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2011年中考化學(xué)總復(fù)習(xí)教學(xué)案 知識·巧學(xué)·升華 金剛石,、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，但由于碳原子的排列方式不同,，因此它們的物理性質(zhì)有很大差異,。 一、碳的單質(zhì) 1.金剛石 無色透明,，正八面體形狀,，可作裝飾品——鉆石，它是天然存在的最硬的物質(zhì)。 2.石墨 石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體,，很軟,，有滑膩感，有優(yōu)良的導(dǎo)電性能,。 要點提示 石墨很軟,，在紙上劃過會留下痕跡，因而常用于制鉛筆芯,。以干電池用石墨為例,，說明石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。另外石墨的結(jié)構(gòu)是分層的,，每一層內(nèi)每個碳原子和其他三個碳原子結(jié)合,，形成正六邊形，每層之間的連接不牢固,，可以滑動,。 3.木炭、活性炭,、炭黑 木炭主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的,，它具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)。這種疏松多孔的結(jié)構(gòu)使木炭具有吸附能力,。 木炭,、活性炭、炭黑,、焦炭的比較
4.C60分子 C60是一種新的以單質(zhì)形式存在的碳，是一種由60個碳原子構(gòu)成的分子,，它 形似足球,，很穩(wěn)定。 要點提示 C60分子結(jié)構(gòu)與足球相似,，所以又稱“足球烯”,，這種“足球”結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定，一個C60分子中含有60個碳原子,，每個碳原子都和其他三個碳原子結(jié)合形成正六邊形,，這樣C60有30個六邊形組成,。 5.金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)和用途
要點提示 ?、俳饎偸奶荚釉诳臻g構(gòu)成連續(xù)、堅固的骨架結(jié)構(gòu),，所以堅硬,。石墨的碳原子呈平面層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的作用力小,，所以很軟,，能導(dǎo)電，有滑膩感,。除了金剛石和石墨以外,，生活中我們還常常用到木炭、活性炭,、炭黑,、焦炭等，它們主要由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成,。 ②物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)決定體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)決定體現(xiàn)物質(zhì)的用途 二,、碳的化學(xué)性質(zhì) 在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑,。常溫下,，碳受日光照射或跟空氣、水分接觸,，都不容易發(fā)生變化,。 1.碳跟氧氣的反應(yīng) 單質(zhì)碳可以在氧氣里燃燒，放出熱量,，燃燒充分時,，生成二氧化碳?xì)怏w；燃燒不充分時,，產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w,。化學(xué)方程式為： 氧氣充足時：C+O2 氧氣不足時：2C+O2 2.碳跟某些氧化物的反應(yīng) （1）木炭和氧化銅反應(yīng),，生成銅和二氧化碳： 2CuO+C ［實驗探究］木炭還原氧化銅 原理：C+2CuO
裝置：鐵架臺,、大試管、酒精燈（用高錳酸鉀制氧氣的裝置）,。 實驗步驟：①按(上圖)從下到上安裝好儀器,，試管口略向下傾斜。②將木炭粉和黑色氧化銅分別充分烘干后,，按一定的質(zhì)量比稱取兩種黑色粉末,。放入研缽中反復(fù)研碎、混勻,。③用藥匙或小紙槽將黑色混合物放進試管底部,，塞上帶有橡皮塞的直角玻璃導(dǎo)管，玻璃導(dǎo)管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的試管中,。④點燃酒精燈,，先預(yù)熱試管，然后集中在盛有混合粉末處加強熱,。幾分鐘后,，可觀察到澄清石灰水變渾濁。⑤拔下橡皮塞,，熄滅酒精燈,，待試管自然冷卻后，將試管中的混合物倒在一張白紙上,。