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- 同种元素可以组成不同的单质；
除碳元素外，磷元素可以组成 红磷、白磷； 氧元素可以组成氧气（O2）、臭氧（O3）
二、碳的单质
1、金刚石
（1）化学式为C ；无色透明，形状为正八面体；
（2）碳原子呈空间网状排列；
（3）天然物质中硬度最大，可制作玻璃刻刀、钻头；
天然钻石雕琢后可制作装饰品（钻石项链等）；
2、石墨
（1）化学式为C； 深灰色、有金属光泽、不透明；细鳞片状；
（2）碳原子呈层状结构排列；
（3）石墨是最软矿物质之一，与黏土按比例混合可制作铅笔芯；
石墨具有优良的导电性，可制作电极；
石墨具有良好的润滑性，可用作润滑剂；
3、足球烯 —— C60
（1）化学式为C60；形状似足球；
（2）碳原子呈球形结构排列；
（3）石墨烯广泛用于超导体材料。
小结：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成，但它们的物理性质却有很大的差异，其原因是
碳原子排列方式不同。
三、木炭、活性炭、焦炭、炭黑（无定形炭：:即没有固定的形状，主要成分都是碳元素）
（1）木炭、活性炭、焦炭、炭黑都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
（2）木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要性质、用途
| 性质 | 用途 | |
| 木炭 | 能燃烧；具有可燃性；有较强的吸附性 | 燃料、黑火药；吸附剂 |
| 活性炭 | 具有优良的吸附性 | 吸附剂 |
| 焦炭 | 有可燃性；有还原性； | 作燃料；冶炼金属 |
| 炭黑 | 颗粒细小 | 墨、油墨、油漆 |
注意：木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，都有吸附性，可吸附色素和异味。吸附过程属于物理变化；
四、碳的化学性质
1、石墨、金刚石、C60的物理性质各不相同，其原因是碳原子排列方式不同；
2、石墨、金刚石、C60中的碳原子的结构示意图为：，它们的化学性质完全相同。
（1）在常温下，碳的化学性质比较稳定。这是由于碳原子最外层上有4个电子，在化学反应中得、失电子的能力相当，不容易得失电子，所以在常温下碳的化学性质比较稳定。
想一想：古代字画（用墨书写）为何能经久不退色？广告语“钻石恒久远，一颗永流传”说明什么问题？ 常温下碳的化学性质比较稳定。
（2）在高温下碳的化学性质很活泼。
① 碳能够燃烧，具有可燃性；
【化学方程式】氧气充足时： C ＋ O2 CO2（充分燃烧）
氧气不充足时：2C ＋ O2 2CO（不充分燃烧）
【现象】碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放出热量；生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。
【用途】利用碳具有可燃性的化学性质，生活中常用碳做燃料；
② 碳能够与某些氧化物反应，具有还原性（木炭与氧化铜、二氧化碳的实验）
【实验装置】如图：
【实验现象】黑色固体逐渐变成红色（或紫红色），说明反应生成了铜；
澄清的石灰水变白色浑浊，说明反应生成了二氧化碳；
【化学方程式】C ＋ 2CuO 2 Cu ＋ CO2↑
【用途】利用碳具有还原性的化学性质，工业上常用碳来冶炼金属；
【应用】工业上常用焦碳（主要成分为碳）与赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）在高温下反应冶炼生铁，反应的化学方程式为：3C ＋ 2Fe2O3 4 Fe ＋ 3CO2↑
在高温下，碳与二氧化碳也可反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为：C ＋ CO2 2CO，
该反应属于吸热反应。
3、氧化反应、还原反应：
（1）氧化反应：物质与氧发生的化学反应；叫做氧化反应；
（2）还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
在上述反应中，CuO提供氧元素，具有氧化性，在该反应中作氧化剂；
C 夺取氧元素，具有还原性，在该反应中作还原剂；
课题2 二氧化碳制取的研究
一、实验探究：向四支试管中分别加入下列各组药品，都会产生CO2，有何不同？
A组、Na2CO3 + 稀HCl： Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ 反应速度太快！
B组、CaCO3 + 浓HCl： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 浓HCl有挥发性，气体不纯！
C组、CaCO3 + 稀H2SO4：CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2↑ 反应过一段时间会停止！
D组、CaCO3 + 稀HCl： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 速度适中，气体纯净！
从上述实验探究中，你认为实验室制取CO2气体的药品最好选择的试剂组是CaCO3与稀HCl
二、实验室制取二氧化碳气体
1、药品：石灰石或大理石（主要成分是CaCO3）、稀盐酸（主要成分是HCl）。
（1）反应原理（实验室制取CO2的化学方程式）：
碳酸钙 + 稀盐酸 — 氯化钙 + 碳酸
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3
碳酸不稳定，容易分解生成CO2和H2O： H2CO3 = CO2 ↑+ H2O
所以，实验室制取CO2的化学方程式为：CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
碳酸钠与稀盐酸也发生类似的化学反应，其化学方程式为：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
（2）发生装置：
操作步骤是：① 检查装置的气密性；
- 向锥形瓶中加入石灰石或大理石；
- 向长颈漏斗中添加稀盐酸；
- 用向上排空气法 收集CO2。
该实验中装置气密性的检验方法：先用止水夹夹紧橡皮管，再从长颈漏斗中加水，如果液面稳定后水面稳定不下降，则表明装置不漏气。
（3）CO2的收集方法：只能用向上排空气法。不能用排水法收集CO2的原因是二氧化碳可溶于水。
也可用下列装置来收集CO2：
A图中：CO2从a进入；
B图中：CO2从a进入；水面上一层植物油的作用是防止二氧化碳溶于水；
（4）CO2的验满方法：把燃烧的木条放在瓶口，如果火焰熄灭，证明CO2已经收集满。
（5）CO2的检验方法：把气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变白色浑浊，则证明收集的气体是CO2。
三、实验室制取气体的装置选择
1、气体发生装置的选择：
选择气体发生装置从两个方面考虑：（1）反应物的状态（固体或液体）；
（2）反应条件（是否需要加热）；
“固 + 固、需要加热”型 “固 + 液、不需要加热”型
讨论： 以下两个发生装置各有什么优点？
可控制反应随时发生随时停止； 可控制反应速率；
2、气体收集装置的选择：
选择气体收集装置从三个方面考虑：（1）气体的密度（空气平均相对分子质量为29，若气体相对分子质量比29大，则其密度也比空气大；若比29小，则密度也比空气小）
（2）气体的溶解性（在水中的溶解能力） （3）气体是否与氧气或水发生化学反应。
气体难溶于水； 气体的密度比空气的大； 气体的密度比空气的小；
讨论：以下多功能瓶收集气体时有什么规律？
四、CO2的工业制法：
高温分解石灰石（主要成分为CaCO3）化学方程式为：CaCO3 CaO ＋ CO2↑
该反应基本类型属于分解反应。
反应生成的另一种物质名称为氧化钙，俗名为生石灰。 可与水反应：CaO+H2O=Ca(OH)2，常用做食品干燥剂。
