碳及金屬的復習教案

碳和碳的氧化物一、碳的幾種單質(zhì)1、金剛石（C）是自然界中最硬的物質(zhì)，可用于制鉆石、刻劃玻璃、鉆探機的鉆頭等。2、石墨（C）是最軟的礦物之一，有優(yōu)良的導電性，潤滑性?？捎糜谥沏U筆芯、干電池的電極、電車的滑塊等金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是：碳原子的排列不同。CO和CO2的化學性質(zhì)有很大差異的原因是：分子的構成不同。3、無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.活性炭、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。二、.單質(zhì)碳的化學性質(zhì):單質(zhì)碳的物理性質(zhì)各異,而各種單質(zhì)碳的化學性質(zhì)卻完全相同!1、常溫下的穩(wěn)定性強2、可燃性:完全燃燒(氧氣充足),生成CO2:C+O2點燃CO2不完全燃燒(氧氣不充足),生成CO：2C+O2點燃2CO3、還原性：2Fe2O3+3C高溫4Fe+3CO2↑C+2CuO高溫2Cu+CO2↑（置換反應）應用：冶金工業(yè)現(xiàn)象：黑色粉末逐漸變成光亮紅色，石灰水變渾濁。三、二氧化碳的制法1、實驗室制取氣體的思路：（原理、裝置、檢驗）（1）發(fā)生裝置：由反應物狀態(tài)及反應條件決定：反應物是固體，需加熱，制氣體時則用高錳酸鉀制O2的發(fā)生裝置。反應物是固體與液體，不需要加熱，制氣體時則用制H2的發(fā)生裝置。（2）收集方法：氣體的密度及溶解性決定：難溶于水用排水法收集CO只能用排水法密度比空氣大用向上排空氣法CO2只能用向上排空氣法密度比空氣小用向下排空氣法2、二氧化碳的實驗室制法1）原理：用石灰石和稀鹽酸反應：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑2)選用和制氫氣相同的發(fā)生裝置3）氣體收集方法：向上排空氣法4）驗證方法：將制得的氣體通入澄清的石灰水，如能渾濁，則是二氧化碳。驗滿方法：用點燃的木條，放在集氣瓶口，木條熄滅。證明已集滿二氧化碳氣體。3、二氧化碳的工業(yè)制法：煅燒石灰石：CaCO3高溫CaO+CO2↑生石灰和水反應可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2四、二氧化碳的性質(zhì)1、物理性質(zhì)：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(zhì):1)一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒，不能供給呼吸2)與水反應生成碳酸：CO2+H2O==H2CO3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+CO2高溫2CO（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：滅火（滅火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）既利用其物理性質(zhì)，又利用其化學性質(zhì)干冰用于人工降雨、制冷劑溫室肥料4、二氧化碳多環(huán)境的影響：過多排放引起溫室效應。五、一氧化碳1、物理性質(zhì)：無色，無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水2、有毒：吸進肺里與血液中的血紅蛋白結(jié)合，使人體缺少氧氣而中毒。3、化學性質(zhì):（H2、CO、C具有相似的化學性質(zhì)：①可燃性②還原性）1）可燃性：2CO+O2點燃2CO2（可燃性氣體點燃前一定要檢驗純度）H2和O2的燃燒火焰是：發(fā)出淡藍色的火焰。CO和O2的燃燒火焰是：發(fā)出藍色的火焰。CH4和O2的燃燒火焰是：發(fā)出明亮的藍色火焰。鑒別：H2、CO、CH4可燃性的氣體：看燃燒產(chǎn)物（不可根據(jù)火焰顏色）（水煤氣：H2與CO的混合氣體C+H2O高溫H2+CO）2）還原性：CO+CuO△Cu+CO2（非置換反應）應用：冶金工業(yè)現(xiàn)象：黑色的氧化銅逐漸變成光亮紅色，石灰水變渾濁。Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2（現(xiàn)象：紅棕色粉末逐漸變成黑色，石灰水變渾濁。）除雜：CO[CO2]通入石灰水或氫氧化鈉溶液：CO2+2NaOH==Na2CO3+H2OCO2[CO]通過灼熱的氧化銅CO+CuO△Cu+CO2CaO[CaCO3]只能煅燒（不可加鹽酸）CaCO3高溫CaO+CO2↑注意：檢驗CaO是否含CaCO3加鹽酸：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑（CO32-的檢驗：先加鹽酸，然后將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水。）碳酸鈣大部分固體白色，大部分氣體、液體、溶液無色黑色固體：木炭、氧化銅、四氧化三鐵、二氧化錳、鐵粉藍色固體：硫酸銅晶體、氯化銅、硝酸銅，它們的溶液也是藍色黃色固體：氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵，它們的溶液也是黃色藍色沉淀：氫氧化銅Ｃｕ（ＯＨ）２不溶于水可溶于酸紅褐色沉淀：氫氧化鐵Ｆｅ（ＯＨ）３不溶于水可溶于酸硫磺是淺黃色固體液氧、固態(tài)氧是淡藍色紅色固體：銅、氧化鐵、紅磷高錳酸鉀：紫黑色固體淺綠色：氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵和它們的溶液綠色：堿式碳酸銅（俗名：銅綠）第八單元金屬和金屬材料第一節(jié)金屬材料金屬材料：金屬材料包括純金屬以及它們的合金。金屬的物理性質(zhì)在常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)），有金屬光澤（大多數(shù)金屬呈銀白色，銅呈紫紅色，金呈黃色）；導電性、導熱性、熔點較高、有延展性、能夠彎曲、硬度較大、密度較大。金屬之最地殼中含量最多的金屬元素——鋁人體中含量最多的金屬元素——鈣目前世界年產(chǎn)量最多的金屬——鐵（鐵＞鋁＞銅）導電、導熱性最好的金屬——銀（銀＞銅＞金＞鋁）熔點最高的金屬——鎢熔點最低的金屬——汞硬度最大的金屬——鉻密度最大的金屬——鋨密度最小的金屬——鋰金屬的分類

黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。重金屬：如銅、鋅、鉛等輕金屬：如鈉、鎂、鋁等金屬的應用

物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時，還需要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對環(huán)境的影響等多種因素。銅、鋁——電線——導電性好、價格低廉鎢——燈絲——熔點高鉻——電鍍——硬度大鐵——菜刀、鐮刀、錘子等汞——體溫計液柱銀——保溫瓶內(nèi)膽鋁——“銀粉”、錫箔紙合金：由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。

合金是混合物。金屬氧化物不是合金。目前已制得的純金屬只有90多種，而合金已達幾千種。合金的硬度一般比組成它的純金屬的硬度大，抗腐蝕性強。合金的熔點一般比組成它的純金屬的熔點低。常見的合金：合金鐵的合金銅合金焊錫鈦和鈦合金形狀記憶合金生鐵鋼黃銅青銅成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%銅鋅合金銅錫合金鉛錫合金鈦鎳合金備注不銹鋼是含鉻、鎳的鋼，具有抗銹蝕性能。生鐵較脆，鋼鐵具有韌性。生鐵常制成暖氣片。紫銅是純銅熔點低見下具有形狀記憶效應鈦和鈦合金：被認為是21世紀的重要金屬材料，鈦合金與人體具有良好的“相容性”，可用來造人造骨。

鈦和鈦合金的優(yōu)點：①熔點高、密度??；②可塑性好、易于加工、機械性能好；③抗腐蝕性能好。生鐵和鋼性能不同的原因：含碳量不同。第二節(jié)金屬的化學性質(zhì)金屬與氧氣的反應鎂、鋁：在常溫下能與空氣中的氧氣反應：2Mg+O22MgO4Al+3O2=2Al2O3鋁的抗腐蝕性能好的原因：鋁在空氣中與氧氣反應，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化。鐵、銅在常溫下、干燥的環(huán)境中，幾乎不與氧氣反應，但在潮濕的空氣中會生銹。鐵、銅在高溫時能與氧氣反應：3Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO金即使在高溫時也不與氧氣反應。金屬與酸的反應：活潑金屬＋酸→鹽＋H2↑描述現(xiàn)象時，需要注意：①如果有鐵、銅元素參加反應，一定要注意溶液顏色的變化；②反應放熱，但是只有鎂和酸反應時放熱現(xiàn)象明顯。置換反應：由一種單質(zhì)和一種化合物反應，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應是置換反應。

