发光的珠宝，价格不菲，硬得让人咂舌。
其实，他们都是碳元素的不同形态，化学成分是一样的，但物理性质差得远呢。
2.2 结构大不同这俩家伙的结构可有天壤之别。
石墨的结构就像层层叠叠的饼，层与层之间的结合松松垮垮，容易滑动，所以用起来顺手；而金刚石就像是一座坚固的城堡，碳原子紧紧相连，形成了立方体结构，稳得很，动都动不了。
正因为这个结构差异，导致它们的性质大相径庭。
你说，怎么会一山还有一山高呢？3. 熔点的秘密3.1 熔点的定义熔点，这个词说白了就是一种物质从固态变成液态的温度。
简单点儿说，就是“火候”。
不同物质的熔点各有千秋，石墨的熔点大约在3500摄氏度，而金刚石大约在700摄氏度，真是个巨大的差距！有人可能会问，这到底是为啥呢？3.2 结合力的较量咱们来看看它们的结合力。
石墨的层与层之间虽然不牢固，但每层内部的结合力可厉害了，它们形成了强大的共价键。
这个键就像是关系铁杆的好朋友，彼此之间的吸引力可不一般，所以在高温下，它们不轻易分开。
金刚石的结合力同样强劲，但结构决定了它在高温下更容易开始“转变”。
你想啊，毕竟那一堆炫酷的原子还得在一块儿整日上演“钢铁侠”的戏码呢！4. 小结4.1 生活中的启示所以，咱们从这个小小的科学现象中也能感受到一些哲理：看似坚固的金刚石其实在熔点上并不那么可靠，而看似柔弱的石墨却有着令人意想不到的强韧。
生活中的很多事儿也是如此，别被表象迷了眼，要善于发掘那些潜藏在背后的力量。
提起钻石，你可能会想到光彩夺目、闪烁耀眼的精美饰品，以及它昂贵的价格；提起石墨，你可能会想到黑乎乎、滑腻腻的碳棒。
纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体；石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。
石墨很软，在纸上画过可留下痕迹，有滑腻感。
金刚石和石墨“形”或“性”有着天壤之别，但它们具有相同的“质”，它们是一对“孪生”兄弟，都由碳元素组成，被称“同素异形体”。
金刚石可以用来切割玻璃、做钻头，因为它的硬度很大；石墨可以用来做铅笔芯、润滑剂，这是因为它很软、有滑腻感。
按照莫氏硬度标准，金刚石为最高级。
金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。
金刚石和石墨同样由碳原子构成，金刚石为什么会如此的坚硬，这取决于它的分子结构。
下图是金刚石的结构模型。
每个碳原子都与周围的4个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合。
“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.155nm，从而形成致密的三维结构，正是这种致密的结构，使得金刚石成为天然存在的最坚硬的物质。
而石墨是层状的结构，就一个片层而言，每1个碳原子会与其周围的3个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合，“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.142nm。
在石墨中层与层之间相距为0.335nm，由于距离比较大，碳原子的相互作用较弱，因此很容易沿着与层面平行的方向滑动、裂解，所以石墨很软、有滑腻感。
金刚石和石墨相比，结构更为致密。
金刚石的密度大约是石墨的1.5倍左右（金刚石的密度约为3.5-3.53g/cm³，石墨的密度约为2.09–2.23g/cm³）。
碳原子通过强烈的相互作用（化学键）紧密结合时，原子间的距离越小，相互作用越强。
在石墨的一个片层中，碳原子间的距离比金刚石小，相互作用更强，更难被破坏，所以石墨的熔点更高。
如下表所示，金刚石和石墨的熔点不同，但沸点却相同，这又是为什么呢？物质的物态变化与微粒间的距离是有一定关系的。
石墨和金刚石熔化以后，碳原子原来的排列方式被打破，原子间的距离相等，相互作用强度也相同，所以沸点相同。
九年级化学《金刚石、石墨和C60》知识点整理九年级化学《金刚石、石墨和C60》知识点整理一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）1、金刚石（C）是自然界中最硬的物质，无色透明，正八面体。
可用于制钻石；刻划玻璃、钻探机的钻头（体现了它的硬度大）等。
2、石墨（C）是最软的矿物之一，深灰色，具有金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。
可用于制铅笔芯（体现它深灰色、质软）、干电池的电极（体现了它的导电性）、电车的电刷（体现了它的导电性，滑腻感、常温下化学性质稳定）、做润滑剂（体现它具有滑腻感）等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。
3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.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（因为具有疏松多孔的结构），木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性质4、C60：C60分子由60个碳原子构成的分子，形似足球，结构稳定。
二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!1、常温下的化学性质比较稳定。
因此古代用墨书写、绘画的字画保存时间很久,仍不变色。
2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2:C+O2CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O22CO3、还原性：C+2CuO2Cu+CO2↑（置换反应）现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，产生的的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
C在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。
CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂。
具有氧化性。
小结：还原剂：夺去氧元素的物质，具有还原性。
得到氧元素，发生氧化反应。
氧化剂：提供氧元素的物质，具有氧化性。
失去氧元素，发生还原反应。
应用：冶金工业：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑C＋CO22CO。
