第六单元碳和碳的氧化物.docx
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第六单元碳和碳的氧化物
碳和碳的氧化物
第一节金刚石、石墨和C60
一、“碳”和“炭”的区别：
“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的由碳元素组
成的单质。
二、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。
三、金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式
颜色
形状
硬度
导电性
导热性
润滑性
熔点
用途
金刚石
C
无色透明
正八面体
最硬
无
无
无
高
划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等
石墨
深灰色、有金属光泽、不透明
细鳞片状
最软之一
优良
良好
良好
电极、铅笔芯、润滑剂等
⏹金刚石是天然存在的最硬的物质。
⏹无定形碳：
由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
⏹常见的无定形碳：
木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
颜色、状态
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固体
木材隔绝空气加强热
燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属
活性炭
灰黑色多孔颗粒状固体
木炭在高温下用水蒸气处理
净化多种气体和液体、作防毒面具
焦炭
浅灰色多孔性固体
烟煤隔绝空气加强热
冶炼金属
炭黑
极细的黑色粉末
含碳物质不完全燃烧
墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料
⏹木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。
活性炭的吸附性更强。
四、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
五、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：
碳原子的排列方式不同。
六、碳的化学性质
⏹单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
⏹在常温下，碳的化学性质不活泼。
⏹碳具有可燃性：
C+O2
CO2（充分燃烧）
2C+O2
2CO（不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：
燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
⏹碳具有还原性：
C+2CuO
2Cu+CO2↑
2Fe2O3+3C
4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于冶金工业。
七、木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】①把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
②将试管固定在铁架台上。
试管口装有通入澄清石灰水的导管；
③集中加热；
④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。
观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO
2Cu+CO2↑
⏹反应开始的标志：
澄清的石灰水变浑浊。
⏹在酒精灯上加网罩的目的：
使火焰集中并提高温度。
⏹配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：
防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
⏹实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：
石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
八、还原反应：
含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。
木炭在反应C+2CuO
2Cu+CO2↑中作还原剂。
第二节二氧化碳制取的研究
一、实验室制取二氧化碳
⏹原料：
大理石或石灰石、稀盐酸。
◆不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：
稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。
◆不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：
浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。
◆不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：
它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。
⏹反应原理：
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
⏹发生装置：
同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：
固体和液体混合，在常温下反应生成气体）
⏹收集装置：
向上排空气法收集气体的装置（原因：
二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）
⏹检查装置的气密性：
用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。
如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。
⏹验满：
把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。
⏹检验：
把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。
⏹净化：
如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。
⏹注意事项见第二单元。
