初三化学第四单元物质构成的奥秘：课题1 金刚石、石墨和C

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　　一、碳的单质
        　　金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于结构中碳原子的排列方式不同，因此它们的性质存在着较大的差异，而性质的差异又导致它们具有不同的用途。
        　　由此可见，在学习中应体会物质的结构、性质和用途之间的关系，即结构决定性质，性质决定用途；反过来，用途反映了性质，性质反映了结构。
       

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        　　【例题1】请阅读下列两则信息，然后回答问题。
        　　1.　　 金刚石、石墨和C60的比较

	金刚石	石墨	C60
结构特点	正八面体形状的固体	层状结构的细磷片状固体	由60个碳原子构成的分子，形似足球
导电性	几乎不导电	良好	几乎不导电
硬度	天然存在的最硬物质	质软	质脆
用途	钻头、刻刀、装饰品	电极、铅笔芯、润滑剂	应用于材料科学、超导体等领域

        　　2.无定形碳——木炭、活性炭

物质类别	混合物（由石墨的微小晶体和少量杂质构成）
结构	疏松多孔
主要物理性质	吸附性（活性炭的吸附性强于木炭）
用途	去异味、吸附毒气、脱色等

        　　(1)请找出物质的结构决定其性质的两个例子；
        　　(2)请找出物质的性质决定其用途的两个例子；
        　　(3)请你以生活中的事实,再举出物质的性质决定用途的例子。
        　　【解析】从信息中我们可以提炼出物质的结构决定性质，性质决定用途的多个例子，在今后的化学学习中，要学会运用从分析物质的结构入手，推测物质的性质，进而推断物质的用途的方法。
        　　【答案】（1）木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因此它们具有吸附性；C60分子结构形似足球，可能具有特殊的性质；（或石墨是细磷片状结构，轻轻在纸上划过就会使“磷片”脱落，在纸上留下痕迹，因此可以制铅笔芯）；（2）金刚石硬度大，可用来刻画玻璃；石墨具有导电性，可用作电极（或活性炭具有吸附性，可用于制糖时作脱色剂）；（3）氧气能供给呼吸，可用于医疗急救；木炭可燃，用作燃料。
       

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【例题2】如右图所示，向盛有红棕色气体的烧瓶中投入若干块木炭，连接好装置，稍待片刻，能看到的现象是：
        　　（1）-_______________________________________；
        　　（2）_______________________________________。
        　　原因是-______________________________________。
        　　木炭为什么具有这种性质？_________________________________________________。
        　　【解析】木炭具有疏松多孔的结构，因此木炭具有吸附性，它将烧瓶中吸附到其表面，使烧瓶中气体量减少，故烧瓶中气体的红棕色变浅，压强也减小，水会被压入烧瓶中。
        　　【答案】（1）瓶内的红棕色逐渐变浅（2）会有水倒流入烧瓶中木炭吸附了红棕色气体，烧瓶内气压低于大气压强，因此水被压入烧瓶中木炭具有疏松多孔的结构
        　　二、碳的化学性质
        　　在常温下碳的化学性质稳定。在点燃或高温的条件下碳有如下化学性质。
        　　1.可燃性
        　　2.还原性（与氧化物反应）
        　　【例题3】在做氧化铜与木炭反应的实验时，往往会发现反应后试管中仍有黑色固体。小明对此进行了探究，并邀请你一起参与。
        　　［提出问题］氧化铜与木炭充分反应结束后，试管中的黑色固体是什么？
        　　［猜想或假设］可能是①________________________；②________________________。
        　　［查阅资料］铜、木炭都不与稀硫酸反应，而氧化铜能与稀硫酸反应形成蓝色溶液。
        　　［实验与结论］小明设计的实验方案是：向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置后观察现象。
        　　如果猜想①正确，现象应该是；
        　　如果猜想②正确，现象应该是。
        　　［实验设计］科学探究的方法有多种，请你再设计2种方法来证明小明的猜想。

实验步骤	实验现象	实验结论

        　　【解析】本题中由于氧化铜与木炭充分反应，生成物铜是红色固体，而此反应结束后试管中存在的黑色固体应该是过量的氧化铜或过量的木炭。用实验来鉴别黑色固体是木炭还是氧化铜，鉴别方法有多种：①加稀硫酸；②灼烧；③与已知的氧化铜混合加强热等。
        　　【答案】①氧化铜②木炭黑色固体全部溶解，溶液由无色变成蓝色黑色固体不溶解，溶液颜色不变

