第六单元碳和碳的氧化物Word格式文档下载.docx
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把两块木炭放入带红色的水中后，塞上塞子再摇动锥形瓶，注意观察带红色的水中颜色的变化。
2．把木炭放入盛满NO2气体的锥形瓶，塞好塞子，摇动片刻，观察现象。
再加热锥形瓶，红棕色气体NO2又重出现，说明什么问题。
（讨论实验后，得出结论）
[小结] 木炭能吸附红色和棕红色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微粒吸附在其表面。
加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。
为什么活性炭可用作防毒面具？
木炭、骨炭等的许多用途是它们对于气体或溶解物质吸附性能的利用。
具有高吸附能力的炭称为活性炭。
吸附性是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸在固体或液体物质表面上的现象。
具有吸附性质的物质叫吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。
吸附作用实际是吸附剂对吸附质质点的吸引作用。
吸附性能的大小是由吸附剂的性质、吸附剂表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度高低而决定的。
因为吸附作用既然是表面作用，所以吸附剂的表面积愈大、吸附量也愈高。
一定重量物体表面积的大小决定于其粒子的粗细或其孔隙的多寡。
棱长1cm的立方体如分裂为棱长1mm的立方粒子，面积就由6cm2增大为6000m2。
活性炭由于孔性充分发展，1g中的总面积可达7000m2。
故粉末状和多孔性活性炭常有很高的吸附能力。
防毒面具主要分面罩、呼吸管和滤毒罐三部分。
滤毒罐里起主要作用的有活性炭层、化学吸附层和防烟滤层。
在不同滤毒罐里各层排列顺序不尽相同。
活性炭层主要用于吸附毒气。
由于活性炭具有巨大的表面积，吸附能力很强，所以用于防毒面具。
活性炭与防毒面具
防毒面具作为一种防御性的保护器具问世几十年来，不仅广泛应用于军事上，而且也是我们科学实验在某险恶环境中从事工作的一个不可缺少的工具。
说起它的诞生，还有一段有趣的故事呢！
早在第一次世界大战的1915年，欧洲各参战国军事力量相差无几，使战争表面上处于相持状态。
德帝国主义为了在军事上取得进展，首先在战场上施放了一种有毒气体--氯气，使英法两国军队吃亏不小。
为了惩罚德军的这种行径，英法两国就以同样的方法"
回敬"
了德军，一时间整个欧洲战场毒气滚滚，一场化学战就这样开始了。
怎样使自己的士兵不被毒气伤害而更有效地消灭敌人呢？
这一严重而又急迫的问题摆在各国军队的指挥者面前。
能否找到一种物质来同时对付多种毒气以减轻士兵的负担而赢得战争的胜利呢？
各国化学家都在致力研究。
俄国化学家谢宁斯基首先想到了制糖工业中用来吸附杂质和色素的木炭。
他冒着生命危险进行了实验。
他用装有木炭的布包堵住自己的呼吸道，钻进充满氯气和光气实验室，他的两个助手屏住呼吸守候在门边，只要听见门铃响，说明他们的导师已坚持不住了，应赶快抢救出来，然而铃却迟迟未想响。
"
该不是他已经出事了吧？
一个助手已沉不住气了。
不会的，若是那样，他早该拉铃了。
另一个与教授共事多年的助手不相信有那回事。
可是，铃，还是一动不动！
正在两位助手都感到害怕而欲打开房门时，门开了，谢宁斯基举着两只被木炭染黑的手高兴地跑出来，"
成功了，成功了……"
兴奋地与两位助手拥抱成一团。
用活性炭作吸附剂的轻型防毒面具就这样诞生了，它的样子虽说不中看，可是每当敌人施放毒气时，俄国士兵就立即戴上它在毒气中打退敌人的一次次冲锋。
今天的防毒面具和它问世的时候不大一样，它主要由橡皮面罩、呼吸管、滤毒罐三部分组成。
