碳单质的性质与用途
碳的单质及用途
碳的单质及用途碳是一种非金属元素，是地壳中含量最多的元素之一。
它具有多种形态和性质，主要有石墨、金刚石和富勒烯等。
碳的单质具有广泛的用途，下面我将详细介绍。
首先是石墨。
石墨是由碳原子通过共价键形成的层状结构。
石墨的结构使得其具有许多特殊性质，广泛应用于各种领域。
首先是铅笔芯。
铅笔芯由黏土和石墨混合而成，而石墨的涂鸦效果和可调整的硬度使得铅笔成为许多人首选的书写工具。
此外，石墨还用于制造石墨电极。
石墨电极是一种重要的电极材料，广泛应用于电化学工业、冶金工业和炉窑等高温工艺中。
石墨还广泛用于电池、润滑剂、陶瓷材料、石墨纤维等领域。
其次是金刚石。
金刚石是由碳原子形成的均匀、立方晶系的晶体结构。
金刚石是地球上最坚硬的物质之一，具有高热导性、高耐磨性和高抗腐蚀性等特点。
因此金刚石具有广泛的应用领域。
首先是工业中的切削和磨削工具。
金刚石可以用于制造高速度、高效率的切削工具，如钻头、刀片和磨削轮等。
其次是研磨材料。
金刚石研磨材料具有高硬度和耐磨性，广泛应用于研磨、抛光、打磨等工业领域。
此外，金刚石还用于石油勘探、石英加工、光学设备等领域。
最后是富勒烯。
富勒烯是由碳原子形成的球形、管状或半管状的分子。
富勒烯具有独特的结构和性质，使得其在许多领域具有重要的应用前景。
首先是材料科学领域。
富勒烯可以制备出具有特殊性质的材料，如超导材料、导电材料、光催化材料等。
其次是生物医学领域。
富勒烯可以用作药物载体、抗氧化剂和生物标记物等。
此外，富勒烯还可以应用于储氢材料、润滑剂、催化剂等领域。
除了以上提到的石墨、金刚石和富勒烯，碳的单质还具有其他重要的用途。
例如，活性炭是一种碳的吸附剂，具有很强的吸附能力，常用于净化空气和水。
炭黑是一种黑色微粒，由高温裂解烟气得到，广泛应用于橡胶、塑料、油墨等工业中。
碳纳米管是由碳原子形成的纳米管状结构，具有优异的力学性能和导电性能，是新一代纳米材料，可应用于电子器件、传感器、储能装置等领域。
综上所述，碳的单质具有广泛的用途。
碳单质的性质及用途
碳单质的性质及用途（一）、认识考点1．碳的几种单质金刚石：无色透明、正八面体；几乎不导电；天然存在的最硬的物质；作钻石、切割玻璃，钻头石墨：深灰不透明细鳞片状；导电性良好；最软的矿物质之一；作铅笔芯、电极、高温润滑剂×C60：形似足球；几乎不导电；质脆；2.木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此他们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等3.碳的几种单质它们物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
即结构不同。
4.碳单质的化学性质常温下，碳单质化学性质稳定，几乎与所有物质都不发生化学反应。
但在高温下可以与许多物质发生反应。
可燃性：——作燃料O2充足：C+ O2 CO2（CO2无毒但可使人窒息而死）O2不足：2C+ O2 2CO （有毒，可与人体内的血红蛋白结合导致中毒而死）还原性：——冶炼金属如： C+2CuO 2Cu+CO2（现象：黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生）CO2+C 2CO（吸热反应）（二）、考点解读1.通过给出常见的碳单质考查碳的化学性质及用途的判断例1 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，下列说法中正确的是（B）A．它们是同一种物质 B.它们碳原子的排列方式不同 C.它们的化学性质不同 D.它们的物理性质相同2．通过创设情境考查碳单质化学性质的应用例2 齐白石的<<松柏高立图篆书四言联>>于2011年以4.255亿人民币拍出。
其画用的墨汁主要成分就是炭黑，它能使字画很长时间不褪色。
这是因为炭黑具有（C）A.可燃性B.还原性C.稳定性D.吸附性3．通过给出碳单质粒子结构示意图考查其性质与应用例3 金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图如下所示，下列关于这四种物质的说法中正确的是（D）A.都是黑色固体B.都质软可作润滑剂C.碳原子的排列方式都相同D.在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳（二）、考点演练1．生产及日常生活中接触的下列物质中，硬度最大的是（）A.金刚石B.石墨C.钢D.焦炭2．石墨炸弹爆炸时，能在几百米范围内撒下大量的石墨纷纷纤维，造成输电线、电厂设备损坏。
第六单元 碳和碳的氧化物(复习课件)-2023年中考化学一轮大单元复习
石灰水 __澄__清__石__灰___水__变__浑__浊___的是CO2 通入紫色 __无__明__显__现___象_______的是CO；
