单元碳和氧化物

第六单元碳和碳的氧化物一、碳的单质1.常见的碳单质：(1)金刚石、石墨与C60的物理性质和用途比较。类别特征金刚石(C)石墨(C)C60结构模型类别特征金刚石(C)石墨(C)C60色态_____透明、_________形状的固体深灰色、有__________而不透明的细鳞片状固体分子形状似_____硬度天然存在的_____的物质_____的矿物之一质脆导电性几乎不导电导电(优良)几乎不导电用途钻探机钻头、刻刀、装饰品润滑剂、铅笔芯、电极广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域无色正八面体金属光泽足球最硬最软(2)几种无定形碳。种类主要成分主要物理性质木炭主要成分为碳单质，其结构与石墨类似_____性活性炭_____性焦炭、炭黑吸附吸附【思考】碳的单质物理性质差异较大的原因是什么？提示：碳单质都由碳原子构成，但由于碳原子的排列方式不同，物理性质差异较大。2.单质碳的化学性质：(1)稳定性：由于碳原子最外层有__个电子，得失电子都较困难，常温下碳的化学性质不活泼。(2)可燃性。充分燃烧：反应的化学方程式为____________；不充分燃烧：反应的化学方程式为____________。C+O2CO22C+O22CO点燃====点燃====4(3)还原性。a.与CuO反应。黑色粉末中有红色固体生成澄清的石灰水变浑浊C+2CuOCO2↑+2CuCO2+Ca(OH)2====CaCO3↑+H2O高温====【微点拨】实验完毕时，应先将导气管从石灰水中取出，再撤掉酒精灯，防止石灰水倒流回试管，引起试管炸裂。b.与二氧化碳反应。化学方程式：_____________。c.用途。此性质常用于冶金工业。如焦炭能将氧化铁还原为铁，化学方程式为____________________________。C+CO22CO3C+2Fe2O3

4Fe+3CO2↑高温====高温====二、二氧化碳的制取1.工业制法。___________________。2.实验室制取：(1)反应原理。_____________________________。CaCO3CO2↑+CaOCaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑高温====(2)制取装置。实验室常用的制取二氧化碳的装置如图甲、乙所示。——收集方法：_____________。

——验满方法：______________________________________，则CO2已收集满。向上排空气法将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭——注意事项：长颈漏斗下端管口应_____________。

——放置：集满CO2气体的集气瓶应盖上玻璃片_____在桌面上。伸入液面以下正放【思考】能否用稀硫酸代替稀盐酸制取二氧化碳？提示：不能。因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在大理石(或石灰石)的表面，使反应难以继续进行。三、二氧化碳的性质与用途1.性质：(1)物理性质。颜色气味状态密度溶解性_______________比空气______溶于水无色无味气体大能(2)化学性质。化学性质不支持燃烧与水反应与澄清石灰水反应实验现象_____的蜡烛先熄灭，_____的蜡烛后熄灭紫色石蕊溶液变_____澄清的石灰水变_____结论或化学方程式________________________________________________________________________________下面上面红色浑浊不能燃烧，也不支持燃烧；密度比空气大CO2+H2O====H2CO3Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O2.对生活和环境的影响：(1)用途。灭火人工降雨(2)对环境的影响——温室效应。①成因：大气中_________的含量增多，使全球变暖。②危害：导致两极的冰川融化，使海平面上升，生物圈受到影响。③缓解措施：减少_________的使用；使用_______能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。二氧化碳化石燃料清洁型四、一氧化碳的性质与用途1.物理性质：颜色气味状态密度溶解性_______________比空气______溶于水无色无味气体小难2.化学性质：(1)可燃性：纯净的CO在空气中点燃时，能产生_____火焰，放出大量的热。化学方程式为_______________。(2)还原性：CO还原CuO反应的化学方程式为_________________。(3)剧毒性：CO与血液中的_________结合，使___________________________，造成生物体缺氧，甚至危及生命。蓝色2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2血红蛋白血红蛋白不能很好地与O2结合点燃====△====3.用途：(1)用作_____。(2)用于_________，如用CO冶炼生铁的化学方程式为______________________。燃料冶炼金属3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温====【微点拨】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)。考点一碳单质的性质和用途1.物理性质和用途：(1)物理性质：结构决定性质，由于碳原子的排列方式不同，因而不同的碳单质物理性质有很大差异，如金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨是最软的矿物质之一。(2)用途：性质决定用途，不同的碳单质由于性质不尽相同，因而用途不同。如金刚石常用于制玻璃刀，石墨常用作电极，活性炭常用作吸附剂等。2.化学性质和用途：化学性质用途常温化学性质不活泼可制作墨汁等高温或点燃可燃性

①氧气充足时C+O2CO2

可作燃料

②氧气不充足时2C+O22CO

还原性

①和氧化铜反应2CuO+C2Cu+CO2↑

用于冶炼金属

②和二氧化碳反应CO2+C2CO

高温====点燃====点燃====高温====【示范题1】(2014·大连中考)下列有关物质性质与用途的说法，错误的是(

)A.石墨有滑腻感，可用来作电极B.焦炭有还原性，可用于冶金工业C.活性炭有吸附性，可用来吸附异味D.金刚石的硬度大，可用来切割玻璃【解析】选A。石墨能用来作电极是因为其具有优良的导电性；焦炭有还原性，可将金属从它的氧化物中还原出来，所以可用于冶金工业；活性炭有吸附性，可用来吸附色素和异味；金刚石的硬度大，可用来切割玻璃、作钻探机的钻头等。【示范题2】(2014·张家界中考)今年我国科学家利用石墨烯(一种由碳原子构成的物质)与铝合金，研制出一种具备特殊性能的烯合金，下列对烯合金和石墨烯的说法错误的是(

