第六單元碳和碳的氧化物學(xué)案(一)

1、 勤奮，博學(xué)，篤志，感恩！第六單元 碳和碳的氧化物學(xué)案（一）知識網(wǎng)絡(luò)：1、 通過分子原子的微觀理論對碳的幾種單質(zhì)在不同原子構(gòu)成上的用途差異，再次強調(diào)：物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)；性質(zhì)決定用途的知識線條。2、二氧化碳的實驗室制法（1）藥品：石灰石（或大理石）和稀鹽酸。（2）反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O。（3）實驗裝置：類似于制氫氣的裝置，因為實驗室制取CO2是常溫下用固體和液體反應(yīng)制得的。（4）收集方法：因為CO2能溶于水，不能用排水法收集；CO2的密度比空氣大，可用向上排空氣法收集。（5）檢驗方法：驗證：把制得的氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，證明這種無色氣體是C

2、O2。驗滿：把燃著的木條放在集氣瓶口，若火焰熄滅，證明瓶內(nèi)已充滿CO2。 （6）注意：實驗室制取CO2不能用碳酸鈉代替大理石（或石灰石），原因是反應(yīng)速率太快，不宜收集；不能用濃鹽酸代替稀鹽酸，原因是濃鹽酸易揮發(fā)，使收集的CO2氣體中混有較多氯化氫氣體；也不能用稀硫酸代替稀鹽酸，原因是生成的CaSO4微溶于水，覆蓋在大理石（或石灰石）表面，阻止反應(yīng)續(xù)續(xù)進行。 3、實驗室制取氣體的總結(jié)（實驗裝置的變式）（1）實驗室制取氣體的一般思路：若要制取氣體，首先研究生成該氣體的化學(xué)反應(yīng)原理，就是要研究在實驗條件下（如常溫、加熱、加催化劑等），可用什么藥品、通過什么反應(yīng)來制取這種氣體；第二，需要研究制取這種氣

3、體所采用的實驗裝置；第三，需要研究如何驗證制得的氣體就是所要制的氣體。（2）氣體發(fā)生裝置：選擇發(fā)生裝置的原理：根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。常用發(fā)生裝置：a.固體或固體混合物在加熱條件下制取氣體。b.固體與液體反應(yīng)不需加熱制取氣體。（3）氣體收集方法：氣體的收集方法取決于所制氣體的溶解性和密度等，常見的方法有：排水法：凡是不易溶于水（難溶、微溶）且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體都可用此法。 1、 金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)及主要用途復(fù)習(xí)：在前面學(xué)習(xí)過的一道試題：測得某物質(zhì)中，只含一種元素，該物質(zhì)：A、一定是一種單質(zhì) B、一定是化合物 C、一定是純凈物 D、可能是純凈物，也可能是混合物2、

4、無定形炭：主要 、 、 、 、有四種。它們的結(jié)構(gòu)主要是由 和 構(gòu)成，屬于 。（1）木炭、活性炭：由于具有 的結(jié)構(gòu)，因此具有 能力。（2）活性炭：吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素或有異味的物質(zhì)，其中 的吸附能（3）焦炭用于 。（4）炭黑用于 。氣體或溶液里的物質(zhì)被吸附到固體表面的作用叫吸附作用，它屬于物理變化。木炭和活性炭都有吸附性，因為它們都具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)而形成很大的表面積，表面積愈大，吸附能力愈強。活性炭是木炭經(jīng)過水蒸氣高溫處理而得到的，它具有更大的表面積，因此，活性炭的吸附能力比木炭更強。思考：結(jié)合金剛石、石墨、木炭的性質(zhì)和用途，分析一下物質(zhì)的用途、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)間有什么關(guān)（1）石墨轉(zhuǎn)化為

5、金剛石屬于什么變化？（2）科學(xué)家還在不斷研究碳的單質(zhì)，利用碳的單質(zhì)的各種不同的性質(zhì)，前面分析的都是它的物理性質(zhì)，哪么它們的化學(xué)性質(zhì)是否也不一樣呢？一、碳的單質(zhì)：1、金剛石、石墨和C60金剛石石墨C60外觀C60 分子由60個碳原子構(gòu)成的分子，（分子）形式足球，這種分子很穩(wěn)定，它應(yīng)用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面。硬度導(dǎo)電性潤滑性用途結(jié)構(gòu)思考：在碳元素形成的三種單質(zhì)中，它們的物理性質(zhì)差異很大，這是由什么來決定的呢？ 結(jié)論：因碳原子排列結(jié)構(gòu)不同決定了碳單質(zhì)的物理性質(zhì)差異很大，用途也就差異很大；因其碳元素組成相同決定化學(xué)性質(zhì)相似。對應(yīng)練習(xí)：（基礎(chǔ)部分）1、對于化學(xué)式為C60的新物質(zhì)，與此有關(guān)的下列說法中：