石蕊溶液 __使__紫__色__石___蕊__溶__液__变__红_的是CO2
化学方程式 Ca(OH)2＋CO2 = CaCO3↓＋H2O H2O＋CO2 = H2CO3
制碳素墨水
考点一、碳单质的性质和用途
（3）还原性
C＋2CuO 高温 2Cu＋CO2↑
黑色
红色
3C＋2Fe2O3 高温 4Fe＋3CO2↑
砖红色、
黑色
红棕色
C+CO2 高温 2CO
用途：冶炼金属（炼铁）
教材母题
人教版P112
1.金刚石、石墨和C60都是由_碳___元素组成的单质。
2.根据下列物质的性质，写出其对应的一种或几种用途: (1)金刚石的硬度很大:做___钻__头___ (2)石墨的导电性能好:_做___电__极__ (3)活性炭的吸附性强:__做__冰__箱___除__味__剂_
(1)金刚石
a.天然存在最__硬___的物质
立体网状结构 裁玻璃
切割大理石 加工坚硬的金属 钻探机的钻头
b.无色透明、正八面体
钻石饰品
考点一、碳单质的性质和用途
(2)石墨
a.深灰色、质软，有滑腻感 b.优良的_导__电___性
平面层状的结构 铅笔芯 高温润滑剂 制作电极
(3)C60
C60由60个碳原子构成的一个分子
2. （2021·广州）金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下
列说法正确的是（ C ）
A. 构成金刚石和石墨的原子大小不同 B. 金刚石和石墨中原子排列方式相同 C. 1 g金刚石和1 g石墨所含原子数相同 D. 金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
碳与碳的化合物知识点
1、碳的单质（金刚石、石墨）的物理性质和用途金刚石石墨外观无色透明正八面体状晶体深灰色磷片状固体光泽加工琢磨后有光泽略有金属光泽硬度最硬软导电性无良好导热性无良好用途钻探机钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等注：由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。
2CO2CO物理性质无色、无味气体，可溶于水，密度比空气大，干冰易吸热升华。
无色无味气体，难溶于水，密度与空气接近，略小于空气密度。
化学性质可燃性一般情况下既不能燃烧，也不支持燃烧。
有可燃性2CO+O22CO2还原性没有还原性，有较弱的氧化性C+CO22CO有还原性CO+CuO Cu+CO2与水反应与水反应CO2+H2O===H2CO3不能与水反应与石灰水的反应与石灰水反应CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O不能与石灰水反应毒性无毒有剧毒主要用途可制汽水，作制冷剂，灭火，气体肥料。
可作气体燃料和冶金工业的还原剂。
注：由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
C CO相似点都具有可燃性、还原性，常用作燃料和作还原剂冶炼金属不同点属于固体单质，常温下具有稳定性属于气体化合物，具有毒性4、实验室制取二氧化碳时需注意的几个问题（1）正确选择制取二氧化碳的药品实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸。
不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸，不用碳酸钠、纯净碳酸钙代替大理石或石灰石（要会分析原因）。
原因：①用大理石或石灰石跟稀盐酸反应，速度适中，便于收集CO2气体；大理石或石灰石原料价低易得。
②不用稀硫酸与大理石反应的理由：刚开始二者反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石的表面，阻止了酸与大理石的接触，使反应不能持续进行下去。
③不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发出HCl气体，会使生成的CO2中混有HCl气体，使制得的CO2不纯。
④不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石（或石灰石）是因为它们与稀盐酸反应速度太快，很难控制，且药品价格比石灰石要贵（成本较高）。
考点19 碳的几种单质-备战2022年中考化学一轮复习考点帮(解析版)
考点19 碳的几种单质命题趋势碳单质在中考中会结合碳单质的化学式或分子模型,考查微观构成和宏观组成及各种碳单质的物理性质及其用途之间的关系。
在实验探究题和图框推断题中考查木炭还原氧化铜的反应原理或通过反应物的特点及实验现象推导反应。
主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。
