專題十一 碳和碳的氧化物（原卷版）

專題十一碳和碳的氧化物【知識歸納】一、碳的幾種單質1.金剛石和石墨：金剛石（C）石墨（C）外觀無色透明正八面體狀晶體深灰色鱗片狀固體硬度自然界中最硬的物質是最軟的礦物之導電性無良好用途制鉆石、刻劃玻璃、鉆探機的鉆頭等。制鉛筆芯、干電池的電極、潤滑劑等。2.無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質構成。主要有焦炭、木炭、活性炭、炭黑等?；钚蕴?、木炭具有強烈的吸附性，焦炭用于冶鐵，炭黑加到橡膠里能夠增加輪胎的耐磨性。3.其他碳單質:①C60分:是一種由60個碳原構成的分。它形似足球,這種足球結構的碳分很穩(wěn)定。②碳納米管:由碳原構成的管狀大分。4.金剛石和石墨的物理性質有很大差異的原因是:碳原的排列方式不同。CO和CO2的化學性質有很大差異的原因是:分的構成不同。二、單質碳的化學性質

單質碳的物理性質各異,而各種單質碳的化學性質卻完全相同!1.常溫下化學性質不活潑碳原的最外層有4個電，既不容易得電，也不容易失去電，因此常溫下碳的化學性質比較穩(wěn)定?！居猛尽繖n案材料一般用碳素墨水書寫、古代書畫歷經百年也安然無恙、木質電線桿埋入地下部分用火燒焦可防腐。2.可燃性:（反應物的量不同，產物不同）完全燃燒(氧氣充足),生成CO2:

C+O2CO2不完全燃燒(氧氣不充足),生成CO：2C+O22CO

【用途】用作燃料。3.還原性：C+2CuO2Cu+CO2↑

（置換反應）

【實驗現象】：黑色粉末逐漸變成光亮紅色，石灰水變渾濁?！狙趸€原反應】：碳具有還原性，被氧化；氧化銅具有氧化性，被還原。【用途】：冶金工業(yè)【注意事項】：①試管口略向下傾斜防止冷凝水倒流引起試管的炸裂；②實驗完畢先撤導管再撤酒精燈防止澄清石灰水倒吸引起試管的炸裂；③當試管冷卻后再倒出固體觀察現象，防止銅重新被氧化；④碳單質作還原劑一般需要大量的熱，屬于吸熱反應，因此反應條件一般要寫高溫。2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑三、二氧化碳的制法

1.反應原理：用石灰石和稀鹽酸反應，CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑【注意】：①不用稀硫酸代替稀鹽酸，因為稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，附著在大理石表面,阻礙了反應的進行。②不用碳酸鈉或碳酸鈣粉末代替大理石，因為碳酸鈉或碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應的速率過快,不利于氣體的收集。③不用濃鹽酸代替稀鹽酸，因為濃鹽酸具有揮發(fā)性,揮發(fā)出HCl氣體,使制得的氣體不純。2.發(fā)生裝置：（固液常溫型）

①②③【注意事項】（1）①簡單裝置②便于添加液體③可以控制反應速率（2）長頸漏斗必須伸到液面以下，防止氣體從長頸漏斗逸出。（3）導氣管剛剛露出橡皮塞便于氣體導出。3.實驗步驟：查:連接儀器,檢查裝置的氣密性；裝:將大理石(或石灰石)裝人錐形瓶內,塞緊橡膠塞；加:由長頸漏斗中加入稀鹽酸；收:收集氣體。4.收集方法：二氧化碳密度比空氣大，能溶于水。只能用向上排空氣法5.驗證方法：將氣體通入澄清的石灰水，如澄清石灰水變渾濁，則是二氧化碳。6.驗滿方法：用燃著的木條，放在集氣瓶口，木條熄滅。證明已集滿二氧化碳氣體?！拘〗Y】：實驗室制取氣體的一般思路和裝置的選擇：1.一般思路:選擇藥品→確定反應原理→選擇實驗裝置(發(fā)生裝置和收集裝置)→設計實驗→確定收集方法、檢驗方法、驗滿方法。2.裝置的選擇：（1）發(fā)生裝置的選擇依據:反應物的狀態(tài)和反應條件。固固加熱型固液常溫型（2）收集裝置的選擇依據:氣體的密度和溶解性。①排空氣法:操作簡單,收集到的氣體比較干燥但不純凈?！具m用范圍】：無毒無害,不與空氣中的任何成分發(fā)生反應,密度比空氣大的氣體(如O2、CO2)用向上排空氣法收集；密度比空氣小的氣體(如H2)用向下排空氣法收集。②排水法:收集的氣體純凈,但不干燥。【適用范圍】：用于收集難溶或不易溶于水，且不與水反應的氣體?！咀⒁狻浚寒攲Ч芸谟羞B續(xù)均勻氣泡冒出時再收集；用加熱裝置制取氣體時，實驗結束后要先從水槽中取出導管再熄滅酒精燈，以防止水倒流造成試管炸裂。三、二氧化碳的性質1.物理性質：無色、無味的氣體；密度比空氣大；能溶于水,高壓低溫下可得固體—干冰。2.化學性質:（1)一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒，不能供給呼吸?！緦嶒灛F象】：下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅。【結論】：二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，密度比空氣的大（2)與水反應生成碳酸：【實驗現象】:Ⅰ紙花變紅；Ⅱ紙花不變色；Ⅲ紙花不變色；IV紙花變紅,再烘干第四朵紙花,紙花由紅色又變?yōu)樽仙??！緦嶒灲Y論】：CO2+H2O==H2CO3

