整理《碳及其化合物》知识总结文档格式.docx

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很差

用途

钻头、刻刀、装饰品等

电极、铅笔芯、润滑剂等

制备新材料、超导材料、医学应用等

（注：

人们对C60性质的认识正在不断的深入）

【要点诠释】　

金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列不同（见图16－1），物理性质有很大的差异，用途也有较大不同。

3．木炭、活性炭的吸附性：

木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的，由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。

据此，木炭和活性炭在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。

【要点诠释】

1．吸附是物理现象，与吸收具有不同的含义。

由于木炭疏松多孔，有很大的表面积，因此它具有吸附性，活性炭的吸附性比木炭更强。

吸附作用是将气体或溶液里的微小粒子吸附在固体表面，没有生成新物质，属于物理变化。

吸收一般为化学变化，如：

CO2气体被氢氧化钠溶液吸收的过程中生成了碳酸钠或碳酸氢钠等物质，就是化学变化。

2．“碳”和“炭”的区别：

“碳”是元素的名称，是核电荷数为6的一类原子的总称。

比如碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳等，这儿不能用“炭”。

而“炭”指的是具体物质，它表示由碳元素组成的某种单质——木炭、活性炭、焦炭等。

一般在未指明具体单质时，习惯上用碳，如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。

知识点二：

碳的化学性质

1．稳定性：

常温下碳单质很稳定，几乎与所有物质都不发生化学反应。

2．可燃性：

（1）高温下碳在氧气（或空气）中完全燃烧生成CO2，并放出大量的热。

C＋O2

CO2

（2）如果燃烧不充分，则生成CO，同时也放出热。

CO

3．还原性：

高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。

如图16－2所示可用木炭还原氧化铜。

注意问题：

①酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度；

②试管口要略向下倾斜；

③装置的气密性要好；

④实验结束时，先撤出导气管，然后再熄灭酒精灯（防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂），待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止生成的铜再被氧化成氧化铜）。

实验现象：

黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生。

实验结论：

CuO＋C

Cu＋CO2

1．所有碳单质的化学性质都相同。

比如金刚石、石墨和C60以及木炭等都是由碳元素组成的，其碳原子的最外层电子的数目一样多（都是4个），因此，不同碳单质的化学性质相同。

2．碳单质的化学性质在常温下稳定。

但随着温度的升高，能和许多物质发生化学反应。

反应的条件不同，产物也不同。

如：

碳和氧气在点燃条件下反应，氧气充足时生成的是CO2，而氧气不充足时主要生成CO。

3．性质决定用途：

①碳在常温下具有稳定性，所以古代用墨写的字经久不褪色。

②碳具有可燃性，可用作燃料。

③碳具有还原性，用作还原剂，可用来冶炼金属。

如Fe2O3＋C

Fe＋CO2↑，在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。

氧化铁失去氧、被还原成铁，是氧化剂。

4．碳的还原性还体现在反应CO2＋C

CO中，该反应吸收大量的热。

[规律方法指导]