)A.石墨烯在一定条件下能与氧气反应B.石墨烯在常温下化学性质活泼C.具有优良的导电性D.烯合金是混合物【关键提示】(1)石墨烯是一种碳单质，具有碳单质的一般化学性质。(2)根据烯合金的组成判断其种类和性质。【解析】选B。石墨烯由碳原子构成，故石墨烯在常温下化学性质稳定，但在高温下碳能与氧气、一些金属氧化物、非金属氧化物反应。烯合金具有金属的特性，如具有导电性、导热性等，合金都属于混合物。【备选示范题】(2014·重庆中考A卷)“碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具有疏松多孔结构。下列关于“碳海绵”性质的推测一定有错误的是(

)A.碳海绵有吸附作用B.碳海绵是灰黑色固体C.碳海绵易溶解于水D.碳海绵燃烧会产生二氧化碳【解析】选C。碳海绵具有疏松多孔的结构，故具有吸附作用；其主要成分石墨烯和碳纳米管都是碳的单质，故可能呈灰黑色，燃烧能生成二氧化碳，但碳不易溶于水。考点二CO与CO2的有关性质、鉴别与除杂1.CO与CO2的化学性质比较：化学性质COCO2可燃性可燃：2CO+O22CO2

一般情况下，既不燃烧，也不支持燃烧还原性有还原性：CO+CuOCu+CO2不反应无还原性，有较弱的氧化性：CO2+C2CO

高温====点燃====△====化学性质COCO2与水反应不反应与水反应：CO2+H2O====H2CO3与石灰水反应不反应反应，使澄清石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O毒性有剧毒无毒2.CO与CO2的鉴别方法：(1)澄清石灰水法。将气体分别通入澄清石灰水中，能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO。(2)点燃法。将气体分别在空气中点燃，能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2。(3)紫色石蕊溶液法。将气体分别通入紫色石蕊溶液中，能使石蕊溶液变红的是CO2，无现象的是CO。(4)还原CuO法。将气体分别通入灼热的CuO中，出现黑色粉末变红现象的是CO，无现象的是CO2。3.CO与CO2互为杂质的除杂方法：(1)CO中混有CO2杂质。①通过足量氢氧化钠溶液；②通过足量灼热的炭粉。(2)CO2中混有CO杂质：通过足量的灼热的氧化铜。【特别提醒】用点燃的方法不能除去CO2中的CO。在CO2气体中CO属于杂质，其含量不会很多，而二氧化碳不能支持燃烧，因此，不能将其中的CO点燃。【示范题3】(2015·邵阳中考)关于一氧化碳和二氧化碳的说法中，正确的是(

)A.CO的含量增加会导致温室效应B.室内放一盆澄清石灰水可防止CO中毒C.CO和CO2组成元素相同，所以它们的化学性质相同D.大气中CO2的消耗途径主要是绿色植物的光合作用【解析】选D。本题考查一氧化碳和二氧化碳的性质。导致温室效应的是二氧化碳，选项A错误；一氧化碳不易溶于水也不与澄清石灰水反应，选项B错误；一氧化碳可以燃烧，二氧化碳可以灭火，两者化学性质不同，选项C错误；消耗二氧化碳的主要途径是植物的光合作用，选项D正确。【拓展延伸】CO与CO2的区别与联系(1)一氧化碳和氢气一样，不纯时点燃易发生爆炸，所以点燃前一定要先检验纯度。(2)一氧化碳和二氧化碳的相互转化(2CO+O22CO2、C+CO2

2CO)往往在推断题中出现。(3)一氧化碳使人中毒与二氧化碳使人窒息的机理不同，前者是因为一氧化碳有剧毒，吸入人体造成中毒，后者是由于二氧化碳不能供给呼吸，使人缺氧而窒息。高温====点燃====【示范题4】(2014·济宁中考)某无色气体可能由H2、CH4、CO、CO2中的几种组成。将混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色浑浊；将剩余气体导出，经干燥后点燃，罩在火焰上方的干燥烧杯内壁有水珠生成。该混合气体的可能组成是(

)A.H2、CH4

B.CO2、COC.H2、CH4、CO D.CH4、CO、CO2【关键提示】(1)二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。(2)物质燃烧生成水，说明该物质中含有氢元素。【解析】选D。澄清石灰水变浑浊证明混合气体中一定含有二氧化碳，干燥后燃烧生成水，至少含有氢气和甲烷中的一种。实验气体的发生与收集装置的综合探究1.气体发生装置：2.收集装置：3.问题探究：(1)选择气体的发生装置的依据是什么？图1中五套气体发生装置各自适用于什么条件下的反应？提示：一般根据反应条件(是否加热、加催化剂等)和反应物状态(固体和固体反应、固体和液体反应或液体和液体反应等)设计发生装置；若固+固

气，可选用图1的A装置；若固+液→气，可选用图1的B、C、D、E等装置。△(2)选择气体收集装置的依据是什么？图2中A、B、C三套收集装置各自适用于收集具有什么特点的气体？提示：一般根据气体的水溶性和气体的密度选择收集装置。当气体密度大于空气时，可选用向上排空气法(装置A)，如CO2、O2、SO2等气体的收集；若密度小于空气，则用向下排空气法(装置B)，如H2、CH4等气体的收集；若气体难溶或不易溶于水，且不与水发生化学反应，也可用排水法收集(装置C)，如H2、CO、CH4、O2等气体的收集。【示范题】(2011·宁夏中考)比较和归纳是学习化学的常用方法。某学习小组的同学在下图所列出的实验装置的基础上，对二氧化碳的制取进行研究。(1)确定气体发生装置应考虑的因素是

和

。(2)甲同学用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，化学方程式是

，要得到一瓶干燥的二氧化碳气体，所选装置的