第六單元--碳和碳的氧化物

1、碳和碳的氧化物第一節(jié) 金剛石、石墨和C60一、 “碳”和“炭”的區(qū)別：“碳”指碳元素，不是具體指某種物質；而“炭”指具體的由碳元素組 成的單質。二、 金剛石、石墨、C60是由碳元素組成的三種不同的單質。所以，在一定條件下，將石墨轉化為金剛石的變化是化學變化。三、 金剛石、石墨的物理性質和用途化學式顏色形狀硬度導電性導熱性潤滑性熔點用途金剛石C無色透明正八面體最硬無無無高劃玻璃、切割金屬、鉆探機鉆頭、制裝飾品等石墨深灰色、有金屬光澤、不透明細鱗片狀最軟之一優(yōu)良良好良好電極、鉛筆芯、潤滑劑等n 金剛石是天然存在的最硬的物質。n 無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質構成，沒有固定形狀。n 常見的無定

2、形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。顏色、狀態(tài)制法用途木炭灰黑色的多孔性固體木材隔絕空氣加強熱燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體木炭在高溫下用水蒸氣處理凈化多種氣體和液體、作防毒面具焦炭淺灰色多孔性固體煙煤隔絕空氣加強熱冶煉金屬炭黑極細的黑色粉末含碳物質不完全燃燒墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡膠制品的填料n 木炭、活性炭具有吸附性（物理性質）。活性炭的吸附性更強。四、 C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，這種足球結構的碳分子很穩(wěn)定。五、 金剛石、石墨、C60性質不同的原因：碳原子的排列方式不同。六、 碳的化學性質n 單質碳的物理性質各異，而各種單質碳的

3、化學性質卻完全相同n 在常溫下，碳的化學性質不活潑。n 碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃燒）2C+O22CO（不充分燃燒） 碳在氧氣中燃燒的現象：燃燒劇烈，發(fā)出白光；放熱；生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。n 碳具有還原性：C+2CuO2Cu+CO22Fe2O3+3C4Fe+3CO2單質碳的還原性可用于冶金工業(yè)。七、 木炭還原氧化銅的實驗（見右圖）木炭+氧化銅澄清的石灰水【實驗操作】 把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管； 將試管固定在鐵架臺上。試管口裝有通入澄清石灰水的導管； 集中加熱； 過幾分鐘后，先撤出導氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現象并分析?！?/p>

4、實驗現象】澄清的石灰水變渾濁；黑色固體逐漸變成紅色。【化學方程式】 C+2CuO2Cu+CO2n 反應開始的標志：澄清的石灰水變渾濁。n 在酒精燈上加網罩的目的：使火焰集中并提高溫度。n 配制混合物時木炭粉應稍過量的目的：防止已經還原的銅被氧氣重新氧化。n 實驗完畢后先熄滅酒精燈的后果：石灰水倒吸入熱的試管中使試管炸裂。八、 還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應，叫做還原反應。木炭是使氧化銅還原為銅的物質，具有還原性。木炭在反應C+2CuO2Cu+CO2中作還原劑。第二節(jié) 二氧化碳制取的研究一、 實驗室制取二氧化碳n 原料：大理石或石灰石、稀鹽酸。u 不用稀硫酸代替稀鹽酸的原因：稀硫酸與大理

5、石反應生成微溶于水的硫酸鈣，阻礙反應的繼續(xù)進行。u 不用濃鹽酸代替稀鹽酸的原因：濃鹽酸易揮發(fā)，使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體而不純。u 不用純碳酸鈣或碳酸鈉等代替大理石、石灰石的原因：它們與稀鹽酸反應速率太快，不容易控制和收集，且成本較高。n 反應原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2n 發(fā)生裝置：同分解過氧化氫溶液制取氧氣的發(fā)生裝置（原因：固體和液體混合，在常溫下反應生成氣體）n 收集裝置：向上排空氣法收集氣體的裝置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空氣密度大）n 檢查裝置的氣密性：用長頸漏斗插入液面內的氣體發(fā)生裝置，緊閉導氣管出口，從漏斗中加水。如果液面穩(wěn)定后水面下降，則