涉及的命题点有：①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
考查重点1. 单质碳的性质；②碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途。
重点考向考向一、碳单质的物理性质和用途1. 金刚石、石墨和C 60名称金刚石石墨C60结构模型色、态、形无色透明、正八面体形状的固体深灰色、有金属光泽而不透明的细鳞片状固体形状似足球，又叫足球烯硬度天然存在的最硬的物质质软，有滑腻感导电性不导电具有良好的导电性常温下不导电用途用作钻探机钻头、玻璃刀头、装饰品制铅笔、用作电极材料、润滑剂等有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学2. 木炭、活性炭、焦炭和炭黑木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质的主要成分都是碳单质，它们的结构与石墨类似。
①木炭：具有疏松多孔的结构，有吸附性，常用于吸附色素和异味。
②活性炭：用于防毒面具、制糖、吸附色素和异味。
③焦炭：用于冶金工业。
④炭黑：常用于制造墨、油漆、颜料等。
易错警示C60由分子构成，C60可以表示一个C60分子，每个分子由60个碳原子构成。
知识拓展同素异形体同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。
同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40摄氏度，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷（如制品不纯时可含少量黄磷，可致黄磷中毒，经常吸入红磷尘，可引起慢性磷中毒，遇明火、高热、摩擦、撞击有引起燃烧的危险，与溴混合能发生燃烧，与大多数氧化剂如氯酸盐、硝酸盐、高氯酸盐或高锰酸盐等组成爆炸性能十分敏感的化合物，燃烧时放出有毒的刺激性烟雾。
组成燃料的主要元素——碳
组成燃料的主要元素——碳组成燃料的主要元素——碳【学习⽬标】1.了解⾦刚⽯和⽯墨的物理性质和主要⽤途；知道⽊炭、活性炭的吸附性。
2.知道碳单质的化学性质，掌握碳跟氧⽓的反应。
3.知道不同元素可以组成不同的物质，同⼀种元素也可以组成不同物质。
4.了解⼀氧化碳的物理性质和化学性质。
【要点梳理】要点⼀、碳的单质1.同⼀种元素可以组成不同的单质：⾦刚⽯、⽯墨都是由碳元素组成的单质，但是由于碳原⼦排列⽅式不同，即结构不同，因此它们的性质存在着差异。
⾦刚⽯的结构⽯墨的结构2.⾦刚⽯3.⽊炭、活性炭、焦炭、炭⿊等物质都是由⽯墨的微⼩晶粒和少量杂质构成的，所以从严格的意义上来说它们还不是碳的单质（被称为⽆定形碳）。
由于⽊炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能⼒，可以吸附毒⽓、⾊素以及有异味的物质等。
⽊炭和活性炭有吸附性，所以它们在制糖⼯业、⾷品⼯业、防毒⾯具制作等⽅⾯有重要的应⽤，炭⿊在常温时⾮常稳定，⽤炭⿊墨汁所绘的画和书写的字经久不变⾊。
【要点诠释】1.⾦刚⽯和⽯墨在⼀定条件下可以相互转化，这个转化过程发⽣了化学变化。
2.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。
3.由于⽊炭疏松多孔，有很⼤的表⾯积，因此它具有吸附性，活性炭的吸附性⽐⽊炭更强。
吸附作⽤是将⽓体或溶液⾥的微⼩粒⼦吸附在固体表⾯，没有⽣成新物质，属于物理变化。
4.“碳”和“炭”的区别：“碳”是元素的名称，是核电荷数为6的⼀类原⼦的总称。
⽐如碳元素、碳单质、含碳化合物、⼀氧化碳等，这⼉不能⽤“炭”。
⽽“炭”指的是具体物质，它表⽰由碳元素组成的某种单质——⽊炭、活性炭、焦炭等。
⼀般在未指明具体单质时，习惯上⽤碳，如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。
要点⼆、碳的化学性质1.稳定性：在常温下，碳的化学性质不活泼。
在⾼温下，碳能够与很多物质起反应。
2.可燃性（碳与氧⽓反应）：（1）当氧⽓充⾜时，碳完全燃烧，⽣成⼆氧化碳，同时放出⼤量的热。
碳单质的化学性质
碳单质的化学性质
1：碳的单质有3个
金刚石，石墨，C60。
2：物理性质和用途。
钻石:自然界中最坚硬的物质，具有八面体结构。
它通常用于制造钻头、切割玻璃和大理石。
石墨:层状结构，质软，导电性好，可用作电极、电刷和润滑剂。
金刚石和石墨的元素组成相同，物理性质不同(由于碳原子排列不同)，化学性质相似。
3：碳单质的化学性质
稳定性:常温下不易与其他物质发生反应，如用碳素笔书写重要文件；古代字画可以保存几千年。
可燃性:无论是金刚石还是石墨，完全燃烧可以产生二氧化碳，不完全燃烧可以产生一氧化碳。
还原性：可以将金属氧化物还原成金属单质。
C+CuO提现碳的还原性，实验现象：黑色固体逐渐变成红色，生成能使澄清石灰水变混浊。