1．借助成语联想记忆碳的还原性：

Cu＋CO2，该反应可理解为碳偷走了氧化铜中的“氧”，而具有还原性，因此还原性可理解为“顺手牵氧（羊）”性。

2．建立化学基本思想，据此梳理碳单质的相关知识：

知识点三：

一氧化碳

1一氧化碳的物理性质

在通常状况下，一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气的略小，难溶于水。

（实验室制取CO只能用排水法收集）

2一氧化碳的化学性质

1毒性

一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体缺氧而中毒。

2可燃性

CO＋O2

CO2——作燃料（是煤气的主要成分）

现象：

（1）纯净的CO安静燃烧，产生蓝色火焰，同时放出大量热。

（2）产生使澄清石灰水变浑浊的气体

注意：

CO和H2一样，与空气（或氧气）混合时，遇明火可能发生爆炸，点燃前必须验纯（方法与H2一样）

COO2

CO2

CCO2

CO（吸收热量）

CO2

3还原性

COCuOCuCO2——冶炼金属

黑色粉末变红，澄清的石灰水变浑浊

①实验时操作顺序为，先通CO，后加热；

实验完毕，先停止加热，继续通CO直至玻璃管冷却；

②需对尾气处理，方法是将CO点燃转变为CO2（或收集起来）。

一氧化碳还原氧化铁：

COFe2O3

FeCO2

3一氧化碳的用途（

）

1作燃料（利用一氧化碳燃烧时放出热量）

2冶炼金属（利用其还原性，通常还原一些金属氧化物）

知识点四：

二氧化碳的性质与用途：

1二氧化碳的物理性质：

1二氧化碳是一种无色无味的气体

2能溶于水（在通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强还会溶解得更多）

3密度比空气的密度大。

4在一定条件下，二氧化碳气体可以变成固体，固体二氧化碳叫“干冰”，干冰升华时要吸收大量的热。

2二氧化碳的化学性质：

1在通常情况下，CO2不能燃烧，也不能支持燃烧；

2与水反应：

（生成的碳酸能使紫色石蕊溶液变红）

碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水：

。

3二氧化碳与石灰水反应

澄清的石灰水变浑浊。

原因：

生成不溶于水的白色CaCO3沉淀。

化学表达式：

此反应的应用

4不支持呼吸

3二氧化碳的用途（

CO2用途

利用的性质

灭火

CO2不能燃烧，也不能支持燃烧；

密度比空气的密度大

制冷剂、

人工降雨

干冰升华时吸收大量的热

制啤酒、汽水等碳酸饮料

能溶于水，并能与水反应：

；

生成的碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水：

气体肥料

绿色植物利用CO2和水进行光合作用

四）温室效应

1温室效应是指由于大气中的二氧化碳含量不断上升，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖的现象。

除二氧化碳外，能产生温室效应的气体还有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。

2温室效应将使全球气候变暖，这样将可能导致两极的冰川融化，海平面升高，淹没部分沿海城市；

使土地沙漠化、农业减产等。

3防治温室效应的有效措施：

①减少使用化石燃料；

②更多地利用清洁能源，如太阳能、风能、地热能等；

③大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。

小结

1C、CO具有相同的化学性质，都有

（1）可燃性

（2）还原性

2CO和CO2的分子构成不同表明它们在性质上有很大的差异。

CO能进一步与氧结合生成CO2，表现出CO具有还原性。

CO2可提供氧，表现出氧化性。

CO与CO2性质上有很大区别，但可相互转化

课时3

知识点五：

实验室制取二氧化碳

1．实验室制取二氧化碳的药品和原理：

（1）药品：

大理石（或石灰石）与稀盐酸。

（2）反应原理：

CaCO3HCCaC2H2OCO2

1．药品选用应注意的问题：

①不能用浓盐酸。

因为浓盐酸易挥发，氯化氢气体易混入产生的二氧化碳内。

②不能用硫酸。

虽然硫酸也能跟碳酸钙反应生成二氧化碳：

H2SO4CaCO3CaSO4H2OCO2但由于产物硫酸钙微溶于水，形成的沉淀会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应继续进行，所以实验室用大理石（或石灰石）制取二氧化碳时，一般都选用稀盐酸。

③为使实验装置更简化，一般不用粉末状碳酸钙或碳酸钠晶体（Na2CO3HC　NaCH2OCO2），粉末状固体或小粒状晶体物质的表面积大，与酸反应速率太快。

2．化学反应原理的确定：

可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如：

a．碳在氧气（或空气）中燃烧：

b．碳在高温下还原金属氧化物：

CuOC

CuCO2　Fe2O3C

FeCO2

c．石灰石高温分解：

CaCO3

　CaOCO2

d．大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：

CaCO32HC=CaC2H2OCO2↑

e．蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。

……

有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳，这里首先要考虑可操作性，在可操作的前提下，再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。

