碳和碳的化合物 总结.docx

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碳和碳的化合物总结

碳和碳的化合物

一、碳单质

1、常见碳的单质

金刚石

石墨

足球烯

化学式

C

C

C60

物质的构成

由碳原子直接构成

由碳原子直接构成

由碳60分子构成

空间

结构

正四面体

层状结构

物

理

性

质

状态

无色透明、正八面体形状的固体

深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体

熔点低

硬度

是天然物质中硬度最大的物质之一

质软

导电性

不良好

有优良的导电性

润滑性

滑腻

其他

熔点高，耐高温

用

途

划玻璃，切割大理石，加工坚硬的金属，做钻探机的钻头，做装饰品

做铅笔芯、电极材料、高温润滑剂

制造超导材料等

2、炭黑、木炭、焦炭、活性炭

均是无定形碳，主要是石墨的微小晶体和少量杂质构成的。

（为混合物）

结构特点：

疏松多孔性质特点：

吸附性良好用途：

冰箱的除臭剂等

木炭经水蒸气高温处理可以得到更大表面积的活性炭，吸附能力更强。

【例】（10湖北）防毒面具的滤毒罐中用来吸附毒气的物质是：

A、炭黑B、活性炭C、木炭D、石墨

3、化学性质

（1）碳的稳定性：

常温下，碳的化学性质不活泼。

例：

我国古代用墨绘制的字画能够保持多年而不褪色，这是因为：

；

埋木质电线杆之前，常要把埋入土里的一端微微烧焦，这是因为；

黑墨水写的字不易褪色，蓝墨水写的字容易褪色，这是因为，可是铅笔

写的字确同样容易褪去，这是因为。

（2）碳的可燃性：

氧气不足条件下：

2C+O2点燃2CO

（还原性）氧气充足条件下：

C+O2点燃CO2

机理：

第一步：

2C+O2点燃2CO

第二步：

2CO+O2点燃2CO2

应用：

1、有关碳与氧气反应的相关计算

结论：

碳与氧气反应随着氧气与碳的质量的不同，产物可能会出现三种不同的情况。

A、只有CO：

m（O2）/m（C）≤4/3

B、既有CO又有CO2：

4/3≤m（O2）/m（C）≤8/3

C、只有CO2：

m（O2）/m（C）≥8/3

例：

在密闭容器中盛有6g碳和12g氧气，加热使它们充分反应后，最后容器里的气体应该是（）

A．CO2B．CO2和COC．COD．CO2和O2

【答案】B

2、氧化反应，还原反应；氧化性，还原性

氧化反应：

物质得到“氧”的反应（氧元素质量分数增大）

还原反应：

物质失去“氧”的反应（氧元素质量分数减小）

氧化剂：

失去“氧”的反应物

还原剂：

得到“氧”的反应物

氧化性：

物质失去“氧”的性质

还原性：

物质得到“氧”的性质

（3）碳的还原性：

在加热或高温条件下，碳能夺取氧化物中的氧，表现出还原性。

如：

2CuO+C高温2Cu+CO2↑。

2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑。

4、经典例题

【例2】铜粉和碳粉的混合物在空气中充分灼烧后，最终得到的黑色物质与原来的混合物质

量相等，则碳粉在原混合物中所占的质量百分比是（）

A．20%B．80%C．15.8%D．84.2%

二、碳的氧化物

1、一氧化碳

A、物理性质

无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小

气体的收集装置：

B、化学性质

a、可燃性：

2CO+O2　点燃　2CO2（火焰颜色：

蓝色）

（还原性）

点燃时火焰颜色为蓝色的有：

固体：

硫粉

气体：

CO，H2，CH4

应用：

气体的检验：

①、CO，H2，CH4

②H2O、CO2

③O2

【例1】一纯净气体可能是H2、CO、CH4中的一种，现将它点燃后的生成物依次通过右图所示装置。

A装置中盛放的是浓硫酸（浓硫酸有吸水性，作为干燥剂），B装置中盛放的是氢氧化钠溶液，则：

（1）如果A装置质量增加，B装置质量不变，则原气体是，

（2）如果A装置质量不变，B装置质量增加，则原气体是，

（3）如果A装置、B装置质量都增加，则原气体是。

（4）能否将A装置和B装置的位置对调？

为什么？

【例2】有CH4、CO、H2三种纯净的气体，分别燃烧后，将生成的气体先通过无水硫酸铜固体（A装置），再通过澄清的石灰水（B装置）,则：

（1）如果A装置变蓝，B装置无现象，则原气体是，

（2）如果A装置不变蓝，B装置变浑浊，则原气体是，

（3）如果A装置变蓝，B装置变浑浊，则原气体是。

（4）能否将A装置和B装置的位置对调？

为什么？

【例3】某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O、H2中的两种或几种，依次进行如下处理（假设每次处理反应都很完全）。

