第09講 碳和碳的氧化物 (知識點(diǎn))

第二章常見的物質(zhì)第9講碳和碳的氧化物知識點(diǎn)通關(guān)碳單質(zhì)1.金剛石、石墨、C60名稱金剛石石墨C60結(jié)構(gòu)構(gòu)成碳原子碳原子C60分子物理性質(zhì)無色透明，正八面體固體，天然存在最硬的物質(zhì)，熔點(diǎn)高，幾乎不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差深灰色不透明，細(xì)鱗片狀固體，有金屬光澤，質(zhì)軟，有滑膩感，導(dǎo)電性好，熔點(diǎn)高，耐高溫，良好導(dǎo)熱性常溫下紫紅色固體，微弱熒光，超導(dǎo)性用途鉆頭、玻璃刀、裝飾品制造鉛筆芯，潤滑劑，做電極作超導(dǎo)體，制備新材料，用于醫(yī)學(xué)生物領(lǐng)域物理性質(zhì)差異的原因金剛石、石墨、C60雖然都是碳單質(zhì)，但其單質(zhì)中碳原子排列不同，故物理性質(zhì)差異很大2.含碳單質(zhì)的物質(zhì)無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成，沒有固定形狀。常見的無定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。。其主要成分都是碳單質(zhì)，它們的結(jié)構(gòu)與石墨類似。①木炭：具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，有吸附性，常用于吸附色素和異味②活性炭：用于防毒面具、制糖、吸附色素和異味。③焦炭：用于冶金工業(yè)。④炭黑：常用于制造墨、油漆、顏料等?！咎貏e提醒】①一種元素可以組成不同單質(zhì)②石墨在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石，屬于化學(xué)變化3.碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式用途①常溫下穩(wěn)定性碳素墨水②可燃性氧氣充足C+O2高溫===CO作燃料氧氣不足C+O2高溫===③還原性與金屬氧化物與氧化銅：C+2CuO高溫===2Cu+CO2與氧化鐵：3C+2Fe2O3高溫===4Fe+3CO冶煉金屬與非金屬氧化物與CO2：C+CO2高溫===與水蒸氣：C+H2O高溫===CO+H二、碳的氧化物1.二氧化碳（1）物理性質(zhì)：通常狀況下，二氧化碳是一種的氣體，密度空氣，于水。（2）化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式用途①不燃燒、不支持燃燒無滅火②無毒，不供給呼吸無進(jìn)入地窖前燈火實驗③與水反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3做碳酸飲料④與堿溶液反應(yīng)與澄清石灰水Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O實驗室檢驗CO2與氫氧化鈉溶液2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O實驗室吸收CO2⑤氧化性（與碳單質(zhì)反應(yīng)）C+CO2eq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2CO⑥參與光合作用氣體肥料2.一氧化碳（1）物理性質(zhì)：一氧化碳是一種無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水（2）化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式用途①毒性與血紅蛋白結(jié)合②可燃性作燃料③還原性與氧化銅方程式：CO+CuOCu+CO2現(xiàn)象：黑色粉末逐漸變紅，澄清石灰水變渾濁，點(diǎn)燃尾氣時產(chǎn)生藍(lán)色火焰煉銅與氧化鐵方程式：3CO+Fe2O3高溫===2Fe+3現(xiàn)象：紅棕色固體變黑，澄清石灰水變渾濁煉鐵命題點(diǎn)精講命題點(diǎn)1—碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途1.同種元素組成的純凈物是單質(zhì)，同一種元素組成的物質(zhì)可能是混合物，如金剛石和石墨的混合物。2.石墨在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石，該變化為化學(xué)變化。3.木炭、活性炭的吸附性是物理性質(zhì)。4物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途，物質(zhì)的用途在一定程度上反映物質(zhì)的性質(zhì)。如因為石墨很軟,有潤滑性,所以可以作鉛筆芯,金剛石很硬,所以可以作鉆頭。命題點(diǎn)2—碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1.不同碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相同。2.碳單質(zhì)在氧氣中燃燒，氧氣的含量不同，得到的氣體也不同。①當(dāng)m氧氣：m碳≤4：3，得到的氣體為②當(dāng)4：3<m氧氣：m碳<8：3，得到的氣體為CO、CO2③當(dāng)m氧氣：m碳=8：3，得到的氣體為CO2④當(dāng)m氧氣：m碳＞8：3，得到的氣體為O2、CO23.