（在初中学习中，不详细讲还原性和氧化性，只说提供氧元素的为氧化剂，抢夺氧元素的为还原剂，完全为了便于理解。
）
4.有两个容易出错的地方。
第一，金刚石、石墨和碳60的相互转化是化学变化，不是物理变化。
第二，碳60是由分子组成的，不是原子。
金刚石和石墨是由原子构成的。
初中化学碳单质的用处教案
初中化学碳单质的用处教案
一、目标：通过学习，使学生了解碳单质的性质及用途。
二、重难点：学习碳单质的性质及用途。
三、教学过程：
1. 导入（5分钟）：
通过简单的实验或现象引入碳单质的话题，引起学生的兴趣和好奇心。
2. 学习碳单质的性质（10分钟）：
讲解碳单质的性质，如硬度大、导电性能好、熔点高等。
请学生跟随教师一起进行一些简单的实验，观察碳单质的性质。
3. 讨论碳单质的用途（15分钟）：
与学生探讨碳单质在日常生活中的应用，如铅笔芯、电极、石墨材料等。
请学生列出碳单质的用途，并找到相关的实例来加以说明。
4. 课堂练习（10分钟）：
设计一些小练习，让学生巩固碳单质的用途。
5. 总结（5分钟）：
总结本节课的重点内容，再次强调碳单质在生活中的重要性，并鼓励学生在学习中关注生活中的应用。
四、作业布置：
布置作业：让学生通过自己的观察和思考，找出更多碳单质在生活中的应用，并写成小短文。
五、教学反思：
要引导学生从知识和实践中去认识碳单质的用途，培养学生的观察和实践能力，帮助学生将科学知识与生活实践相结合。
中考化学微专题考点详解：专题02 碳和碳的氧化物(学生版)
专题02 碳和碳的氧化物碳单质的性质及用途考查形式主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。
考查的知识点有:①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
1.碳单质的物理性质和用途石墨C60无定形碳主要有活性炭、木炭具有强烈的吸附性（脱色、吸附异味、吸附毒气），活性炭多用于防毒面具，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
2.碳的化学性质常温下性质稳定；可燃性：碳在加热条件下，具有可燃性——与H2、CO的性质相似。
碳在氧气中充分燃烧：C + O 2 =====点燃 CO 2 ;不充分燃烧：2C + O 2=====点燃2CO还原性：C+ 2CuO =====高温 2Cu + CO 2↑现象：黑色粉末逐渐变成红色，石灰水变浑浊。
3C+ 2Fe 2O 3 =====高温 4Fe + 3CO 2↑ 2C+ Fe 3O 4 =====高温 3Fe + 2CO 2↑木炭还原氧化铜 实验装置图：实验现象：澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色；实验注意事项：在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
1.（2022广西贺州中考）下列物质中，硬度最大的是（ ）A. C 60B. 活性炭C. 石墨D. 金刚石2．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B 铅笔，铅笔芯中含有石墨。
下列属于石墨化学性质的是（ ）A ．金属光泽B ．质软C ．导电性D ．可燃性3.（2022湖南长沙中考）“碳家族”的成员很多，用途很广。
下列说法正确的是（ ）A. 石墨不具有导电性B. C 60单质是由碳原子直接构成的C. 活性炭具有吸附性D. 金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同规律总结：物质的组成、结构决定反映物质的性质决定反映物质的用途。
中考化学总复习经典讲义：碳的单质及二氧化碳和一氧化碳的对比(提高) 知识讲解
中考总复习：碳的单质及二氧化碳和一氧化碳的对比（提高）【考纲要求】1.掌握碳的化学性质：可燃性和还原性；知道金刚石、石墨等碳单质的物理性质和用途。
2.掌握二氧化碳的性质和用途；掌握一氧化碳的化学性质：可燃性和还原性及毒性等。
3.掌握单质碳、碳的化合物之间的转化关系。
【知识网络】【考点梳理】考点一、碳单质(金刚石、石墨)的物理性质和用途比较对比项目 金刚石石墨外 观 无色透明正八面体形状固体深灰色细磷片状固体 光 泽 加工琢磨后有光泽 略有金属光泽硬 度 自然界最硬软 导电性 无 良好 导热性 良好良好用 途钻探机钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等要点诠释：1.由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。
2.炭和碳不同。
