1、碳和碳的氧化物一、 复习旧知质量守恒定律化学方程式的配平方法利用化学方程式的简单计算二、新课讲解u 重难点：金刚石和石墨的物理性质和主要用途碳单质的化学性质二氧化碳的性质二氧化碳的制取u 考 点：金刚石和石墨的物理性质和主要用途碳单质的化学性质C60分子的结构特点木炭和活性炭的吸附性二氧化碳的性质二氧化碳的制取【知识点】l 碳的几种单质一、 碳元素组成的的单质1. 定义由同一种元素碳组成的几种不同的单质：金刚石、石墨、C60、无定形碳等，这些单质的物理性质有较大的差异，其原因是碳原子的空间排列不同；但他们的化学性质相同，其原因是决定它们化学性质的是碳原子。2. 碳单质物理性质及用途比较（1）金
2、刚石和石墨的物理性质与用途的比较：颜色、状态硬度导电性熔点用途金刚石无色、透明的正八面体的固体很大不导电很高划玻璃、制钻头、钻石石墨深灰色、有金属光泽、不透明的鳞片状固体很小导电很高润滑剂、电极、制铅笔芯（2）C60分子金刚石石墨都是由碳原子直接构成的物质，没有分子可言。但C60是由60个碳原子构成分子，由分子构成物质。60分子形状类似于足球，所以有人称其为“足球烯”。现在不仅仅发现C60。还发现C70、C80、C120形成庞大的碳烯族。（3）几种无定形碳的比较：色态制法用途木炭灰黑色多孔固体木材隔绝空气加强热作燃料、冶炼金属、制黑火药、制活性炭、吸附剂焦炭浅灰色多孔固体烟煤隔绝空气加强热冶炼
3、生铁活性炭黑色粉末木炭在高温下用水蒸气处理净化多种气体和液体，作防毒面具吸附剂炭黑黑色粉末含碳物质不完全燃烧制造油墨、油漆、颜料、作橡胶制品的填料小结：结构性质用途。说明：木炭焦炭活性炭和炭黑都是由石墨的微小晶粒和少量杂质组成的，均属混合物，无一定几何形状，所以叫无定形碳。木炭活性炭因具有疏松多孔的结构，表面积很大，所以吸附能力很强。吸附是被吸附物(有色液体有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内)，这个过程是物理变化。“碳”和“炭”的区别：“碳”是指核电荷数为6的碳元素，在描述物质组成时用“碳”，如二氧化碳。“炭”是指由碳元素组成的几种无定形物质。如木炭活性炭等。二、单质碳的化学性质单质碳的物理
4、性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同。常温下碳具有稳定性我国古代用墨书写或绘制的画，年深日久不褪色碳在常温下化学性质稳定，现在用碳素笔填写档案。高温下可燃性反应经常发生在以煤为燃料的火炉里相同反应物在不同的条件反应产物可能不同还原性碳和CuO反应：2CuO+C2Cu+CO2现象：黑色的CuO变成红色，有使澄清石灰水变浑浊的气体产生碳和CO2反应：CO2+C2CO注：1.试验结束后先把导管移出液面，再熄灭酒精灯。2. 从液体中拿出导管时，要加上止水夹。为了防止空气进入试管与热的铜继续反应生成氧化铜。l 二氧化碳的制取一、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
5、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制O2的发生装置。 反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。 2.收集方法：气体的密度及溶解性决定：难溶于水用排水法收集 CO（有毒）只能用排水法密度比空气大用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法 密度比空气小用向下排空气法二、二氧化碳的实验室制法1.药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸。2.原理：CaCO32HClCaCl2H2OCO2。注意：不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，使制得的CO2不纯（混有氯化氢气体）；不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的
6、表面，阻止反应的进行；不能用Na2CO3或K2CO3代替大理石（或石灰石），因为Na2CO3、K2CO3与稀盐酸的反应速率太快，不便于收集。3.装置的选择。气体收集方法：向上排空气法（因为CO2能溶于水，密度比空气大）。4.验证方法：将气体通入澄清的石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则该气体为CO2。化学方程式：CO2 + Ca(OH)2CaCO3+ H2O。5.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。6.实验室制取CO2的实验操作过程：检查装置的气密性；装入大理石，塞紧胶塞；固定装置；从长颈漏斗加入稀盐酸至长颈漏斗下端管口液封；收集气体，导管一定要伸入集气瓶底部