碳单质及含碳物质的燃烧（a、e两类方法）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差。

b、c需在高温下进行，实验室也不容易达到其条件。

d方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。

2．装置的设计与选择：

（1）任何实验装置的设计都是由反应物的状态、反应时所需的条件、反应过程和生成物的性质等方面的因素决定的。

（2）以下装置（图16－3）都可以用来制取二氧化碳：

可根据实验室的条件以及你所要制取气体的量来选择，若制取的量很少，可选用试管；

量多时，可选用其他大容量的容器。

（3）装置连接注意的问题：

①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉。

②导管深入容器内无需太长，更不能插入到液面以下。

若伸入到液面下，气体就无法从导管口排出。

3．收集、检验、验满的方法：

（1）收集：

二氧化碳能溶于水，密度比空气的大，所以通常采用向上排空气法收集。

收集时要注意将导管插到瓶底。

如图16－4所示。

（2）检验：

将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明有CO2生成。

（3）验满：

由于二氧化碳是无色气体，是否收集满了观察不到，因而常用燃烧的木条置于集气瓶口来验满。

（4）存放：

验满后要用玻璃片盖住集气瓶口正放在桌上。

4．操作顺序：

①按实验要求连接装配好仪器；

②检查装置的气密性；

③装入块状大理石（或石灰石）；

④由长颈漏斗注入稀盐酸并控制加入的速度；

⑤收集气体；

⑥检验是否集满。

可简单记忆为：

“连—检—装—注—集—验”。

1．实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，其选择依据如下：

（1）气体发生装置的选择：

由反应物的状态和反应条件来确定。

①若反应物只有固体，反应需要加热时，应选择下图16－5中甲所示的实验装置。

②若反应物状态为固体液体，反应不需要加热时，应选择图16－5中乙所示及与之相似的实验装置。

图16－5

（2）气体收集装置的选择：

依据气体的物理性质（是否溶解与水、密度比空气大还是小）和化学性质（是否与水、空气发生反应）来选择。

①气体的密度大于空气（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集（图16－6中E）。

②气体的密度小于空气（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集（图16－6中F）。

③气体难溶于水且不与水反应，可用排水法收集（图16－6中D）。

1．采用列表对比的方法掌握相关知识：

　　如常见碳单质物理性质及用途的对比；

碳单质和氢气化学性质的对比；

实验室制取氧气、二氧化碳气体的对比如下表等。

气体名称

氧气

二氧化碳

反应原理

过氧化氢催化分解或高锰酸钾受热分解

大理石（或石灰石）与稀盐酸

化学式

H2O2

H2OO2

KMnO4K2MnO4MnO2O2

CaCO3HC

CaC2H2OCO2

发生装置

收集装置

检验方法

使带火星的木条复燃

使澄清的石灰水变浑浊

验满方法

将带火星的木条平置瓶口，木条复燃则证明满了

将燃着的木条平置于瓶口，木条熄灭则证明满了

2．归纳总结实验室制取气体的思路和方法：

气体的实验室制取的一般思路和方法为：

首先要研究气体实验室制取的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件（如常温、加热、加催化剂等），还要选择合适的实验装置，并需研究如何验证制得的气体就是所要制的气体。

（1）选反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成气体不混入其他气体，便于收集。

（2）实验室制取气体的装置包括发生装和收集装置两部分。

选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；

选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。

（3）验证气体时，实验现象要明显。

知识点六：

碳酸钙

化学式CaCO3，在自然界中分布很广。

石灰石、大理石、白垩、蛋壳、贝壳和珍珠等都含有碳酸钙。

石灰石和大理石经过高温灼烧，碳酸钙会分解为氧化钙和二氧化碳。

CaCO3

CaOCO2

生石灰极易与水发生反应，生成氢氧化钙，放出大量的热。

CaOCO2CaOH2

氢氧化钙俗称熟石灰，它的水溶液即澄清石灰水，能使酚酞变红。