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1,第四节 碳和碳的氧化物,第一部分 身边的化学物质,2,一、几种碳单质的物理性质和用途 1. 金刚石是自然界中最硬的物质，可用作 等。 2. 石墨是 的矿物之一，有 ，可作电极；有 ，可作润滑剂；质软，可作 。 3. 活性炭具有 ，因此具有很强的吸附性，可作冰箱除臭剂，活性炭还可以用在 的滤毒罐中来吸附有毒气体，自来水厂用活性炭 。 4. 金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是 。 5. 把石墨转变为金刚石属于化学变化。,知识梳理,钻探机的钻头,最软,导电性,滑腻感,铅笔芯,疏松多孔的结构,防毒面具,除杂和除异味,碳原子的排列方式不同,3,二、碳单质的化学性质和用途 金刚石、石墨等单质碳的物理性质各不相同，但化学性质却 ，这主要是因为这些单质都是由 构成的。碳的主要化学性质如下： 1. 常温下化学性质稳定，不易和其他物质发生反应，原因是碳原子的最外层电子数为4个，难 。 2. 可燃性：氧气充足时，发生反应(写化学方程式) (放热多)；氧气不足时，发生反应(写化学方程式) (放热少)。所以单质碳用作燃料时，如果不充分燃烧，不仅浪费燃料，还会造成 。,相同,碳原子,得失电子,环境污染,4,3. 还原性：在高温条件下，碳可与氧化物反应，夺取氧化物中的氧，生成碳的氧化物。 (1)与金属氧化物反应： 高温下碳与氧化铜反应，写出该反应的化学方程式： ，实验现象为_ ，判断该反应发生的方法是_ 。在此反应中，碳单质为 (填“氧化剂”或“还原剂”)，发生 (填“氧化”或“还原”)反应。高温下碳单质与氧化铁反应的化学方程式为 。,黑色的CuO逐渐变成紫红色并生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体,把产生的气体通入澄清石灰水中，看澄清石灰水是否变浑浊,还原剂,氧化,5,(2)与非金属氧化物反应： 高温下碳与二氧化碳反应的化学方程式为 。在高温下碳与水蒸气反应制取水煤气的化学方程式为 。 【特别提醒】 碳的单质和化合物的关系(如图141)：,6,三、二氧化碳的性质和用途 1. 二氧化碳的物理性质： 通常状况下，二氧化碳是一种无色无味气体，密度比空气 ，能溶于水。在加压和冷却的情况下，二氧化碳会变成无色液体，甚至雪花状固体，通常把固体二氧化碳叫做“ ”，它易 ，因此可用于 或作制冷剂。,大,干冰,升华,人工降雨,7,2. 二氧化碳的化学性质： (1)如图142a所示，此实验说明二氧化碳具有密度大于空气的物理性质，也说明_ 的化学性质，因此可用于 。 (2)如图142b所示，此实验中紫色石蕊溶液会变成红色，原因是： (用化学方程式表示)。当加热时，石蕊试纸又会由红色变回紫色，原因是： (用化学方程式表示)，依据此性质可用来制汽水等碳酸饮料。,一般情况下，二氧化碳不支持燃烧也不燃烧,灭火,CO2H2O H2CO3,8,(3)如图142c所示，二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水会变 ，反应的化学方程式为 ，此反应可用于检验CO2气体。 (4)二氧化碳在高温下通过炽热的焦炭可转变为一氧化碳，此反应的化学方程式为 。 (5)二氧化碳无毒，但不供给呼吸，因此当我们进入干枯的深井、深洞或久未开启的菜窖时，应先做 实验，以防止二氧化碳浓度过高而造成危险。 (6)CO2可以促进绿色植物的光合作用，因此在温室中可用于作 ，其反应原理为：,浑浊,CO2Ca(OH)2 CaCO3H2O,灯火,气体肥料,9,四、二氧化碳的实验室制法 1. 在实验室中制取二氧化碳所选用的药品是 和 ，化学反应方程式为： 。 【需要注意的问题】 (1)为什么实验不用碳酸钠粉末代替石灰石制取CO2？ _ (2)为什么不能用稀硫酸与石灰石反应制取CO2？ _ (3)为什么不宜用浓盐酸与石灰石反应制取CO2？ _,稀盐酸,石灰石(或大理石),CaCO32HCl CaCl2H2OCO2,粉末状的Na2CO3增大了与稀盐酸的接触面积，反应太快，不利于CO2的收集，也不利于对反应的控制。,因为石灰石和稀硫酸反应生成的白色微溶性的硫酸钙会覆盖在石灰石表面，阻碍反应继续进行。,因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使收集到的二氧化碳不纯。