資源簡介

第6單元碳和碳的氧化物知識清單
考點1 金剛石、石墨和C60
1.碳單質的物理性質比較
碳單質 石墨C 碳原子構成 金剛石C 碳原子構成 C60 C60分子構成
微觀結構
物理性質 深灰色的有金屬光澤不透明的細鱗片狀固體，耐高溫，質地較軟，有滑膩感，有良好的導電性。 無色透明的、正八面體形狀的固體。天然存在的最硬的物質。
用途 作電極或電刷、石墨炸彈、制鉛筆芯、做坩堝，作機械高溫潤滑劑 制裝飾品(鉆石)、制鉆頭、切割大理石、玻璃 用于超導、催化、 材料科學等領域
性質差異 金剛石和石墨物理性質差異大的原因：碳原子的排列方式不同
*C60 中的60是指：一個C60分子中含有60個碳原子。
*同種元素組成的物質不一定是單質，可能是混合物。（如O2和O3混合；紅磷和白磷混合等）
*同種元素組成的純凈物才是單質。
石墨在高溫高壓和催化劑的條件下可以轉化為金剛石，二者是碳元素組成的不同單質，該轉化是化學變化。
考點2 無定形碳
物質的結構決定性質，性質決定用途。
①木炭和活性炭：有疏松多孔結構，具有吸附性，可吸附色素、異味等。
木 炭：用于除去食品和工業產品里的色素，作冰箱去味劑等。
活性炭：活性炭的吸附性比木炭強。用于防毒面具濾毒罐中過濾毒氣，
制糖工業中白糖脫色，用于凈水器、冰箱除味劑，環保活性炭包等。
④焦 炭：用于冶煉金屬。
⑤炭 黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡膠里做補強劑，增強耐磨性。
（碳和炭的區別：“碳”是元素名稱，并不指具體某種物質；“炭”表示由碳元素組成的具體物質）
考點3 碳單質的化學性質
碳的幾種單質物理性質各異，而化學性質卻相似。
常溫下化學性質不活潑（原因：碳原子的最外層電子數為4，不易得失）
用途：用炭黑制成的墨書寫繪畫，檔案用碳素墨水書寫，木質電線桿埋入地下部分烤焦增強耐腐蝕性。
2.可燃性（作燃料）
反應物 氧氣充足，碳完全燃燒 氧氣不足，碳不完全燃燒
C + O2 點燃 CO2 2C + O2 點燃 2CO
質量比 3 ： 8 3 ： 4
結論 反應物相同時，若反應物的用量不同，則生成物不同
應用 證明某物質含有碳元素（證明燃燒有二氧化碳生成）： 點燃該物質，火焰上方罩內壁涂有澄清石灰水的燒杯，若渾濁，則有二氧化碳生成， 從而證明該物質含有碳元素。
3.還原性
木炭還原氧化銅實驗裝置 實驗現象 實驗結論
①黑色粉末逐漸變成光亮的紅色； ②澄清石灰水變渾濁。 生成了紅色的銅和二氧化碳； 化學方程式 C + 2CuO 2Cu+CO2↑
實驗分析 ①木炭粉和氧化銅粉末烘干的原因： 防止木炭與水蒸氣反應生成的氫氣和一氧化碳與氧化銅反應。 ②火焰加金屬網罩的目的：集中火焰，提高溫度。 ③實驗結束后，先撤出導氣管，再停止加熱的目的：防止石灰水倒流炸裂熱的試管。 ④待試管冷卻后再把試管中的粉末倒出的原因：防止熱的銅接觸空氣又被氧化。 ⑤木炭配比比理論值稍微多一點，因為木炭會和試管中的氧氣反應，
考點4 氧化還原反應
1.碳還原金屬氧化物 （用于工業冶煉金屬）
碳 + 某些金屬氧化物 金屬單質 + CO2↑
氧化還反應分析
氧化反應：物質結合氧元素的反應。 還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應。
氧化劑：在反應中提供氧元素的物質，具有氧化性，如CuO；
還原劑：在反應中得到氧元素的物質，具有還原性，如C、CO、H2等；
碳與二氧化碳反應：C + CO22CO（吸熱反應）
補充：置換反應：一種單質與一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物的反應。
考點5 二氧化碳制取的研究
工業制二氧化碳：煅燒石灰石：CaCO3高溫CaO+CO2↑
（石灰石、大理石主要成分為碳酸鈣CaCO3；氧化鈣CaO俗稱生石灰；氫氧化鈣Ca(OH)2俗稱熟石灰）
2.實驗室制二氧化碳：