6、表明漏氣；若水面不下降，則表明不漏氣。n 驗滿：把燃著的木條放在集氣瓶口（不要伸入瓶內），如果火焰熄滅，證明二氧化碳已經收集滿了。n 檢驗：把氣體通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水變渾濁，就證明收集的氣體是二氧化碳。n 凈化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氫氣體和水蒸氣時，可先將氣體通過盛有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶（除去氯化氫），再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶（除去水蒸氣并進行干燥）。n 注意事項見第二單元。二、 二氧化碳和氧化鈣的工業(yè)制法：CaCO3CaO+CO2CO2（2）第三節(jié) 一氧化碳和二氧化碳CO2（1）一、 二氧化碳的物理性質及對應的探究實驗：n 無色無味，常溫常壓下為氣體。n 一般情況

7、下，二氧化碳的密度比空氣的密度大?！緦嶒灢僮鳌咳缬覉D（1），將CO2氣體慢慢倒入杯中?！緦嶒灛F象】蠟燭自下而上依次熄滅?！緦嶒灧治觥慷趸細怏w沿燒杯內壁流下，先聚集在底部， 然后逐漸上升，把杯內的空氣自下而上排出?！緦嶒灲Y論】 一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒； 一般情況下，二氧化碳的密度比空氣的密度大。n 二氧化碳能溶于水?！緦嶒灢僮鳌咳缬疑蠄D（2）向一個收集滿二氧化碳氣體的質地較軟的塑料瓶中加入約1/3體積的水，立即旋緊瓶蓋，振蕩。【實驗現象】瓶體變癟?！緦嶒灧治觥慷趸既苡谒畷r，使瓶內的氣體體積減小，因而壓強減小，外界大氣壓把瓶子壓癟了?！緦嶒灲Y論】二氧化碳能溶于水。二

8、、 二氧化碳的化學性質n 一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。n 二氧化碳不能供給呼吸。（注意：二氧化碳沒有毒性）n 二氧化碳能與水反應生成碳酸?！緦嶒灢僮鳌咳∷亩溆檬锶芤喝境勺仙母稍锏募埢ā５谝欢浼埢▏娚舷〈姿?，第二朵紙花噴上水，第三朵紙花直接放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，第四朵紙花噴上水之后，再放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察四朵紙花的顏色變化。然后將第四朵紙花取出，小心烘烤，觀察現象?！緦嶒灛F象】 第一朵小花變紅； 第二朵小花不變色； 第三朵小花不變色； 第四朵小花變紅； 第四朵小花被烘烤后由紅色變成紫色。【實驗分析】 醋酸能使紫色小花變紅，說明酸（溶液）可以使紫色石蕊變紅

9、； 水不能使紫色石蕊變紅； 二氧化碳不能使紫色石蕊變紅； 二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅； 說明碳酸被分解了?！净瘜W方程式】 CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2【注意事項】 第二朵、第三朵紙花可以說明：水不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅。 紙花必須是干燥的。如果紙花不是干燥的，那么在把第三朵紙花放入水中時，CO2會與紙花里的水分反應生成碳酸使紙花變紅，這樣就起不到對照的作用。 二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，但二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅。n 二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁：CO2+Ca(OH)2=C

10、aCO3+H2On 二氧化碳能與灼熱的碳反應生成一氧化碳：CO2+C2CO該反應是吸熱反應。該反應既是化合反應，又是氧化還原反應（CO2是氧化劑，C是還原劑）。該反應是二氧化碳變?yōu)橐谎趸嫉囊环N方法。三、 二氧化碳的用途n 滅火（既利用了二氧化碳的物理性質，又利用了二氧化碳的化學性質）原因： 二氧化碳的密度比空氣大； 一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。滅火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2n 干冰（固體二氧化碳）：干冰升華吸收大量的熱，因此干冰可用于人工降雨、制冷劑。n 光合作用：作氣體肥料，可以提高農作物的產量。四、 二氧化碳對環(huán)境的影響：造成溫室效應【

11、能導致溫室效應的氣體】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。五、 一氧化碳的物理性質：無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。 一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空氣法收集。六、 一氧化碳的化學性質n 一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2【燃燒的現象】 發(fā)出藍色火焰； 放熱； 生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。煤爐從上至下，常發(fā)生的三個反應：2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2n 一氧化碳具有毒性。原因：一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結合，造成生物體內缺氧，嚴重時會危及生命。正常的血液呈深紅色，當通入一氧化碳后，血液由深紅色變成淺紅色。n 一氧化碳具有

