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课题 1 金刚石、石墨和 C
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答案：
(1)碳原子的排列方式不同 (2)硬 (3)软 (4)导电 (5)润滑剂 (6)吸附 (7)稳
定 (8)可燃 (9)还原
1．碳的单质
不同元素可以组成不同的单质，而同一种元素也可以组成不同的单质。几种常见元素的
不同单质如下表所示：
常见元素 碳元素 氧元素 磷元素
形成的 金刚石、 氧气和 白磷和
单质 石墨和C 臭氧 红磷
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(1)金刚石、石墨、C 的性质及用途
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①金刚石
a．物理性质：无色透明、正八面体形状的固体，不导电，经加工琢磨后有夺目光泽，是天
然存在最硬的物质。
金刚石结构
b．用途：雕琢作装饰品(钻石就是金刚石雕琢成的)；制作钻头；制作玻璃刀、刻刀。
石墨结构
②石墨
a．物理性质：深灰色、不透明的细鳞片状固体，有金属光泽，质软，滑腻，导电性好，耐高
温。
b．用途：用于制铅笔芯(不同型号的铅笔芯，石墨含量不同，“B”值越大，石墨含量越
高)、石墨电极、电刷、耐高温的润滑剂等。
C 结构
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1③C
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C 分子由60个碳原子构成，形似足球，很稳定。目前应用于材料科学、超导体等方面的
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研究。
金刚石、石墨和C 都是由碳元素组成的，为什么物理性质差异这么大？
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因为碳原子的排列方式不同啊！
(2)木炭、焦炭、活性炭和炭黑
木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构。焦炭、活性
炭、炭黑等的构成和结构与木炭类似，通常称为无定形碳。
由于木炭、活性炭的结构疏松，因此它们具有吸附性。利用这种性质可以吸附气体或溶
液中的一些物质，可用作吸附剂，如木炭用来吸附食品工业里的色素和有异味的物质；活性
炭用在防毒面具中吸附毒气。
释疑点 吸附性是物理性质吗 吸附性是物质的物理性质，吸附过程是物理变化。吸附
剂与物质的接触面积越大，吸附能力越强。
“碳”与“炭”有什么区别吗？
“碳”是元素名称，指元素；“炭”是指,碳元素组成的部分物质，如木炭、活性炭等。
(1)金刚石可作玻璃刀，因为__________________________________________________。
(2)石墨可作电池里的电极，因为______________________________________________。
(3)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，因为____________________________________。
(4)木炭能脱色，因为________________________________________________________。
(5)石墨可作铅笔芯，因为____________________________________________________。
解析：考查碳单质的物理性质和用途。物质的特殊结构决定了它具有特殊的性质，具有
什么样的性质决定了它有什么用途。这一规律在化学学习中很有指导作用。
答案：(1)金刚石的硬度极大，是天然存在最硬的物质 (2)石墨具有良好导电性 (3)
活性炭有吸附性，可吸附毒气 (4)木炭具有疏松多孔结构，具有吸附性，可吸附色素，使一
些有色物质脱色 (5)石墨质软，且呈灰黑色，在纸上划过可留下痕迹
2．碳的化学性质
分析碳的原子结构： ，最外层电子数为4，既不易失电子，又不易得电子，所以
常温下碳的化学性质比较稳定，但随着温度的升高，碳能与许多物质发生反应。
(1)碳的稳定性
常温下，单质碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，即使在日光照射或与空气、
水分等充分接触，也不容易发生化学变化。如古代用墨书写或绘制的字画虽天长日久却不褪
色。书写春联时要用墨汁，填写档案或签名时要用碳素笔，都利用了碳在常温下化学性质的
稳定性。
(2)可燃性
在点燃条件下，单质碳能在氧气(或空气)里燃烧，放出热量，碳可作燃料。
①氧气充足时，碳充分燃烧：C＋O=====CO
2 2
②氧气不充足时，碳不充分燃烧：
2C＋O=====2CO
2
(3)还原性
高温下，单质碳能和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性，像CuO失
去氧一样，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。单质碳具有还原性，可作还原剂，
用来冶炼金属。
①碳跟氧化铜的反应：
C＋2CuO=====2Cu＋CO↑
2
用木炭还原氧化铜
②工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：
23C＋2FeO=====4Fe＋3CO↑
2 3 2
③高温下，单质碳还能与水、二氧化碳反应：
C＋HO(气)=====H＋CO
2 2
C＋CO=====2CO
2
谈重点 用木炭还原氧化铜的注意事项 ①加热固体，盛放固体的试管口都要略向下
倾斜，其目的是防止加热产生的水倒流回热试管，使试管骤冷炸裂；②实验结束后，应该先将
导管从澄清石灰水中取出，再停止加热，以防止液体倒流回热试管，使试管骤冷而炸裂。该
反应的温度要求很高，所以，常在酒精灯上加灯罩集中火焰。
【例2】根据木炭还原氧化铜实验(如下图)填空：
用木炭还原氧化铜
(1)反应开始后，盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是____________，说明反应中有
____________( 填 化 学 式 ) 生 成 ， 被 加 热 的 试 管 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是
________________________________________________________________________。
(2)反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有__________色的铜，这