（1）藥品：塊狀石灰石（或大理石）和稀鹽酸（均為混合物）
（2）反應原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
①為什么不能用純的CaCO3或Na2CO3粉末？反應速率太快，不易控制。
②為什么不用濃鹽酸？濃鹽酸易揮發，揮發出的氯化氫（HCl）氣體使制得的二氧化碳不純。
③為什么不用稀硫酸？生成微溶于水的CaSO4覆蓋在石灰石表面，阻礙反應的進一步進行。
（3）檢驗方法：將制得的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則證明是二氧化碳。
（4）驗滿方法：用燃著的木條，放在集氣瓶口，木條熄滅，證明二氧化碳氣體已經收集滿。
考點6 氣體制取的一般思路
發生裝置
選擇依據：反應物的狀態（固、液、氣）；反應條件（是否加熱）
固固加熱型 固液常溫型
高錳酸鉀制氧氣 氯酸鉀制氧氣 大理石（石灰石）和稀鹽酸制二氧化碳
試管口略 向下傾斜 適合制取 少量氣體 適合制取 大量氣體 長頸漏斗可隨時添加液體藥品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液體的速率，從而控制反應速率 注射器可控制加入液體的速率，從而控制反應速率
補充改進裝置：
塊狀大理石和稀鹽酸制二氧化碳的裝置改進，可實現固液的分離和接觸，從而控制反應的開始和停止。
開始：打開彈簧夾，液體從長頸漏斗流下，淹沒過石灰石，反應開始； 開始： 打開彈簧夾 開始：打開彈簧夾，液體淹沒固體 開始：將布袋子浸入溶液中 開始：將試管浸入液體中
停止：夾緊彈簧夾，液體由于氣體壓強回流回長頸漏斗，液體液面低于 隔板固液分離，反應停止 停止： 關閉彈簧夾 停止：關閉彈簧夾，液體壓入左側 停止：提起布袋子離開液面 停止：提起試管離開液面
收集裝置
選擇依據：
氣體的溶解性；氣體的密度（氣體相對分子質量與空氣平均相對分子質量29相比判斷）
排水集氣法 向上排空氣法 向下排空氣法
適合氣體溶解度小 不與水反應的氣體 適合密度比空氣大 不與空氣反應的氣體 適合密度比空氣小 不與空氣反應的氣體
注意事項：導管口出現連續均勻的氣泡時開始收集；集氣瓶口有大量氣泡往外冒時氣體收集滿 注意事項：導管伸入集氣瓶底部， 以保證排盡集氣瓶中空氣。 注意事項：導管伸入集氣瓶底部， 以保證排盡集氣瓶中空氣。
①所有氣體從短管進 ②V排出的水=V氣體 為防止氣體溶解在水中，水面放一層植物油隔絕二者； 集氣瓶上端若有空氣，不影響收集的氣體的體積數據，但是要影響手機的氣體的純度 氣體進入集氣瓶后出現在裝置下端 氣體的驗滿在另一側出氣口 氣體進入集氣瓶后出現在裝置上端 氣體的驗滿在另一側出氣口
考點7 二氧化碳性質
物理性質：無色，無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水，高壓低溫下可得固態二氧化碳（干冰）
證明二氧化碳的密度大于空氣
實 驗 現 象
將CO2倒入裝有高、低燃著蠟燭的燒杯中，下面的蠟燭比上面的先熄滅。 將水倒入裝滿CO2的軟塑料瓶，旋緊瓶塞，振蕩，軟塑料瓶變癟。 分析：二氧化碳溶于水使瓶內氣壓變小，大氣壓使瓶子變癟。
化學性質：①二氧化碳不能燃燒；②不支持燃燒； 物理性質：密度比空氣的大。 物理性質：二氧化碳能溶于水
生活小貼士：因為二氧化碳密度大于空氣，且不能供給呼吸，進入久未開啟的菜窖或干涸的深井前，做燈火實驗。
3.證明二氧化碳與水反應（資料：紫色石蕊試液遇酸性溶液變紅）
實驗 操作 ①干燥的石蕊 小花上噴稀醋酸 ②干燥的石蕊 小花上噴水 ③把干燥的小花 放進CO2氣體中 ④把用水濕潤的石蕊 小花放入CO2氣體 ⑤取出實驗④取出用吹風機烘干
現象 變紅 不變紅 不變紅 變紅 紅色變為紫色
分析 稀醋酸能使石蕊變紅 水不能使石蕊 變紅 二氧化碳不能 使石蕊變紅 二氧化碳與水反應生 成酸性物質使石蕊變紅 碳酸不穩定分解
