課題1　金剛石、石墨和C60

基礎闖關全練

拓展訓練

1.金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質,下列關于三種碳的單質的敘述錯誤的是()

A.都是黑色固體

B.碳原子的排列方式不同

C.在氧氣中充分燃燒都能生成二氧化碳

D.金剛石硬度大,可用于制作玻璃刻刀

答案　A　純凈的金剛石是無色透明的固體,不是黑色的,A敘述不正確。

2.下列關于碳單質用途的敘述中,錯誤的是()

①干電池里的碳棒是用石墨制成的　②電冰箱的除味劑是活性炭　③防毒面具用焦炭吸收有毒氣體　④制糖工業用炭黑來吸附有色物質　⑤金剛石不僅能刻畫玻璃,還能裝在鉆頭上鉆鑿堅硬的巖層

A.①②③　　B.②③④

C.③④　　D.④⑤

答案　C　物質的性質決定用途。石墨具有導電性,可用作干電池的電極;活性炭具有吸附性,可用作電冰箱的除味劑,用于防毒面具中和制糖工業中;金剛石的硬度大,能夠刻畫玻璃等。故選C。

能力提升全練

拓展訓練

1.下列物質的用途,既利用了碳的物理性質,又利用了碳的化學性質的是

()

A.用木炭作燃料

B.用墨水寫字或繪畫

C.用焦炭煉鐵

D.制糖工業中用活性炭來脫色以制白糖

答案　B　A項,利用了碳的可燃性,屬于化學性質。B項,墨水的顏色屬于物理性質;字畫可保存較長時間說明碳的化學性質穩定;C項,利用了碳的還原性,屬于化學性質;D項,利用了碳的吸附性,屬于物理性質。

2.小華是一個動手能力強、善于思考的學生,在學習碳單質化學性質的過程中,小華同學提出一個問題:碳燃燒時可能生成CO2,也可能生成CO,那么碳與氧化銅反應生成的氣體是否也有多種可能?

【猜想】碳與氧化銅反應生成的氣體中:①只有CO2

②只有CO　③既有CO2,又有CO。

【查閱資料】浸有磷鉬酸溶液的氯化鈀試紙遇CO2無變化,但遇到微量CO會立即變成藍色。

【方案設計】通過上述資料和已有知識,小華初步設想用浸有磷鉬酸溶液的氯化鈀試紙和澄清的石灰水對碳與氧化銅反應生成的氣體進行檢驗。根據小華的設想,請你完成填空:

(1)若試紙不變色,石灰水變渾濁,則只有

CO2;

(2)若試紙　　　　　　,石灰水　　　　　　　,則只有

CO;

(3)若試紙　　　　　　,石灰水　　　　　　　,則既有CO2,又有CO。

【實驗驗證】經過思考之后,小華設計了下圖所示的實驗裝置:

實驗步驟:

(1)打開彈簧夾,先通一會兒純凈、干燥的N2;

(2)關閉彈簧夾,點燃酒精燈加熱。

【結論】小華通過分析實驗現象,確認猜想③是正確的,請你寫出裝置C中發生反應的化學方程式:;

【反思與評價】

(1)該實驗開始時先通一會兒N2的目的是;

(2)請從環保的角度分析該實驗裝置的不完善之處:。

答案　【方案設計】(2)變藍　不變渾濁

(3)變藍　變渾濁

【結論】CO2+Ca(OH)2

CaCO3↓+H2O

【反思與評價】(1)排出裝置內的空氣

(2)沒有尾氣處理(吸收)裝置

解析　碳和氧化銅反應生成的氣體產物可能是一氧化碳或二氧化碳或二者的混合物,結合“浸有磷鉬酸溶液的氯化鈀試紙遇CO2無變化,但遇到微量CO會立即變成藍色”及“CO2可使澄清的石灰水變渾濁”進行驗證即可。

三年模擬全練

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(2017山東臨沂平邑賽博中學元旦競賽,13,★☆☆)科學家利用精密的儀器把石墨拆成只有一個或幾個原子層厚的“石墨片”(示意圖如圖所示),石墨片是目前世界上人工制得的最薄的材料。下列說法錯誤的是()

A.石墨片是一種單質

B.石墨片和C60是同一種物質

C.在一定條件下,石墨片可還原氧化鐵

D.石墨片在氧氣中完全燃燒的產物是CO2

答案　B　石墨片是一種單質,A正確;石墨片和C60是不同的物質,B錯誤;石墨片有還原性和可燃性,C、D正確。

五年中考全練

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(2012四川宜賓中考,3,★☆☆)下列關于碳單質的說法中正確的是()

A.C60的相對分子質量為720

B.金剛石、石墨和C60都由碳元素組成,結構相同

C.木炭具有還原性,常溫下可以將氧化銅中的銅還原出來

D.石墨很軟,不能用于制石墨電極

答案　A　碳元素能形成多種單質,但是它們的結構不同,屬于不同種物質;木炭在常溫下性質穩定,不與氧化銅反應;石墨耐高溫,導電性較好,可用來制電極。

核心素養全練

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1.已知二氧化氮(NO2)是一種紅棕色的氣體,現在向盛有二氧化氮氣體的圓底燒瓶中投入少許木炭,按下圖所示安裝好。試說明為什么紅棕色消失,水會進入燒瓶。

答案　因為木炭有吸附性,燒瓶中的紅棕色NO2氣體會被木炭吸附,所以紅棕色消失;同時燒瓶內的氣壓變小,外界大氣壓就會把燒杯中的水壓入燒瓶內。

解析　木炭具有吸附性,可以吸附NO2氣體而使燒瓶內氣壓減小,故紅棕色消失,水會進入燒瓶。

2.碳和碳的氧化物在生產和生活中有著廣泛的應用。

(1)下列物質的用途中,利用了石墨的導電性的是(填序號,下同);利用了金剛石硬度大的是。

(2)炭雕是活性炭成型技術與傳統雕刻工藝的完美結合,因為活性炭有疏松多孔的結構,具有

能力,所以,炭雕既可以凈化室內空氣,又可以美化居住環境。

(3)二氧化碳是可以利用的重要資源。如在一定條件下可以制造金剛石,請將此反應的化學方程式補充完整:3CO2+4Na

C(金剛石)+2X,X的化學式為　　　　,反應中涉及的物質屬于單質的為(填化學式)。

答案(1)④　①③(2)吸附(3)Na2CO3　Na、C

解析(1)石墨具有導電性,可用作電極等;金剛石硬度大,可用作鉆頭或玻璃刀刀頭等。(2)活性炭具有疏松多孔的結構,具有吸附性,可以吸附空氣中的有害物質,所以具有凈化空氣的功能。(3)根據質量守恒定律可得,一個X中含1個C原子、3個O原子、2個Na原子,化學式為Na2CO3。