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1、1/5 木炭+氧化铜 澄清的石灰水 第六单元 碳和碳的氧化物 知识总结 课题一 金刚石、石墨、C60 一、碳的几种单质 1.金刚石（C）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。2.石墨（C）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。（1）可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的电刷等。（注意：铅笔不含铅，是石墨和黏土混合而成的混合物。）（2）无定形碳：焦炭、木炭、活性炭、炭黑等，由石墨的微小晶体和少量杂质构成。活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，所以有吸附性，（活性炭吸附性比木炭强）木炭：有吸附作用，用于吸附一些食品和工业产品里的色素，吸附有异味的物质。活性炭：有较强的吸附作用，
2、用于防毒面具、冰箱的除臭剂。焦炭：用于冶铁，炭黑：加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。3.C60 是一种由 60 个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。4.同一种元素可以组成不同的单质。例：红磷和白磷，氧气和臭氧，碳的各种单质等（互为同素异形体）。金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。CO和 CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。二、单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同（完全燃烧都生成二氧化碳）!1.常温下，化学性质稳定【为何碳在常温下化学性质比较稳定？碳原子的最外层有 4 个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常
3、温下碳的化学性质比较稳定。】档案材料一般用碳素墨水书写；古代书画历经百年也安然无恙；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。2.碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧）2C+O22CO（不充分燃烧）碳在氧气中燃烧现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。3.碳具有还原性：可用于冶金工业。2Fe2O3+3C4Fe+3CO2 木炭还原氧化铜的实验（见右图）【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。2/5 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。配制混合物时木炭粉应稍过
4、量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。第二节 二氧化碳制取的研究 1、制取气体的一般思路是（1）反应原理（2）实验装置（3）验证气体。实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置，对于发生装置主要由反应物的状态，反应条件决定；对于收集装置主要考虑生成气体的物理性质（气体的密度大小、溶解性）。2、实验室制取气体的装置一般有：（1）固体+固体气体，如用高锰酸钾、二氧化锰和氯酸钾制氧气，装置特点是：试管口略向下倾斜，以免水倒流，引起试管炸裂，铁夹夹在距试管口 1/3 处，导管不能伸入试管中太长。（2）液体+固体气体，如用过氧化氢溶液和
5、二氧化锰制氧气，用锌粒和稀硫酸制氢气，用大理石（或石灰石）和稀盐酸制 二氧化碳。装置特点是；长颈漏斗 的末端必须插入液面以下。3、根据制取气体的性质，集气装置可有下述两种情况：排水集气法：凡不易溶于水，不与水反应的气体均可用排水集气法，如收集氧气、氢气等气体。排空气法：密度与空气相差较大（可用相对分子质量比较，空气的平均相对分子质量是 29，大于 29 的密度比空气大，小于 29 的密度比空气小），且不与空气中任一成分反应的均可用排空气法。a.向上排空气法：所收集的气体 相对分子质量大于 29，如二氧化碳、氧气等。b.向下排空气法：所收集的气体相对 分子质量小于 29，如氢气、甲烷等。一实验室
6、制取二氧化碳 1.原料：大理石或石灰石、稀盐酸。不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 3.发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）4.收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）3/5 5.检查装置的气密性：先用止水夹夹住
7、导气管，再从长颈漏斗中加水，当水没过下端管口后，若水面不下降，则表明不漏气。6.验满：把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，证明已经收集满了。7.检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，证明收集的气体是二氧化碳。二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3 CaO+CO2（石灰石和大理石的主要成分都是碳酸钙；三、氧化钙叫石灰，也叫生石灰；氢氧化钙也叫熟石灰，也叫消石灰；石灰浆或石灰水的主要成分都是氢氧化钙）第三节 一氧化碳和二氧化碳 一、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：无色无味，常温常压下为气体。一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。【实验操作】如右图（1），将 CO2气体慢
8、慢倒入杯中。【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。【实验结论】一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧（化学性质）；二氧化碳能溶于水。【实验操作】如右上图（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约 1/3 体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。【实验现象】瓶体变瘪。【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。【实验结论】二氧化碳能溶于水。（此实验不能得出二氧化碳可以和水反应的结论）二、二氧化碳的化学性质 1
