金刚石、石墨等碳单质的物理性质存在怎样的差异？
物质的物理性质与哪些因素有关？
碳单质有哪些重要的化学性质？

1. 金刚石硬度大、无色透明、不导电；石墨质软、深灰色、有滑腻感、能导电。
2. 物质的物理性质与构成物质的原子排列方式有关。
3. ①常温下化学性质稳定；②可燃性：C + O₂ =点燃= CO₂（充分燃烧），2C + O₂ =点燃= 2CO（不充分燃烧）；③还原性：C + 2CuO =高温= 2Cu + CO₂↑。

探究与实践
[实验目的]
1. 知道石墨的导电性、活性炭的吸附作用，及其主要应用。
2. 了解碳单质的还原性，及其主要应用。
3. 初步认识物质的物理性质与物质结构的关系。
[实验原理]
1. 石墨的导电性
石墨是一种有金属光泽的细鳞片状固体，耐高温，具有良好的导电性、导热性和润滑性。因此，石墨常用作电极材料、耐高温材料和润滑材料等。
石墨具有片层结构，这种特殊结构使石墨的每层中存在自由移动的电子。这些电子在外电场作用下在层内定向移动，所以石墨具有导电性。石墨的导电性约为一般非金属的 100 倍，铝的 3～3.5 倍。
2. 活性炭的吸附作用
活性炭是由固态含碳物质在隔绝空气条件下，经过高温炭化过程制备而成的。随后，通过活化处理，形成了多孔碳结构。这种多孔碳具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，其中比表面积是指单位质量多孔固体的总表面积。由于其独特的性质，活性炭被广泛用于气体净化、脱色脱臭和作为催化剂载体。
活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力。一般来说，活性炭的比表面积越大，其吸附能力越强；同时也要考虑活性炭的孔隙大小，吸附质（被吸附的物质）分子的大小与炭孔隙直径越接近，越容易被吸附。当然，活性炭的吸附能力还与吸附质浓度、吸附温度、环境 pH 等因素有关。
3. 木炭与氧化铜反应
常温下，碳的化学性质不活泼。但在某些条件下，碳能与某些物质发生化学反应。
碳与氧化铜反应时会生成一氧化碳或二氧化碳。其反应产物主要取决于碳与氧化铜的比例。考虑到反应装置内氧气的存在，可控制碳与氧化铜的质量比约为 1∶10（理论值为 1∶13.3）。
由于该反应需在高温下才能在较短时间内完成。普通酒精灯的加热温度不能满足该反应的需求，而酒精喷灯的加热温度能达到 800℃以上，所以本实验采用酒精喷灯作为热源。
此外，由于反应物均为固体，故实验前应先将反应物按一定比例混合在研钵中，充分研磨后使用。
[实验步骤]
1. 石墨的导电性
（1）在一张白纸上用 6B 铅笔（6B 表示笔芯很软）画两条宽度约 1 cm 的不相交的线，两条线的首尾端分别形成相距约 1 cm 的两个开口。
（2）如图 5 - 33 所示，将发光二极管的两根导线分别用胶带粘在一个开口处，再将 9 V 电池放在另一个开口处，使电池的正、负极可以触碰到两条石墨线，观察发光二极管的发光情况。

（3）移去电池，用橡皮擦断其中任意一条线（注意擦干净），再将电池重新接上，并观察发光二极管的发光情况。
2. 活性炭的吸附作用
向盛有 100 mL 水的烧杯中滴入 1 滴红墨水，再向其中加入约 2 g 活性炭颗粒，并用玻璃棒充分搅拌，静置一段时间后观察并记录现象。
操作提示
发光二极管的长脚接电源正极，短脚接电源负极。

实验记录
步骤（2）中发光二极管。步骤（3）中发光二极管。
实验记录
烧杯中溶液。
3. 木炭与氧化铜反应
（1）将烘干的木炭粉末和氧化铜粉末放入研钵中充分研磨，观察研磨后的固体并记录。
（2）取研磨后的固体平铺于硬质试管底部，按图 5 - 34 搭建装置。将导管通入澄清石灰水中，用酒精喷灯对固体加热，观察硬质试管和澄清石灰水中的现象并记录。

操作提示
熄灭酒精喷灯时，用陶土网盖灭。
（3）几分钟后，撤出导管，熄灭酒精喷灯，迅速用弹簧夹夹住乳胶管，待装置冷却后，将试管中的固体倒在滤纸上，观察固体颜色、光泽的变化并记录。
实验记录

[实验结论]
1. 石墨的导电性
实验结论：。
2. 活性炭的吸附作用
实验结论：。
3. 木炭与氧化铜反应
实验结论：。

步骤（2）中发光二极管发光；步骤（3）中发光二极管不发光；烧杯中溶液红色逐渐褪去；反应前固体黑色、无光泽；反应后出现红色固体、有金属光泽；盛有澄清石灰水的试管中澄清石灰水变浑浊；实验结论1：石墨具有导电性；实验结论2：活性炭具有吸附作用；实验结论3：木炭具有还原性，在高温下能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳。

1. 石墨导电性实验中，石墨线接通电路时发光二极管发光，断开后不发光，证明石墨导电；2. 活性炭加入红墨水后溶液褪色，体现吸附作用；3. 木炭与氧化铜反应生成红色固体（铜）和使石灰水变浑浊的气体（二氧化碳），说明木炭有还原性。