二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：
CaCO3
CaO+CO2↑
第三节一氧化碳和二氧化碳
一、
二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：
⏹无色无味，常温常压下为气体。
⏹一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。
【实验操作】如右图
（1），将CO2气体慢慢倒入杯中。
【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。
【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，
然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。
【实验结论】①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；
②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。
⏹二氧化碳能溶于水。
【实验操作】如右上图
（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。
【实验现象】瓶体变瘪。
【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。
【实验结论】二氧化碳能溶于水。
二、二氧化碳的化学性质
⏹一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。
⏹二氧化碳不能供给呼吸。
（注意：
二氧化碳没有毒性）
⏹二氧化碳能与水反应生成碳酸。
【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。
第一朵纸花喷上稀醋酸，第二
朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸
花喷上水之后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变
化。
然后将第四朵纸花取出，小心烘烤，观察现象。
【实验现象】①第一朵小花变红；
②第二朵小花不变色；
③第三朵小花不变色；
④第四朵小花变红；
⑤第四朵小花被烘烤后由红色变成紫色。
【实验分析】①醋酸能使紫色小花变红，说明酸（溶液）可以使紫色石蕊变红；
②水不能使紫色石蕊变红；
③二氧化碳不能使紫色石蕊变红；
④二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红；
⑤说明碳酸被分解了。
【化学方程式】CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2↑
【注意事项】①第二朵、第三朵纸花可以说明：
水不能使紫色石蕊变红，二氧化碳不能使紫
色石蕊变红，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红。
②纸花必须是干燥的。
如果纸花不是干燥的，那么在把第三朵纸花放入水中时，
CO2会与纸花里的水分反应生成碳酸使纸花变红，这样就起不到对照的作用。
③二氧化碳不能使紫色石蕊变红，但二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红。
⏹二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：
CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O
⏹二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：
CO2+C
2CO
该反应是吸热反应。
该反应既是化合反应，又是氧化还原反应（CO2是氧化剂，C是还原剂）。
该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。
三、二氧化碳的用途
⏹灭火（既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质）
原因：
①二氧化碳的密度比空气大；
②一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。
灭火器原理：
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
⏹干冰（固体二氧化碳）：
干冰升华吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨、制冷剂。
⏹光合作用：
作气体肥料，可以提高农作物的产量。
四、二氧化碳对环境的影响：
造成温室效应
【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。
五、一氧化碳的物理性质：
无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。
一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。
六、一氧化碳的化学性质
⏹一氧化碳具有可燃性：
2CO+O2
2CO2
【燃烧的现象】①发出蓝色火焰；②放热；③生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
煤炉从上至下，常发生的三个反应：
2CO+O2
2CO2、CO2+C
2CO、C+O2
CO2
⏹一氧化碳具有毒性。
原因：
一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
正常的血液呈深红色，当通入一氧化碳后，血液由深红色变成浅红色。
⏹一氧化碳具有还原性。
七、一氧化碳的用途：
⏹可燃性：
作气体燃料（2CO+O2
2CO2）。
⏹还原性：
冶炼金属（3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2、CO+CuO
Cu+CO2）。
八、一氧化碳的还原性
⏹一氧化碳还原氧化铜的实验：
【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论
仅针对虚线框内的实验装置）。
1-稀盐酸 2-大理石 3-碳酸氢钠溶液 4-浓硫酸 5-木炭 6-氧化铜 7-氢氧化钙溶液
【实验操作】①先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；
②点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；