二氧化碳與水反應，生成的碳酸能使紫色的石蕊試液變紅；H2CO3==H2O+CO2↑

碳酸不穩(wěn)定,易分解使紅色石蕊溶液又變成紫色。（3)能使澄清的石灰水變渾濁：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O。本反應用于檢驗二氧化碳。（4）與灼熱的碳反應：

C+CO22CO（吸熱反應，既是化合反應又是氧化還原反應，CO2是氧化劑，C是還原劑）3.用途：（1）滅火（滅火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）既利用物理性質，又利用其化學性質。（2）干冰用于人工降雨、制冷劑（3）溫室肥料。

4.二氧化碳對生活和環(huán)境的影響：（1）二氧化碳本身沒有毒性,但二氧化碳不能供給呼吸。進入久未開啟的菜窖、干涸的深井或深洞底部前,應進行燈火試驗。（2）過多排放引起溫室效應。

四、一氧化碳

1.物理性質：無色、無味的氣體；密度比空氣略小；難溶于水。

3.化學性質：（H2、CO、C具有相似的化學性質：①可燃性；②還原性）（1）可燃性：2CO+O22CO2

（可燃性氣體點燃前一定要檢驗純度）【實驗現象】：發(fā)出藍色火焰；放出熱量?！咀⒁狻浚篐2燃燒：發(fā)出淡藍色的火焰。CH4燃燒：發(fā)出明亮的藍色火焰。鑒別H2、CO、CH4可燃性的氣體方法是看燃燒產物（不可根據火焰顏色）。（水煤氣：H2與CO的混合氣體

