1、第八讲 碳单质和一氧化碳考试中的应用认识常见碳单质秋季班第十讲秋季班第八讲暑期班第七讲【知识结构】 知识点一 常见的碳单质 图8-1这些物质中都含有碳单质吗？【思路导航】金刚石石墨C60活性炭、木炭物质结构或分子结构物理性质无色透明、正八面体形状的固体，是天然存在的最硬的物质深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体。质软而滑腻，有优良的导电性，熔点高，耐高温熔点低活性炭：黑色、疏松多孔木炭：黑色、疏松多孔用途划玻璃，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活性炭：防毒面具的吸附剂、脱色剂木炭：做燃料、火药、吸附剂化学性质（1）碳的稳定性：
2、常温下，碳的化学性质稳定。点燃我国古代用墨绘制字画能够保持多年而不褪色。点燃（2）碳的可燃性：氧气充足条件下：C + O2 CO2 氧气不足条件下：2C + O2 2CO高温（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。高温如：2CuO + C 2Cu + CO2高温 2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2 CO2+C 2CO【小结】结构组成 性质 用途【例题精讲】【例1】下列说法不正确的是（）A. 利用木炭的还原性由CuO冶炼铜B. 天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石C. 利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味D. 利用石墨的导电性制造石墨电极【答案】C
3、【例2】二氧化氮是一种红棕色的气体，将几粒木炭放入盛有二氧化氮的集气瓶中，如下图所示，观察到的现象是_、_， 解释产生这些现象的原因是_【答案】红棕色消失、漏斗内液面上升；二氧化氮气体被木炭吸附，从而红棕色消失，集气瓶内压强降低，故漏斗内液面上升。【例3】一定量的木炭与过量氧气在密闭容器内加热使其充分反应。下图中能正确反应容器内有关的量随时间变化关系的图像是（ ）【答案】D 【例4】将铜粉和炭粉的混合物在空气中充分燃烧后，最终所得黑色物质与原混合物质量相等，则炭粉在原混合物中的质量分数为（）A. 20% B. 80% C. 15.8% D. 84.2%【答案】A【例5】用木炭还原氧化铜的实验如
4、下图。（1）酒精灯加灯罩的目的 ；（2） 刚开始预热，试管中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 ；（3）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质。请你写出相关的化学方程 式： （4）停止加热时，应先将导管从试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。【答案】（1）提高酒精灯火焰的温度（2）开始排出的是试管内的空气 （3）C+2CuO高温2Cu+CO2；CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O （4）防止澄清石灰水倒吸进入试管底部使试管炸裂，并且防止刚被还原得到的铜被再次氧化知识点二 一氧化碳的性质、用途【思路导航】内容一：一氧
5、化碳的物理性质及用途一氧化碳物理性质常温下，无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小用途作气体燃料、工业冶金用的还原剂内容二：一氧化碳的化学性质点燃化学性质1. 可燃性：2CO+O2 2CO2 （火焰呈淡蓝色） 图8-4 一氧化碳报警器2. 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。轻微中毒者应立即撤离中毒环境，呼吸大量新鲜空气，病情严重者，进行人工呼吸并急送医院治疗。3. 还原性：CuO+CO Cu+CO2； Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2利用CO的还原性冶炼铁(1)工业炼铁: （1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、（空气）（2）设备：高炉（3）原理：在高
6、温的条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳，作还原 剂，把铁矿石中的铁还原出来。炼铁炉中共发生了如下反应： 高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁： 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 高温煅烧石灰石 ： CaCO3CaO+CO2 图8-5 高炉炼铁灼热的焦炭和二氧化碳反应 ： CO2+C2CO点燃 焦炭充分燃烧 ： C + O2 CO2赤铁矿炼铁：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 磁铁矿炼铁：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2(2)实验室用CO还原氧化铁： 图8-6 实验室还原氧化铁装置实验仪器：酒精喷灯、直玻璃管、试管、玻璃导管、铁架台、胶塞、酒精灯实验原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
7、 实验现象：（1）红色粉末逐渐变成黑色粉末。（2）试管内有气泡产生，澄清的石灰水变浑浊。注意事项：先 （1）通入一段时间一氧化碳，待玻璃管内的空气全部被排净后再点燃酒精喷灯，防止高温加热不纯净的 的一氧化碳引起爆炸。（2）实验开始时，点燃尾气处理部位的酒精灯，防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。（3）实验结束后，先熄灭酒精喷灯，此时还要继续通入CO，待装置冷却到室温停止通入CO，防止 刚被还原得到的铁被再次氧化。【思考】应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是什么？【答案】促使反应更加剧烈，并获得更多的热量【例题精讲】【例6】株洲晚报2月28日报道：“因厨房窗户紧闭，4名年轻人
