碳及金属的复习教案

碳和碳的氧化物一、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。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等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。3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.活性炭、木炭具有强烈的吸附性，焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。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!1、常温下的稳定性强2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2:C+O2点燃CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O2点燃2CO3、还原性：2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑C+2CuO高温2Cu+CO2↑（置换反应）应用：冶金工业现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。三、二氧化碳的制法1、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。（2）收集方法：气体的密度及溶解性决定：难溶于水用排水法收集CO只能用排水法密度比空气大用向上排空气法CO2只能用向上排空气法密度比空气小用向下排空气法2、二氧化碳的实验室制法1）原理：用石灰石和稀盐酸反应：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑2)选用和制氢气相同的发生装置3）气体收集方法：向上排空气法4）验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳。验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。3、二氧化碳的工业制法：煅烧石灰石：CaCO3高温CaO+CO2↑生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2四、二氧化碳的性质1、物理性质：无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰2、化学性质:1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸2)与水反应生成碳酸：CO2+H2O==H2CO3生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，H2CO3==H2O+CO2↑碳酸不稳定,易分解3)能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O本反应用于检验二氧化碳。4）与灼热的碳反应：C+CO2高温2CO（吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是氧化剂，C是还原剂）3、用途：灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）既利用其物理性质，又利用其化学性质干冰用于人工降雨、制冷剂温室肥料4、二氧化碳多环境的影响：过多排放引起温室效应。五、一氧化碳1、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水2、有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。3、化学性质:（H2、CO、C具有相似的化学性质：①可燃性②还原性）1）可燃性：2CO+O2点燃2CO2（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）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。鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色）（水煤气：H2与CO的混合气体C+H2O高温H2+CO）2）还原性：CO+CuO△Cu+CO2（非置换反应）应用：冶金工业现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）除杂：CO[CO2]通入石灰水或氢氧化钠溶液：CO2+2NaOH==Na2CO3+H2OCO2[CO]通过灼热的氧化铜CO+CuO△Cu+CO2CaO[CaCO3]只能煅烧（不可加盐酸）CaCO3高温CaO+CO2↑注意：检验CaO是否含CaCO3加盐酸：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑（CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。）碳酸钙大部分固体白色，大部分气体、液体、溶液无色黑色固体：木炭、氧化铜、四氧化三铁、二氧化锰、铁粉蓝色固体：硫酸铜晶体、氯化铜、硝酸铜，它们的溶液也是蓝色黄色固体：氯化铁、硫酸铁、硝酸铁，它们的溶液也是黄色蓝色沉淀：氢氧化铜Ｃｕ（ＯＨ）２不溶于水可溶于酸红褐色沉淀：氢氧化铁Ｆｅ（ＯＨ）３不溶于水可溶于酸硫磺是浅黄色固体液氧、固态氧是淡蓝色红色固体：铜、氧化铁、红磷高锰酸钾：紫黑色固体浅绿色：氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁和它们的溶液绿色：碱式碳酸铜（俗名：铜绿）第八单元金属和金属材料第一节金属材料金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。金属的物理性质在常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色）；导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。金属之最地壳中含量最多的金属元素——铝人体中含量最多的金属元素——钙目前世界年产量最多的金属——铁（铁＞铝＞铜）导电、导热性最好的金属——银（银＞铜＞金＞铝）熔点最高的金属——钨熔点最低的金属——汞硬度最大的金属——铬密度最大的金属——锇密度最小的金属——锂金属的分类

黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。重金属：如铜、锌、铅等轻金属：如钠、镁、铝等金属的应用

物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。铜、铝——电线——导电性好、价格低廉钨——灯丝——熔点高铬——电镀——硬度大铁——菜刀、镰刀、锤子等汞——体温计液柱银——保温瓶内胆铝——“银粉”、锡箔纸合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。

合金是混合物。金属氧化物不是合金。目前已制得的纯金属只有90多种，而合金已达几千种。合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。常见的合金：合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金钛镍合金备注不锈钢是含铬、镍的钢，具有抗锈蚀性能。生铁较脆，钢铁具有韧性。生铁常制成暖气片。紫铜是纯铜熔点低见下具有形状记忆效应钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来造人造骨。

钛和钛合金的优点：①熔点高、密度小；②可塑性好、易于加工、机械性能好；③抗腐蚀性能好。生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。第二节金属的化学性质金属与氧气的反应镁、铝：在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O22MgO4Al+3O2=2Al2O3铝的抗腐蚀性能好的原因：铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。铁、铜在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO金即使在高温时也不与氧气反应。金属与酸的反应：活泼金属＋酸→盐＋H2↑描述现象时，需要注意：①如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化；②反应放热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显。置换反应：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。

当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价。常见金属在溶液中的活动性顺序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金属活动性由强逐渐减弱在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。金属与盐溶液的反应：金属＋盐→另一金属＋另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）

在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。“湿法冶金”的反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序使用铁、银和溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，然后将排在中间的金属变成盐溶液，或者将排在两边的金属变成盐溶液，这样才能一次性得出结果。第三节金属资源的利用和保护矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。

常见的矿石及主要成分：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）等。铁的冶炼实验室——一氧化碳还原氧化铁工业——高炉炼铁设备：高炉（图见书17页）。原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、（空气）。反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。含杂质的反应物或生成物的有关计算

当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。

一般利用该公式及其变形：。

【例题】1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？

【解法1】 1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：

设生成的铁的质量为x。

折合为含铁96%的生铁的质量为

答：800t氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t。

【解法2】 设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。（x不是纯物质的质量，不能直接代入计算）

1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：

答：800t氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t。植物油干燥剂铁生锈的实验（见右图）

【实验器材】大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。

【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。

【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。

【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。

【注意事项】

第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；

第