初中化学知识点：活性炭和木炭的结构和用途

逍遥学能 2015-12-11 09:59

定义：
木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少址杂质构成的，均属混合物。没有固定的几何外形，所以称为无定形碳。

无定形碳的物理性质、主要用途及制法

	物理性质	用途	制法
木炭	灰黑色多孔固体	制黑火药。制活性炭，制炭笔，吸附色素	木材隔绝空气加强热
活性炭	黑色粉末或颗粒状固体	净化多种气体和液体，制作防毒面具，使溶液脱色	木炭在高温下用水蒸气处理
炭黑	黑色粉末状固体	制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的填料	含碳物质不完全燃烧
焦炭	浅灰色多孔固体，质地坚硬	作燃料，作冶金工业还原剂	烟煤隔绝空气条件下加强热制得

木炭、活性炭的吸附作用：
木炭、活性炭因具有疏松多孔的结构，表面积很大，所以吸附能力很强，吸附时被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内)，这个过程是物理变化。木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。活性炭是木炭经过水蒸气高温处理得到的，它具有很大的表面积，因此活性炭的吸附能力比木炭强。

相关初中化学知识点：S，Fe，C，P等物质在氧气中的燃烧

氧化的化学性质很活泼，很多物质都能与氧气发生化学反应。

部分物质在空气中和氧气中反应的对比：

a)碳和氧气反应
方程式：C + O₂

CO₂
现象：剧烈燃烧，发白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体

b)硫和氧气反应
方程式：S + O₂

SO₂
现象：发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
注意：实验前应在瓶底放少量水，用来吸收生成的有毒气体。

c)红磷和氧气反应：
方程式：4P + 5O₂

2P₂O₅
现象：发出耀眼的白光，放热，生成大量白烟
生成的P₂O₅是固体小颗粒，现象为白烟，不是白雾。

d)铁和氧气的反应：
方程式：3Fe + 2O₂

Fe₃O₄
现象：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色物质
注意：集气瓶底放一层细沙或少量水。

e)镁和氧气反应：
方程式：2Mg + O₂

2MgO
现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体，有白烟。
注意：不能手持镁条，应用坩埚钳夹持。

f)石蜡和氧气反应
文字表达式：石蜡+氧气

水+二氧化碳
现象：剧烈燃烧，放出热量，发出白光，如果在火焰上方罩一个干冷烧杯，
烧杯内壁有水珠，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

烟和雾的区别：

a)烟：大量固体小颗粒分散在空气长产生烟。红磷燃烧产生大量白烟，是燃烧生成的固体P₂O₅分散在空气中形成的
b)雾：大量小液滴分散在气体中产生雾。打开盛浓盐酸的瓶塞，瓶口有白雾，是挥发的HCl气体遇到空气中的水蒸气形成了盐酸小液滴。
a)光：固体物质燃烧使发光。镁条燃烧发出耀眼的强光，木炭在氧气中燃烧产生白光
b)气体物质和容易气化的物质燃烧时产生火焰。蜡烛在氧气中燃烧产生白色的火焰，是石蜡熔化后生成的气体燃烧而产生的。

描述物质在氧气中燃烧的现象的技巧：

可按三个顺序从三个方面进行：
（1）剧烈燃烧，有什么颜色的光，火焰；
（2）放热；
（3）生成物的特性

相关初中化学知识点：木炭还原氧化铁

氧化铁自身具有氧化性，我们可以用碳来还原氧化铁。
灼热的氧化铁可以和氢气（H₂）、碳（C）、一氧化碳（CO）等具有还原性物质反应，生成铁+X（氧化物）。

木炭还原氧化铁实验：

1.原理：3C+2Fe₂O₃

4Fe+3CO₂↑
2.装置：

3.现象：①红色粉末变成黑色；②澄清石灰水变浑浊

4.步骤：
①装药品；②固定试管，连接装置；③加热；④撤出导管；⑤熄灭酒精灯

5.注意：
①要先撤导管再扯酒精灯，防止水倒吸。
②要充分加热木炭和氧化铁粉末，除去其中水分。
③研磨混合要充分。
④加热温度要足够，最好使用酒精喷灯或煤气灯

相关初中化学知识点：金刚石、石墨、C60的结构和用途

金刚石：
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。

石墨：
石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。

C60：
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。（C60这种物质是由C60分子组成的，而不是由原子构成的。） C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，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。其相对分子质量约为720。

金刚石，石墨，碳60性质及用途比较

名称	金刚石	石墨	碳60
外观	纯净无色透明，正八面体形状的晶体	深灰色，有金属光泽，不透明的细鳞片状的固体，质软，有滑腻感	分子型似足球状，有金属光泽，其微晶粉末呈黄色
结构模型
导电性	几乎不导电	良好	几乎不导电
硬度	天然存在的最硬物质	质软	质脆
导热性	很差	良好	很差
熔点	很高	很高	较低
用途	钻头，刻刀，装饰品	电极，铅笔芯，润滑剂	制备新材料，新配件，医学应用
区别与联系	金刚石、石墨,C60,，的物理性质有很大差异，原因是这些单质中碳原子的排列方式不同，但由于它们都是由碳元素组成的单质，故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。

人造金刚石：
20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料?硅的导热性不好，这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银)，于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。

碳纤维：
碳纤维是一种纤维状碳材料，它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起，放在惰性气氛中，在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大，密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀，比耐热钢还耐高温，又能如铜那样导电，具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料，可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机，不仅轻巧，而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节省大量的燃料。总之，用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等，在化工、机电、造船，特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。

相关初中化学知识点：碳的性质

概述：
碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物??有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

碳的存在形式：
碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。

碳的化学性质：
1.稳定性：在常温下碳的化学性质稳定，点燃或高温的条件下能发生化学反应

2.可燃性：
氧气充足的条件下：C+O₂

CO₂
氧气不充分的条件下：2C+O₂

2CO

3.还原性：
木炭还原氧化铜：C+2CuO

2Cu+CO₂↑
焦炭还原氧化铁：3C+2Fe₂O₃

4Fe+3CO₂↑
焦炭还原四氧化三铁：2C+Fe₃O₄

3Fe+2CO₂↑
木炭与二氧化碳的反应：C+CO₂

CO

碳”与“炭”的区别：
“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素，而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。在说明碳元素时，用“碳”表示，如碳单质、二氧化碳、碳酸等；在说明含石墨的无定形碳时，用“炭”表示，如木炭、焦炭等。

碳燃烧生成物的判断：
氧气量充足时，碳充分燃烧：C+O₂