⑥混合粉末中有紅色的單質(zhì)銅生成,。 現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色固體，放出的氣體能使澄清石灰水變渾濁,。 要點提示 ?、僭嚬芸诼韵蛳聝A斜。 ②實驗結(jié)束先從澄清石灰水中拿出導(dǎo)管再停止加熱,。 ③待試管冷卻后再把試管中的紅色固體倒出來,，防止生成的銅再被氧化； ④用酒精燈加熱時可用網(wǎng)罩提升溫度,，也可用酒精噴燈加熱,。 氧化銅與碳的配比：由化學(xué)方程式計算，氧化銅與碳的質(zhì)量比應(yīng)當(dāng)是13∶1,，在實際操作中,，氧化銅粉與炭粉的質(zhì)量比控制在(9～13)∶1的范圍內(nèi)效果較好。 （2）木炭還原氧化鐵 2Fe2O3+3C 三,、還原反應(yīng) 含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)叫做還原反應(yīng),。含氧化合物提供氧的性質(zhì)叫做氧化性，含氧化合物是氧化劑,；奪取含氧化合物中氧的物質(zhì)是還原劑,，它的這種性質(zhì)叫做還原性。用于冶金工業(yè),，如3C+2Fe2O3 要點提示 ?、傺趸瘎┖秃瓦€原劑描述的對象是反應(yīng)物,，還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)描述的是反應(yīng)過程，氧化劑具有氧化性,，還原劑具有還原性,。如：反應(yīng)2CuO+C 氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅,，氧化銅被還原發(fā)生了還原反應(yīng),。木碳得到氧變成二氧化碳，木碳被氧化發(fā)生了氧化反應(yīng),。木炭使氧化銅還原為銅,，木炭具有還原性，是一種還原劑,。氧化銅能使木炭氧化為二氧化碳,，那么氧化銅具有氧化性，在這個反應(yīng)中是還原劑,。 關(guān)于氧化反應(yīng),、還原反應(yīng)、氧化劑,、還原劑的判斷,，可以根據(jù)下面的韻語： 得氧氧化，失氧還原,；要是問劑,，恰恰相反。 ②氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時發(fā)生,，不可能在一個反應(yīng)中,，只有物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，沒有物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng),。也就是說在同一反應(yīng)中,，有氧化劑，也有還原劑,。 問題·思路·探究 問題1：吸附（作用）是物理變化還是化學(xué)變化,？ 思路:吸附是各種固體表面都有的性質(zhì)。一定質(zhì)量的吸附劑,，吸附能力的大小決定于其表面積的大小,，表面積越大，吸附能力越強,。被吸附的氣體物質(zhì)的分子越大（半徑越大）——相對分子質(zhì)量越大,，沸點越高，越易被吸附,。 探究:木炭和活性炭的吸附是將被吸附物（有色液體,、氣體,、有毒氣體等）吸在表面（細(xì)管道內(nèi)），這個變化并沒有新物質(zhì)生成,，因此是物理變化,。由于活性炭是將木炭在隔絕空氣的條件下，通過水蒸氣氣流加強熱得到的,，所以管道更為疏通，因而吸附性強于木炭,。 問題2：同一種元素可以組成不同的單質(zhì)嗎,？ 思路：由于同一種元素可以組成不同種單質(zhì)，元素已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了109種,，那么單質(zhì)的種類就要更多了,。注意元素和單質(zhì)是不同的概念，單質(zhì)一定是由同一種元素組成的,，但一種元素不一定只形成一種單質(zhì),。 探究：同一種元素不僅能夠組成一種單質(zhì)，有的還能組成多種單質(zhì),，如碳元素可組成金剛石,、石墨、C60等幾種單質(zhì),；磷元素可組成紅磷,、白磷等單質(zhì)；氧元素可組成氧氣,、臭氧等單質(zhì),。 典題·熱題·新題 例1：碳元素有金剛石、石墨和無定形碳等多種單質(zhì),，下列關(guān)于碳單質(zhì)的敘述正確的是（ ?。?/span> A.都是黑色固體 B.碳原子的排列方式都相同 C.在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳 D.都能使紅墨水褪色 思路解析：金剛石是無色透明的，所以A選項不對,；這幾種物質(zhì)正是因為碳原子排列方式不同所以結(jié)構(gòu)不同,，是不同的物質(zhì)，所以B選項錯,；金剛石,、石墨和無定形碳都是碳元素形成的單質(zhì)，其燃燒產(chǎn)物相同,，都是二氧化碳,；這三種物質(zhì)中，只有無定形碳是疏松多孔的物質(zhì),，具有吸附性,，能使紅墨水褪色,，所以D選項錯。 