单元概述
碳和碳的化合物（氧化物）是物质世界中最庞大的家族，它们在工农业生产中起着至关重要的作用。通过本单元的学习，我们将了解碳单质的组成、结构和物理性质，了解金刚石、石墨和C60的应用，激发探究物质世界奥秘的热情；认识二氧化碳的性质和制备方法，掌握二氧化碳气体制备的基本实验操作，培养基本实验能力，掌握通过实验学习物质基本性质的一般方法，培养学习兴趣；了解一氧化碳和二氧化碳的组成、性质和差异，把握一氧化碳和二氧化碳的检验方法，通过对比，了解二者的相同点和不同点。
课题1 金刚石、石墨和C60
自主梳理
一、碳的单质
1.同一种元素可以组成不同的单质
金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于___________________不同，因此它们的____________________有很大差异。
2.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途
金刚石石墨C60
物理性质外观无色透明正八面体形状的固体深灰色细鳞片状固体形似足球，这种足球状的碳分子很稳定
光泽加工琢磨后有夺目光泽有金属光泽
硬度最硬（天然存在）很软
导电性不导电优良的导电性
用途刻刀、钻石、钻头铅笔芯、电极、润滑剂制备新材料、制作新器件等
3.木炭、活性炭的吸附性
木炭、活性炭、炭黑、焦炭等物质都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。由于木炭和活性炭都具有__________________的结构，因此它们都具有较强的_________________能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。
4.物质的结构、性质、用途之间的关系
物质的组成结构 物质的性质 物质的用途
1.答案:碳原子的排列方式 物理性质
3.答案:疏松多孔 吸附
二、碳的化学性质
1.稳定性
常温下，碳受日光照射或跟空气、水分接触，都________________发生变化。但是随着温度的升高，碳的活动性大大增强，在高温下，碳能够跟很多物质起反应。
2.可燃性
氧气充足时：____________________________(写化学方程式)。
氧气不足时：________________（写化学方程式），用煤生炉子，燃烧不旺时就会发生这一反应。
3.还原性
(1)与非金属氧化物反应，如：__________________________(写化学方程式)，煤炉中经常发生这一反应。
(2)与金属氧化物反应，如与氧化铜、氧化铁、氧化铝等的反应。
木炭还原氧化铜的反应原理：__________________________________。
现象：黑色粉末变成______________固体，放出的气体能____________________________。
装置：用高锰酸钾制氧气的装置。
（3）还原反应：含氧化合物里的氧______________叫做还原反应。含氧化合物提供氧的性质叫做______________，含氧化合物是______________；夺取含氧化合物中氧的物质是______________，它的这种性质叫做______________。
1.答案:不容易
2.答案:C+O2 CO2 2C+O2 2CO
3.答案:(1)C+CO2 2CO
（2）C+2CuO 2Cu+CO2↑ 红色 使澄清石灰水变浑浊
（3）被夺去的反应 氧化性 氧化剂 还原剂还原性
师生互动
一、同种元素组成的不同单质
探究：同一种元素不仅能够组成一种单质，有的还能组成多种单质，如碳元素可组成金刚石、石墨、C60等几种单质；磷元素可组成红磷、白磷等单质；氧元素可组成氧气、臭氧等单质。元素和单质是不同的概念，单质一定是由同一种元素组成的，但一种元素不一定只形成一种单质。
【例题1】据报道，科学家已经研制出世界上最薄的材料――碳膜片，其厚度只有一根头发的二十万分之一。如图所示，这种碳膜片状如蜂巢，是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成，下列有关碳膜片的说法中，正确的是（ ）
A.碳膜片属于单质
B.碳膜片与C60是同一种物质
C.碳膜片属于人工合成的有机高分子材料（属于化合物）
D.碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物不同