面罩上有眼镜，橡皮管内有两个通道，一根吸气管受入气活瓣的控制，只能吸气不能呼气，另一根呼气管刚好相反，受出气活瓣控制，只供出气而不能吸气。
滤毒罐内有活性炭层、化学吸收层及过滤层。
活性炭主要用于吸附毒气，化学层用来中和毒气，过滤层用多层纱布做成，用于清除空气中的尘埃。
活性炭是碳的另一种形式，它具有多孔性，有很大的内表面，其表面积可以高达2000米2/克。
这个很大的表面积使活性炭可用来吸附液体的或气体的实物。
活性炭可以由各种各样含碳物料制得，这些物料先要进行干馏。
用来吸附气体的活性炭必须具有微孔结构，椰子和其它坚果是制取这类活性炭的最好原料。
活性炭气体吸附剂被用在防毒面具中；
它也用在工业生产过程中以回收挥发性溶剂的蒸气和除去气体中的杂质；
还可以用来除去办公室、餐馆、剧场等大型空气调节系统中环流空气中的气味；
也常用在人们的日常生活中。
用于吸附液相中的杂质的活性炭，可用于食品和化学产品加工过程中，被用来精制蔗糖、甜菜糖和玉米糖浆；
它也用于城市生活用水和工业用水的水处理中，以吸附会给水带来讨厌气味和味道的的有害物料和杂质。
木炭可作燃料、黑火药、制铅笔和做吸附剂等。
黑火药爆发时主反应之一是：
2KNO3+3C+S点燃K2S+N2↑+3CO2↑
C60分子
C60分子是作为阅读材料出现的。
因此，从教材内容现代化、及时反映化学学科的发展趋势的角度应该介绍碳元素的三种单质：
金刚石、石墨和C60。
C60的超导性、C60的命名和C60的潜在应用前景，以及碳单质研究的新进展等资料，这些资料是拓展教师视野的，金刚石、石墨和C60的比较：
名称
金刚石
石墨
C60
外观
纯净的金刚石是一种无色透明、正八面体形状的晶体
石墨是一种深灰色有金属光泽不透明的细磷片状的固体。
质软，有滑腻感，
分子形似足球状。
有金属光泽，其徵晶粉末呈黄色。
导电性
几乎不导电
良好
硬度
天然存在的最硬物质
质软
质脆
导热性
很差
用途
钻头、刻刀、装饰品
电极、铅笔芯、润滑剂
制备新材料、新配件、医学应用
物质的组成结构
物质的性质
物质的用途
二：
碳的化学性质
复习提问：
请写出氢气还原氧化铜的化学方程式：
常温下：
（讲解）在常温下碳的化学性质稳定（阅读书上图6－6说明碳在常温下的稳定性）
点燃或高温的条件下：
１、可燃性：
提问：
回忆木炭在氧气中燃烧的实验现象，并写出相关的化学方程式
讲述：
木炭充分燃烧时生成二氧化碳（C+O2点燃CO2），如氧气不足时，则会生成一氧化碳（２Ｃ＋Ｏ２点燃２ＣＯ）
小结：
碳和氢气一样，都具有可燃性，但在不同的条件下，其生成的产物不同
还原性演示实验6－7（提醒学生注意观察现象）
讲解：
现象是黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生
板书：
C＋CuO高温Cu+CO2
①在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。
氧化铜失去氧、被还原成铜，是氧化剂②单质碳的还原性可用于冶炼金属
焦炭可以把铁从它们的氧化物中还原出来：
2C+Fe3O4高温3Fe+2CO2↑
3：
一氧化碳和二氧化碳的相互转化及热量变化（讨论）在燃烧的很旺的煤炉里，添上新煤后，温度为什么会降低？
且会有煤气产生？
①炽热的碳还能使二氧化碳还原为一氧化碳C+CO2点燃2CO（吸收热量）②C+O2点燃CO2（放出热量）
化学变化放出的热量是一种重要的能源，可以供人取暖，也可以转变其他能量。
“碳”是元素的名称，是所有核电荷数为6的原子的总称，元素符号为C。
常在书写碳元素的单质及含有碳元素的化合物名称时使用。
如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸钙、碳氢化合物等。
“炭”仅在书写由碳元素组成的无定形碳的名称时使用，如木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。