氧化還原反應(yīng)中,得到氧元素的反應(yīng)物發(fā)生氧化反應(yīng)，作還原劑；失去氧元素的反應(yīng)物發(fā)生還原反應(yīng),具有給氧的能力，作氧化劑。例如:C+2CuO高溫===2Cu+CO2↑個,其中,C發(fā)生氧化反應(yīng)，作還原劑。CuO發(fā)生還原反應(yīng)，作氧化命題點(diǎn)3—二氧化碳的性質(zhì)和用途1.二氧化碳和一氧化碳都是由碳元素和氧元素組成的化合物，但其化學(xué)性質(zhì)差異很大,原因是分子構(gòu)成不同2.固態(tài)CO2叫做干冰，升華時吸收大量的熱，可作制冷劑(如用于人工降雨、舞臺布景、冷藏食品等)。3.二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅，是因為二氧化碳與紫色石蕊溶液中的水發(fā)生反應(yīng)生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液變紅。二氧化碳不能使干燥的紫色石蕊試紙變紅。4.二氧化碳可以與堿溶液反應(yīng)，實驗室檢驗二氧化碳用澄清石灰水，這也是久置裝石灰水的試劑瓶壁有一層白膜的原因。要除去這白膜，可用稀鹽酸，其原理是CaCO3+2HCI=CaCl2+H2O+CO2↑。吸收二氧化碳最好用氫氧化鈉溶液。5.二氧化碳和一氧化碳都會導(dǎo)致動物或人類死亡。二氧化碳不支持呼吸使動物窒息而死，故在人群密集的地方注意通風(fēng)，進(jìn)入枯井或地窖前應(yīng)先做燈火實驗；一氧化碳極易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合,從而使血紅蛋白不能很好地與氧氣結(jié)合，失去了攜氧能力,造成人體內(nèi)缺氧，發(fā)生中毒現(xiàn)象。命題點(diǎn)4—二氧化碳對環(huán)境的影響二氧化碳是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。此外，溫室氣體還有CH4,O3氟利昂等2.溫室效應(yīng)的功與過：1、氟利昂等。①功——溫室效應(yīng)為人類提供了適宜生存的溫度；②過——溫室效應(yīng)加劇導(dǎo)致全球氣溫上升，兩極冰川融化,海平面升高；導(dǎo)致土地沙化,農(nóng)作物減產(chǎn)等。3.導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇的原因:一是化石燃料燃燒使空氣中的二氧化碳增多；二是能夠吸收二氧化碳的森林不斷減少。4.防治溫室效應(yīng)加劇的合理措施：①減少使用化石燃料，開發(fā)利用新能源,如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能等；②大力植樹造林，?yán)禁亂砍濫伐森林等；③倡導(dǎo)“低碳”生活，即較低的CO2排放。命題點(diǎn)5—二氧化碳的制取1.實驗室制取二氧化碳常選取的藥品是塊狀大理石、稀鹽酸。2.由于二氧化碳能溶于水，還能與水反應(yīng)，密度比空氣大，因此只能用向上排空氣收集。3.二氧化碳驗滿用燃著的小木條靠近集氣瓶口，現(xiàn)象:木條熄滅。4.要制取純凈而干燥的二氧化碳，由于鹽酸易揮發(fā)，可用飽和碳酸氫鈉溶液除去其中少量的氯化氫氣體，然后再用濃硫酸干燥氣體(由于二氧化碳能與堿反應(yīng)，因此不能用氫氧化鈉固體或生石灰干燥)。命題點(diǎn)6—CO的性質(zhì)和用途1.一氧化碳能夠燃燒，放出大量的熱，火焰呈藍(lán)色，因此可以作燃料。2.一氧化碳具有還原性，目前我們學(xué)過的還原金屬氧化物的反應(yīng)中，只有兩個反應(yīng)的條件是“加熱”，其他的都是“高溫”（H2+CuO?Cu+H2O，CO+CuO?Cu+CO2)命題點(diǎn)7—實驗突破實驗1.碳還原氧化銅①原理：C+2CuO高溫===2Cu+CO2②現(xiàn)象：黑色固體變紅；澄清石灰水變渾濁③反應(yīng)開始的標(biāo)志是：澄清石灰水變渾濁；反應(yīng)結(jié)束的標(biāo)志是導(dǎo)管口不再有氣泡冒出④金屬網(wǎng)罩的作用：集中火焰，提高溫度。⑤實驗結(jié)束時應(yīng)先移出導(dǎo)管，然后再熄滅酒精燈，同時夾緊橡皮管，這樣做的目的是防止水倒流炸裂試管。⑥若要使氧化銅全部轉(zhuǎn)化為銅，應(yīng)確保加入的碳與氧化銅的質(zhì)量比大于3:40例題：如圖是木炭與氧化銅反應(yīng)的實驗裝置圖，下列說法錯誤的是（）該實驗需要較高的溫度A.木炭發(fā)生了還原反應(yīng)B.實驗前應(yīng)把木炭粉充分烘干C.該實驗中木炭粉可以換成活性炭實驗2：CO2的性質(zhì)①高低蠟燭實驗，如右圖現(xiàn)象：下層蠟燭先熄滅、上層蠟燭后熄滅結(jié)論：二氧化碳的密度比空氣大、不燃燒也不支持燃燒。用途：滅火若改用導(dǎo)管通入CO2，要想得出相同結(jié)論，導(dǎo)管口位于燒杯口處。②CO2的溶解性實驗，如右圖向裝有CO2的軟塑料瓶中倒水，可觀察到塑料瓶變癟。說明：二氧化碳能溶于水實驗3：CO2與水反應(yīng)現(xiàn)象：①噴稀醋酸的紫花變紅，說明石蕊溶液遇酸性溶液變紅②噴水的紫花不變色，說明水不能使紫色石蕊變色。③放入CO2中的紫花不變色，說明CO2不能使紫色石蕊變色。④噴水后放入CO2中的紫花變紅，說明CO2與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅。結(jié)論：CO2能使?jié)駶櫟淖仙锛埢ㄗ兗t，原因是CO2+H2O=H2CO3。（化學(xué)方程式表示）對Ⅳ實驗后的花，進(jìn)行加熱烘干，可觀察到紙花又變紫色，原因是H2CO3=CO2↑+H2O（化學(xué)方程式表示）例題：化學(xué)課堂上老師演示了如下圖的幾個實驗上述實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，與CO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的是B（填序號）圖A所示實驗中，紫色干花（用石蕊浸泡過）會變紅，原因是CO2+H2O=H2CO3（化學(xué)方程式表示）將紙花取出烘干后的現(xiàn)象是紙花又變紫色圖C所示實驗中，經(jīng)振蕩后，觀察到的現(xiàn)象是①③（填序號）①軟塑料瓶變癟②瓶內(nèi)生成了白色的碳酸鈣③瓶內(nèi)澄清石灰水變渾濁④瓶內(nèi)溶液變紅實驗4：CO2與NaOH的反應(yīng)①反應(yīng)原理：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O②實驗驗證：方法1：通過驗證反應(yīng)物減少判斷反應(yīng)是否發(fā)生（CO2減少，壓強(qiáng)變?。?。實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論反應(yīng)后甲中試管液面比乙中液面上升得高。CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)反應(yīng)后B中氣球比A中氣球變得更大反應(yīng)后U行管中紅墨水液面左高右低反應(yīng)后A塑料瓶比B塑料瓶更癟實驗反思：該實驗方案中均設(shè)置與水反應(yīng)的裝置，作用是對比實驗，目的是排除水與二氧化碳反應(yīng)或二氧化碳溶于水對實驗的干擾。方法2：通過檢驗生成物的存在判斷反應(yīng)是否發(fā)生。實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論取通入二氧化碳的氫氧化鈉溶液于試管中，滴加稀鹽酸。有氣泡產(chǎn)生CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)取通入二氧化碳的氫氧化鈉溶液于試管中，滴加少量的氯化鋇溶液。產(chǎn)生白色沉淀命題點(diǎn)8—CO2的制取1.反應(yīng)原理：藥品反應(yīng)原理大理石、稀鹽酸CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑附注：①塊狀大理石一般不能換成碳酸鈉，否則反應(yīng)速度過快，不便于收集②稀鹽酸不能換成稀硫酸，否則會產(chǎn)生微溶物硫酸鈣，覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。③稀鹽酸不能換成濃鹽酸，否則揮發(fā)出的HCl氣體導(dǎo)致二氧化碳?xì)怏w不純。2.制取裝置發(fā)生裝置3.檢驗與驗滿檢驗驗滿將澄清石灰水加入集氣瓶內(nèi)，振蕩，若看到渾濁現(xiàn)象，說明是CO2用燃著的木條靠近瓶口，若燃著的木條熄滅，則證明二氧化碳集滿例題：實驗室現(xiàn)有氯酸鉀、二氧化錳、稀硫酸、石灰石和稀鹽酸，以及圖示的實驗儀器儀器①的名稱是集氣瓶，利用上述儀器和藥品可以支取CO2，選擇的儀器是①②⑦⑧（填序號）藥品是石灰石和稀鹽酸，反映的化學(xué)方程式是。若用下圖所示A裝置和B裝置制取并收集CO2，按氣流從左到右流動，導(dǎo)管口的連接順序是a→c→b。檢驗CO2收集滿的操作是將燃著的木條放在在b口，若熄滅則收集滿A.B.C.D.E.（3）若選用C裝置制取CO2，于裝置A比較，它的優(yōu)點(diǎn)是控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。若用D和E裝置測定收集的CO2的體積，測定時，氣體應(yīng)從D裝置中的導(dǎo)管左（填“左”或“右”）進(jìn)入，植物油的作用是防止二氧化碳溶于水。易錯點(diǎn)消化判斷下列說法是否正確，若正確請打“√”，若錯誤,請打“X”并改正。1.二氧化碳和一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)差異較大的原因是構(gòu)成它們的分子結(jié)構(gòu)不同（√）2.二氧化碳和一氧化碳都可以使人窒息死亡，因為二者都有毒。（×）3.二氧化碳和一氧化碳的組成元素相同，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。（√）4.一氧化碳具有還原性，與氧化銅混合加熱時發(fā)生氧化反應(yīng)。（√）5.二氧化碳能使?jié)駶櫟淖仙锛埢ㄗ兗t，說明二氧化碳呈酸性。（×）6.打開雪碧瓶蓋，有大量氣泡冒出，是因為二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸。（×）7.向裝滿二氧化碳的軟塑料瓶中加水，塑料瓶變癟，由此證明二氧化碳與水發(fā)生了反應(yīng)。（×）8.煤爐底層和上層均發(fā)生放熱反應(yīng)，中層發(fā)生吸熱反應(yīng)。（√）9.溫室效應(yīng)既可以體現(xiàn)CO2的功,又可以體現(xiàn)CO2的過。（√