①通过碱石灰（生石灰和氢氧化钠固体的混合物，可以吸收水和二氧化碳），气体体积变小；②通过灼热的氧化铜，固体变红色；③通过白色硫酸铜粉末，粉末变蓝色；（白色硫酸铜粉末遇水变成蓝色）④通过澄清石灰水，溶液变浑浊。

由此可知（）

A．一定含有CO2、H2O，至少含有H2、CO中的一种

B．一定含有H2O、CO，至少含有CO2、H2中的一种

C．一定含有CO、CO2，至少含有H2O、H2中的一种

D．一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种

【小结】气体的检验装置：

A、检验药品为固体

B、检验药品为液体

C、注意事项

b、还原性：

CuO+CO　△Cu+CO2；

Fe2O3+3CO　高温　2Fe+3CO2

应用：

还原性气体还原金属氧化物的实验（五大实验之一）

实验装置：

注意事项：

还原性气体“早出晚归”酒精灯“迟到早退”

【例1】（06北京）根据下图回答问题：

（1）写出标有序号的仪器名称：

a，b。

（2）CO和Fe2O3均属于（填序号）。

①单质②氧化物③酸④碱⑤盐

（3）澄清石灰水中可观察到的现象是。

（4）点燃b的目的是。

（5）高温条件下此反应的化学方程式为

【例2】（07北京）某课外小组的同学们收集了含一氧化碳和

二氧化碳的废气，为了确认这种废气的组成，他们在实验室按如下

装置进行了实验。

（l）B装置中盛放足量浓氢氧化钠溶液，其作用是_________。

（2）C装置中发生反应的化学方程式是___________________。

（3）A装置和D装置完全相同，其作用的不同之处是_______。

（4）该小组同学认为废气中的一氧化碳可以利用，于是设计如下

装置除去废气中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，准备进行后

续地探究。

其中最合理的装置是_________（填序号，瓶内为氢氧

化钠溶液）。

【例3】用含杂质二氧化碳和水蒸气的某种还原性气体，测定一种铁的氧化物（FexOy）的组成，实验装置如下图所示，试根据图示回答：

（1）甲装置的作用是：

，反应的化学方程式是。

（2）若将甲、乙两装置位置对换，对实验结果有无影响？

为什么？

。

（3）在实验过程中，丁装置没有明显变化，而戊装置中出现了白色沉淀，则该还原性气体是。

（4）当丙装置中的FexOy全部被充分还原，冷却后称量剩余固体的质量是22.4克，同时测得戊装置的质量增加了26.4克，则FexOy中铁元素和氧元素的质量比是（7：

3），该氧化物的化学式为（Fe2O3）

（5）上述实验中，如果没有甲装置，将使测定结果中铁元素与氧元素的质量比（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