答案：C 深化升華 該題考查了對同種元素可以組成不同單質(zhì)的理解,，進一步提高了對組成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),、性質(zhì)決定用途基本原理的認(rèn)識。金剛石,、石墨和無定形碳等單質(zhì)都是由碳元素組成的,，雖組成元素完全一樣，但因結(jié)構(gòu)不同,又是完全不同的幾種物質(zhì),，性質(zhì)差別很大,。如金剛石無色透明、硬度極大,、不導(dǎo)電,，石墨呈灰黑色、質(zhì)軟,、具有良好的導(dǎo)電性,，木炭、活性炭有較強的吸附性等,，用途也各不相同,。 例2：1985年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的C60分子是由60個碳原子構(gòu)成的，它的形狀像足球（圖C）,，因此又叫足球烯,。1991年科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)一種碳的單質(zhì)——碳納米管，它是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的管狀大分子（圖D）,。圖A,、圖B分別是金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中小黑點均代表碳原子,。 思路解析：由于碳原子排列方式的不同,，導(dǎo)致它們的物理性質(zhì)有較大差異。金剛石,、石墨,、足球烯、碳納米管都是由碳原子構(gòu)成的碳單質(zhì),，它們的化學(xué)性質(zhì)（常溫下穩(wěn)定性,、可燃性、還原性）是相同的,，而且由于碳原子的最外層電子數(shù)為4,，常溫下不易得失電子，決定了這些碳單質(zhì)在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定。證明足球烯和碳鈉米管都是由碳元素組成的,，首先利用其可燃性說明其含有碳元素,，其次通過定量測定證明其只含碳元素。 答案：（1）碳原子的排列方式不同,。（2）不活潑,，因為碳原子的最外層電子數(shù)為4，常溫下不易得失電子,。（3）將足球烯放在充滿氧氣的密閉容器里使之燃燒,，測定其生成物是二氧化碳，且二氧化碳里所含碳的質(zhì)量等于燃燒前后足球烯減少的質(zhì)量,。 分析題目時應(yīng)將足球烯和碳納米管的結(jié)構(gòu),、性質(zhì)與金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相聯(lián)系,。例3：據(jù)《美國化學(xué)雜志》報道，中國科學(xué)家以二氧化碳為碳源,，金屬鈉為還原劑,，在470 ℃、80 MPa下合成出金剛石,，具有深遠(yuǎn)意義,。下列說法不正確的是 …（ ） A.由二氧化碳合成金剛石是化學(xué)變化 B.金剛石是碳的一種同位素 C.鈉被氧化最終生成碳酸鈉 D.金剛石中只含有非極性共價鍵 思路解析：判斷過程屬于物理變化還是化學(xué)變化的關(guān)鍵是看是否產(chǎn)生新的物質(zhì),，由二氧化碳合成金剛石產(chǎn)生新的物質(zhì)屬于化學(xué)變化,，金剛石是一種單質(zhì)而不是元素。 答案：B 深化升華 此題綜合性較強,，考查的知識點較多,，既有概念方面的問題，又有化學(xué)性質(zhì)方面的問題,，如鈉被氧化最終生成碳酸鈉,，還有理論方面的問題，如共價鍵,。只要這些基本知識比較扎實,，此問題不難解決。 例4：水煤氣廠生產(chǎn)煤氣,，將水加熱成蒸氣,，通過赤熱的碳，得到氫氣和一氧化碳,。王老師為了說明其化學(xué)原理,，畫出了如圖所示的卡通片，其中A圖表示 （物質(zhì)），是 劑,；B圖表示 （物質(zhì)）,，是 劑；寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 ,。
A B 思路解析：根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理,，氧化劑給出氧原子，還原劑得到氧原子,，從反應(yīng)H2O+C 答案：H2O 氧化 C 還原 H2O+C 深化升華 本題首先要學(xué)會讀圖片,，根據(jù)圖片提供的信息,，給出氧原子的應(yīng)該是水，得到氧原子的應(yīng)該是碳,。 |
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