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第六单元 碳和碳的氧化物知识点一、 碳的几种单质:首先,金刚石、石墨都是由原子构成(C原子)、化学式:CC60则是由分子构成的(每个C60分子中有60个碳原子)。但三者都是碳的单质。1、金刚石(C)是自然界中最硬的物质,可用于制玻璃刀、刻划玻璃,钻探机的钻头等。2、石墨(C)是最软的矿物之一(做铅笔芯),有优良的导电性(做干电池的电极),滑腻感(做润滑剂)。 等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是:碳原子的排列不同。无定形碳:无定形碳由石墨的微小晶体和少量杂质构成,主要有:焦炭、木炭、活性炭、炭黑等.活性炭、木炭具有吸附性(因为具有疏松多孔的结构),焦炭用于冶炼金属,如冶铁(利用了碳的还原性);炭黑可以制油墨、墨汁,写的字画经久不褪色(利用了碳在常温下化学性质稳定),加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性等。3、C60:结构形是足球,故又名“足球烯”,纳米碳管,超导体材料。二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,但各种单质碳的化学性质却完全相同!1、常温下,碳的化学性质稳定; 2、在点燃或者加热的条件下,碳主要表现为下列两点化学性质(1)可燃性: 利用可然性做燃料在空气中完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C+O2点燃CO2在空气中不完全燃烧(氧气不充足),生成CO:2C+O2点燃2CO (2)还原性:利用还原性来冶炼金属实验:木炭还原氧化铜的实验,见课本.P.107.图67C+2CuO 高温 2Cu+CO2(氧化还原反应) C得到氧,C发生氧化反应,C有还原性,C作还原剂CuO失去氧(能提供氧),CuO发生还原反应,CuO有氧化性,CuO做氧化剂。木炭还原氧化铜的实验现象:黑色粉末逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。 注意:事实上,具有还原性的物质(初中三种物质:C、CO、H2)均能在加热或者高温条件下还原金属氧化物,如C还原氧化铁、四氧化三铁等。2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2 另外知道:C+CO2高温2CO C+H2O高温H2+CO (H2和CO的混合物叫水煤气)三、二氧化碳的制法1、实验室制取气体的思路:(原理、装置、检验)(1)发生装置:由反应物状态及反应条件决定:反应物是固体,需加热,制气体时则用高锰酸钾(或者氯酸钾和二氧化锰的混合物)加热制O2的发生装置。 反应物中有液体,不需要加热,制气体时则用过氧化氢溶液制O2的发生装置。(2)常规收集方法:气体的密度及溶解性决定:不易溶于水的气体用排水法收集 (但 CO只能用排水法收集)密度比空气大用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法收集 密度比空气小用向下排空气法(3)改进型收集气体的装置: a b f g 仍叫排空气取气法 仍叫 排水取气法 c d 图甲 图乙 图丙注意:(1)收集密度比空气大的气体时:若用图甲装置收集:气体从a进b出(空气)若用图乙装置收集:气体从c进d出(空气) (2) 收集密度比空气小的气体时:若用图甲装置收集:气体从b进a出(空气)若用图乙装置收集:气体从d进c出(空气) (3)收集不易溶于水,也不给水发生反应的气体时: 用图丙装置,丙集气瓶先装满水,气体从g进,f出水2、二氧化碳的实验室制法(1)原料(药品):石灰石(或者大理石)与稀盐酸(2)反应原理:用石灰石和稀盐酸反应:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(3)实验装置:因为反应物中有液体,不需加热,故选下列情形发生装置 (4)气体收集方法:向上排空气法(因密度比空气大,能溶于水)(5)实验步骤:查、装、收、验 (6)检验方法:a、检验CO2的方法:将制得的气体通入澄清的石灰水,如能石灰水变浑浊,则是二氧化碳。 b、验满方法:用点燃的木条,放在集气瓶口,木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。(7)注意事项:a、为什么不用浓盐酸,而用稀盐酸?b、为什么不用硫酸(浓和稀均不行)?c、为什么不用碳酸钠、碳酸钙粉末?d、为什么不用木炭燃烧? (8)知道长颈漏斗、分液漏斗的作用和家庭实验中能用什么代替。3、通过O2和CO2的实验室制法的学习,知道如何选择气体发生装置和收集装置。4、二氧化碳的工业制法:煅烧石灰石:CaCO3高温CaO+CO2且生石灰和水反应可得熟石灰(以后学习):CaO+H2O=Ca(OH)2四、二氧化碳的性质(首先注意,CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是:分子的构成不同)。