6、 它的1個分子含60個碳原子 它是一種新型化合物 它是一種混合物 它是一種單質(zhì)，正確的是：A B C D2、最近科學(xué)家確認(rèn)，存在著一種具有空心、且類似于足球結(jié)構(gòu)的分子N60，這一發(fā)現(xiàn)將開辟世界能源的新領(lǐng)域，它可能成為一種最好的火箭燃料。下列關(guān)于N60的說法不正確的是：AN60中氮元素的化合價為0 BN60的相對分子質(zhì)量是840 CN60和N2都是氮元素的單質(zhì) DN60這種物質(zhì)是由氮原子構(gòu)成的3、（2012.重慶市） 竹炭制品深受消費者歡迎，竹炭是竹子經(jīng)過炭化處理后形成的多孔性材料，竹炭不具有的性質(zhì)是 A. 黑色固體 B. 易溶于水 C. 有吸附性 D. 能夠燃燒4、（2013.日照市）科學(xué)家成

7、功地利用精密儀器從石墨中分離出單層的石墨片，這是目前世界上人工制得的最薄的材料，如圖所示。下列有關(guān)石墨片說法錯誤的是（ ）A石墨片是一種單質(zhì)    B石墨片與C60是同種物質(zhì)，具有導(dǎo)電性C在一定條件下，石墨片可還原氧化銅 D石墨片在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物是CO25、（2013.蘭州市） 2013年3月，浙江大學(xué)實驗室里誕生了世界上最輕的材料“碳海綿”?！疤己＞d”具備高彈性和疏松多孔的結(jié)構(gòu)，主要成分是石墨烯和碳納米管（兩者都是碳單質(zhì)）。下列關(guān)于“碳海綿”的說法中不正確的是 （ ）A. 常溫下化學(xué)性質(zhì)活潑 B. 具有吸附性C. 在一定條件下可還原氧化銅 D.

8、在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物是CO26、（2013.北京市）碳元素是組成許多物質(zhì)的基本元素。 （1）下列含碳元素的物質(zhì)中，屬于有機物的是 （填字母序號）。 A碳酸鈣 B乙醇（C2H5OH ） C二氧化碳 （2）化石燃料主要包括煤、 和天然氣，它們都含有碳元素，其中天然氣的主要成分是 （寫化學(xué)式）。 （3）很多天然礦石中含有碳元素，菱錳礦的主要成分是碳酸錳（ MnCO3），其中錳元素的化合價 。 （4）在 440和高壓條件下，金屬鈉與二氧化碳反應(yīng)能生成金剛石（C）和碳酸鈉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 （5）“碳海綿”是已知最輕的固體材料（如下圖所示），由碳元素組成，具有多孔結(jié)構(gòu)，彈性好。它對石油有很強的

9、吸附能力（不吸水），將吸入的石油擠出后仍可恢復(fù)原狀。下列關(guān)于碳海綿的說法正確的是 （填字母序號）。 A具有吸附性 B可重復(fù)使用 C可處理海上石油泄漏 7、（2013.大連市）物質(zhì)的用途與其性質(zhì)密切相關(guān)。 （1）醫(yī)療急救時需要氧氣，是因為氧氣能 。（2）用墨書寫或繪制的字畫能夠保存很長時間不變色的原因是 。（3）圖書資料著火時，可用二氧化碳滅火，是因為二氧化碳 、 變式練習(xí)：1、（2011年湖北襄陽，15題）金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，下列說法正確的是（ ）A它們是同一種物質(zhì) B它們碳原子的排列方式不同C它們的化學(xué)性質(zhì)不同 D它們的物理性質(zhì)相同2、（2012年廣東，10題）下列做

10、法合理的是A.電視機著火用水撲滅 B.隨意丟棄廢舊電池C.草木灰與銨態(tài)氮肥混合使用 D.用活性炭除去冰箱的異味3、(2011年浙江紹興，3題)2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國科學(xué)家海姆和諾活肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究，石墨烯是從石墨材料中剝離制得的，與金剛石、石墨一樣，都只有碳元累組成。如圖是金剛石、石墨、C60和石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法錯誤的是（ ）A它們都是單質(zhì) B一個C60分子由60個碳原子構(gòu)成C它們的結(jié)構(gòu)中碳原子的排列方式都相同 D它們在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳4、（2012年湖南邵陽，10題）石墨烯是新發(fā)現(xiàn)的二維空間材料，它是石墨制成的新型碳單質(zhì)，金剛