解析:碳膜片是由碳元素（只一种）组成的，属于碳单质；C60形状似足球，俗称“足球烯”，显然碳膜片与C60不是同一种物质；有机高分子材料属于化合物，而碳膜片则属于单质；由于碳膜片只由碳元素组成，完全燃烧的产物只有二氧化碳，故与碳在氧气中完全燃烧的产物相同。
答案：A
绿色通道:该题考查了同学们对同种元素可以组成不同单质的理解。同种元素可组成不同单质，主要是由于其内部原子排列方式不同所致。
针对训练:
1.碳元素有金刚石、石墨和无定形碳等多种单质，下列关于碳单质的叙述正确的是（ ）
A.都是黑色固体
B.碳原子的排列方式都相同
C.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
D.都能使红墨水褪色
答案:C 解析：金刚石、石墨和无定形碳等单质都是由碳元素组成的，虽组成元素完全一样，但又是完全不同的几种物质，物理性质差别很大。如金刚石无色透明、硬度极大、不导电，石墨呈灰黑色、质软、具有良好的导电性，木炭、活性炭有较强的吸附性等，用途也各不相同。
2.下面是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。
（1）在物质甲的结构中，每个碳原子最多连有_________________个碳原子。
（2）根据乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感的特点，写出它的一种用途________________。
（3）图中物质丙的化学式为C60，已知硅的一种单质也有与物质丙相同的原子数和类似的结构，有科学家尝试把物质丙的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中，反应形成一种新型分子，该分子的化学式为________________________________。
解析：（1）从图中不难看出，每个碳原子最多连有4个碳原子。（2）有滑腻感，可作润滑剂或铅笔芯原料。（3）根据题目所给信息，把物质丙的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中，形成新型分子的化学式应为 Si60C60。
答案：（1） 4 （2）用作铅笔芯原料 （3）Si60C60
二、氧化还原反应
探究：氧化还原反应是中学化学的一个难点，特别是同学们在分析氧化剂、还原剂、氧化性、还原性时容易产生混淆。
从得失氧的反应观点讲：
（1）氧化反应、还原反应。物质与氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应。
（2）氧化剂、还原剂。在反应中，供给氧的物质叫氧化剂，得氧的物质叫还原剂。
（3）氧化性、还原性。在反应中，供给氧的物质所具有的性质叫氧化性，夺取氧的物质所具有的性质叫还原性。
实例：
【例题2】近年我国科学家将二氧化碳和金属钠在一定条件下发生反应，制得金刚石，同时生成了碳酸钠，下列说法中错误的是（ ）
A.二氧化碳转化成金刚石是化学变化
B.金刚石是碳的一种同素异形体
C.金属钠在反应中由游离态转变为化合态
D.该反应不是氧化还原反应
解析：二氧化碳和金属钠在一定条件下发生反应的化学方程式为4Na+3CO2====2Na2CO3+C，在该反应中金属钠得氧发生氧化反应，二氧化碳失氧发生还原反应，故该反应为氧化还原反应。
答案：D
绿色通道:初中化学判断氧化还原反应是从得氧和失氧的角度，得氧的物质发生氧化反应，作还原剂，失氧的物质发生还原反应，作氧化剂。
针对训练:
(1)写出仪器的名称：a________________，b.__ ______________。
(2)根据要求填表：
实验A装置B装置
实验一：实验室制取并测定氧气的体积化学方程式：____________
反应的基本类型是_________B中要盛满____________，同时还应该连接一个________
实验二：碳还原氧化铜(酒精灯换成酒精喷灯)化学方程式：
____________________
还原剂是______________B中盛有一定量的澄清的石灰水，其作用是__________
(3)上述两实验中，B装置与A装置连接方式是否相同？如有不同,请说明不同之处：________________________。
解析：用高锰酸钾（或氯酸钾和二氧化锰）制取氧气的反应类型为分解反应。碳还原氧化铜的还原剂是碳，写化学方程式时要注明反应条件是高温，生成的CO2加“↑”。实验一B中装满水同时还要用量筒测定从瓶中流出水的体积；实验二B中的澄清石灰水用来检验产物是否是二氧化碳；实验一B中的f与c连接目的是将广口瓶中的水排出，实验二B中的e与c连接目的是使生成的气体与澄清的石灰水充分反应。