碳是指碳元素，是“核电荷数为6的同一类原子的总称”，有广泛、概括的含义，并不具体指某种物质；炭是指具体的物质——由碳元素组成的单质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。
碳与炭不能混用。
3.木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力，可以吸附一些色素、有异味的物质，吸附过程属于物理变化，并非化学变化。
4.规律总结：物质的组成、结构垐垐?噲垐?决定反映物质的性质垐垐?噲垐?决定反映物质的用途。
考点二：CO 2和CO 性质及用途的比较（高清课堂《二氧化碳和一氧化碳》一）对比项目CO 2CO物理性质 无色无味气体，能溶于水，密度比空气大，干冰易升华无色无味气体，难溶于水，密度比空气略小化学性质可燃性 一般情况下既不能燃烧，也不支持燃烧有可燃性2CO+O 22CO 2还原性没有还原性，有较弱的氧化性有还原性C+CO22CO CO+CuO Cu+CO2与水反应与水反应CO2+H2O=H2CO3不能与水反应与石灰水的反应（碱）与石灰水反应CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O不能与石灰水反应毒性无毒有剧毒主要用途可制汽水，作制冷剂，灭火，气体肥料气体燃料、高炉炼铁对环境的影响造成温室效应污染空气要点诠释：1.由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
高中单质碳的化学性质知识点
高中单质碳的化学性质知识点高中单质碳是高中化学中一项很重要的知识点，它具有广泛的应用和重要性，常见的应用包括制造钢材、有机化学等。
本文将详细介绍高中单质碳的化学性质知识点。
1. 碳的物理性质单质碳是一种黑色固体，不溶于水，无味无色，硬度极高。
在自然界中，一般存在于煤、石墨、金刚石等物质中。
金刚石是所有矿物中最硬的物质，是碳原子以三维晶体形式排列而成的，通常用于制作刀具、钻头等。
2. 碳的化学性质碳的化学性质非常稳定，它不易于氧化和还原，但能够直接与氧气反应形成二氧化碳，并能与大部分非金属元素反应。
（1）碳与氧气的反应碳和氧气直接反应，形成二氧化碳。
例如：C + O2 → CO2（2）碳与二氧化硫的反应碳能够与二氧化硫反应，形成二氧化碳和硫：C + SO2 → CO2 + S（3）碳与氢气的反应碳和氢气的反应形成甲烷。
例如：C + 2H2 → CH4（4）碳与卤素的反应碳能够与卤素（氟、氯、溴、碘）反应，形成卤化物。
例如：C + 2F2 → CF4C + 2Cl2 → CC l4C + 2Br2 → CBr43. 碳与金属的反应碳能够与某些金属反应，通常情况下是以热力学的方式形成金属碳化物。
例如：C + SiO2 → SiC + 2COC + MnO → MnC + COC + 2FeO → Fe3C + CO以上反应都是在高温条件下进行的。
4. 碳的物理机械性质由于碳的硬度极高，因此广泛应用于制造工具、机械配件等。
除此之外，碳还具有一些光学性能，如金刚石的高折射率和分光性是其在高科技领域中广泛应用的原因。
5. 碳的有机化学性质碳与氢形成的化合物称为烃，烃类是有机化学的基础。
烃类根据分子中含有的碳原子个数不同，可分为烷、烯、炔等。
烷是由碳碳单键构成的分子，烯是由碳碳双键构成的分子，炔是由碳碳三键构成的分子。
例如，甲烷、乙烷、丙烷都是最简单的烷类烃，乙烯、丙烯是最简单的烯类烃，而乙炔是最简单的炔类烃。
高中单质碳的化学性质知识点
高中单质碳的化学性质知识点
高中单质碳的化学性质主要涉及以下几个方面的知识点：
1. 反应性：单质碳是一种非金属元素，它常常以固态石墨的形式存在。
石墨具有较高
的化学稳定性，不与大部分化学物质发生直接反应。
然而，高温下单质碳与氧气反应，生成二氧化碳，这是石墨的燃烧反应。
2. 氧化性：单质碳可以与氧气发生反应生成二氧化碳。
碳与氧气的反应通常需要较高
的温度，例如在空气中加热碳至800-1000°C以上时，就能发生燃烧反应。
3. 还原性：单质碳在高温下可以用作还原剂，可以与金属氧化物反应生成相应金属。
4. 与酸的反应：石墨会与浓硫酸反应生成二氧化硫和一氧化碳。
此外，浓硝酸和浓盐
酸对碳具有较强的氧化性。
5. 与碱的反应：单质碳在高温下可以与碱金属（如钾、钠）反应生成碱金属碳化物。
需要注意的是，单质碳的化学性质还包括与其他物质的反应，如与氢气、氮气、氯气
等的反应。
此外，炭与许多物质（如氢氟酸、氰化钠等）也可能引发反应，具体反应
性质视具体条件而定。
碳
深灰色，不透明的细鳞片状固体，有金属光泽。
用途：
用作润滑材料，制作 电极、铅笔芯等。高纯度 石墨可在核反应堆上作中 子减速剂。
金刚石和石墨的物理性质的比较
金刚石（ C ）
石墨（ C ）
色态 硬度
无色透明的正八 面形状固体
最硬
深灰色不透明的 细鳞片状固体
质很软
熔点
很高
很高
导电性 不导电
导电
金刚石、石墨、C60
和无定型炭
----碳的单质
同种元素可以组成不同的单质吗?