11、石、石墨、C60和石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示，下列關(guān)于這四種物質(zhì)的說法中正確的是A 都是黑色固體 B 都質(zhì)軟可作潤滑劑C 碳原子排列方式都相同 D 在氧氣中充分燃燒都生成二氧化碳5、（2011年湖南邵陽，18題）低碳生活，從我做起。下列做法不符合低碳生活理念的是A 拒絕使用一次性木筷 B 出門隨手關(guān)燈C 廢舊書籍做焚燒處理 D 草稿紙雙面使用6、已知納米材料是指粒子直徑在1100nm的材料。美國IBM 制造出了第一批納米碳管晶體管，發(fā)明了利用電子的波性為傳遞信息的“導(dǎo)線”。下列有關(guān)納米碳管的說法正確的是 納米碳管是一種新型的高分子化合物納米碳管的化學(xué)性質(zhì)活潑納米碳管導(dǎo)電屬于化學(xué)變化納米碳管、金

12、剛石、石墨、60的構(gòu)成相同7、某物質(zhì)在氧氣在燃燒后，產(chǎn)物只有水和二氧化碳，則該物質(zhì)的組成中 A一定只含C、H元素 B一定含C、H元素，可能含O元素C一定含C，可能含H D一定含C、H、O元素8、重要文件資料需長期保存，書寫時最好使用 A鉛筆 B藍(lán)墨水筆 C碳素墨水筆 D圓珠筆9、下列關(guān)于金剛石、石墨、C60的說法不正確的是A.它們都是電的良導(dǎo)體 B.石墨質(zhì)軟，可作鉛筆芯 C.C60是一種新型的單質(zhì) D.金剛石硬度大，可切割大理石10、（2012懷化市）下列說法不正確的是A利用木炭的還原性由CuO冶煉銅 B天然金剛石是最硬的非金屬單質(zhì)，可制成鉆石C利用活性炭的穩(wěn)定性來吸附冰箱中的異味 D利用石墨

13、的導(dǎo)電性制造石墨電極新 課 標(biāo) 11、（2012宜賓市）下列關(guān)于碳單質(zhì)的說法中正確的是 AC60的相對分子質(zhì)量為720 B金剛石、石墨和C60都由碳元素組成，結(jié)構(gòu)相同C木炭具有還原性，常溫下可以將氧化銅中的銅還原出來D石墨很軟，不能用于制石墨電極12、(2012佛山市)碳在地殼中的含量不高，但它的化合物數(shù)量眾多，而且分布極廣。 根據(jù)所學(xué)知識回答： （1）圖為碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖，碳原子最外層電子數(shù)為 ，常溫下碳的化學(xué)性質(zhì) ，（填“活潑”或“不活潑”）。 （2）圖、對應(yīng)三種碳單質(zhì)：圖單質(zhì)的名稱是 ，圖單質(zhì)的名稱是 ，圖單質(zhì)的化學(xué)式是 。 （3）C為+4價，Cl為-1價，由C和Cl組成的化合物的化學(xué)

14、式為 +624二、碳的化學(xué)性質(zhì)：1、常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì) 。碳原子最外層有4個電子，它要成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，得4個或失4個電子都不容易，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑。隨著溫度的升高，碳的活動性增強，能與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。思考：古代用墨汁書寫的字畫經(jīng)歷千百年都不變色，重要文件要用炭素墨水書寫，木樁埋入地下時要先用火烤焦，這是為什么？為什么碳在常溫下性質(zhì)不活潑？2、較高溫度或高溫下，碳的化學(xué)性質(zhì) 。（1）可燃性：（可以在老師的指導(dǎo)下進行簡單書寫化學(xué)方程式） 氧氣充足： 氧氣不充足： 思考：碳燃燒的兩種情況在生活中均有發(fā)生，你認(rèn)為碳或含碳元素的燃料在燃燒時應(yīng)怎么燃燒？說出你的理由。廣泛推出;是否所有含碳的燃料在燃燒

15、時情況不同都有這樣的不同的產(chǎn)物產(chǎn)物？含碳元素的燃料在燃燒時如果不充分燃燒，會產(chǎn)生一氧化碳，而一氧化碳有毒并污染空氣，因此我們應(yīng)該注意讓燃料充分燃燒。（2）還原性： 實驗如下圖：現(xiàn)象：黑色粉末逐漸變成紅色，產(chǎn)生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁化學(xué)方程式：碳還原氧化銅: 分析：酒精燈加網(wǎng)罩的目的是什么？澄清石灰水的作用是什么？反應(yīng)結(jié)束應(yīng)怎樣操作？判斷反應(yīng)已經(jīng)開始發(fā)生的現(xiàn)象是什么？b.碳還原二氧化碳：。對應(yīng)練習(xí)：（基礎(chǔ)部分）1、（2011年湖南懷化，11題）齊白石最大尺幅黑白作品松柏高立圖·篆書四言聯(lián)，與2011年5月22日以4、255億人民幣拍出，其畫用墨汁的主要成分為炭黑，它能使畫很長時間