9、.一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。（此性质可由实验一得到）2.二氧化碳能与水反应生成碳酸。（碳酸可使紫色石蕊变色，而不是二氧化碳，此实验证明了二氧化碳和水反应）【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸，第二朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸花喷上水之后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花取出，小心烘烤，观察现象。【实验现象】第一朵小花变红；第二朵小花不变色；第三朵小花不变色；第四朵小花变红；第四朵小花被烘烤后由红色变成紫色。【实验分析】醋酸能使紫色小花变红，说明酸（溶液）可以使紫色石
10、蕊变红；水不能使紫色石蕊变红；二氧化碳不能使紫色石蕊变红；二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红；说明碳酸被分解了。【化学方程式】CO2+H2O=H2CO3 和 H2CO3=H2O+CO2 3.二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：CO2 （1）CO2（2）4/5 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 该反应可鉴定二氧化碳气体。4.二氧化碳不能供给呼吸。（注意：二氧化碳浓度过高会导致头痛，神智不清，严重的可导致死亡，但二氧化碳没有毒性）5.二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：CO2+C2CO 该反应是吸热反应（CO2氧化剂，C还原剂）；该反应也可将二氧化碳变为一氧化碳的。四、二氧化碳
11、的用途、灭火；（灭火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2与制取 CO2反应相似）既利用其物理性质（密度比空气大），又利用其化学性质（不能燃烧也不能支持燃烧）；作致冷剂；（干冰）人工降雨；（干冰）作温室肥料等（光合作用需要二氧化碳）（5）也可以作工业原料如制饮料 五、二氧化碳对环境的影响：造成温室效应 全球变暖，两极冰川融化 1 温室效应的危害 海平面升高，淹没沿海地带 土地沙漠化，农业减产 2 控制温室效应的措施 减少煤、石油、天然气等化石燃料的使用 措施 开发利用太阳能、风能等清洁能源 大力植树造林，严禁乱砍滥伐【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH
12、4）、氟氯代烷等。第二课时：一氧化碳 一、一氧化碳的物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。二、一氧化碳的化学性质：1.一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2 2.【燃烧的现象】发出蓝色火焰；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。煤炉从上至下，常发生的三个反应：2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2 3.一氧化碳具有还原性 CO+CuOCu+CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 4.一氧化碳具有毒性。原因：一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧。注意：由于一氧化碳难溶于水，因此在室内摆放一盆水无
13、法预防煤气中毒。四、一氧化碳的用途：1.可燃性：作气体燃料 2CO+O22CO2 2.还原性：冶炼金属（3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2、CO+CuO Cu+CO2）。（1）一氧化碳还原氧化铜的实验：实验操作：高温=5/5 先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；点燃酒精灯；熄灭酒精灯；再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。实验现象：黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。注意事项：检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。实验开始时先通 CO 的目的：排净装置内的空气，防止 CO 与空气混合加热引起爆炸。实验完毕后继续通入 CO 的目的：防止灼热的
14、铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O2 2CuO）。因为 CO 污染空气，所以尾气中的 CO 气体要经过处理。可将尾气点燃 澄清石灰水的作用：证明反应生成二氧化碳；除去装置内的二氧化碳。（2）一氧化碳还原氧化铁的实验【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（下的酒精灯要换成酒精喷灯）【实验现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。【工业铁的冶炼】原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。C+O2=CO2 C+CO2 2CO 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 五、三大还原剂：H2、C、CO 共同性质：可燃性、还原性。注意：CO和 H2一样与空气（或氧气）混合时，遇明火可能发生爆炸，点燃前必须验纯（方法与 H2一样）H2和 O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。CO 和 O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。CH4和 O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。但：鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：是看燃烧产物。（只有水生成的是氢气，只有二氧化碳生成的是一氧化碳，既有水又有二氧化碳生成的是甲烷。不可根据火焰颜色）=高温=高温=点燃