《弯道超车》第六单元 课题1碳单质的多样性人教版化学九年级暑期预习讲义（教师版）

这是一份《弯道超车》第六单元 课题1碳单质的多样性人教版化学九年级暑期预习讲义（教师版），共17页。学案主要包含了碳的几种常见单质，碳单质的化学性质等内容，欢迎下载使用。
知识梳理
一、碳的几种常见单质
1. 金刚石
（1）结构：碳原子呈正八面体立体网状结构，原子结合牢固。
（2）物理性质：无色透明、正八面体固体；天然存在硬度最大的物质；几乎不导电、导热性差。
（3）用途：裁玻璃、切割大理石、钻探机钻头；打磨后做钻石（装饰品）。
2. 石墨
（1）结构：碳原子呈层状平面排列，层与层之间作用力弱，容易滑动。
（2）物理性质：深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体；质软，有滑腻感；导电性、导热性良好；熔点高。
（3）用途：铅笔芯（质软，刻画留痕）、石墨电极、石墨电刷、高温润滑剂。
3. 木炭、活性炭、焦炭、炭黑（无定形碳，混合物）
均由微小石墨晶体 + 杂质构成，具有疏松多孔结构，吸附性强。
木炭：燃料、吸附色素异味；
活性炭：吸附能力更强，用于净水、防毒面具滤毒罐、冰箱除味、脱色；
焦炭：冶金工业炼铁；
炭黑：制墨、油漆、橡胶填充剂（增强耐磨性）。
4.C60（富勒烯）
（1）结构：60 个碳原子构成足球状分子（足球烯），分子形式存在。
（2）性质、用途：特殊光电性能，用于超导材料、催化、生物医药材料研究。
5. 新型碳单质（碳纳米管、石墨烯）
碳原子呈管状 / 单层片状排列，强度极高、导电导热性能优异，用于航空航天、电子器件、高端复合材料。
6.金刚石与石墨的转化
在高温、高压、催化剂条件下，石墨可以转化为金刚石；
该变化有新单质生成，属于化学变化（原子排列结构发生改变）。
7.碳单质的物理性质差异原因
金刚石、石墨、 都是碳元素组成的单质，但碳原子的排列方式不同，因此物理性质不同；
物质的结构决定性质，性质决定用途。
考点突破
【典例精析】
【例题1】金刚石、石墨、和碳纳米管都是重要的碳单质(化学结构如下图所示)。下列有关说法中，正确的是
A．这四种物质之间的相互转化是物理变化
B．这四种物质都是由碳元素组成的同一种物质
C．这四种物质中碳原子之间形成的化学结构不同
D．这四种物质在氧气中完全燃烧后的产物是不同的
【答案】C
【详解】A、四种物质属于不同的碳单质，相互转化时有新物质生成，属于化学变化，该选项错误；
B、四种物质都由碳元素组成，但碳原子排列方式不同，属于不同的物质，该选项错误；
C、由所给结构示意图可看出，四种物质的碳原子排列结构不同，即化学结构不同，该选项正确；
D、四种物质都是碳单质，在氧气中完全燃烧的产物均为二氧化碳，产物相同，该选项错误。
【举一反三】
【变1-1】下列说法不正确的是
A．活性炭吸附能除去河水中所有杂质
B．二氧化硫是空气污染物之一
C．硫在氧气中燃烧，发出明亮蓝紫色火焰
D．金刚石是天然存在最硬的物质，可用来裁切玻璃
【答案】A
【详解】A.活性炭具有疏松多孔的结构，仅能吸附河水中的色素、异味等部分杂质，无法去除可溶性无机盐、微生物等所有杂质，说法错误。
B.二氧化硫是常见空气污染物，是引发酸雨的主要污染物之一，说法正确。
C.硫在氧气中燃烧时，会发出明亮的蓝紫色火焰，同时生成有刺激性气味的气体，说法正确。
D.金刚石是天然存在的硬度最高的物质，因此可制作玻璃刀用于裁切玻璃，说法正确。
【变1-2】下列物质的用途与性质对应正确的是
A．石墨作电极利用其硬度大
B．金刚石用于电钻的钻头利用其吸附性强
C．活性炭在防毒面具中吸附毒气利用其导电性好
D．木炭用作燃料利用其具有可燃性
【答案】D
【详解】A.石墨作电极是利用其优良的导电性，且石墨质软硬度小，性质和用途不匹配；
B.金刚石是自然界天然存在的硬度最大的物质，用作钻头是利用其硬度大的性质，金刚石无吸附性，性质和用途不匹配；
C.活性炭结构疏松多孔，具有强吸附性，防毒面具中吸附毒气是利用其吸附性，和导电性无关，性质和用途不匹配；
D.木炭具有可燃性，燃烧时释放大量热量，可用作燃料，性质和用途匹配。
知识梳理
二、碳单质的化学性质（常温稳定，高温活泼）
1. 常温下，碳的化学性质稳定
碳原子最外层 4 个电子，不易得失电子，常温不易与其他物质反应。
生活实例：
① 古代字画（墨由炭黑制成）历经千年不褪色；
② 木质电线杆埋入地下部分烧焦碳化，耐腐蚀、不易腐烂。
2. 可燃性（碳与氧气反应，可用作燃料）
氧气充足，充分燃烧：（放热，生成二氧化碳）
氧气不足，不充分燃烧：（放热，生成有毒一氧化碳）
提醒：密闭空间烧木炭易产生 CO，引发中毒。
3. 还原性（高温下，碳夺取氧化物中的氧，作还原剂）
（1）碳还原氧化铜（木炭还原氧化铜实验）
反应：
实验现象：黑色固体逐渐变为光亮红色；生成气体使澄清石灰水变浑浊。
用途：冶金，冶炼金属。
（2）碳还原氧化铁
（工业炼铁原理之一）
（3）碳与二氧化碳的反应（吸热反应）
应用：煤炉中层反应，二氧化碳和炽热碳生成一氧化碳。
考点突破
【典例精析】
【例2】如图是高温条件下碳和氧化铜的反应装置和反应过程生成二氧化碳气体的图像，下列说法不正确的是
A．OA段没达到两者反应温度
B．B点处试管中有2种固体物质
C．AC段（不含A和C点）全段试管内碳和氧元素质量皆减少
D．CD段试管内元素质量分数不变
【答案】B
【详解】A.OA段没有生成，说明温度未达到碳和氧化铜的反应温度，反应未开始，A正确。
B.反应原理为：。B点位于AC段，反应正在进行中，此时试管内既有未反应完的、，也有生成的，共3种固体物质，B错误。
C.AC段反应持续进行，生成的不断逸出，含有C、O元素，因此试管内的碳、氧元素质量均减少，C正确。
D.CD段反应已经结束，不再有气体逸出，试管内固体总质量不变，元素质量恒定，因此元素的质量分数不变，D正确。
【举一反三】
【变2-1】某化学兴趣小组同学对碳还原氧化铜的气体产物成分进行探究。取a克木炭与8.0克氧化铜混合加热，充分反应后固体中只有铜。下列说法错误的是
A．化合价发生变化的元素有碳元素和铜元素
B．加热固体前要先通排净装置中的空气
C．装置A中固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量
D．若生成的气体为混合物，则a的取值范围是0.6 g