------可以!
金刚石、石墨和C60
都是由碳元素组成的单质。
一、碳单质的物理性质
1、金刚石 天然最硬的物质
结构和颜色：
纯净的金刚石是无色 透 明、正八面体形状的固体。
用
途
钻 石
钻 头
玻 璃 刀
2、石墨 天然最软的矿物之一
铅笔上的“B”是英文“Black”的第一个字母， 在铅笔中表示“软”；“H”是英文“Hard” 的第一个字母，在铅笔中表示“硬”。铅笔 为什么有软和硬的差别呢？这是因为石墨太 软，光用石墨做笔芯，既易断也易磨损，因 此，生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土 粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越 硬；粘土掺得越少，铅笔就越软。
为什么金刚石、石墨的物理性质差异很大呢？
金刚石网状结构
石墨是层状结构
物理性质差异很大的原因：
碳原子的排列方式不同。
3.C60
C60的一个是由60个碳原子构成的分子。形似 足球，称为足球烯，化学性质很稳定。
用途： 主要用作超导体。
４、无定形碳
木炭、焦炭、活性炭、炭黑
注意：“碳”和“炭”
碳单质知识点总结
碳单质知识点总结1. 碳单质的形态碳单质以不同的形态存在，其中最常见的包括金刚石、石墨和纳米碳材料。
金刚石是一种由碳原子组成的晶体结构，具有极高的硬度和热导率，因此被广泛用于工业领域的切削和磨削工具生产。
石墨则是由碳原子构成的层状结构，其层内的碳原子呈六角形排列，层间存在范德华力，导致石墨具有较好的导电性和润滑性。
纳米碳材料则是一类由碳原子构成的纳米尺度材料，包括纳米管、富勒烯和石墨烯等，它们具有优异的力学、电学和光学性质，因此受到广泛关注。
2. 碳单质的结构碳单质的结构与其形态密切相关，金刚石的结构是由碳原子通过共价键连接成三维晶格结构，每个碳原子与周围四个碳原子形成等边四面体结构，使得金刚石具有极高的硬度和密度。
石墨的结构则是由碳原子通过松散的层状结构连接而成，层内的碳原子之间通过共价键相连，层间则通过范德华力相连，使得石墨具有良好的导电性和润滑性。
纳米碳材料的结构也各具特点，纳米管是由碳原子卷曲而成的管状结构，富勒烯是由碳原子组成的球状结构，石墨烯则是由碳原子组成的二维层状结构，具有独特的电学和力学性质。
3. 碳单质的性质碳单质具有多种重要的物理和化学性质，其中最突出的包括硬度、导电性和化学稳定性。
金刚石具有极高的硬度和热导率，是目前已知的最坚硬的物质之一，因此在工业领域得到广泛应用。
石墨具有良好的导电性和润滑性，因此被广泛用作电极材料和润滑剂。
纳米碳材料具有独特的力学、电学和光学性质，具有广阔的应用前景。
此外，碳单质还具有较高的化学稳定性，能够在高温和腐蚀性环境下保持稳定。
4. 碳单质的应用碳单质具有广泛的应用前景，其中金刚石被广泛用于切削、磨削和抛光工具的生产，石墨则被广泛用作电极材料和润滑剂，纳米碳材料则在电子、光电子、催化和材料方面有着重要应用。
此外，碳单质还被用于生物医药、能源存储、环境修复等方面，具有广泛的应用前景。
总之，碳单质是一种重要的化学元素，具有多种形态和结构，以及重要的物理和化学性质。
碳单质常温下化学性质稳定的原因
碳单质常温下化学性质稳定的原因
碳是一种特殊的元素，其典型性质就是极强的化学稳定性。
碳单质常温下具有稳定的
化学性质，这主要是由于碳的结构和性质所赋予的。
首先，碳是一种半金属元素，它的电子层结构可以看作是一个完全填充的能量层，其中，2，4，6层有核电子，2层是半开层结构，可以慢慢结合其他原子，所以在常温下碳
可以稳定存在，不会分解。
其次，碳有四个电子，能形成各种化合物的大量的组合，能够