是由于氧化铜发生了____________反应。
(3)图中的酒精灯上加一金属网罩的作用是__________________________。
(4)实验结束时，应先____________，再____________，防止____________________。
解析：木炭还原氧化铜的明显现象是黑色氧化铜粉末变成亮红色，产生能使澄清的石灰
水变浑浊的气体，所以澄清石灰水是检验二氧化碳的一种试剂，也是此类型题目中的提示点；
酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高温度，该实验要求温度较高，如果有条件最好用酒精
喷灯；因为实验结束后试管里的温度较高，若不先撤出导管，石灰水会倒流，使试管炸裂。
答案：(1)澄清石灰水变浑浊 CO C＋2CuO=====2Cu＋CO↑ (2)红 还原 (3)使酒
2 2
精灯的火焰集中，以提高温度 (4)将导管从石灰水中撤出 熄灭酒精灯 石灰水倒流使试
管炸裂
3．正确认识碳元素与碳单质
碳元素可组成不同的碳单质。常见的碳单质有金刚石、石墨、C 等。要正确理解元素与单
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质的关系，认识同种元素可形成多种单质的原因。
(1)同种元素可组成不同单质
不同种元素可组成不同单质，同种元素也可以组成不同的单质，如O 和O，金刚石、石墨
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和C 等，都是由同种元素组成的不同单质。
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(2)碳原子排列方式不同，决定碳单质的物理性质不同
物质的组成和结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。物质的结构、性质、用
途关系密切。
(3)只含一种元素的物质不一定是单质
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，二者混合后，虽然只含一种元素，但却是混合物。
即：同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物，但一定不是化合物。
(4)石墨转化成金刚石是化学变化
石墨在高温、高压的条件下可以转化成人造金刚石，这一变化属于化学变化，因为金刚
石和石墨是不同物质。
(5)碳单质的化学性质相同
碳单质的物理性质不同，但其化学性质相同，常温下性质稳定，都具有可燃性、还原性。
【例3—1】(综合题)下图是金刚石、石墨、C 、碳纳米管结构示意图，下列说法正确的是(
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)
3A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO
2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
解析：
A × 石墨是平面网状结构，很软，金刚石为空间网状结构，硬度很大。
B × 从图中可看出四种物质的碳原子的排列方式明显不同
C √ 四种物质都由碳原子构成，完全燃烧产物都是二氧化碳
D × 金刚石中每个碳原子连接4个碳原子
答案：C
【例3—2】(综合题)某物质经鉴定只含有一种元素，则该物质( )
A．肯定是一种单质
B．可能是几种单质组成的混合物
C．肯定是纯净物
D．可能是化合物
解析：如把金刚石和石墨混合在一起，只含碳元素，但金刚石和石墨是不同单质，应属于
混合物；化合物含不同元素，该物质只含一种元素，绝对不可能是化合物。
答案：B
4．氧化反应与还原反应
以木炭和氧化铜反应为例：
C＋2CuO=====2Cu＋CO↑
2
(1)氧化反应、还原反应
木炭夺取了氧化铜中的氧，生成了CO，物质与氧发生的反应叫做氧化反应。氧化铜失去
2
氧变成单质铜，这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
(2)氧化剂、还原剂
氧化铜提供氧，使木炭发生氧化反应，提供氧的物质是氧化剂。木炭夺取了氧化铜中的
氧，使氧化铜发生还原反应，得到氧的物质是还原剂。氧化剂、还原剂都是指反应物。
(3)氧化性、还原性
在反应中，物质供给氧的性质叫氧化性，如氧化铜具有氧化性；物质夺取氧的性质叫还
原性，如木炭具有还原性。
析规律 氧化还原反应规律 还原剂有还原性，结合氧，发生氧化反应，如C；氧化剂有
氧化性，失去氧，发生还原反应，如CuO。氧化反应和还原反应同时进行。
【例4—1】(探究题)对于氧化还原反应的认识，下列说法错误的是( )
A．对于同一个化学反应，不可能既是氧化反应又是还原反应
B．氧化还原反应可以从得氧失氧的角度研究化学反应
C．氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质，它们指的都是反应物
D．在木炭还原氧化铜的实验中，木炭发生了氧化反应，氧化铜发生了还原反应
解析：氧化还原反应存在于同一个反应中，对于一个化学反应，它是氧化反应，就一定是
还原反应，即有物质得氧，那就一定有物质失氧，反之也成立。
答案：A
【例4—2】(应用题)在化学反应3CO＋FeO=====2Fe＋3CO 中，下列说法正确的是(
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4)
A．CO在反应中得到了氧，具有氧化性，是氧化剂
B．FeO 在反应中失去氧，具有还原性，是还原剂
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C．CO发生了还原反应
D．FeO 发生了还原反应
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解析：氧化剂是提供氧的物质，还原剂是得到氧的物质，故CO是还原剂，而FeO 是氧化
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剂；氧化剂提供氧，发生了还原反应，还原剂得到氧，发生氧化反应，故CO发生了氧化反应，
而FeO 发生了还原反应。
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答案：D
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