碳单质的多样性

金刚石、石墨和C60都由碳元素组成，却是不同物质。元素相同不等于结构相同，更不意味着性质完全相同。球棍图表示结构特征，不是物质实际颜色或比例。

“同一种元素”回答的是原子类别；“同一种物质”还要看结构。金刚石、石墨和$\ce{C60}$分别是一种碳单质；把金刚石与石墨混在一起仍是混合物。

金刚石具有三维网络结构，通常硬度大；石墨有层状结构，质软且能导电。C60由含60个碳原子的分子构成。结构模型用于联系性质，不把所有差异只归结为颜色。

金刚石的网络结构联系硬度与切割用途；石墨的层状结构联系质软、润滑等用途，导电性联系电极用途。$\ce{C60}$一个分子有60个碳原子，课内相对分子质量为60×12＝720。

木炭、活性炭等因多孔结构具有吸附能力，常用于吸附部分色素与异味。吸附有容量和条件，并不是去除所有污染物，也不能保证饮用安全。

活性炭表面积较大，能吸附部分色素与异味。观察“颜色变浅”支持吸附效果，不能推出水中所有离子、微生物都被除去。吸附前后主要是物质附着，不等于把污染物全部化学分解。

常温下碳的化学性质较稳定，在点燃或高温条件下可发生反应。氧气充分时主要生成二氧化碳，不充分时可能生成一氧化碳。碳的还原性在高温实验中认识，学生不能自行实施。

$$\ce{C + O2 ->[点燃] CO2}$$氧气不足时也可生成$\ce{CO}$：$$\ce{2 C + O2 ->[点燃] 2 CO}$$比较反应条件和产物，而不是说“碳永远只生成二氧化碳”。

碳能在高温条件下从某些金属氧化物中夺取氧，例如：$$\ce{C + 2 CuO ->[高温] 2 Cu + CO2 ^}$$课堂观察黑色固体出现红色铜，再用证据检验气体。该实验由教师组织，不能自行加热或吸入气体。

“还原”在课内关注含氧化合物失去氧：氧化铜中的氧转移到碳形成的二氧化碳中。现象写黑色固体中出现红色固体、澄清石灰水变浑浊；结论才写生成铜与二氧化碳。停止时先移出导管，再停止加热，冷却过程按教师方案防止产物再次被氧化。