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6.2 单质碳的化学性质
引言
我们已经学过，金刚石、石墨、C₆₀都是由碳元素组成的单质。金刚石是正八面体形状，石墨是鳞片状的结构，C₆₀是足球状的分子，因为它们的碳原子排列方式不同木炭还原氧化铜的化学方程，所以物理性质差异很大。
但是它们都具有相似的化学性质：常温下化学性质稳定、具有可燃性、还原性。
1-常温下化学性质稳定
电影《唐伯虎点秋香》中，出现一幅唐寅画作：《椿树秋霜图》。这幅画原名是“春山伴侣轴”，明代唐寅所画，如今收藏于上海博物馆。
中国古代传统文化中的文书工具，即笔、墨、纸、砚。文房四宝之名，起源于南北朝时期。实际上，在周朝的时候，人们就知道用木炭写字，这样信息保存的时间特别长。古代的字画年深日久也不会褪色，现代生活中重要的文件资料都使用碳素笔书写。这些事实都碳在常温下性质化学稳定的应用。
木炭为什么常温下性质稳定呢？学了原子核外电子排布我们就知道，它的最外层是4个电子，不易失也不易得，所以化学性质稳定。
2-可燃性
在炭烤羊腿、炭铜火锅、露天烧烤中，木炭常作为燃料。这就反映了，在高温下，碳具有可燃性。
当氧气充足的时候，比如木炭在纯氧中燃烧，发出白光放出热量，最终的产物是二氧化碳，化学方程式：
当氧气不充足的时候，木炭燃烧得不充分，比如木炭在空气中燃烧，现象只是红热，也生成一氧化碳，化学方程式：
实际上，木炭在空气中燃烧的时候，生成二氧化碳，也生成一氧化碳，比如下图：老年间的冬天，常常用炭火盆取暖。其实如果环境比较封闭，氧气越来越少，新鲜空气又进不来，就有可能造成一氧化碳聚集中毒。
新闻：68岁的李大爷是一位独居老人，他睡觉时在屋里烧了蜂窝煤炉取暖，因空间狭小且通风不良，出现了一氧化碳中毒的症状。民警立即将李大爷扶下楼，送到当地的卫生院检查治疗。随后民警又联系到了李大爷的亲属前来医院照顾。因送医及时，目前李大爷已无大碍。民警提醒：冬季使用木炭、煤炭取暖时，一定要保证房间内通风良好，在使用前检查炉具是否完好、烟道是否畅通，不能将未燃尽的木炭煤炭火盆放在休息的房间内，这是造成一氧化碳中毒的主要原因。如果怀疑一氧化碳中毒了，要及时开窗通风，将人移动到空气新鲜的地方，中毒严重的话，要马上送医治疗。新闻来源：中国经济网/华龙网
3-还原性
木炭能将氧化铜中的铜“还原”出来：
为什么称之为还原呢？我们知道，金属是纯的，比如纯铜纯铁，后来因为环境的影响，变成了氧化铜氧化铁。而木炭和这些物质混合共热，可以把氧化铜、氧化铁通过化学变化去掉非金属元素，使其又变回铜、铁这种纯金属，所以称之为“还原”。
这个反应中，酒精灯加一个金属网罩，或者防风罩，目的是使火焰集中并提高火焰温度。当然，这个反应改用酒精喷灯也行。
这个实验目的就是黑色的碳和黑色的氧化铜共热，烧一烧，让它生成红色的铜，顺便验证一下产物是二氧化碳。所以基本实验步骤是：
1. 检查装置气密性；
2. 装药品，平铺于试管底部，当然，试管口还是要略向下倾斜，防止药品中已有的水蒸气在试管口冷凝回流，造成试管炸裂；
3. 固定试管，导管另一端通入澄清石灰水中；
4. 加热，观察实验现象（试管中有红色物质生成，澄清石灰水变浑浊）；
实验结束后先移导管，再熄灭酒精灯。(如果先熄灭酒精灯会造成石灰水倒吸入试管内，造成试管冷热不均引起炸裂。)
实验现象：黑色粉末逐渐变红，澄清石灰水变浑浊。
化学方程式：
我们可以看到碳把氧化铜中的氧给夺走了，碳就被称作还原剂，把含氧化合物里的氧被夺去的反应称为还原反应。在这个反应中，碳夺氧变成了二氧化碳，所以碳是还原剂。相对应的，我们把像CuO这种提供氧的物质，称为氧化剂。
利用上面这个原理，我们还可以把赤铁矿石和木炭共热，赤铁矿石的主要成分是红色的氧化铁，木炭是黑色的，生成的铁粉是黑色的，也体现了碳的还原性木炭还原氧化铜的化学方程，化学方程式如下：
在高温条件下，二氧化碳也能被木炭还原：
*特别说明*
碳的可燃性、还原性，都体现了在一定条件下，碳元素与氧元素能够结合，组成更加稳定的物质，如一氧化碳、二氧化碳。
4-小结
碳在常温下，化学性质稳定，不易和其他物质发生反应；
碳具有可燃性；
碳具有还原性。
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