,10,2. 在实验室中，制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。确定气体发生装置时，应考虑反应物的状态和反应条件。确定收集装置时，应考虑生成气体的性质(包括 和 )。 综上所述，实验室制取CO2可用如图143所示的装置。 其中长颈漏斗的下端管口应伸入 以下，形成液封，否则生成的气体会 。 如果把长颈漏斗改为分液漏斗，则分液漏斗下端不用液封，还可以控制反应速率。 3. 收集CO2的方法是： ，因为CO2的密度 ，由于CO2 ，所以不能用排水法收集。,密度,溶解性,液面,从长颈漏斗中逸出,向上排空气法,比空气大,能溶于水并与水反应,11,4. 检验CO2的方法是：_ ，验满方法是_ 。 5. 实验室制取CO2的步骤(如图144所示)。,把生成的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊，证明是二氧化碳,用一根燃着的小木条移近集气瓶口，如果木条火焰熄灭，证明收集满了,12,五、一氧化碳的性质和用途 1. 一氧化碳的物理性质： 通常情况下，一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气 ，难溶于水。 2. 一氧化碳的化学性质及用途： (1)一氧化碳具有 性，在空气中燃烧时火焰呈 ，同时放出大量的热。反应的化学方程式为 ，因此它是许多气体燃料的主要成分。值得注意的是在实验室点燃CO前必须要先 。,略小,可燃,蓝色,验纯,13,(2)一氧化碳具有 性，可以与氧化铜、氧化铁等物质反应，反应的化学方程式分别为 、 。在实验过程中，反应开始前应先通入 ，再加热氧化物，其目的是 ；实验结束后，应先停止 并继续通入 至 ，以防止生成的炽热的铜 。利用这个性质，在冶金工业中常用CO冶炼金属。,还原,CO,排净试管内的空气，防止加热时发生爆炸,加热,CO,试管冷却,重新被氧化成CuO,14,(3)一氧化碳具有 ，因为CO极易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再与氧气结合，造成生物体 。冬天用煤火取暖，如不装烟囱或烟囱排气不良，就会发生煤气中毒，即CO中毒。在实验过程中，若反应有CO参加或生成，就必须进行尾气处理，其目的是 。,毒性,缺氧,防止有毒的CO扩散到空气中，造成污染,15,六、CO和CO2的性质比较,16,七、自然界中的碳循环,【特别提醒】 CO2不是空气污染物，能参与大气中的碳循环，是氧气的间接来源。CO2的增多，会导致“温室效应”，但只是影响环境，并不污染环境。,17,易错清单,易错点一：对“碳”“炭”的认识。 “碳”指的是碳元素。在描述物质组成的时候用“碳”，如二氧化碳、碳酸钙等，而“炭”一般指木炭、炭黑、焦炭、活性炭等。 易错点二：对由同种元素组成的物质归类。 由同种元素组成的纯净物叫单质，但只含有一种元素的物质不一定就是单质。如：金刚石、石墨混合在一起，虽然只含有碳元素，但是属于混合物。所以说：含有相同元素的物质可能是单质，也可能是混合物。,18,易错点三：选择实验室制取二氧化碳的反应物。 实验室制CO2一般使用稀盐酸与石灰石反应。不能用浓盐酸的原因是：浓盐酸易挥发，使收集的二氧化碳气体中混有氯化氢气体。不能用稀H2SO4的原因是：稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的物质，覆盖在石灰石的表面，阻碍反应继续进行。不能用Na2CO3的原因是：碳酸钠粉末与稀盐酸反应太剧烈，不易控制反应也不易收集二氧化碳。,19,易错点四：对二氧化碳使石蕊试剂变红原因的错误认识。 二氧化碳通入水中，一部分溶解，一部分与水反应生成碳酸，是碳酸使紫色石蕊溶液变红，而不是二氧化碳。 易错点五：二氧化碳不能供给呼吸的性质与一氧化碳的毒性混淆。 二氧化碳含量较多时，氧气含量相对减少，使人呼吸不到足量的氧气，导致窒息而死，但二氧化碳没有毒性。一氧化碳有毒，它能与人体中的血红蛋白结合，使其丧失运输氧的功能，造成人体缺氧而中毒死亡。,20,中考考点精讲精练,考点1 碳单质的性质和用途,【例1】(2015佛山)某同学设计了如图145所示的实验装置，进行碳还原性性质验证，对实验进行分析并回答： (1)检查装置气密性的方法是：将导管浸入水中， ， 说明装置气密性良好。 (2)证明碳具有还原性的实验现象是 ； 。 (3)CuO发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 (4)酒精灯加上网罩的作用是 。,21,解析：(1)检查装置气密性的方法：将导管浸入水中，双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，放开手后导管中出现上升的水柱，说明装置气密性良好。(2)碳具有还原性，在高温下能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，发生的实验现象是：试管内黑色粉末变红；澄清石灰水变浑浊。(3)碳具有还原性，在高温下能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，氧化铜被还原。(4)酒精灯火焰加上网罩后火焰会更加集中，从而提高火焰的温度。 答案：(1)双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，放开手后导管中出现上升的水柱 (2)试管内黑色粉末变红 澄清石灰水变浑浊 (3)还原 (4)使酒精灯火焰更加集中，提高温度，减少热量散失,22,考题再现,1. (2013佛山)有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是 ( ) A. 都属于单质 B. 元素组成不同 C. 硬度相同 D. 碳原子排列方式相同 2. (2015广州)下列关于物质性质及用途的描述中，错误的是( ) A. 碳具有还原性，可冶炼金属 B. 氧气具有氧化性，可作为燃料 C. 氮气的化学性质稳定，可作为保护气 D. 石灰石受热分解，可用于制备生石灰,A,B,23,3. (2012佛山)碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。,根据所学知识回答： (1)图146a为碳原子的结构示意图，碳原子最外层电子数为 ，常温下碳的化学性质 (填“活泼”或“不活泼”)。 (2)图146b、c、d对应三种碳单质：b单质的名称是 ，c单质的名称是 ，d单质的化学式是 。 (3)C为4价，Cl为1价，由C和Cl组成的化合物的化学式为 。,4,不活泼,石墨,金刚石,C60,CCl4,24,考点2 二氧化碳的性质和用途,【例2】(2015广州)如图147，将充满CO2的试管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸馏水中，一段时间后，下列实验现象描述正确的是( ) 试管内液面上升 试管内溶液变红 试管内液面不上升 试管内溶液变蓝 试管内溶液不变色 A. B. C. D. 解析：二氧化碳能溶于水，并且与水反应，试管内气体减少，压强变小，试管中水面上升，故正确；二氧化碳与水反应生成碳酸，呈酸性，能使紫色石蕊变红，故而试管内的液体变红，故正确。 答案：A,25,考题再现,1. (2015苏州)下列关于二氧化碳的说法错误的是( ) A. 二氧化碳是引起温室效应的主要气体之一 B. 大气中的二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质 C. 将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变为红色 D. 实验室用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳 2. (2015滨州)下列二氧化碳的用途中只利用了其物理性质的是( ) A. 二氧化碳能用作灭火器 B. 干冰能用于人工降雨 C. 二氧化碳能用来生产汽水等碳酸饮料 D. 二氧化碳用作气体肥料,D,B,26,3. (2015北京)如图148所示实验中，为用紫色石蕊溶液润湿的棉球，为用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球。下列能说明CO2密度大于空气且能与水反应的现象是( ) A. 变红，不变红 B. 变红，不变红 C. 变红，不变红 D. 比先变红，不变红,D,27,考点3 二氧化碳的制取,【例3】(2014广州)实验室部分装置如图149所示，请回答下列问题。,(1)仪器X的名称是 。 (2)实验室用CaCO3和稀盐酸制备CO2的化学方程式为 ，若需制备22 g CO2，不计实验损耗，至少需要消耗 g CaCO3。