金刚石、石墨和C60二氧化碳制取的研究撰稿人：魏国福责编：张立［知识要点］第一部分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，但由于碳原子在这些物质里的排列方式不同，即结构不同，导致它们在性质尤其是物理性质上有很大的差异。由此可知：物质的组成和结构决定物质的性质。2、金刚石、石墨和C60的性质比较及用途名称金刚石石墨C60外观无色透明、正八面体形状的固体，有璀璨夺目的光泽深灰色不透明的细鳞片状的固体，有金属光泽C60分子形似足球。有金属光泽的固体，其微晶粉末呈黄色导电性几乎不导电良好几乎不导电硬度天然存在的最硬的物质质软（最软的矿物之一）质脆导热性良好良很差用途钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等制备新材料、制作新器件、医学应用等（注：人们对C60性质的认识正在不断的深入）由上表可知，物质的性质决定了物质的用途，其关系为：物质的组成结构物质的性质物质的用途3、木炭、活性炭的吸附性木炭、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，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。据此，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。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”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”。5、碳的化学性质关于碳的化学性质，首先从三个方面把握，即常温下的稳定性、高温时的可燃性和还原性。然后通过具体的实验探究，逐一加以落实。①稳定性常温下碳单质很稳定，几乎与所有物质都不发生化学反应。②可燃性高温下碳在氧气（或空气）中完全燃烧生成CO2，并放出大量的热。C＋O2CO2如果燃烧不充分，则生成CO，同时也放出热。2C＋O22CO③还原性高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。例如：2CuO＋C2Cu＋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说明：①在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铜失去氧、被还原成铜，是氧化剂②单质碳的还原性可用于冶炼金属。2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑CO2＋C2CO第二部分6、实验室制取二氧化碳的原理①可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如：a.碳在氧气（或空气）中燃烧：C+O2CO2b.碳在高温下还原金属氧化物：2CuO+C2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑c.石灰石高温分解：CaCO3CaO+CO2↑d.大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑e.蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。……有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳，这里首先要考虑可操作性，在可操作的前提下，再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。碳单质及含碳物质的燃烧（a、e两类方法）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差。b、c需在高温下进行，d方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。②实验室制取二氧化碳的药品选用，还要注意以下几个问题。a.不能用浓盐酸。因为浓盐酸易挥发，氯化氢气体易混入产生的二氧化碳气体。b.不能用硫酸。虽然硫酸也能跟碳酸钙反应生成二氧化碳：H2SO4+CaCO3CaSO4+H2O+CO2↑但由于产物硫酸钙微溶于水，形成的沉淀会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应继续进行，所以实验室用大理石（或石灰石）制取二氧化碳时，一般都选用稀盐酸。c.为使实验装置更简化，一般不用粉末状碳酸钙或碳酸钠晶体：Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑粉末状固体或小粒状晶体物质的表面积大，与酸反应速率太快。7、装置的设计与选择①任何实验装置的设计都是由反应物的状态、反应时所需的条件、反应过程和生成物的性...