③实验完毕，先熄灭酒精灯；
④再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。
【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
【化学方程式】CO+CuO
Cu+CO2
【注意事项】①检验一氧化碳纯度的目的：
防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
②一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
③一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：
排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：
防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O2
2CuO）。
⑤因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。
⑥7溶液的目的：
①证明反应生成二氧化碳；
②除去装置内的二氧化碳。
⏹一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥下的酒精灯要换成酒精喷灯）
【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。
⏹水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：
C+H2O
CO+H2
⏹在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：
H2+CuO
Cu+H2O 和 CO+CuO
Cu+CO2
九、一氧化碳和二氧化碳的性质比较
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水
无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水
化学性质
可燃性、还原性、毒性
①二氧化碳能和水反应生成碳酸
②二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水
③二氧化碳能和碳单质反应
④二氧化碳能参与光合作用
检验方法
通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊
主要用途
做燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、人工降雨
一十、三大还原剂：
H2、C、CO——共同性质：
可燃性、还原性。
一十一、三大可燃性气体及燃烧时的火焰颜色：
H2（淡蓝色）、CO（蓝色）、CH4（明亮的蓝）
一十二、当碳与氧化剂不充分反应时，会生成一氧化碳。
基础练习
选择题
1.下列物质中，不属于碳单质的一组物质是（）
A．金刚石和石墨B．木炭和焦炭C．活性炭和炭黑D．二氧化硫和二氧化氮
2．下列说法正确的是（）
A．一种元素只能形成一种单质B．一种元素可能形成几种单质
C．同种元素组成的不同种单质性质相同D．由碳元素形成的单质都是黑色的
3.木炭可用来脱色、除臭味，这是利用它的（）
A．可燃烧B．还原性C.稳定性D．吸附性
4．下列物质中与其它三组组成不同的是（）
A．金刚石、石墨B．红磷、白磷
C．氧气、臭氧D．一氧化碳、二氧化碳
5．下列物质中属于无色透明固体的是（）
A．木炭B．硫粉C．氧化铜D．金刚石
6．下列物质中可作干电池的电极的是（）
A．铜B．锌C．金刚石D．石墨
7．下列各变化属于化学变化的是（）
A．木炭脱色B．火药爆炸C．墨水书写D．汽油挥发
8.香港兴建赤鱲角1248公顷新机场，是一个开山填海的庞大工程，共使用烈性炸药“TNT”5600吨。
TNT炸药爆炸是时发生如下反应：
21O2+4TNT=28CO2+10H2O+6N2则“TNT”的化学式是（）
A．C7H5N3O6B．C7H5N3O4
C．C5H3NO6D．C7H5NO6
9.混有红棕色二氧化氮气体的空气通过装有活性炭的玻璃管后气体颜色消失，主要因为（）
A．
二氧化氮气体跟活性炭发生了化合反应
B．二氧化氮被活性炭分解了
C．NO2气体被活性炭吸附了，未发生化学变化
D．NO2被活性炭还原成了无色物质
10．2002年中国足球队进入世界杯，小小足球牵动着人们的心。
C60的分子结构和足球相似，如图。
关于C60的说法正确的是（）
A．属于单质B．属于混合物
C．碳元素的化合价为+4D.相对分子质量为60
11．鉴别H2、O2、CO2最简便的方法是（）
A．测定它们的密度B．燃着木条伸入集气瓶内
C．比较它们的溶解性D．通入石灰水
12．下列反应不属于化合反应，也不属于分解反应的是（）
A．H2+CuO
Cu+H2OB．H2O+CO2===H2CO3
C．CO2+C
2COD．CaCO3
CaO+CO2
13．实验室制取CO2，应选用的药品是（）
A．KMnO4B．木炭和氧气
C．大理石和稀盐酸D．高温煅烧石灰石
14．实验室制CO2，不选用的仪器是（）
A．长颈漏斗B．酒精灯C．集气瓶D．导管
15．等质量的碳酸钙分别与盐酸反应或高温煅烧生成CO2的质量（）
A．与盐酸反应产生的多B．高温煅烧产生的多
C．一样多D．无法判断
16．实验室要收集一试管CO2，最好选用的装置是（）
ABCD
17．检验集气瓶中CO2是否收集满的方法是（）
A．向集气瓶中倒入少量石蕊试液B．向集气瓶中倒入少量澄清的石灰水
C．将燃着的木条伸入集气瓶中D．将燃着的木条放在集气瓶口
18．某物质中只含有一种元素，则该物质不可能是（）
A．混合物B．化合物C．单质D．纯净物
19.下列物质的化学式书写错误的是（）
A.碳酸钙CaCO3B.干冰H2OC.石墨CD.一氧化碳CO
20.下列物质难溶于水的是（）
A.二氧化碳B.碳酸钙C.氧气D.蔗糖
21.鉴别二氧化碳和氮气最简便的方法是（）
A.澄清的石灰水B.燃着的木条C.带火星的木条D.通入灼热的氧化铜
22.下列有关二氧化碳的用途，既跟它的物理性质有关，又跟它的化学性质有关的是（）
A.干冰用作人工降雨B.灭火
C.温室里施用二氧化碳作肥料D.制汽水
23.有关干冰的说法错误的是（）
A.干冰是雪状的固体B.干冰是固体二氧化碳
C.干冰是还未融化的冰D.干冰易升华
24.二氧化碳通常可用来扑灭油类、木材起火，是因为（）
A.二氧化碳可溶于水
B.二氧化碳的密度比空气大
C.二氧化碳能与水反应
D.一般情况下，二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，且密度比空气大