7、；检验是否集满。三、二氧化碳的工业制法高温煅烧石灰石：CaCO3 CaO+CO2。生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2OCa(OH)2。l 二氧化碳和一氧化碳一、二氧化碳1.二氧化碳的物理性质通常情况下，二氧化碳是无色、无味的气体，比空气重，溶于水，加压、降温时变成液态、固态，固态CO2又称“干冰”。干冰汽化时吸收大量的热。2二氧化碳的化学性质(1)一般情况下，CO2既不能燃烧，也不支持燃烧。(2)与水反应生成碳酸： CO2+H2O=H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红 H2CO3 = H2O+ CO2 碳酸不稳定，易分解。(3)与Ca(OH)2、NaOH、Ba(OH)2等碱反应。C
8、O2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 用于检验二氧化碳。2NaOH+CO2Na2CO3+H2O (可吸收CO2)(4)与灼热的碳反应： C+CO2高温2CO （吸热反应）(5)不能供给动物和人呼吸，参与植物光合作用。3.二氧化碳的用途CO2可用来灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2）干冰是常用制冷刑，如人工降雨和冷藏食物等工业上用做制纯碱、尿素和汽水饮料农业上用做温室气体肥料。二、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.有毒：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。3.化学性质: （H2、CO、C具有相似的化学性质：
9、可燃性 还原性）（1）可燃性：2CO+O2点燃2CO2 （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）H2和O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。 CO和O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。CH4和O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。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）（2）还原性： CO+CuO Cu+CO2 （非置换反应） 应用：冶金工业现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。 Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）除杂：COCO2 通入石灰水
10、或氢氧化钠溶液： 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。）三、自然界中碳的循环1.大气中二氧化碳产生的主要途径：化石燃料的燃烧、动植物遗骸被生物分解、动植物呼吸2.大气中二氧化碳的消耗：二氧化碳溶于水、植物的光合作用3.C、CO、CO2的转化（推断题）2CO+O22CO2 CO2+C2CO【典型例题】1.（2018
11、湖南省湘西土家族苗族自治州）下列关于CO2性质和用途描述错误的是（ ）A.CO2既不能燃烧也不能支持燃烧 B.CO2能从一个容器倾倒到另一个客器C.CO2不溶于水 D.CO2的固体(干冰)可作制冷剂2.（2018湖北省黄石市） 下列有关碳和碳的氧化物的说法，错误的是（ ）A.CO和CO2组成元素相同，所以它们的化学性质也相同B.碳在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成COC.CO可用于冶炼金属，做气体燃料；CO2可用于人工降雨，灭火D.清明上河图至今图案清晰可见，是因为在常温下单质的化学性质稳定3.（2018山东省威海市）据中国环境报报道，为应对气候变化，落实巴黎气候变化协定，2017
12、年国家建立了统一的碳排放权交易市场，按国际惯例，这里的“碳”是指（ ）A.二氧化碳 B单质碳 C碳元素 D.所有含碳化合物 4.（2018山东省威海市）石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（ ）石墨烯是一种新型化合物三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似A B C D.5.（2018浙江省宁波市）三氧化二碳（化学式C2O3）通常情况下是一种无色无味的气体，可溶于水，与水反应生成草酸，且常温下
13、不稳定，其他化学性质与一氧化碳相似。下列有关三氧化二碳说法错误的是（ ）A. C2O3中碳元素的化合价为+4价 B.三氧化二碳具有还原性C.在空气中燃烧的产物为二氧化碳 D.与氢氧化钠溶液反应可生成盐6.（2018北京）为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物12.5g进行系列实验。【查阅资料】氧化铜（CuO）为黑色固体。碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O + H2SO4 = CuSO4 + H2O + Cu。【进行实验】实验1：取质量比1:11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，进行实验。序号1112装置反应后物质的颜