1、物理性质:无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体-干冰CO2 的密度比空气密度大的实验探究:方法一、烧杯中下层蜡烛火焰先灭;方法二、吹气球,气球向下落;方法三、用向上排空法收集;方法四、向纸袋里倾倒CO2能溶于水的实验探究:a将盛满CO2的试管倒扣在水里,一段时间试管内水面上升;b若倒扣在紫色石蕊试液中则上升水柱变成浅红色;c若倒扣在澄清石灰水中试管内液面上升;水柱变浑浊d 收集一塑料瓶,注入约的水,迅速塞紧瓶塞,塑料瓶变扁(瘪)2、化学性质:(1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸,用途:灭火(2)与水反应生成碳酸: CO2+H2O=H2CO3 生成的碳酸是酸,酸能使紫色的石蕊试液变红,H2CO3 = H2O+ CO2 碳酸不稳定,易分解(3)能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O (用于检验二氧化碳和吸收少量二氧化碳。)另外,与氢氧化钠溶液反应(以后学习):2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(用于吸收二氧化碳。实验室长期放置的氢氧化钠变质的原因)(4)与灼热的碳反应: C + CO2高温 2CO (吸热反应,既是化合反应又是氧化还原反应,CO2是氧化剂,C是还原剂)3、用途:灭火(灭火器原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2)既利用其物理性质(密度比空气大),又利用其化学性质(不能燃烧,也不支持燃烧) 干冰用于人工降雨、制冷剂温室肥料,植物光合作用要吸收CO24、二氧化碳对环境的影响:过多排放引起温室效应。减轻温室效应的措施:减少化石燃料的的使用;大力植树造林;更多地使用清洁能源思考:低碳生活是什么意思?五、一氧化碳1、物理性质:无色,无味的气体,密度比空气略小,难溶于水2、化学性质: (H2、CO、C具有相似的化学性质:可燃性 还原性)(1)毒性:吸进肺里与血液中的血红蛋白结合,使人体缺少氧气而中毒。(2)可燃性:2CO+O2点燃2CO2 用途:作燃料(可燃性气体点燃前一定要检验纯度)H2在O2中的燃烧火焰是:发出淡蓝色的火焰。(但产物只有)CO在O2中的燃烧火焰是:发出蓝色的火焰。(但产物只有)CH4和O2的燃烧火焰是:发出明亮的蓝色火焰。(产物既有、又有)鉴别:H2、CO、CH4可燃性的气体:看燃烧产物(不可根据火焰颜色)(水煤气:H2与CO 的混合气体 C + H2O高温 H2 + CO)(3)还原性: CO+CuO Cu+CO2 (不是置换反应,是氧化还原反应) 用途:冶炼金属 现象:黑色固体逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。注意:要对尾气进行处理、否则会污染空气(怎样处理尾气?) Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2【现象:红棕色粉末逐渐变成黑色(铁粉),石灰水变浑浊。】六、除杂:COCO2 通入石灰水 或氢氧化钠溶液(以后学习): CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2CO 通过灼热的氧化铜 CO+CuO Cu+CO2 CaOCaCO3只能煅烧(不可加盐酸) CaCO3高温CaO+CO2注意:检验CaO是否含CaCO3 加盐酸 :CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 (CO32-的检验:先加盐酸,然后将产生的气体通入澄清石灰水。)七、本单元学习的化学方程式C+O2点燃CO2(氧气充足,完全燃烧) 2C+O2点燃2CO (氧气不充足,不完全燃烧)C+2CuO 高温 2Cu+CO2 2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2 Fe3O4+2C高温3Fe+2CO2CaCO3高温CaO+CO2 CO2+H2O=H2CO3H2CO3 = H2O+ CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O2CO+O2点燃2CO2 CO+CuO Cu+CO2Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2 C+CO2高温2CO C+H2O高温H2+CO CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
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