试题-全国-2009_九年级化学金刚石、石墨和C60.rar

金刚石、石墨和C60一、碳的单质金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但三种单质中碳原子的排列方式不同，导致他们的物理性质和用途上存在比较大的差异。即：结构决定性质，性质决定用途。1．金刚石纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。金刚石是天然存在的最硬的物质。右图是金刚石的微观结构图，每一个小球代表一个碳原子，每个碳原子位于一个正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。这样的结构决定了金刚石的性质的稳定性。世界上最著名的金刚石产地在南部非洲。这个地区的金刚石常常存在死火山的喷井中。人们认为它们是在极高的温度和压强下慢慢地形成的。开采出来的金刚石并没有宝石的外形和光彩，通过切割和磨光等工艺才给它们以光耀的外形。习惯上人们常将加工过的称为钻石，而未加工过的称为金刚石。金刚石是最好的热导体。完整的金刚石单晶的导热性是银和铜的导热性的5倍（银和铜是最好的金属导体）。它的不导电性结合着它的优良的导热性使金刚石在半导体装置方面很有用。金刚石在普通溶剂中是不溶解的。人造金刚石与天然金刚石在化学上是完全等同的，但它们是在实验室中生产出来的。它们是在对石墨以及作为溶剂和催化剂的金属施以极高的压强（5500大气压）和高温（2000℃）约一天的时间后制得的。金刚石的硬度很大。它是碳的最密集的形式，密度大约是水的3.5倍。它的硬度（抗磨性）和密度都可以用它的结构来解释。由于它极高的硬度，金刚石被用于切割、钻孔和研磨。金刚石常被用来作为经久耐用的唱机针头。2．石墨石墨是深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质地很软，有滑腻感，在隔绝空气的条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐高温的矿物之一。右图是石墨的微观结构示意图。石墨晶体是层状结构。在每一层内，每个碳原子都和相邻的三个碳原子相连，六个碳原子排成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。层与层之间作用力较微弱，因此石墨的润滑性很好。自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。石墨的工业特性主要决定于它的结晶形态。结晶不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：（1）耐高温性；（2）导电、导热性；（3）化学稳定性；（4）可塑性；（5）抗热震性。石墨在工业上用途很广，用于制作冶炼上的高温坩埚，机械工业上的润滑剂，制作电极、电刷、电棒、碳管、铅笔芯以及电视涂料等。3．石墨与金刚石性质和用途上的差异：⑴利用金刚石硬度大、耐高温可作钻探机的钻头；利用硬度大，可作玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。⑵利用石墨是一种深灰色、质软的固体，可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做高温润滑剂。⑶石墨可导电，可以作电极，又耐高温可做高温电炉的电极。⑷利用石墨传热性能好，且耐高温，可做石墨坩埚。⑸利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。4．木炭、活性炭、焦炭、炭黑木炭、活性炭、焦炭及炭黑等都是由细小的石墨晶体和少量杂质组成。木炭是一种黑色多孔的固体。在隔绝空气的条件下加热木材，可以制得木炭。因为木炭具有疏松多孔的结构，表面积很大，能把气体或溶液中的一些物质吸附在它的表面，可做吸附剂。活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体。把木炭在隔绝空气的情况下加强热，并不断通入水蒸气，便可得到活性炭。它具有质轻、多孔、疏松、表面积非常大的特点，因此吸附性很好。活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用来净化各种气体或液体。例如，活性炭可用做电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂。防毒面具的滤毒罐里装的活性炭，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。煤通过高温干馏生产焦炭，焦炭是一种浅灰色，多孔性，质地坚硬的固体，用于冶炼金属。炭黑是一种黑色的极细粉末，由含碳的有机化合物不完全燃烧或强热分解制得的。蜡烛就是一种含碳的有机物，让它不完全燃烧，能制得炭黑。简单操作是：点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方，就可以收集到炭黑。炭黑，可用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料以及橡胶轮胎的填料。5．C60C60分子是一种由60个碳原子结合构成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，它形似足球，因此又被称为足球烯。足球烯是美国休斯顿赖斯大学的克罗脱（Kroto,H.W.）和史沫莱（Smalley,R.E.）等人于1985年提出的，他们用大功率激光束轰击石墨使其气化，用1MPa压强的氦气产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳单质，从而得到了C60。C60的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验证明。此外，还有C70等许多类似C60分子也已被相继发现。1991年，科学家们发现，C60中掺以少量某些金属后具有超导性，且这种材料的制作工