14、色、状态黑色粉末中混有少量红色固体红色固体有金属光泽，混有极少量黑色物质实验2：取一定量的混合物，用12装置进行实验。序号木炭粉与氧化铜的质量比反应后物质的颜色、状态211:9红色固体有金属光泽混有少量黑色物质221:10混有很少量黑色物质231:11混有极少量黑色物质241:12无黑色物质251:13混有较多黑色物质【解释与结论】（1）配平化学方程式： C+ CuO Cu+ CO2。（2）实验12中，证明产生了CO2的现象是 。（3）实验1的目的是 。（4）实验2的结论是 。【反思与评价】（5）实验2没有进行质量比为1:14的实验，理由是 。（6）为检验24的红色固体中是否含Cu2O，所需试
15、剂是 。【课堂练习】课题1金刚石、石墨和C601.金刚石、石墨和C60都是由 元素组成的单质。2.根据下列物质的性质，写出其对应的一种或几种用途：（1）金刚石的硬度很大： （2）石墨的导电性能好： （3）活性炭的吸附性强： （4）单质碳具有还原性： （5）常温下碳的化学性质不活泼： （6）碳燃烧时放出大量的热： 3.金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是（ ）。A.构成它们的原子大小不同 B.构成它们的原子数目不同 C.金刚石、石墨和C60由不同种原子构成 D.金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同课题2二氧化碳制取的研究1. 实验室里制取二氧化碳的反应原理是
16、（用化学方程式表示）；收集二氧化碳的方法是 ，因为 ；检验二氧化碳的方法是 ；用集气瓶收集二氧化碳时，证明是否集满的方法是 2.右图所示实验室制取二氧化碳的装置有哪些错误？为什么？ 3.写出下列物质间转化的化学方程式。其中，哪些属于化合反应？哪些属于分解反应？课题3二氧化碳和一氧化碳1.选择氧气、一氧化碳或二氧化碳填空，并写出有关反应的化学方程式：（1）能使带火星的木条复燃的是 ；（2）能用于灭火的是 ；（3）属于有毒气体的是 ；（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）能使澄清石灰水变浑浊的是 ，反应的化学方程式是 （7）能使紫
17、色石蕊溶液变成红色的是 ，它与水反应的化学方程式是 （8）能使氧化铜还原成铜的是一氧化碳，反应的化学方程式是 （9）干冰是 。2.吸烟对人体有害。燃着的香烟产生的烟气中含有一种能与血液中血红蛋白结合的有毒气体，它是 。3.影视舞台上经常见到云雾缭绕，使人如入仙境的景象。产生这种景象可用的物质是 。【家庭作业】1.铅笔芯是用不同比率的石墨粉末和黏土粉末混合而制成的。为什么铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹？ 2.在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水。为什么？3.如右图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，为什么红棕色会消失？4.写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式
18、，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？5.列举你所知道的能生成二氧化碳的反应，能用化学方程式表示的，写出化学方程式。然后与同学讨论这些反应能否用于在实验室里制取二氧化碳，并说明理由。生成二氧化碳的反应能否用于实验室里制取二氧化碳和理由1 2 3456786.实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸，以及下列仪器：（1）利用上述仪器和药品可以制取二氧化碳，你选择的仪器是 （填序号），药品是 ，反应的化学方程式为 （2）若补充一种仪器 （填仪器名称），再利用上述仪器和药品还可以制取氧气，你选择的仪器是 （填序号），药品是 ，反应的化学方程式为 。7.足量盐酸与250
19、g碳酸钙反应，生成二氧化碳的质量是多少？8.设计实验证明二氧化碳的有关性质，完成下列表格（文字或图示均可）。实验操作 现象 结论 （1）二氧化碳的密度比空气的大 （2）二氧化碳能溶于水 9.有人说在煤炉上放一壶水就能防止一氧化碳中毒。这种说法对吗？为什么？10.长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体。这层白色固体是怎样形成的？主要成分是什么？石灰水用完以后，如何除瓶壁上的白色固体？写出有关反应的化学方程式。11.在牙膏中，常用轻质碳酸钙粉末作摩擦剂。人们通常用下列方法生产轻质碳酸钙：将石灰石煅烧制得氧化钙，再将氧化钙加水制成石灰乳主要成分是Ca(OH)2，然后将净化后的石灰乳与二氧化碳作用得到碳酸钙。试用化学方程式表示上述反应的原理。12.某石灰水中含有氢氧化钙1.48g，要使该石灰水中的氢氧化钙全部转化为碳酸钙沉淀，至少需要二氧化碳的质量是多少？13.碳及其氧化物的性质和用途物理性质化学性质用途碳的单质金刚石 石墨 C60 碳的氧化物二氧化碳 一氧化碳 14.氧气和二氧化碳实验室制法的比较物质 反应原理 实验装置图 检验方法 氧气 二氧化碳 15.本单元知识间的联系写出图中所示反应的化学方程式：_；_；_；_； _16.为防止温室效应进一步增强，人类应采取的措施是_。