16、不褪色，這是因為墨汁中的炭黑具有A可燃性 B還原性 C穩(wěn)定性（常溫下不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)） D吸附性2、納米管被譽為21世紀(jì)最有前途的新型材料。納米管是一種由碳原子構(gòu)成的直徑為幾個納米（1納米=10-9米）的空心管。下列說法錯誤的是 A納米管是一種新型有機化合物 B納米管在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定C納米管如完全燃燒，則生成物為二氧化碳 D納米管管道多，表面積大，吸附能力強3、下列對一些事實的解釋錯誤的是事 實解釋 A書寫檔案規(guī)定必須使用碳素墨水 碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定B石墨能夠做電池的電極材料石墨能夠?qū)щ?C焦炭可以把鐵從它的氧化物礦石里還原出來焦炭具有氧化性 D制糖工業(yè)中用活性炭來脫色以制白糖活性炭具有吸附

17、性4、炭雕是一種集觀賞、空氣凈化于一體的工藝品（如右圖），其主要成分是木炭。下列說法中錯誤的是A.炭雕作為藝術(shù)品可以長久保存 B.炭雕能吸附室內(nèi)微量的有害氣體C.擺放炭雕必須遠(yuǎn)離火種 D.將炭雕的下腳料研成粉末，與氧化銅粉末共熱，不能發(fā)生反應(yīng)5、（10成都1）世博“零碳館”是中國第一座零碳排放的公共建筑。“零碳”中的“碳”主要指ACO BCO2 CCH4 DC實驗探究：（這是2011年成都的中考壓軸題，考點就是碳單質(zhì)的還原性的考核，在老師的帶領(lǐng)下仔細(xì)閱讀，在領(lǐng)悟的基礎(chǔ)上對實驗探究有進一步的認(rèn)識）本節(jié)的難點，重點題型例：木炭作為還原劑用于金屬冶煉已有幾千年歷史。教材用如圖I實驗介紹這一知識。（1

18、）木炭與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式是： _ _； （2）木炭呈塊狀，實驗時要先將木炭研細(xì)，再與CuO粉末混合均勻后使用。這樣處理的目的是_。（3）酒精燈火焰處加有鐵絲網(wǎng)罩，其作用時_ _。（4）為了提高成功率，某研究小組設(shè)計如圖方案進行實驗?！狙b置改進】穩(wěn)定的高溫時本實驗成果的關(guān)鍵因素之一，實驗裝置也會影響加熱的效率。圖裝置將臥式裝置改為直立式裝置。實驗時，將反應(yīng)混合物夯實于試管底部，調(diào)節(jié)酒精燈是外焰完全包圍試管的下部。你認(rèn)為該設(shè)計是否更好？_（填“是”或“否”）；理由是_ _；【實驗研究】分別稱取2g木炭與CuO的混合物，按每種比例重復(fù)實驗3次。實驗記錄如下表：總質(zhì)量相同（2g）但木炭與CuO比

19、例不同的實驗對比表比例1:61:71:81:91:101:111:121:13加熱時間1511431571511511534實驗現(xiàn)象紅熱，產(chǎn)生大量氣泡，石灰水變渾濁偶爾紅熱，氣泡較少實驗結(jié)果表層銅珠較大，出現(xiàn)未完全反應(yīng)的黑色木炭粉末，且木炭含量越高黑色粉末越多反應(yīng)較完全，生成亮紅色網(wǎng)狀銅塊部分生成Cu2O主要產(chǎn)物是Cu2O由實驗數(shù)據(jù)分析，影響實驗的另一因素是_；從產(chǎn)物分析，該反應(yīng)混合物的最佳比例范圍是_；【討論交流】由于試管中有空氣，實驗時應(yīng)注意： 混合物需進行預(yù)熱，除了使試管受熱均勻外，目的是_； 不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應(yīng)的充分證據(jù)。因為試管中還可能發(fā)生反應(yīng)：_ _（寫化學(xué)方程式

