碳及其化合物八问 _太空

⒈为什么教材不专门讨论碳的物理性质？

教材在讲碳时，只专门讨论了碳的化学性质，而没有像学习其它物质那样，讨论碳的物理性质。为什么会如此呢？
原来，由于碳是一种元素，也泛指碳元素的各种单质。如金刚石、石墨等。这些单质都可以燃烧生成二氧化碳，都能使某些金属氧化物还原成金属单质。因此，它们有十分相似的化学性质。而它们的物理性质，如：颜色、密度、硬度等都有很大的差异。所以，教材对于碳的单质不泛讲碳的物理性质，而是具体讲某一种碳的单质的物理性质。而在讲它们的化学性质时，则是泛指碳单质的化学性质。
⒉无定形碳是否互为同分异构体？
同素异形体是由同一种元素形成的多种单质。焦灰、木炭、炭黑、活性炭等无定形碳、虽然都是同一元素——碳元素组成的物质，但是燃烧后的产物。除二氧化碳外，还残留有灰分。即是说，这些无定形碳都不是纯净的碳，所以，无定形碳虽然都是由石墨的微小晶体构成，但它们不互为同素异形体。正如教材中说：“严格地说，碳只有金刚石和石墨两种同分异构体。 ”
⒊金刚石和石墨都是碳的单质，为什么物理性质不同？
这要从它们的结构来讨论：
在金刚石的晶体里，每一个碳原子均被相邻的四个碳原子包围，以共用电子和四个碳原子结合，成为正四面体。这些正四面体结构向空间发展，构成一种坚实的、彼此联结的空间网状晶体。因此，可以把整个晶体看成一个巨大的分子。由于碳原子间结合力很大，晶体中又无自由电子，所以金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达3823K ，并且不导电。
石墨的晶体是层状结构，同一层的碳原子也以共用电子对相结合；但每个碳原子只有3个电子与其它三个碳原子的电子共用，并排列成六角平面网状结构，这些网状结构又联成互相平行的平面，构成片层结构；剩余的第四个电子在层间自由运动。所以石墨质软能导电，熔点3773K ，还有滑腻感。
⒋活性炭为什么有很强的吸附力？
活性炭的吸附力跟它的结构有关。把活性炭放在显微镜下，可以看到它象蜂窝似的，内部有着无数的孔隙，使它具有巨大的比表面积。据测定，每克重活性炭内部互通的比表面积相加起来，最小也在五百平方米以上，最大的可达二千五百平方米，相当于二至五个篮球场那么大。活性炭就是通过孔隙的表面与各种物质分子间产生的引力“收容”各种不同物质的分子。这种本领称为吸附。
活性炭的吸附本领是很大的，装在防毒面具里的活性炭，不但能吸附色素，面且还会吸附毒气。在现代科学技术中，活性炭广泛地被用来净化各种气体和溶液，净化被污染的水。
⒌“碳”与“炭”能混用吗？
不少同学在学习中，常将“碳”、“炭”二字混用，因为这两个字不仅读音相同，字形相近，而且关系也非常密切，稍不留意，就容易混淆。如：同学们常表示的， “炭元素”、“二氧化碳”、“炭酸钙”、“木炭”、“焦碳”、“活性碳”等，其中“碳”、“炭”二字均用错了。其错误的原因就在没有弄清楚“碳”、“炭”二字的区别和各自的使用范围。
【碳及其化合物八问】“炭”字，仅在书写少数含碳元素的物质，尤其是一些单质时才使用。如：“木炭、焦炭、炭黑、活性炭”等，但这些含碳的物质常常含有少量杂质。因此， “炭”的使用范围不宽，一般不作化学用语。
“碳”字是由“炭”字演化而来的，一般只作化学用语，为化学上的专用字。在书写碳元素和含碳的单质、化合物时常用“碳”字。如：碳元素，碳单质、碳酸、碳酸盐、碳氢化合物等。所以， “碳”字的使用范围在化学上比“炭”字要广泛得多。
可见， “碳”、“炭”二字是有区别的。
⒍为什么木炭燃烧时没有火焰？木柴燃烧时有火焰？
火焰是能析出可燃性气体的可燃物质在燃烧时所产生的现象。木材在受热时能够分解出可燃性气体，在这些气体燃烧的区域内就形成火焰。而木炭是在木材干馏时除去了挥发性物质（包括可燃性气体）的产物，它的主要成分是碳。所以它受热时一般不逸出可燃性气体，虽然它能燃烧，但不能产生火焰。

碳及其化合物八问

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