12、還原性。七、 一氧化碳的用途：n 可燃性：作氣體燃料（2CO+O22CO2）。n 還原性：冶煉金屬（3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2）。八、 一氧化碳的還原性n 一氧化碳還原氧化銅的實驗：【實驗裝置】見下圖（這是整套裝置，但只需掌握虛線框中內容，并且下文的操作、現象、結論 僅針對虛線框內的實驗裝置）。1-稀鹽酸2-大理石3-碳酸氫鈉溶液4-濃硫酸5-木炭6-氧化銅7-氫氧化鈣溶液【實驗操作】 先通入一氧化碳，在加熱前必須先檢驗一氧化碳的純度； 點燃酒精燈給玻璃管內的物質加熱； 實驗完畢，先熄滅酒精燈； 再通入一會兒一氧化碳直到試管冷卻。【實驗現象】黑色粉末變成紅色，

13、生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。【實驗結論】一氧化碳能使氧化銅還原成銅，同時生成二氧化碳?！净瘜W方程式】CO+CuOCu+CO2【注意事項】 檢驗一氧化碳純度的目的：防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。 一氧化碳“早來晚走”，酒精燈“遲到早退”。 一氧化碳“早來”，酒精燈“遲到”的目的：排凈裝置內的空氣，防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。 一氧化碳“晚走”，酒精燈“早退”的目的：防止灼熱的銅重新被空氣中的氧氣氧化（2Cu+O22CuO）。 因為一氧化碳有劇毒，隨意排放會造成空氣污染，所以必須進行尾氣處理。 7溶液的目的： 證明反應生成二氧化碳； 除去裝置內的二氧化碳。n 一氧化碳

14、還原氧化鐵【實驗裝置和實驗操作】與上面的實驗類似（ 下的酒精燈要換成酒精噴燈）【實現現象】紅色粉末逐漸變黑，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。【化學方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2【注意事項】鐵塊是銀白色的，但鐵粉是黑色的。n 水煤氣（一氧化碳和氫氣的混合氣體）：C+H2OCO+H2n 在我們學過的還原劑還原金屬氧化物的反應中，只有兩個反應的條件是“加熱”，其他的都是“高溫”：H2+CuOCu+H2O和CO+CuOCu+CO2九、 一氧化碳和二氧化碳的性質比較一氧化碳二氧化碳物理性質無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水化學性質可燃性、還原性、毒

15、性 二氧化碳能和水反應生成碳酸 二氧化碳可以和四大強堿反應生成鹽和水 二氧化碳能和碳單質反應 二氧化碳能參與光合作用檢驗方法通過灼熱的氧化銅粉末，粉末由黑色逐漸變成紅色，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁主要用途做燃料、冶煉金屬滅火、制汽水、人工降雨十、 三大還原劑：H2、C、CO共同性質：可燃性、還原性。十一、 三大可燃性氣體及燃燒時的火焰顏色：H2（淡藍色）、CO（藍色）、CH4（明亮的藍）十二、 當碳與氧化劑不充分反應時，會生成一氧化碳。基礎練習選擇題1.下列物質中，不屬于碳單質的一組物質是（） A金剛石和石墨 B木炭和焦炭 C活性炭和炭黑 D二氧化硫和二氧

16、化氮 2下列說法正確的是（） A一種元素只能形成一種單質 B一種元素可能形成幾種單質C同種元素組成的不同種單質性質相同 D由碳元素形成的單質都是黑色的 3.木炭可用來脫色、除臭味，這是利用它的（） A可燃燒B還原性 C.穩(wěn)定性 D吸附性 4下列物質中與其它三組組成不同的是（） A金剛石、石墨 B紅磷 、白磷 C氧氣、臭氧 D一氧化碳、二氧化碳5下列物質中屬于無色透明固體的是（ ）A木炭 B硫粉 C氧化銅 D金剛石6下列物質中可作干電池的電極的是（ ）A銅 B鋅 C金剛石 D石墨7下列各變化屬于化學變化的是（ ）A木炭脫色 B火藥爆炸 C墨水書寫 D汽油揮發(fā)8. 香港興建赤鱲角1248公頃新機場