,28,(3)用大理石和稀盐酸制取CO2时，能作为发生装置的是 、 (填字母，下同)； 若要制备多瓶CO2，并在制取过程中便于补充稀盐酸，发生装置应选择 ，收集装置应选择 。 (4)实验室通过加热亚硝酸钠和氯化铵的混合溶液制取并收集N2时，应选择 与 组合而成的装置。,解析：(1)X是集气瓶，常用来收集气体。 (2)碳酸钙和稀盐酸反应的化学方程式为CaCO32HClCaCl2H2OCO2 。设需要碳酸钙的质量为x。,29,(3)用大理石和稀盐酸制取CO2时不需要加热，能作为发生装置的是A和C装置； 若要制备多瓶CO2，并在制取过程中便于补充稀盐酸，发生装置应选择C装置；二氧化碳能够溶于水，不能用排水法收集，密度比空气大，可以用向上排空气法收集，即用F装置收集。 (4)实验室通过加热亚硝酸钠和氯化铵的混合溶液制取并收集N2时，应选择D装置作为发生装置，因为氮气的密度和空气接近，不宜用排空气法收集，氮气不溶于水，可以用排水法收集，即用H装置收集。 答案：(1)集气瓶 (2)CaCO32HCl CaCl2H2OCO2 50 (3)A C C F(4)D H,30,考题再现,1. (2014莱芜)下列所示分别是二氧化碳的制取、干燥、收集和性质检验的装置图，其中正确的是( ),D,2. (2014梅州)某学习小组利用如图1410所示的仪器或装置进行气体制备，回答有关问题：,31,(1)写出仪器a的名称 ，用A装置制取氧气的化学反应方程式为 。 (2)若要在实验室制取二氧化碳气体，其发生装置可选用图中的 (填序号)进行组装，连接玻璃管和胶皮管的操作：先把玻璃管口 ，然后稍稍用力即可把玻璃管插入胶皮管内。 (3)要制得干燥的二氧化碳，可在收集装置前增加盛有 的洗气瓶。 (4)实验室收集氧气和二氧化碳都可用到的装置是 (填序号)。 (5)用澄清石灰水检验二氧化碳，其反应的化学方程式为 。,长颈漏斗,BC,用水润湿,浓硫酸,F,CO2Ca(OH)2 CaCO3H2O,32,3. (2015揭阳)根据图1411中AD的四个实验，请按要求填空：,(1)A实验中，请写出标号为的仪器名称： ，实验室制取二氧化碳所用药品为 ，指出用该装置来制取二氧化碳气的一个明显错误的地方是 ，是否可以用该装置来制取氧气呢？ (填“是”或“否”)。 (2)B实验中观察到的现象是蜡烛 。,集气瓶,大理石(或石灰石)和稀盐酸,收集方法错误,是,由下到上逐渐熄灭,33,(3)C实验中正极产生的气体是 (写化学式)，由此实验得出水是由 组成的。 (4)D实验中将镁条在空气中点燃后再放入充满CO2的集气瓶中，发现镁条继续剧烈燃烧，发出白光，放热，产生一种白色固体和一种黑色固体。已知该反应为置换反应，则反应的化学方程式为 。,O2,氢元素和氧元素,34,考点4 一氧化碳与二氧化碳的性质与用途,【例4】(2014广州)一氧化碳可以从其他物质中夺氧，是常用的工业还原剂。 (1)1个CO分子变成1个CO2分子需要得到 个O原子。 (2)1个O2分子与 个CO分子完全反应生成CO2。 (3)四氧化三锰的化学式为 ，1个四氧化三锰“分子”与 个CO分子完全反应生成Mn和CO2，高温下发生该反应的化学方程式为 。,35,解析：(1)1个CO分子变成1个CO2分子需要得到1个O原子。 (2)一氧化碳和氧气反应的化学方程式为 ，由化学方程式可知，1个O2分子与2个CO分子完全反应生成CO2。 (3)四氧化三锰的化学式为Mn3O4，高温下四氧化三锰与一氧化碳反应的化学方程式为 ，由反应的化学方程式可知，1个四氧化三锰“分子”与4个CO分子完全反应生成Mn和CO2。 答案：(1)1 (2)2 (3)Mn3O4 4,36,考题再现,1. (2015玉林)下列关于CO2与CO的比较，错误的是( ) A. 组成：都是由碳元素和氧元素组成 B. 性质：CO2能溶于水；CO难溶于水 C. 用途：CO2可用作气体肥料；CO可用作气体燃料 D. 危害：CO2会导致“温室效应”增强；CO会形成酸雨 2. (2015张家界)下列关于一氧化碳和二氧化碳两种气体的叙述不正确的是( ) A. 二氧化碳的大量排放会造成温室效应 B. 一氧化碳易与血红蛋白结合，能使人中毒 C. 一氧化碳和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊 D. 向种植蔬菜的大棚中补充适量的二氧化碳有利于蔬菜的生长,D,C,37,3. (2014陕西)2014年5月，中俄签署了东线天然气合作协议。天然气不充分燃烧时会产生炭黑或一氧化碳。 (1)CO具有还原性，写出其在工业上的一种具体用途： 。 (2)CO与CO2可以相互转化。CO2在高温下与 反应生成CO。 (3)将CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因是,冶炼金属,碳(或炭黑或焦炭或C),CO2与H2O反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变红(或生成了碳酸或H2OCO2 H2CO3) 。,38,中考预测演练,考点2 二氧化碳的性质和用途,10. 某同学设计了以下两个实验(如图1413所示)，打开分液漏斗的活塞，他会看到：,(1)实验中澄清石灰水的现象 是 ，产生此现象的 原因是 。 (2)实验中澄清石灰水的现象是 ，产生此现象的原因是_ 。,变浑浊,盐酸与石灰石反应产生了CO2,变浑浊,生石灰与水反应放出大量的热，使溶液温度升高，熟石灰的溶解度减小，析出熟石灰，从而使石灰水变浑浊,39,考点3 二氧化碳的制取,13. 小敏和小玉在实验室用盐酸和石灰石反应，分别用图1415甲、乙装置(气密性均良好)进行二氧化碳的制取及性质实验，但均未发现澄清石灰水变浑浊。针对此现象，同学们提出了自己的想法。 (1)小敏同学实验时澄清石灰水未变浑浊的原因是 产生的气体从长颈漏斗中逸出 。 【提出问题】小玉同学实验时澄清石灰水为什么没有变浑浊呢？ 【作出猜想】猜想一：澄清石灰水变质；猜想二：反应产生的气体中除了有二氧化碳外，还有氯化氢。 【查阅资料】氯化氢气体溶于水形成盐酸。,40,【实验探究】,硝酸银溶液中,有白色沉淀产生,41,(2)同学们经过讨论发现，用丙装置(如图1415)在A、B中均加入实验所用试剂即可同时完成上述两个猜想的探究，其中B所起的作用是_。如果看到 现象，则两个猜想都成立。 【实验反思】由实验可知，小玉同学实验时可能错误使用了一种药品，她使用的药品是 。,检验氯化氢气体是否除尽,A中有白色沉淀产生，B、C中无变化的,浓盐酸,42,14. 化学是一门以实验为基础的科学。请根据图1416所示的仪器和实验装置回答有关问题：,(1)仪器的名称是 。 (2)用组合可制备CO2，写出实验室用此装置制备CO2的化学方程式： 。,锥形瓶,CaCO32HCl CaCl2H2OCO2,43,（3）收集CO2应选用装置 (填“” 或“”）。 （4）利用如图所示装置集气瓶中预先装满CO2 气体，来验证CO2的性质，先加入足量氢氧化钠溶液，观察到的现象是气球 (填“变大”“变小”或“不变”)；再加入足量盐酸，观察到的现象是气球 (填“变大”“变小”或“不变”)。,变小,变大,44,15. 某化学兴趣小组的同学对实验室制取CO2及相关性质进行一系列的探究活动。,(1)气体制取。按如图1417甲所示的制取装置进行实验。 写出有标号仪器的名称：a. ，b. ； 实验室制取CO2的反应化学方程式是 ；,铁架台,大试管,CaCO32HCl CaCl2H2OCO2,45,实验室制取CO2的方法是_ 。原因是_ 。 (2)实验探究。 【提出问题】实验室制取CO2时能否采用排水法收集？ 【设计实验】 实验一：向一个充满CO2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，用力摇晃塑料瓶。 可观察到塑料瓶 ，说明CO2能溶于水。,用稀盐酸和大理石 (或石灰石) 反应制取CO2,用稀盐酸和大理石 (或石灰石) 反应，反应速率适中，容易控制，大理石的来源广，所得CO2气流平稳，气体又较为纯净,变瘪,46,实验二：先用集气瓶装满一瓶蒸馏水(pH7.0)，然后按如图1417乙所示组装装置并进行实验，再用pH计测定从装置C排到烧杯中的液体的pH。 装置B中碳酸氢钠溶液的作用是_ 。 测得烧杯中液体的pH7.0，说明溶液呈酸性，原因是 二氧化碳溶于水生成碳酸，使溶液呈酸性 。 【实验结论】实验室制取CO2不宜采用排水法收集。,吸收二氧化碳气体中混杂的氯化氢气体,47,【拓展延伸】某同学先对图1417乙装置做了以下改进：将装置C中的部分蒸馏水换成植物油，将烧杯换成量筒(如图1417丙所示)，然后利用改进后的装置测定收集到CO2的体积，测得气体的实际体积小于理论值，原因可能是： ； 。(合理即可),二氧化碳被装置B中的碳酸氢钠溶液少量吸收,量筒读数时视线偏低(或仰视),
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