实验步骤	实验现象	实验结论
将黑色固体放在空气中灼烧	若有火星出现，且黑色固体逐渐减少	黑色固体为木炭
将黑色固体与已知的氧化铜混合加强热	有光亮的红色固体出现	黑色固体为木炭

        　　基础检测
        　　1.下列物质中一定是纯净物的是
        　　①木炭；②纯净的金刚石；③铅笔芯；④黑火药；⑤冰水混合物
        　　A. ①③B. ①②③C. ②③D. ②⑤
        　　2.下列关于C60的说法正确的是
        　　A.属于单质　　　　　　　　　B.属于混合物
        　　C.由30个碳原子构成的分子　　D.相对分子质量为60
        　　3.石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线路、电厂设备损坏。这是因为石墨
        　　A.有放射性　　B.能导电　　C.易燃、易爆　　D.有毒性
        　　4.金刚石、石墨的物理性质有很大差异的原因是
        　　A.金刚石是单质，石墨是化合物
        　　B.金刚石和石墨的结构中碳原子排列方式不同
        　　C.金刚石和石墨是由不同种元素组成的
        　　D.金刚石不含杂质，石墨含杂质
        　　5.“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词能体现钻石的性质是
        　　A.硬度大B.不能导电C.化学性质稳定D.熔点低
        　　6.物质的性质决定物质的用途。请你仿照例子，利用所学知识，填写下列空格。例子：铝具有导电性，可以用来作导线。
        　　（1）__________________________________________________；
        　　（2）__________________________________________________；
        　　（3）__________________________________________________；
        　　（4）__________________________________________________；
        　　（5）__________________________________________________。
        　　7.铅笔芯是否含铅？为什么能在纸上留下痕迹？
        　　8.书写档案规定使用碳素墨水，其理由是
        　　A.单质碳不与其他任何物质反应
        　　B.常温下，碳的化学性质不活泼
        　　C.碳易与纸张反应生成化学性质稳定的物质
        　　D.这种墨水是经过加工的性质稳定的化合物
        　　9.当氧化铜中混有少量炭粉时，除去炭粉的方法是
        　　A.隔绝空气加热混合物B.在氢气流中加热混合物
        　　C.在氧气流中加热混合物D.在一氧化碳气流中加热混合物
        　　10.某物质在空气中燃烧，其产物之一是二氧化碳，则该物质
        　　A.一定是碳的某种单质B.一定是含氧元素的物质
        　　C.一定是含碳元素的物质D.一定是碳、氧元素组成的化合物
        　　11.试管里有某种黑色粉末状固体，加热后有红色固体生成，同时还生成一种无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体。此固体物质可能是
        　　A.氧化铜和木炭粉的混合物B.氧化铁和木炭粉的混合物
        　　C.木炭粉D.氧化铜和二氧化锰的混合物
        　　12.化学方程式：，则X的化学式是
        　　13.二氧化锰粉末与铝粉在较高温度下发生如下反应：，并放出大量的热。在工业上可用此法冶炼难熔金属锰。从得氧、失氧的角度看，二氧化锰在此反应中_____________氧而变成单质锰，发生了_________反应。
        　　14.下图A、B、C分别是金刚石、石墨和C60的结构示意图，图中小黑点均代表碳原子。
       

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        A B C
        　　（1）金刚石、石墨和的物理性质有较大差异，原因是什么？
        　　（2）常温下的化学性质是否活泼？简要说明理由；
        　　（3）请你设计一个方案，证明是由碳元素组成的（用文字简要叙述）。
        　　15.已知木炭粉与某红棕色粉末在高温下反应生成二氧化碳和铁。某同学设计了一个实验，证明红棕色粉末中含有氧元素，并测定其中氧元素的质量分数，装置如下图所示。
       

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        　　（1）实验前，首先要进行的操作是________________________________________；
        　　（2）实验中，盛放澄清石灰水的大试管中出现的现象是_________________________，原因是___________________________________；
        　　（3）实验中通入纯净而干燥的氮气，其目的是_________________________________；
        　　（4）如果3.2 g该红棕色粉末与碳充分反应，测得澄清石灰水增重1.32 g，则该红棕色粉末中氧元素的质量分数为____________________________________________________。