如果没有已装置，可能产生的后果是。

【例4】如图所示，A是CO还原CuO的演示实验，B是一种改进实验装置，C装置是某同学对方案B的进一步改进。

另据报道：

多孔陶瓷已广泛用于汽车尾气的净化；氯化钯水溶液与CO气体迅速发生化学反应：

PdCl2＋CO＋H2O

Pd↓＋CO2＋2HCl

（1）装置A与B对CO的处理原理有何不同？

（2）该同学设计的C装置有哪些优缺点？

（3）用题中所给的信息，再设计一种改进装置

【小结】：

气体的除杂装置：

A、除杂药品为固体

B、除杂药品为液体

C、注意事项

尾气处理装置

1.收集式：

2.点燃式：

3.吸收式：

注意：

防倒吸：

c、毒性：

CO与血红蛋白结合，阻碍氧气与血红蛋白结合，使人体缺氧而窒息死亡。

2、二氧化碳

A、物理性质

无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。

B、化学性质

1、）不燃烧、不支持燃烧、不支持呼吸

2、）与水反应：

CO2+H2OH2CO3；

3、）与氢氧化钙的反应：

CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+H2O。

CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2

4、）氧化性：

C＋CO2　高温　2CO

应用：

三大气体的性质实验（CO2）

【例1】下列有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是（）

【例2】如图所示，将四个大小完全一样的装置，同时放在阳光下，

（1）过一段时间后我们观察到：

，

原因是：

。

（2）由上述模拟实验，你认识到空气中CO2含量升高，对环境的主要影响是；为了保证空气中CO2含量的相对稳定，可采用的主要措施有

【例3】（09北京）32小刚和小丽两位同学用下图所示装置进行实验，验证二氧化碳与氢氧化钠、氢氧化钙都能发生反应。

（1）小刚关闭K，通入二氧化碳，A、B中均无明显变化。

B中盛放_____溶液。

（2）小刚打开K，继续通入二氧化碳。

B中反应的化学方程式为_____。

此步实验目的是_____。

小丽认为：

通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳，因此上述实验不足以证

明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。

（3）小丽用洗涤干净的上述装置重新实验，分别量取50mL上述溶液放入A、B中，关闭K，通入约500mL二氧化碳，A、B中均无明显变化。

此实验可以说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应，其理由是_____。

C、二氧化碳的制备

1、）反应原理：

药品：

用稀盐酸与块状大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）

原理：

CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑

2、）实验装置

A、发生装置的选择依据：

一看反应物状态；二看反应条。

B、收集装置的选择依据：

排水法：

所收集气体不易溶于水、且不与水发生反应。

排空气法：

所收集气体的密度和空气密度的大小不同、且不与空气中任何成分发生反应。

C、二氧化碳的实验室制取：

1、）装置：

2、）收集方法：

向上排空气法

3、）步骤：

①检查反应装置的气密性

②装入块状大理石，塞紧塞子，出气导管刚好伸入锥形瓶内

③把反应装置固定好

④从长颈漏斗加入稀盐酸至浸没漏斗导管末端

⑤收集气体

⑥检验是否集满

4、）检验：

验证：

将被检验的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明是CO2，否则不是。

验满：

用燃着的木条靠近集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满，否则未满。

5、）注意事项：

①一般不用稀硫酸来代替稀盐酸，是因为反应生成的硫酸钙是微溶物，这种沉淀会附着在块状大理石或石灰石的表面，阻碍反应的继续进行。

②一般不用浓盐酸代替稀盐酸，是因为浓盐酸易挥发，挥发出来的氯化氢气体易混入产生的二氧化碳气体中，会给实验带来误差。

③实验室也不用碳酸钠，粉末状石灰石来代替块状石灰石或大理石，原因是反应速度太快，不便于控制。

D、工业制法：

高温煅烧石灰石：

CaCO3高温CaO+CO2↑

【思考1】如何除去二氧化碳中混有少量的一氧化碳?

【思考2】用盐酸作原料制取二氧化碳时，制得的气体中常混有什么杂质？

应用：

三大气体的制备实验

【例1】下列对a，b，c，d四套装置中，在注入酸起反应后对气球的变化情况分析正确的是（）

（已知：

Ca（OH）2+2HCl==CaCl2+2H2O）

A．气球①不胀大，②③④都能迅速胀大

B．气球②逐渐胀大，气球③不变化，气球④迅速胀大

C．气球②逐渐胀大，气球③缓缓膨胀后停止，气球④迅速胀大

D．以上都不正确。

【例2】根据下图所示装置和信息回答有关问题

（1）写出图中编号为①②的仪器名称：

①；②

（2）实验室制取二氧化碳的发生装置是，当用G装置收集二氧化碳时，导气管下端的位置应在（填e或f）处，欲得到干燥的二氧化碳还需用到的装置是，装置内的浓硫酸具有吸水性，是常见的干燥剂。

