第 6 单元碳和碳的氧化物知识清单 考点 1 金刚石、石墨和 C60 1.碳单质的物理性质比较 石墨 C 金刚石 C 碳原子构成 碳原子构成 深灰色的有金属光泽不透明的细鳞片 无色透明的、正八面体形 状固体，耐高温，质地较软，有滑腻 状的固体。天然存在的最 感，有良好的导电性。 硬的物质。 碳单质 C60 C60 分子构成 微观结构 物理性质 用途 作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、 制装饰品(钻石)、制钻头、 做坩埚，作机械高温润滑剂 切割大理石、玻璃 性质差异 金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同 用于超导、催化、 材料科学等领域 *C60 中的 60 是指：一个 C60 分子中含有 60 个碳原子。 *同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如 O2 和 O3 混合；红磷和白磷混合等） *同种元素组成的纯净物才是单质。 石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 考点 2 无定形碳 物质的结构决定性质，性质决定用途。 ①木炭和活性炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，可吸附色素、异味等。 木 炭：用于除去食品和工业产品里的色素，作冰箱去味剂等。 活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气， 制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。 ④焦 炭：用于冶炼金属。 现象：红墨水褪色 ⑤炭 黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。 （碳和炭的区别：“碳”是元素名称，并不指具体某种物质；“炭”表示由碳元素组成的具体物质） 考点 3 碳单质的化学性质 碳的几种单质物理性质各异，而化学性质却相似。 1.常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为 4，不易得失） 用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。 2.可燃性（作燃料） 反应物 质量比 氧气充足，碳完全燃烧 C + O 点燃 CO 3 ： 8 2 2 氧气不足，碳不完全燃烧 2C + O 点燃 2CO 3 2 ： 4 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同 结论 应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成， 从而证明该物质含有碳元素。 3.还原性 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 生成了红色的铜和二氧化碳； ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 化学方程式 C + 2CuO 2Cu+CO2↑ ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 实验 分析 ②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应， 考点 4 1.碳还原金属氧化物 氧化还原反应 （用于工业冶炼金属） 碳 + 某些金属氧化物 高温 金属单质 + CO2↑ 2.氧化还反应分析 CuO 失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应 C 夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应 氧化反应：物质结合氧元素的反应。 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应。 氧化剂：在反应中提供氧元素的物质，具有氧化性，如 CuO； 还原剂：在反应中得到氧元素的物质，具有还原性，如 C、CO、H2 等； 3.碳与二氧化碳反应：C + CO2 2CO（吸热反应） 4.补充：置换反应：一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 考点 5 二氧化碳制取的研究 高温 1.工业制二氧化碳：煅烧石灰石：CaCO3 CaO+CO2↑ （石灰石、大理石主要成分为碳酸钙 CaCO3；氧化钙 CaO 俗称生石灰；氢氧化钙 Ca(OH)2 俗称熟石灰） 2.实验室制二氧化碳： （1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物） （2）反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ ①为什么不能用纯的 CaCO3 或 Na2CO3 粉末？反应速率太快，不易控制。 ②为什么不用浓盐酸？浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体使制得的二氧化碳不纯。 ③为什么不用稀硫酸？生成微溶于水的 CaSO4 覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行。 （3）检验方法：将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。 （4）验满方法：用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。 考点 6 气体制取的一般思路 1.发生装置 选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热） 固固加热型 高锰酸钾制氧气 氯酸钾制氧气 固液常温型 大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳 试管口略 适合制取 适合制取 向下倾斜 少量气体 大量气体 长颈漏斗可随时 分液漏斗可控制加 注射器可控制加入 添加液体药品，注 入液体的速率，从而 液体的速率，从而 意下端管口液封 控制反应速率 控制反应速率 补充改进装置： 块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进，可实现固液的分离和接触，从而控制反应的开始和停止。 