25.只用一种试剂或一种方法，经一步实验就将氧气、氢气、二氧化碳和空气四种气体区别开来的是（）
A.石灰水B.带火星的木条C.燃着的木条D.石蕊试液
26.下列属于化学变化的是（）
A.冰溶化成水
B.干冰变成二氧化碳气体
C.滴加了石蕊试液的二氧化碳水溶液加热后，红色变为紫色
D.滴加了红墨水的水溶液，加入活性炭，振荡后，红色褪去
27.有关“物质—性质—用途”的叙述中，用途与性质不相关的是（）
A.氢气—密度小—可用于充灌探空气球
B.二氧化碳—与水反应—灭火
C.氧气—能跟许多物质发生反应并放出热量—冶炼钢铁
D.干冰—升华时吸收热量—致冷剂
28.郊游进山洞时，为了安全起见，最好带（）
A.火把B.手电筒C.应急灯D.小发电机
29.实验室制取二氧化碳气体并进行简单的性质实验，下面有关操作的先后顺序不正确的是（）
A．先检查装置的气密性，后装药品
B．先加稀盐酸，后加石灰石
C．先将气体导管从集气瓶中取出，然后用燃着木条放在集气瓶口检验气体是否收集满
D．先在蒸馏水中加1-2滴石蕊试液，然后再通入二氧化碳气体
30．除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳的正确方法是（），除去一氧化碳中混有的少量二氧化碳的正确方法是（）
A．点燃B．通过灼热的氧化铜C．通过石灰水D．通过灼热的炭层
31.下列物质中，碳元素的化合价相同的一组是（）
A．CO和CO2B．CO2和Na2CO3C．C和COD．CO和CaCO3
32.一氧化碳可以用排水法收集是因为它（）
A．无色.无气味 B．密度比空气小C．难溶于水D．能溶于水
33.下列物质燃烧后只生成二氧化碳的是（）
A．碳B．一氧化碳C．石蜡（蜡烛的主要成分）D．氢气
34.下列气体中，难溶于水的一组是（）
A．O2和CO2B．H2和CO2C．CO和CO2D．H2和CO
35.下列物质中，既有可燃性又有还原性的化合物是（）
A．CB．H2C．COD．CO2
36．下列气体遇火可能发生爆炸的是（）
A.CO2和COB.CO2和H2C.N2和O2D.O2和CO
37．等质量的二氧化碳和一氧化碳里，碳元素的质量比是（）
A.7:
11B.44:
28C.1:
1D.11:
7
填空题
1.自然界里存在的碳单质有和，在天然物质里硬度最大的是,它可以___,
___是最软的矿物之一，可用于制作_______________等。
2.金刚石和石墨在氧气里燃烧后，生成的产物都是________，说明它们都是由______元素组成的______（单质、化合物）。
但它们的物理性质却有很大的_______，这是由于它们的____________而造成的。
3.木炭、活性碳具有吸附能力是因为它具有_________的结构，防毒面具的滤毒罐利用活性炭来吸附________；制糖工业利用活性炭来吸附_________；自来水厂的过滤器利用活性炭来吸附_______________________。
4．金刚石可用来裁玻璃是因为它很_____，石墨用于制铅笔芯是因为它很____；用来作干电池的电极是因为_____，活性炭常用来脱色、除臭味，这是因为它具有_______的结构。
5．填写下列物质性质不同的原因。
（1）金刚石、石墨、C60：
碳原子的____________不同；
（2）水分子（H2O）和双氧水分子（H2O2）：
分子的______________不同；
（3）钠原子和氯原子：
原子的_______________不同；
（4）钠原子和钠离子：
粒子的最外层______________不同。
6．植物的光合作用可表示为:
H2O+CO2一→淀粉+O2，由此可推断淀粉的组成中一定含有______和_______元素，可能含__________元素。
7．一氧化碳是____色____味的气体，____溶于水，密度比空气________。
8．一氧化碳燃烧时发出_______色火焰，同时_______，一氧化碳燃烧的化学方程式为_______________________。
根据一氧化碳的这一性质，它可以做___________。
9．一氧化碳能跟氧化铜在加热条件下反应，生成铜和二氧化碳，说明一氧化碳具有____性，在该反应中做______剂，反应的化学方程式为_________________________。
10．把表面呈黑色的铜丝加热后伸入盛有一氧化碳的集气瓶中，铜丝变______色，加入澄清石灰水，观察到___________,写出有关反应的化学方程式①__________________________；
②______________________________________________。
11．选择氧气、二氧化碳或一氧化碳的化学式填空，并写出有关的化学方程式：
（1）能使带火星的木条复燃的是
（2）能用于灭火的是；
（3）能使人中毒的是；
（4）绿色植物进行光合作用吸收的是，释放的是；
（5）能在空气中燃烧的是，反应的化学方程式是___；
（6）能使灼热氧化铜还原成铜的是，反应的化学方程式是___。
12．煤气厂为什么常在家用煤气（含有一氧化碳）中掺入微量具有难闻气味的气体？
如果发生煤气泄漏应当怎么办？
__________________________________________________。
13．在密闭容器中含有a个CO分子和b个O2分子，使其充分反应后，容器内碳原子和氧原子数之比为_____________。
实验题
1．右图的实验能说明二氧化碳有___________________
的化学性质和_____________________的物理性质。
2．请设计一个实验一次证明二氧化碳可溶于水并能使紫色石蕊溶液变红色。
3．已知从啤酒中产生的气体是CO2请设计两种实验方法检验啤酒中的CO2。
请在下表中写出必要的实验步骤和实验现象。
实验步骤
实验现象
方法1
方法2
4．某学生用右图装置进行“绿色植物光合作用”的探究实验。
先将甲、乙两个装置同时放在黑暗处一昼夜，然后一起放到阳光下。
几小时后检验：
甲装置中植物的叶片有淀粉生成，而乙装置中植物的叶片却没有淀粉生成。
（1）乙装置中绿色植物在阳光下有没有进行光合作用？
________；
（2）乙装置中盛放石灰水的目的是________________，
写出相应的化学方程式_______________________________________。
（3）由以上实验可知，绿色植物光合作用的原料是__________。
5．下图是实验室用一氧化碳还原氧化铜的装置图，请回答下列问题：
（1）验时先通入一氧化碳赶走试管内的空气后再加热，为什么？
____________________________________________________________________。
（2）写出B、C、D三处反应
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