（3）已知甲烷的密度比空气小，难溶于水。

实验室可用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物来制取甲烷。

试问，实验室制取甲烷的发生装置应选，收集装置应选。

【例3】（09北京）31．实验室制取气体所需装置如下图所示。

ABCDE

请回答以下问题：

（1）装置中标“a”的仪器名称是_____。

（2）用高锰酸钾制取氧气时，所选用的发生装置是_____（填字母序号，下同），收集装置是C或_____。

（3）用大理石和稀盐酸制取二氧化碳时，所选用的发生装置是_____，其反应的化学方程式为_____。

该装置还可用于制氧气，其反应的化学方程式为_____。

3、经典例题

【例1】（10江西）“吸烟有害于健康”。

我国政府规定：

从2010年5月1日起，公共

室内禁止吸烟。

烟草燃烧释放的有害物质中，能与血红蛋白结合引起中毒的是（）

A．尼古丁B．一氧化碳C．焦油D．甲醛

【例2】（10徐州）用右图装置可以探究二氧化碳的制取和性质。

下列关于该实验的叙述

正确的是（）

A浸有紫色石蕊试液的棉花会变蓝

B粗铜丝能控制反应的发生和停止

C产生的二氧化碳可用生石灰干燥

D能验证二氧化碳的密度比空气大

【例3】按图所示装置持续通入X气体，并在导管口P处点燃（温度足够），实验结果是

澄清的石灰水变浑浊。

则X、Y可能是（）

A.CO2和CuOB.CO和CuO

C.CO和Fe2O3D.CO2和碳单质

【例4】超氧化钾（KO2）是一种黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中

用它作制氧剂，供给人们呼吸之用。

它与二氧化碳反应的化学方程式为：

4KO2+2CO22K2CO3+3O2。

某学生为了验证这一实验，以大理石，足够的盐酸和超

氧化钾为原料制取O2，设计出如图的实验装置：

（1）A是制取二氧化碳的装置，应从右图中选择的装置是。

（填数字序号）B装

置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，C装置中可能出现的现象是。

为

了检验E中收集到的气体，可以在取出集气瓶后用。

（2）若E中的石灰水出现少量的白色沉淀，这是因为。

（3）表明D中的超氧化钾样品接近反应完毕时的现象是。

三、燃烧与燃料

1.燃烧和灭火

燃烧灭火

可燃物清除可燃物或使可燃物与其它物品隔离

氧气（或空气）隔绝氧气或空气

温度达到着火点使温度降到着火点以下

2.燃料和热量

三大化石燃料：

煤、石油、天然气

新型燃料：

乙醇——C2H5OH，俗称酒精

它是非常重要的燃料；C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O

其它新能源：

氢能源、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能

氢气是最理想的燃料：

（1）优点：

资源丰富，放热量多，无污染。

（2）需解决问题：

如何大量廉价的制取氢气？

如何安全地运输、贮存氢气？

化学反应中的能量变化

（1）放热反应：

如所有的燃烧、金属与酸反应、中和反应

（2）吸热反应：

如一般条件为“高温”的反应、分解

【例1】小刚和小强用图甲和图乙所示实验来探究可燃物燃烧的条件。

经查阅资料知：

白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃，它们在空气中燃烧都生成有毒的白烟——五氧化二磷，五氧化二磷易溶于水。

（1）小刚用图甲所示装置进行实验，观察到的现象是

（2）小强用图乙所示装置进行实验，得到以下实验事实：

①不通空气时，冷水中的白磷不燃烧；②通空气时，冷水中的白磷不燃烧；③不通空气时，

热水中的白磷不燃烧；④通空气时，热水中的白磷燃烧。

该实验中，能证明可燃物通常需

要接触空气才能燃烧的实验事实是（填序号，下同）；能证明可燃物必须达到一

定温度（着火点）才能燃烧的实验事实是。

【例2】（10湖北）2008年以来国际油价的持续“高烧”，引发人们对未来能源供需及价格的深切关注，并且促使人们寻求石油的替代品。

下列说法错误的是（）

A．我们应珍惜化石燃料，因为它们既是燃料，又是重要的化工原料，且不可再生

B．在合理使用化石燃料的同时，我们应努力寻求开发新能源

C．国家决定推广乙醇汽油的应用，乙醇汽油是一种新型化合物

D．汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放

【例3】（10苏州）为了避免火灾，加油站采取的下列措施中不合理的是

A．严禁烟火B．禁止使用手机C．架高顶棚加强通风D．降低燃料着火点

【例4】（10宁夏）某学校化学学习小组设计出右图所示装置，并进行白磷

燃烧实验。

（1）当烧杯内的水受热，温度计显示30℃时，打开活塞，在盛有水的试管中有气泡均匀逸出，白磷未燃烧，关闭活塞。

锥形瓶内反应的化学方程式是：

___________________。

白磷未燃烧的原因是。

（2）随着水温升高，温度计显示45℃时，再次打开活塞，白磷在水里燃烧。

常言道，水火不相容。

水能灭火的原因是。

而本实验中白磷在水里还能够燃烧的原因是。

（3）本实验装置的A部分还可以用于制取的气体是，收集方法是。