當鐵單質(zhì)參加置換反應時，生成物中的鐵元素呈+2價。常見金屬在溶液中的活動性順序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金屬活動性由強逐漸減弱在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸（不可以用濃硫酸和硝酸）中的氫。在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。鉀、鈣、鈉不符合這一條。它們會先和水反應生成堿和氫氣，然后堿和鹽反應。金屬與鹽溶液的反應：金屬＋鹽→另一金屬＋另一鹽（條件：“前換后，鹽可溶”）

在活動性順序中，金屬的距離大的，反應先發(fā)生。一個置換反應結(jié)束后，另一個置換反應才會發(fā)生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒，鋅會先和硫酸銅反應，反應完畢后鋅才和硫酸亞鐵反應?！皾穹ㄒ苯稹钡姆磻恚篎e+CuSO4=Cu+FeSO4Fe2+的鹽溶液是淺綠色的，F(xiàn)e3+的鹽溶液是黃色的，Cu2+的鹽溶液是藍色的。比較Cu、Fe、Ag三種金屬的活動性順序使用鐵、銀和溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把鐵、銀分別放入硫酸銅溶液中，鐵表面沒有現(xiàn)象；而銀表面會附著一層紅色物質(zhì)，并且溶液會由藍色逐漸變?yōu)闊o色。使用銅、硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把銅分別放入硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液中，硫酸亞鐵溶液沒有現(xiàn)象；而在硝酸銀溶液中，銅表面會附著一層白色物質(zhì)，溶液由無色逐漸變?yōu)樗{色。選用試劑時，要根據(jù)金屬活動性順序表將三種金屬排序，然后將排在中間的金屬變成鹽溶液，或者將排在兩邊的金屬變成鹽溶液，這樣才能一次性得出結(jié)果。第三節(jié)金屬資源的利用和保護礦石：工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。

常見的礦石及主要成分：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、黃鐵礦（FeS2）、菱鐵礦（FeCO3）、鋁土礦（Al2O3）、黃銅礦（CuFeS2）、輝銅礦（Cu2S）等。鐵的冶煉實驗室——一氧化碳還原氧化鐵工業(yè)——高爐煉鐵設備：高爐（圖見書17頁）。原料：鐵礦石（赤鐵礦或磁鐵礦）、焦炭、石灰石、（空氣）。反應原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅（SiO2）轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣（CaSiO3）。產(chǎn)品：生鐵（實驗室中“煉”出的鐵不含碳，而工業(yè)生產(chǎn)中煉出的鐵含碳）。含雜質(zhì)的反應物或生成物的有關計算

當參加反應的物質(zhì)含雜質(zhì)時，先要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，再進行計算。

一般利用該公式及其變形：。

【例題】1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？

【解法1】 1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：

設生成的鐵的質(zhì)量為x。

折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為

答：800t氧化鐵理論上可以煉出生鐵的質(zhì)量為583t。

【解法2】 設理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。（x不是純物質(zhì)的質(zhì)量，不能直接代入計算）

1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：

答：800t氧化鐵理論上可以煉出生鐵的質(zhì)量為583t。植物油干燥劑鐵生銹的實驗（見右圖）

【實驗器材】大試管、試管夾（帶鐵夾的鐵架臺）、膠塞、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、潔凈無銹的鐵釘、棉花和干燥劑氯化鈣等。

【實驗過程】取三根潔凈無銹的鐵釘，一根放在盛有蒸餾水的試管中，并使鐵釘外露一半；一根放在用植物油密封的蒸餾水中；一根放在干燥的空氣中，注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周。

【實驗現(xiàn)象】第一個試管中的鐵釘生銹，而第二、三個試管中沒有明顯現(xiàn)象。

【實驗結(jié)論】鐵生銹實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣共同作用的結(jié)果。

【注意事項】

第二個試管內(nèi)沒有現(xiàn)象，證明了鐵釘生銹需要氧氣；

第