C+H2O

H2

+CO）【用途】作燃料。Δ（2）還原性：ΔCO+CuO=Cu+CO2

（非置換反應）

【實驗現象】：黑色的固體逐漸變成光亮紅色，石灰水變渾濁。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2【實驗現象】：紅棕色粉末逐漸變成黑色，石灰水變渾濁。【實驗注意事項】：①先通一會兒一氧化碳再加熱，排凈玻璃管內的空氣防止爆炸。②實驗結束后應先停止加熱，再停止通一氧化碳氣體，以防銅重新被氧化。③實驗必須進行尾氣處理，防止一氧化碳排放到空氣中污染空氣。【用途】：冶金工業(yè)3.毒性：吸進肺里與血液中的血紅蛋白結合，使人體缺少氧氣而中毒。（化學變化）【注意事項】：①如果發(fā)現有人煤氣中毒，首先打開門窗通風換氣，將患者抬到室外，撥打120。②煤氣中常加入有特殊氣味的乙硫醇，可提示煤氣是否泄漏。③當你回到家，發(fā)現煤氣(主要成分CO)泄漏，關閉煤氣總閥門，迅速打開門窗，不能開燈，不能打開抽油煙機和排風扇,不能點火，不能在室內撥打電話等?！緦ｎ}突破】基礎性習題：1.我國古代某些畫家、書法家用墨（用炭黑等制成）繪制或書寫的字畫能夠保存至今而不變色的原因是（）A.碳在常溫下化學性質不活潑B.炭黑具有很強的吸附能力C.部分炭黑轉變成了更穩(wěn)定的物質D.碳單質不溶于水2.下圖為金剛石、石墨和C60的結構模型圖，圖中小球代表碳原。下列說法不正確的是（）A.原的排列方式改變，則構成的物質種類改變B.相同元素組成的不同物質，在足量的氧氣中完全燃燒，產物相同C.相同元素組成的不同物質，化學性質相同D.在特定的條件下，石墨既可轉化為金剛石，也可轉化為C603.下列關于CO2的實驗室制法及性質實驗的說法不正確的是（）制CO2的藥品B．發(fā)生裝置C．收集裝置D．比較CO2與空氣的密度4.下列與碳和碳的氧化物有關的說法中，正確的是（）A．煤爐上放一盆水可防止CO中毒B．CO2能使紫色石蕊溶液變紅，說明CO2顯酸性C．CO和CO2化學性質不同的原因是分構成不同D．用墨繪制的古畫經久不變色，說明碳不與任何物質反應5.下列關于金剛石與石墨的說法中正確的是（）A．都能導電 B．都是黑色固體C．硬度都很小 D．都由碳元素組成6.關于二氧化碳的用途，下列說法錯誤的是（）A．滅火 B．生產汽水 C．氣體肥料 D．供給呼吸7.實驗室部分儀器或裝置如圖所示，請回答下列問題：（1）儀器b的名稱是：b_____________。（2）上述裝置中，可用于收集氫氣的是_________（填儀器裝置下方的字母，下同）。（3）若要組裝一套實驗室制取二氧化碳的裝置，可選擇圖中的_______；檢驗二氧化碳是否收集滿的方法是_________________________。（4）若用B裝置制取氧氣，則其化學方程式為______________________________。8.在豐富多彩的物質世界里，碳及其化合物占有重要地位.(1)金剛石和石墨均是碳元素組成的單質，但兩者物理性質差異較大，其原因是構成它們的碳原_________不同.(2)活性炭有較強的吸附能力，是因為活性炭具有__________________的結構.(3)在書寫具有保存價值的圖書檔案時，規(guī)定使用碳素墨水，其原因是__________。(4)某有機化合物R在氧氣中充分燃燒的化學方程式是2R+5024C02+2H20，則R的化學式為_________________.拓展性習題：1.下列有關碳和碳的化合物說法錯誤的是（）A.金剛石是天然存在的最硬的物質B.金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質C.金剛石、石墨，物理性質有很大差異的原因是碳原排列方式不同D.二氧化碳、一氧化碳的組成元素相同，化學性質也相同2.石墨烯是一種非常優(yōu)良的納米材料，由碳元素組成，化學性質和石墨相似，還具有超強導電、導熱的性能。關于石墨烯的認識，錯誤的是（）A.可做散熱材料B.是一種新型化合物C.常溫下化學性質穩(wěn)定D.可用作新型電池的電極3.對比是學習化學的重要方法。下列關于CO2與CO的比較中錯誤的是（）A．CO2可用于滅火，CO可用作燃料B．CO2能溶于水，CO難溶于水C．CO2可用于光合作用，CO可用于人工降雨D．CO2會造成溫室效應，CO易與血液中的血紅蛋白結合引起中毒4.按如圖進行實驗，下列分析或結論正確的是A．導管口剛有氣泡冒出說明反應開始B．實驗結束應立即倒出粉末C．木炭能使氧化銅還原為銅D．固體減少的質量一定等于生成二氧化碳質量5.對比是學習化學的重要方法，下列關于二氧化碳和一氧化碳的比較，完全正確的是（）A.組成：CO2、CO均由碳元素和氧元素組成B.性質：CO2、CO都有可燃性C.用途：CO2可用于滅火；CO可用于人工降雨D.危害：CO2會導致酸雨；CO會引起中毒6.某興趣小組同學設計并進行了如下圖所示實驗探究CO2的相關性質。為避免鹽酸揮發(fā)出的HCl對實驗的干擾，選用稀硫酸與碳酸鈉反應制取CO2。（1）寫出裝置A中儀器a的名稱_______。（2）實驗中裝置B內濃硫酸的作用是____。（3）對比裝置C與D中的實驗現象，觀察到干花不變色，濕花變紅色，可得出的結論（用化學方程式表達）______。（4）持續(xù)通入CO2，觀察到裝置E中的現象為_____________。（5）依據裝置F中觀察到點燃的蠟燭由低到高依次熄滅，可得出CO2的性質有_____________。7.下圖是實驗室中常見裝置，回答下列問題。(1)儀器a的名稱是__________________(2)用裝置A進行實驗時.首先應________________（填序號)①加藥品

②加熱③檢查裝置氣密性(3)用A裝置制取氣體的不足之處是____________________________(4)若要收集干燥的C02，可將含有水蒸氣的C02從裝置B的______(填“m”成“n”)端導入，試劑X是________；再用裝置______（填“C”或“D”或“E”)收集。(5)向集滿C02的集氣瓶中加入澄清石灰水，反應的化學方程式為______________8.下圖是實驗室制取CO2及進行性質實驗的部分裝置。（1）CaCO3固體與稀鹽酸反應生成CO2氣體的化學方程式是_____