课题2二氧化碳制取的研究
目的要求：
1．使学生掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。
学会实验仪器的选择。
实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法
从实验室制取气体的设计思路出发，研讨实验室制取二氧化碳气体的方法。
在化学课程改革中倡导科学探究，要和化学学科的特点即实验紧密结合起来。
化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。
制取气体实验技能是初中化学实验的重点和难点。
根据《标准》，H2的制取实验不要求了，初中的气体制取实验只有O2和CO2。
O2的制取在第二单元中已介绍过，所以本单元安排课题2二氧化碳制取的研究，在学生已学过的O2的制取的基础上，探究气体的制备问题。
CO2和H2的制取无论是从反应物的状态，还是从反应条件等都有许多相似之处。
由于H2的制取实验不要求，所以完全让学生探究CO2的制取是有困难的。
因此，教材给出了实验室中制取二氧化碳的化学反应原理、确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素、CO2和O2制取实验及相关性质比较，在此基础上，给出了一些仪器，由学生自己来组装制取二氧化碳的装置，并利用装置制取二氧化碳。
因此，课题2重在让学生掌握实验室中制取气体的思路和方法。
思考：
写出制取二氧化碳的反应式：
C+O2点燃CO2
C+2CuO高温2Cu+CO2↑2C+Fe3O4高温3Fe+2CO2↑
问：
实验室制取氧气的反应原理是什么？
［生答后总结］实验室制取氧气的原理是利用高锰酸钾在加热条件下得到氧气或用过氧化氢（用二氧化锰做催化剂）制取氧气。
当用固体反应，需要加热产生气体时，可采用高锰酸钾在加热条件下制取氧气的装置；
当用固体与液体反应，不需加热生成气体时，可采用制取什么样的的装置。
一：
实验室制取二氧化碳的反应原理：
常用大理石或石灰石和稀盐酸制取。
反应原理：
碳酸盐跟酸反应，生成二氧化碳。
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（1）石灰石跟稀盐酸反应，现象：
块状固体不断溶解，产生大量气泡。
（石灰石跟稀硫酸反应，开始有气体产生，过一会儿气泡逐渐减少，以至反应停止。
）
（2）碳酸钠跟稀盐酸反应十分剧烈，迅速产生大量气体。
石灰石跟稀盐酸反应比碳酸钠缓和，也能生成大量气体。
用硫酸代替盐酸跟石灰石反应，虽能产生二氧化碳，但是生成的硫酸钙微溶于水。
它会覆盖在块状石灰石表面，阻止碳酸钙跟硫酸接触。
而碳酸钠跟盐酸反应太快，生成的二氧化碳不容易收集。
因此，实验室里通常是用石灰石跟稀盐酸反应来制取二氧化碳的。
实验室制取二氧化碳的装置：
〔讨论〕
1．怎样确定制取气体的装置？
为什么可以用这样的装置制取二氧化碳？
2．为什么只采用向上排空气法收集二氧化碳？
3．装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替？
可用其他仪器代替锥形瓶吗？
〔讲解〕
1．实验室制取气体的装置是根据所需药品的状态，反应条件来确定的。
制取二氧化碳的反应物石灰石（或大理石）是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。
反应前可以将固体置于锥形瓶中，液体在制取时从长颈漏斗中注入，液体与固体接触时生成的气体经导气管导入集气瓶中。
2．由于二氧化碳的密度大于空气又能溶解于水，所以用这样的装置来收集二氧化碳。
3．为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏斗颈太短不合适。
锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他（如大试管、烧瓶、广口瓶）口径大小适宜的容器代替