17、，是一個開山填海的龐大工程，共使用烈性炸藥“TNT”5600噸。TNT炸藥爆炸是時發(fā)生如下反應：21O2+4TNT = 28CO2+10H2O+6N2則“TNT”的化學式是（ ）AC7H5N3O6 BC7H5N3O4 CC5H3NO6 DC7H5NO69. 混有紅棕色二氧化氮氣體的空氣通過裝有活性炭的玻璃管后氣體顏色消失，主要因為（ ） A 二氧化氮氣體跟活性炭發(fā)生了化合反應 B 二氧化氮被活性炭分解了 C NO2氣體被活性炭吸附了，未發(fā)生化學變化 DNO2被活性炭還原成了無色物質 102002年中國足球隊進入世界杯，小小足球牽動著人們的心。C60的分子結構和足球相似，如圖。關于C60的說法正

18、確的是( )A屬于單質 B屬于混合物 C碳元素的化合價為+4 D.相對分子質量為6011鑒別H2、O2、CO2最簡便的方法是( ) A測定它們的密度 B燃著木條伸入集氣瓶內 C比較它們的溶解性 D通入石灰水12下列反應不屬于化合反應，也不屬于分解反應的是( ) AH2 + CuO Cu + H2OBH2O + CO2 = H2CO3 CCO2 + C 2CODCaCO3 CaO + CO2­13實驗室制取CO2，應選用的藥品是（ ） AKMnO4B木炭和氧氣 C大理石和稀鹽酸D高溫煅燒石灰石14實驗室制CO2，不選用的儀器是( ) A長頸漏斗B酒精燈C集氣瓶D導管15等質量的碳酸鈣分

19、別與鹽酸反應或高溫煅燒生成CO2的質量（ ） A與鹽酸反應產生的多B高溫煅燒產生的多 C一樣多D無法判斷16實驗室要收集一試管CO2，最好選用的裝置是 ( ) A B C D17檢驗集氣瓶中CO2是否收集滿的方法是（ ） A向集氣瓶中倒入少量石蕊試液 B向集氣瓶中倒入少量澄清的石灰水C將燃著的木條伸入集氣瓶中 D將燃著的木條放在集氣瓶口 18某物質中只含有一種元素，則該物質不可能是( )A混合物 B化合物 C單質 D純凈物19.下列物質的化學式書寫錯誤的是（ ）A. 碳酸鈣 CaCO3 B.干冰 H2O C.石墨 C D.一氧化碳 CO20.下列物質難溶于水的是（ ）A.二氧化碳 B.碳酸鈣

20、C.氧氣 D.蔗糖21.鑒別二氧化碳和氮氣最簡便的方法是（ ）A.澄清的石灰水 B.燃著的木條 C.帶火星的木條 D.通入灼熱的氧化銅22.下列有關二氧化碳的用途，既跟它的物理性質有關，又跟它的化學性質有關的是（ ）A.干冰用作人工降雨 B.滅火C.溫室里施用二氧化碳作肥料 D.制汽水23.有關干冰的說法錯誤的是（ ）A.干冰是雪狀的固體 B.干冰是固體二氧化碳 C.干冰是還未融化的冰 D.干冰易升華24.二氧化碳通?？捎脕頁錅缬皖悺⒛静钠鸹?，是因為（ ）A.二氧化碳可溶于水 B.二氧化碳的密度比空氣大 C.二氧化碳能與水反應 D.一般情況下，二氧化碳不燃燒，不支持燃燒，且密度比空氣大25.只

21、用一種試劑或一種方法，經一步實驗就將氧氣、氫氣、二氧化碳和空氣四種氣體區(qū)別開來的是（ ）A.石灰水 B.帶火星的木條 C.燃著的木條 D.石蕊試液26. 下列屬于化學變化的是 （ ） A.冰溶化成水 B.干冰變成二氧化碳氣體 C. 滴加了石蕊試液的二氧化碳水溶液加熱后，紅色變?yōu)樽仙?D. 滴加了紅墨水的水溶液，加入活性炭，振蕩后，紅色褪去27.有關“物質性質用途”的敘述中，用途與性質不相關的是（ ）A. 氫氣密度小可用于充灌探空氣球 B. 二氧化碳與水反應滅火 C. 氧氣能跟許多物質發(fā)生反應并放出熱量冶煉鋼鐵 D.干冰升華時吸收熱量致冷劑28.郊游進山洞時，為了安全起見，最好帶（ ）A.火把