8、深夜煤气中毒，幸好被及时抢救，均脱离危险”下列有关叙述正确的是（）A. 引起煤气中毒的主要成分是CO2B. 为了便于及时发现煤气泄漏，煤气厂常在家用煤气中掺入微量具有难闻气味的气体C. 冬天用煤炉取暖时，为了防止冷空气进入，应关闭门窗D. 在煤炉旁放一盆冷水，可以防止煤气中毒【答案】BP 【例7】 在右图装置中通入X气体，并在管口P处点燃，实验结果澄清石灰水变浑浊，则X可以是（ ）A. B. CO C. D. 【答案】B【例8】右图所示的还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。下列说法不正确的是（ ） A.应增加尾气处理装置 B.澄清石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生
9、成 C.反应后，玻璃管中固体能被磁铁吸引，不能证明一定是铁D.反应后，玻璃管中固体质量减少，证明一定有铁生成【答案】D【例9】用足量的CO与0.4g某种铁的氧化物完全反应后可以得到0.33gCO2。这种氧化物的化学式是A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. 无法判断【答案】B【例10】 将一定量的CO和CO2混合气体先通过足量的澄清石灰水，得到5 g白色沉淀；将剩余气体干燥，再通过足量的灼热氧化铜，充分反应后，测得固体的质量减少了1.6 g。原混合气中，CO的质量分数为（ ） A. 38.9% B. 44% C. 56% D. 61.1%【答案】C【例11】为了检验含二氧化碳的
10、废气中混有一氧化碳，用下图所示装置进行实验。其中，A和E中的液体是氢氧化钠溶液；B和D中的液体是澄清的石灰水，试回答：（氢氧化钠溶液常用来除去二氧化碳气体）（1）当观察到 时，说明混合气体中一定混有一氧化碳。（2）装置C中发生反应的化学方程式是 。 （3）装置B的作用是 ；装置E的作用是 【答案】（1）C中红色固体变为黑色，D中澄清石灰水变浑浊；（2）3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2； （3）检验二氧化碳是否已除净；除去二氧化碳并收集一氧化碳【例12】还原性铁粉在潮湿的空气中容易生锈。现有m1 g生锈的铁粉样品，某兴趣小组同学按下图所示装置进行实验，测定该样品中氧化铁的质量分数（铁锈按氧
11、化铁处理）。（1）装置A中反应的化学方程式是_（2）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：_；_；_（3）完全反应后，甲同学称得铁粉的质量为m2 g，同时测得装置B增重m3 g，则铁粉样品中氧化铁的质量分数为_【答案】（1）3CO+Fe2O3高温3CO2+2Fe；（2） 实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中 形成气流，把生成的CO2代入B中；（3）40m3/33m1或10（m1-m2）/3m1【例13】 合成氨工业生产中所用催化剂的主要成分是FeO和Fe2O3，且FeO与Fe2O3的质量比为920 时，其催
12、化活性最大。以Fe2O3为原料制备该催化剂时，可加入适量木炭粉，发生如下反应： 2Fe2O3+C 4FeO + CO2。试计算应向160g Fe2O3 粉末中加入的木炭粉质量。【答案】解：需加入木炭粉的质量是x。2Fe2O3 + C 4FeO十CO2320 12 288 x 依题意：解得：答：应向160gFe2O3粉末中加入的木炭粉的质量为2g。【巩固复习】【演练1】下列对一些事实的解释错误的是（ ）事 实解释A书写档案规定必须使用碳素墨水碳的化学性质稳定B石墨能够做电池的电极材料石墨能够导电C焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来焦炭具有氧化性D制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖活性炭具有吸附
13、性【答案】C【演练2】在密闭容器中盛有一氧化碳和氧气的混合气体共25g，点燃后将容器中的全部气体通过足量的石灰水后，还能得到3g气体。对点燃前容器中的一氧化碳和氧气的组成判断正确的是（ ）A分别是20g和5gB分别是17g和8gC分别是14g和11gD分别是12.5g 【答案】BC【演练3】用含有二氧化碳和水蒸气杂质的某种还原性气体，测定一种铁的氧化物的组成，实验装置如图所示， 根据图示回答：（1）甲装置的作用是 。（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）实验过程中丁装置无明显变化，而戊装置中出现白色沉淀，则该还原性气体是 。（4）当装置丙中的氧化物全部被还原后，剩
14、余固体质量为16.8g，同时测得戊装置增加17.6g，则氧化物中铁元素和氧元素质量比为 ，该氧化物的化学式为 。（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”）。如果没有己装置，可能产生的后果是 【答案】(1)除去二氧化碳杂质 (2)有影响 氢氧化钠溶液中的水被一氧化碳带到容器丙、丁中，影响实验结果 (3) 一氧化碳 (4) 21:8 Fe3O4 (5)偏小 污染环境【演练4】已知碳与氧化铜在高温时可同时发生两个反应且均生成红色固体。高温（1）碳与氧化铜在高温时反应生成红色铜的化学方程式可表示为：C + 2CuO = 2Cu + CO2； 写出碳与氧化铜在高温时反应生成红色氧化亚铜（化学式为Cu2O）和二氧化碳的化学方程式：_。（2）现有碳和氧化铜组成的混合物3.12 g，在高温时充分反应。若反应后碳和氧化铜均无剩余且反应产生的气体全部被足量的澄清石灰水吸收，石灰水增重0.44 g。 反应前混合物中碳的质量为 g。高温 计算反应后固体混合物中氧化亚铜的质量（计算结果保留两位小数）。【答案】（1）C+4CuO=2Cu2O +CO2（2） 0.12 g 2.52 g