制二氧化碳可选用收集气体可选用。
长颈漏斗为什么要插入液面？
这个装置的气体发生部分可以用来制取氢气，因为制氢气用的药品状态与制二氧化碳的相同，反应也不需要加热。
但收集方法不同，因为氢气的密度小于空气，又难溶于水〔讨论〕1．长颈漏斗可否用普通漏斗代替？
2．锥形瓶可否用别的仪器代替？
3．能否用浓盐酸或稀硫酸代替稀盐酸来制取二氧化碳？
为什么？
4．根据二氧化碳的性质，可以采用什么方法收集二氧化碳？
5．如何检验二氧化碳是否收满？
（讲解）练1．不能用普通漏斗代替长颈漏斗，因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气体会从漏斗处逸出。
长颈漏斗下端管口必须在液面以下才能达到密封的效果。
2．锥形瓶可以用大试管、广口瓶等玻璃仪器代替。
3．浓盐酸具有较强的挥发性，使得收集到的二氧化碳气体中含有氯化氢而不纯。
稀硫酸和碳酸钙反应，发生如下反应：
CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋H2O＋CO2↑
4．因为气体的收集方法主要取决于气体的密度及其在水中的溶解性。
二氧化碳可溶于水并生成碳酸，故不宜用排水法收集。
二氧化碳比空气重，故可采用向上排气法收集。
5．根据二氧化碳不能燃烧，不支持燃烧的性质，可以将燃着的木条放在集气瓶口，如火焰熄灭，则二氧化碳已收满。
实验室制取氧气、二氧化碳比较
氧气
二氧化碳
反应原理
2KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2
2H2O+O2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生
装置
ABC
制取氧气（用高锰酸钾在加热）可用A，用过氧化氢制取可用B，制CO2用C
收集方法
向上排空气法、排水法
向上排空气法
检验方法
用带火星木条伸入集气瓶中，若木条复燃该气体是氧气
将气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊说明该气体是CO2
课题3二氧化碳和一氧化碳
教学目标：
1．通过实验分析，了解二氧化碳的物理性质，掌握二氧化碳的化学性质，根据它的性质解释一些日常生活的问题。
掌握一氧化碳的可燃性和还原性，并了解它的用途。
初步培养学生对实验装置的评价、选择和设计能力。
4：
比较一氧化碳、氢气和二氧化碳性质的异同点，引导学生掌握正确的学习方法和思维方
二氧化碳的化学性质。
一氧化碳的可燃性和还原性
二氧化碳与水和石灰水反应的原理。
碳的化合物种类繁多，尤其是有机化合物在国民经济的发展中起着非常重要的作用。
而碳的氧化物（CO和CO2）不仅与学生的日常生活密切相关，同时也是初中化学元素化合物知识中非常重要的一部分：
碳和碳的氧化物是以后学生学习许多化学反应的基础，初中化学的许多反应都与碳和碳的氧化物有关。
因此，本单元课题3介绍CO2和CO的性质和用途，为学生后续阶段化学的学习打下坚实的基础。
一：
二氧化碳：
二氧化碳只占空气总体积的0．3%，假如从空气中除去这些二氧化碳，自然界的生命活动还能进行下去吗？
人和其他动物呼吸作用呼出的是什么气体？
植物进行光合作用消耗的又是什么气体？
若没有这种气体，自然界的生命活动还能进行下去吗？
几个关于二氧化碳性质的实验：
实验
现象
原因或反应式
倾倒CO2
实验6-13
烧杯底下的蜡烛先熄灭
CO2的密度比空气大。
不能燃烧，也不支持燃烧。
CO2溶解性实验
实验6-14
塑料瓶子会变形
CO2能溶于水，压强减少
CO2与水反应实验
实验6-15
紫色石蕊的花会变红，加热后又变紫色
H2O+CO2=H2CO3
H2CO3==H2O+CO2↑
二氧化碳与水的反应比较抽象，是课题3教学难点之一。
旧教材中的实验，学生往往认为是二氧化碳使石蕊变成红色。