22、B.手電筒 C.應急燈 D.小發(fā)電機 29.實驗室制取二氧化碳氣體并進行簡單的性質實驗，下面有關操作的先后順序不正確的是（ ）A 先檢查裝置的氣密性，后裝藥品 B先加稀鹽酸，后加石灰石C先將氣體導管從集氣瓶中取出，然后用燃著木條放在集氣瓶口檢驗氣體是否收集滿D先在蒸餾水中加1-2滴石蕊試液，然后再通入二氧化碳氣體30除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳的正確方法是（ ），除去一氧化碳中混有的少量二氧化碳的正確方法是（ ）A點燃 B通過灼熱的氧化銅 C通過石灰水 D通過灼熱的炭層31.下列物質中，碳元素的化合價相同的一組是 （）ACO和CO2 BCO2和Na2CO3CC和CO DCO和CaCO332

23、.一氧化碳可以用排水法收集是因為它 （ ）A無色.無氣味 B密度比空氣小C難溶于水 D能溶于水33.下列物質燃燒后只生成二氧化碳的是 （）A碳 B一氧化碳C石蠟（蠟燭的主要成分） D氫氣34.下列氣體中，難溶于水的一組是 （）AO2和CO2 BH2和CO2 CCO和CO2 DH2和CO35.下列物質中，既有可燃性又有還原性的化合物是 （）AC BH2 CCO DCO236下列氣體遇火可能發(fā)生爆炸的是( )A.CO2和COB.CO2和H2C.N2和O2 D.O2和CO37等質量的二氧化碳和一氧化碳里，碳元素的質量比是 ( )A.7:11B.44:28C.1:1D.11:7 填空題1.自然界里存在

24、的碳單質有 和 ，在天然物質里硬度最大的是 ,它可以_ _ ,_ 是最軟的礦物之一，可用于制作_ 等。2.金剛石和石墨在氧氣里燃燒后，生成的產物都是 _，說明它們都是由 _元素組成的_ (單質、化合物)。但它們的物理性質卻有很大的 _，這是由于它們的 _ _ _而造成的。3.木炭、活性碳具有吸附能力是因為它具有_的結構，防毒面具的濾毒罐利用活性炭來吸附_；制糖工業(yè)利用活性炭來吸附_；自來水廠的過濾器利用活性炭來吸附_。4金剛石可用來裁玻璃是因為它很_，石墨用于制鉛筆芯是因為它很_；用來作干電池的電極是因為_，活性炭常用來脫色、除臭味，這是因為它具有_的結構。5填寫下列物質性質不同的原因。 （1

25、）金剛石、石墨、C60：碳原子的_不同；（2）水分子（H2O）和雙氧水分子（H2O2）：分子的_不同；（3）鈉原子和氯原子：原子的_不同；（4）鈉原子和鈉離子：粒子的最外層_不同。6植物的光合作用可表示為:H2O+CO2一淀粉+O2，由此可推斷淀粉的組成中一定含有_和_元素，可能含_元素。7一氧化碳是_色_味的氣體，_溶于水，密度比空氣_。8一氧化碳燃燒時發(fā)出_色火焰，同時_，一氧化碳燃燒的化學方程式為_。根據一氧化碳的這一性質，它可以做_。9一氧化碳能跟氧化銅在加熱條件下反應，生成銅和二氧化碳，說明一氧化碳具有_性，在該反應中做_劑，反應的化學方程式為_。10把表面呈黑色的銅絲加熱后伸入盛有

26、一氧化碳的集氣瓶中，銅絲變_色，加入澄清石灰水，觀察到_,寫出有關反應的化學方程式_；_。11選擇氧氣、二氧化碳或一氧化碳的化學式填空，并寫出有關的化學方程式：（1）能使帶火星的木條復燃的是 （2）能用于滅火的是 ；（3）能使人中毒的是 ；（4）綠色植物進行光合作用吸收的是 ，釋放的是 ；（5）能在空氣中燃燒的是 ，反應的化學方程式是 _；（6）能使灼熱氧化銅還原成銅的是 ，反應的化學方程式是_。12煤氣廠為什么常在家用煤氣(含有一氧化碳)中摻入微量具有難聞氣味的氣體？如果發(fā)生煤氣泄漏應當怎么辦？_。13在密閉容器中含有a個CO分子和b個O2分子，使其充分反應后，容器內碳原子和氧原子數之比為_。實驗題1右圖的實驗能說明二氧化碳有_ 的化學性質和_的物理性質。 2請設計一個實驗一次證明二氧化碳可溶于水并能使紫色石蕊溶液變紅色。3已知從啤酒中產生的氣體是CO