结合多种元素，比如氢，氧，氮，磷等等，形成其他物质，使其本身形成稳定的环境。
最后，碳的第二层的电子结构也与化学稳定有关，它有三个键的梯度变化，导致其化学稳定。
因此，由于上述原因，碳单质在常温下具有非常稳定的化学性质，它仅能在极高温度
下具有可以被调整的不稳定性。
因此，它在许多重要的生物物质中发挥着重要的作用，例
如DNA和多糖等。
而且，如果对碳的稳定性不理解，也可能导致许多有害的影响，例如持
续的污染，碳的不稳定性可能对污染物进行识别，从而增加了风险。
总之，碳单质具有丰富稳定性，其主要原因是其电子层结构，弥散梯度变化和本身的
结构。
由于碳在自然界中的重要性，一定要对其进行适当的保护，确保其问题不会对我们
环境产生重大影响。
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1.金刚石、石墨、活性炭、焦炭、炭黑、C60的性质与用途
碳的单质有金刚石、石墨、木炭、焦炭、活性炭等等，从晶体形态考虑，碳有两种同素异形体——石墨和金刚石。
平常所说的无定形碳如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等实际上也具有石墨的晶体结构，并不是真正的另一种晶体类型。
直到8O 年代中期，人类发现了富勒烯(Fullerene)，科学家进一步研究确认富勒烯是碳元素存在的第三种晶体形态，至此人类对碳的认识提高了一个新层次。
美国科学家Curl和Smalley教授及英国科学家Kroto教授为此荣获1996年诺贝尔化学奖。
金刚石：金刚石为无色透明固体，硬度10莫氏，熔点3550℃，沸点4827℃，密度3.51g/cm3，是天然存在的最硬的物质。
在温室下对所有化学试剂都显惰性，在氧气中燃烧温度为777℃，燃烧热为395.40KJ/mol。
透明的金刚石可以作宝石或钻石。
黑色和不透明的金刚石在工业上用以制钻头和切割金属、玻璃或矿石的工具。
金刚石粉是优良的研磨材料，可以制砂轮[1]。
石墨：石墨为灰黑色不透明固体，硬度1莫氏,熔点3652℃,沸点4827℃，密度2.2g/cm3，是电和热的良导体。
化学性质比金刚石稍活泼，在氧气中燃烧温度687℃,燃烧热为393.50KJ/mol。
石墨能被强氧化剂如浓HNO、NaCIO4和KMnO4等氧化为石墨氧化物。
石墨在工业上被大量地用于制造电极、坩埚、某些化工设备及高温热电偶，也可以作原子反应堆中的中子减速剂。
石墨粉可以作润滑剂、颜料和铅笔芯。
石墨能与许多金属生成碳化物，如青铜色的C8K[1]。
无定形碳：无定形碳大都为黑色不透明固体，物理性质各不相同。
化学性质比金刚石和石墨都稍活泼。
在高温下,除与O2及金属氧化物反应外,还与硫反应。
与某些金属反应，可得到碳化物。
(1)木炭一般是由木材、纤维在隔绝空气的条件下加热制得,主要用于冶金、吸附剂、黑色火药原料。
(2)焦炭若是由煤干馏得到的，其成分和机械性能不一；若是由沥青或天然气的蒸馏残渣碳化得到的产物成分一致。
焦炭主要用于冶金和化工原料。
(3)炭黑是由气态烃不完全燃烧制得。
它主要用作橡胶硬化的催化剂和橡胶的填料和制油墨。
(4)活性炭一般用于椰子壳、核桃壳、锯末粉等为原料干馏制是的粗炭,再用适量的氯化锌、氯化铵等盐类掺和或浸泡，并在一定温度上密闭加热制得。
活性炭由于多孔性而具有较大的内表面积，因而有较大的吸附能力。
它主要用于吸附剂。
富勒烯:是由碳原子所形成的一系列分子的总称,如C28、C32、C50、C90等等，其中1985年发现的C60是富勒烯系列全碳分子中的典型。
C60除了能发生简单的加成反应外。
还能与亲核试剂、自由基反应,同时也能发生各种环加成反应。