为突破这个教学难点，这个实验设计为五步：
（Ⅰ）向干燥的紫色石蕊小花（纸花）喷稀醋酸；
（Ⅱ）向干燥的紫色石蕊小花喷水；
（Ⅲ）直接把干燥的紫色石蕊小花放入二氧化碳中；
（Ⅳ）将干燥的紫色石蕊小花喷水后放入二氧化碳中；
（Ⅴ）将（Ⅳ）中的小花取出后小心加热。
（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）是独立的，是为（Ⅳ）作铺垫的，目的是使学生认识到是二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊变成红色，（Ⅴ）是说明碳酸的不稳定性。
通过观察实验现象，可以得出以下结论：
（1）石蕊是一种色素，遇酸变成红色。
（2）水不能使紫色石蕊变成红色，二氧化碳也不能使紫色石蕊变成红色。
（3）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变成红色。
（4）碳酸不稳定，容易分解成二氧化碳和水。
该实验除教材中的设计以外，还可作如下改进：
（Ⅰ）把干燥的紫色石蕊小花放入二氧化碳中；
（Ⅱ）将（Ⅰ）中的小花喷水，观察，然后将其放入二氧化碳中；
（Ⅲ）向干燥的紫色石蕊小花（纸花）喷稀醋酸；
（Ⅳ）将（II）中的小花取出后小心加热。
二氧化碳的化学性质：
一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧不供给呼吸。
二氧化碳跟水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红色。
CO2+H2O=H2CO3（紫变红）
碳酸不稳定，很容易分解成水和二氧化碳，所以红色石蕊试液又变成紫色，H2CO3==H2O+CO2↑（红变紫）3：
二氧化碳跟石灰水反应：
CO2+Ca（OH）2==CaCO3↓＋H2O（清变浊）
二氧化碳的用途：
二氧化碳不支持燃烧，不能燃烧，且比空气重，可用它来灭火。
（简介灭火器原理），干冰升华时吸收大量热，可用它做致冷剂或用于人工降雨。
工业制纯碱和尿素，植物光合作用。
绿色植物吸收太阳能，同化二氧化碳和水，合成有机物质并释放出氧的过程，叫做光合作用。
总反应式可表示为：
6（CH2O）→C6H12O6（葡萄糖）由葡萄糖出发，还能进一步合成脂肪、氨基酸及蛋白质等。
光合作用是地球上利用太阳能最重要的过程，也是规模最大的由二氧化碳和水等无机物制造碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物的过程。
光合作用包括光反应（光所诱发的化学反应）和暗反应（若干酶所催化的化学反应）两大部分。
根据现有资料，认为光合作用大致按下列四个过程进行：
一般条件下，二氧化碳不支持燃烧且比空气重，将二氧化碳覆盖在燃着的物体表面，可使物体跟空气隔绝而停止燃烧，因此二氧化碳可用灭火，是常用的灭火剂。
在化学工业上，二氧化碳是一种重要的原料，大量用于生产纯碱（Na2CO3）、小苏打（NaHCO3）、尿素[CO（NH2）2]、碳酸氢铵（NH4HCO3）、颜料铅白[Pb（OH）2·
2PbCO3]等。
在轻工业上，生产碳酸饮料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。
在现代化仓库里常充入二氧化碳，防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂，延长保存期。
固态的二氧化碳即“干冰”，主要用作致冷剂，用飞机在高空喷撒“干冰”，可以使空气中水蒸气冷凝，形成人工降雨；
在实验室里，“干冰”与乙醚等易挥发液体混合，可以提供－77℃C左右的低温浴。
“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。
在农业上，温室里直接施用二氧化碳作肥料，利用植物根部吸收二氧化碳，可以增进植物的光合作用。