开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗 开始： 流下，淹没过石灰石，反应开始； 打开弹簧夹 停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压 强回流回长颈漏斗，液体液面低于 隔板固液分离，反应停止 停止： 关闭弹簧夹 开始：打开弹簧夹， 开始：将布袋子 液体淹没固体 浸入溶液中 停止：关闭弹簧夹， 停止：提起布袋 液体压入左侧 子离开液面 开始：将试管浸 入液体中 停止：提起试管 离开液面 2.收集装置 选择依据： 气体的溶解性；气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量 29 相比判断） 排水集气法 向上排空气法 向下排空气法 适合气体溶解度小 适合密度比空气大 适合密度比空气小 不与水反应的气体 不与空气反应的气体 不与空气反应的气体 注意事项：导管伸入集气瓶底部， 注意事项：导管伸入集气瓶底部， 以保证排尽集气瓶中空气。 以保证排尽集气瓶中空气。 为防止气体溶解在水中，水面放一 气体进入集气瓶后出现在装置下端 气体进入集气瓶后出现在装置上端 层植物油隔绝二者； 集气瓶上端若有空气，不影响收集 的气体的体积数据，但是要影响手 机的气体的纯度 气体的验满在另一侧出气口 气体的验满在另一侧出气口 注意事项：导管口出现连续均匀的 气泡时开始收集；集气瓶口有大量 气泡往外冒时气体收集满 ①所有气体从短管进 ②V 排出的水=V 气体 考点 7 二氧化碳性质 1.物理性质：无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固态二氧化碳（干冰） 2.证明二氧化碳的密度大于空气 实 验 现 象 将水倒入装满 CO2 的软塑料瓶，旋紧瓶塞， 振荡，软塑料瓶变瘪。 分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小， 大气压使瓶子变瘪。 将 CO2 倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯 中，下面的蜡烛比上面的先熄灭。 化学性质：①二氧化碳不能燃烧；②不支持燃烧； 物理性质：二氧化碳能溶于水 物理性质：密度比空气的大。 生活小贴士：因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做灯火实验。 3.证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变红） 实验 操作 ①干燥的石蕊 小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊 小花上喷水 ③把干燥的小花 放进 CO2 气体中 ④把用水湿润的石蕊 小花放入 CO2 气体 ⑤取出实验④取出用 吹风机烘干 现象 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色 分析 稀醋酸能使石蕊 变红 水不能使石蕊 变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生 结论 成酸性物质使石蕊变红 碳酸不稳定分解 碳酸分解生成 二氧化碳和水 化学方程式： H2CO3=H2O+CO2↑ CO2 不显酸性，CO2 与水反应生成了酸性物质 使紫色石蕊试液变成红色 化学方程式：CO2+H2O=H2CO3 4.证明二氧化碳与澄清石灰水反应 操作：将二氧化碳通入澄清石灰水； 现象：澄清石灰水变浑浊： 化学反应方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体） 考点 8 二氧化碳的用途 CO2 的用途 依据的性质 ①干冰（固体二氧化碳）作制冷剂， 用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 ②灭火 干冰升华吸热（物理变化） ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气的大 CO2 是光合作用的原料，能促进光合作用 ③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 ④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2 能溶于水；且与水反应生成碳酸 ⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应 考点 9 自然界碳氧循环 1.自然界的二氧化碳循环 （1）产生二氧化碳：动植物呼吸、化石燃料的燃烧等 （2）消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。 2.温室效应 （1）温室效应加剧产生的原因：大气中二氧化碳、甲烷、臭氧等温室气体增多；森林因为天灾和人类的乱砍滥 伐，导致 CO2 的消耗减少，引起全球气候变暧； （2）危害：全球气候变暖、两极冰川融化、海平面上升、土地沙漠化、农业减产等；引起暴雨、洪水等灾害， 极端气候事件发生的频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性。 （3）防治措施：减少使用化石燃料；开发清洁能源(如核能、太阳能、风能、地热能等)；植树造林，严禁乱砍 滥伐；采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳。 提倡低碳生活：“低碳”生活中的“低碳”就是较低的二氧化碳排放。 考点 10 一氧化碳 1.产生：①碳的不完全燃烧，化学方程式 2C+O 点燃 2CO；②含 CO 的燃料泄漏。 2 2.中毒生理过程：CO 极易与血液中的血红蛋白结合，结合能力是氧气的 200～300 倍，从而使血红蛋白不能很好 地与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。 处理方法：①万一 CO 中毒了，怎么急救？ 轻度的应呼吸大量新鲜空气，严重的立即送医院医治。 ②万一煤气泄漏，怎么处理？ ③冬天用煤火取暖时，应该注意什么？ 及时关闭阀门，开窗通风。 一定要装烟囱，并注意开窗通风，防止中毒。 ④用煤炭取暖时，火炉上放一盆水，可以预防中毒吗？ 不能，因为 CO 难溶于水。 ⑤煤气罐中掺有微量