在此基础上还能形成三维的聚合物。
一些C60化合物具有光电性质和铁磁性质及良好的催化性能；在所得的聚合物材料中,一些是具有光限制作用的非线性光学材料和具有很好光电性质的材料；某些C60衍生物对爱滋病毒有明显的抑制作用，特别是通过各种碱金属、碱土金属对C60的掺杂,获得了一类崭新的有机化合物分子的超导体,此类超导体与二维氧化物高温超导体及一维有机超导体很不相同,它们是各向同性的三维超导体。
[1]
1
1.北京师范大学等校无机化学教研室．无机化学[M]北京:高等教育出版社，1981．
碳单质三种晶体形态与杂化轨道理论的关系：
杂化轨道理论认为：碳原子基态为 lS22S22Px12Py1,在原子键合的瞬间会发生跃迁：C(基态): lS22S22Px12Py1→C(激发态):1S22S12Px12Py12Pz1 。
其中,能级相近的2s 和2P轨道可以进行线性组合产生新轨道.这样经过杂化后的原子相互结合成分子时，原子中价电子的运动状态发生变化，电子云集聚和延伸在某个方向上，以便与其它原子的轨道更有效地重迭而形成稳固的化学键，使体系能量降低。
在金刚石中，C原子采用等性的SP3杂化，四个杂化轨道形状完全相同，只是空间取向不同．其角度分布的极大值分别指向四面体的四个顶点，具都是单电子轨道，每个碳原子都以SP3杂化轨道分别与相邻的四个碳原子形成共价单键。
键角为109.5°,构成四面体。
每个碳原子位于正四面体的中心,周围四个碳原子位于四个顶点,在空间构成连续的、坚固的骨架结构。
因此可以把整个晶体看成为一个巨大的分子,故金刚石是典型的网状原子晶体。
由于C—C键的键能大,所有的价电子都参与共价键的形成，晶体中没有自由电子存在,故金刚石硬度大,熔点高，不导电，化学性质稳定。
在石墨中，C原子是采用等性SP2杂化,三个SP2杂化轨道形状完全相同，空间取向不同。
每个碳原子上的三个单电子的SP2轨道分别与相邻的三个碳原子成键。
键角为120°,形成正六角形蜂巢状的平面层状结构。
而每个碳原子还有一个没参与杂化的单电子2P轨道,这些 P轨道都垂直于碳原子SP2杂化轨道构成的平面，互相平行，形成离域的大∏键。
这些∏电子可以在整个碳原子的平面上活动，而平面结构的层与层之间则靠范德华力结合，形成了片状的过渡型晶体。
故石墨质软(片层间的分子间作用力较弱)，熔点高（层内的共价键较牢固),有金属光泽,是电和热的良导体。
石墨化学性质不活泼。
[1]
活性炭的晶型具有石墨那样的精细结构，。
在活性炭的内部的原子或离子同它周围的原子或离子相互作用，价键力是饱和的，但是固体表面的原子或离子,有一部分暴露在外界空间。
每个碳原子上还有一个未成键的P轨道，价键力没有饱和，因此外来分子就会被活性炭表面吸引而浓集在表面上。
又因为活性炭是有很多表面积的多孔物质，所以活性炭具有很大的吸附能力。
[2]
C60是由60个碳原子所构成的球形32面体,即由12个五边形和20个六边形组成。
每个碳原子以SP2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连,剩余的P轨道在C60外围和内腔形成球面∏键,类似于石墨的离域∏电子,因而具有芳香性。
2
教学要求及方法：
1.理解碳单质的性质，并由性质推出用途。
学生能初步理解性质决定着用途。
2.碳单质的性质存在差异是由于结构不同，进而需要讲清杂化轨道理论，帮助
学生理解性质不同是由于结构存在差异。
3.通过这部分知识的讲解，学生形成结构决定性质，性质决定用途的观点。
1.大连工学院无机化学教研室.无机化学[M].北京:人民教育出版社.1978
2.戴树东,朱国辉.碳单质及其杂化轨道理论基础[J].漳州职业大学学报.2001。