促进农作物生长，增加产量。
在自然界，二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。
贮藏粮食、水果、蔬菜。
用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用，可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长，避免变质和有害健康的过氧化物产生，并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分。
二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染。
用二氧化碳通入大米仓库24h，能使99％的虫子死亡。
作为萃取剂。
国外普遍利用二氧化碳进行食品、饮料。
油料、香料、药物等加工萃取。
用二氧化碳与氢气做原料，可生产甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。
作为油田注入剂。
可有效地驱油和提高石油的采油率。
注入地下难于开采的煤层，使煤层气化，获得化工所需的合成气体和居间物。
保护电弧焊接，既可避免金属表而氧化，又可使焊接速度提高大约9倍。
有的科学家认为，大气中二氧化碳加倍，将使粮食平均增产超过30％，棉花增长80％以上，小麦和水稻一类作物增产36％。
在烹饪中用发酵粉或苏打的日的是为付了产生微小的二氧化碳气泡。
这些气泡使面包、糕点或发面膨胀，吃起来松软适口。
在制造面包时使用酵母，其作用与此相同，只是时间长些而已。
发酵粉（或碳酸氢钠）与一种酸（如从酸牛奶产生的乳酸）作用而产生二氧化碳。
市售“发酵粉”中常含有固态酸，在潮湿时，它与碳酸氢钠发生作用，也产生二氧化碳。
温室效应的危害性后果是：
1．冰川融化和海平面上升。
事实上，冰川融化已经开始，发展下去，海面将升高，一些沿海城市将被海水淹没；
2．频繁、严重的旱灾；
3．更多更利害的尘暴；
4．更频繁更厉害的飓风；
5．更频繁更严重的森林火灾；
6．野生动物濒临灭绝。
具有温室效应的气体不只是二氧化碳，还有甲烷、氟里昂等气体。
1．温室效应试验
实验步骤：
取两只250ml的锥形瓶。
一只装满制得的二氧化碳气体，另一只内是空气。
用连有温度计的单孔橡皮塞塞住瓶口，把它们彼此靠近地置于实验桌上，锥形瓶底部放置一块面积大于两个锥形瓶瓶底面积的黑色的木板或纸板。
在锥形瓶上方用功率为100w的反射灯泡均匀地照射，观察瓶内温度升高的情况。
温度
开始
1分钟
2分钟
3分钟
5分钟
空气
实验结论：
人工降雨1932年诺贝尔化学奖的得主、美国化学家兼物理学家兰茂尔，一生进行过有益的研究，但他在科学上实现的最大突破还是人工降雨。
在获得诺贝尔奖后，他就和化学家射弗等人共同进行了人工降雨的研究。
在他的研究室里保存着小小的人工云，它就是充斥在电冰箱里的水蒸气。
兰茂尔一边降低冰箱里的温度，一边加入各种尘埃微粒进行降雨实验。
1946年7月的一天，天气异常炎热，由于实验装置出了故障，装有人工云的电冰箱里的温度一直降不下来，兰茂尔只好临时用固态二氧化碳（干冰）来降温。
当他则把一块干冰放进冰箱里，这时奇迹出现了：
水蒸气立即变成了许多小冰粒，在冰箱里盘旋飞舞，人工云化为了霏霏飘雪。
这一奇特现象使他明白尘埃微粒对降雨并非绝对必要，只要将温度降到零下40度以下，水蒸汽就会变成冰而降落下来。
兰茂尔高兴地去找射弗，商量怎样把这一想法付诸现实。
接着便出现了振奋人心的一幕：
1946年的一天，一架飞机在云海上飞行，兰茂尔和射弗将干冰撒播在云层里，30分钟后就开始了降雨。
第一次真正的人工降雨获得了成功。
后来，美国通用电气公司的本加特又对兰茂尔的人工降雨方法进行
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