20、）【提出問題】關(guān)于影響該實驗的因素，你認(rèn)為還可進一步探究的問題 _。思維提高：例：（2012.南京）下圖所示的甲、乙兩裝置都可以用來進行木炭還原氧化銅的實驗，小明同學(xué)選用甲裝置來進行實驗：甲乙（1）在實驗過程中，W形管的左邊能觀察到的現(xiàn)象是黑色粉末變?yōu)?色。（2）小明觀察到W形管右邊的澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。（3）實驗過程中，小明發(fā)現(xiàn)W管右端的氣球鼓起來了，實驗結(jié)束冷卻到室溫后，氣球依然鼓著，他經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)氣球中的氣體是二氧化碳和一氧化碳的混合物。小明查閱資料得知：當(dāng)木炭過量時，木炭和氧化銅在高溫時也可以反應(yīng)產(chǎn)生銅和一氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，該反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物中碳

21、元素的化合價分別為 。該實驗事實說明，相同的反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)變化時，因為_不同，可能得到不同的生成物。（4）小天利用裝置乙做實驗，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)束后，如果先將導(dǎo)氣管從澄清石灰水中撤出，新生成的銅會被空氣中的氧氣氧化而影響觀察實驗結(jié)果，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；如果先熄滅酒精噴燈，大試管冷卻后會吸入澄清石灰水，導(dǎo)致試管驟冷而炸裂。為此，小天對裝置乙進行了改進（如下圖所示），你認(rèn)為正確的是圖 。 圖A圖B（5）甲乙兩種裝置相比，甲裝置的優(yōu)點之一是_。(6) 實驗完成后，小明稱得盛裝澄清石灰水的試管質(zhì)量增加了1.1 g,于是，他通過計算后得出：生成的銅的質(zhì)量為3.2 g。你認(rèn)為他的計算結(jié)果 （答“是”或“否

22、”）一定正確，你的理由是 。2、二氧化碳的實驗室制法：進一步了解氣體制取裝置選擇原料：用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2設(shè)計的裝置：思考：該實驗中應(yīng)注意的事項有哪能些？氣體怎么樣才能證明是收集滿的？如何驗證產(chǎn)生的氣體就是二氧化碳？實驗室制取二氧化碳又應(yīng)該按怎樣的步驟來操作？小結(jié)：實驗室制取氣體的思路和方法：確定實驗室制取氣體的原理（原料、化學(xué)反應(yīng)、反應(yīng)條件）。確定氣體的實驗室制取裝置（發(fā)生裝置和收集方法）。 確定氣體的檢驗原理和驗滿方法。 對應(yīng)練習(xí)：1、（2012.蘭州市）下列裝置常用于實驗室制取氣體。根據(jù)給出的裝置回答下列問題：A B C D

23、E F G H（1）指出編號儀器名稱： ； 。（2）實驗室利用A裝置制取氧氣，反應(yīng)原理用化學(xué)方程式表示為 。利用C裝置收集氧氣的最佳時刻是 。用收集到的氧氣完成硫粉燃燒實驗后，還需向集氣瓶內(nèi)加入適量氫氧化鈉溶液，目的是 （用化學(xué)方程式表示）。（3）制取并收集二氧化碳應(yīng)選擇的裝置是 （從AE中選擇），使用該套裝置制取氣體的突出優(yōu)點是 ，該反應(yīng)原理用化學(xué)方程式表示為 。若改用F裝置收集二氧化碳，則氣體應(yīng)從 端進入。制得的二氧化碳中常含有少量的氯化氫氣體與水蒸氣，欲使個G、H裝置將以上雜質(zhì)氣體除去，則裝置正確的連接順序是：混合氣體 （用端口字母表示）。（4）將純凈的二氧化碳?xì)怏w通入盛有蒸餾水的洗氣瓶一段時間后，測得該裝置中溶液的pH、 （填“”、“”或“=”）7，對該現(xiàn)象的合理解釋為 （用化學(xué)方程式表示）。2、（2012佛山市）某學(xué)習(xí)小組圍繞“氣體實驗室制取”進行了研討。請你參與完成下面的問題。 （1）原理分析：實驗室制取CO2的化學(xué)方程式為 。不用Na2CO3與鹽酸反應(yīng)制取CO2的原因是 。（2）發(fā)生裝置：圖裝置中儀器a的名稱是 。實驗室常用無水醋酸鈉固體與堿石灰在加熱的情況下制CH4，應(yīng)選圖 （填序號）發(fā)生裝置。（3）收集裝置：實驗室收集NH3應(yīng)采用的方法是 。收集有毒氣體SO2時，常采用收集裝置，氣體應(yīng)從 （填字母）端通入。（4）實驗操作：用KMnO4制取O2的操作過程可概括為“