結論 CO2不顯酸性，CO2與水反應生成了酸性物質 使紫色石蕊試液變成紅色 化學方程式：CO2+H2O=H2CO3 碳酸分解生成 二氧化碳和水 化學方程式： H2CO3=H2O+CO2↑
證明二氧化碳與澄清石灰水反應
操作：將二氧化碳通入澄清石灰水；
現象：澄清石灰水變渾濁：
化學反應方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于檢驗二氧化碳氣體）
考點8 二氧化碳的用途
CO2的用途 依據的性質
①干冰（固體二氧化碳）作制冷劑， 用于食品冷藏、制造舞臺霧景、人工降雨。 干冰升華吸熱（物理變化）
②滅火 ①二氧化碳不能燃燒，②不支持燃燒，③密度比空氣的大
③溫室肥料（氣肥），可以增大農作物的產量 CO2是光合作用的原料，能促進光合作用
④制汽水飲料（碳酸飲料） CO2能溶于水；且與水反應生成碳酸
⑤化工原料，制純堿、尿素等 能與多種物質反應
考點9 自然界碳氧循環
自然界的二氧化碳循環
產生二氧化碳：動植物呼吸、化石燃料的燃燒等
消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧氣，海水吸收二氧化碳。
2.溫室效應
（1）溫室效應加劇產生的原因：大氣中二氧化碳、甲烷、臭氧等溫室氣體增多；森林因為天災和人類的亂砍濫伐，導致CO2的消耗減少，引起全球氣候變曖；
（2）危害：全球氣候變暖、兩極冰川融化、海平面上升、土地沙漠化、農業減產等；引起暴雨、洪水等災害，極端氣候事件發生的頻率和強度增加；影響自然生態系統，改變生物多樣性。
（3）防治措施：減少使用化石燃料；開發清潔能源(如核能、太陽能、風能、地熱能等)；植樹造林，嚴禁亂砍濫伐；采用物理或化學方法，人工吸收二氧化碳。
提倡低碳生活：“低碳”生活中的“低碳”就是較低的二氧化碳排放。
考點10 一氧化碳
1.產生：①碳的不完全燃燒，化學方程式2C+O2點燃2CO；②含CO的燃料泄漏。
2.中毒生理過程：CO極易與血液中的血紅蛋白結合，結合能力是氧氣的200～300倍，從而使血紅蛋白不能很好地與氧氣結合，造成生物體內缺氧，嚴重時會危及生命。
處理方法：①萬一CO中毒了，怎么急救？ 輕度的應呼吸大量新鮮空氣，嚴重的立即送醫院醫治。
②萬一煤氣泄漏，怎么處理？ 及時關閉閥門，開窗通風。
③冬天用煤火取暖時，應該注意什么？ 一定要裝煙囪，并注意開窗通風，防止中毒。
④用煤炭取暖時，火爐上放一盆水，可以預防中毒嗎？ 不能，因為CO難溶于水。
⑤煤氣罐中摻有微量具有刺激性氣味的氣體，為什么？ 便于泄漏時及時發現。
⑥檢查煤氣泄漏的時候怎么檢漏？ 用肥皂水檢驗，有氣泡產生說明漏氣了。
3.可燃性
①純凈的CO安靜的燃燒，產生藍色火焰，用內壁涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上方，澄清石灰水變變渾濁。
②燃燒的化學方程式：2CO+O2點燃2CO2
澄清石灰水變渾濁的化學方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
③用途：作燃料。注意點燃前先檢驗氣體的純度（驗純）。
煤爐底部：C+O2點燃CO2 煤爐中部：C+CO2高溫2CO 煤爐上口：2CO+O2點燃2CO2
4.還原性
A處的現象是：黑色粉末逐漸變成光亮的紅色。 CO+CuO △ Cu+CO2 B處的現象是：澄清石灰水變渾濁。 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O C處的現象是：氣體燃燒，發出藍色火焰。 2CO + O2 2CO2
(1)澄清石灰水的目的是檢驗二氧化碳的生成 (2)右側酒精燈的作用是點燃尾氣，防止污染空氣 其它尾氣處理的方法 ①用氣球收集尾氣(圖A)②用排水法收集尾氣(圖B)③換一個長的導管伸到玻璃管下火焰處將尾氣燃燒(圖C) 【注意】 ①先通一氧化碳后加熱的原因是：排出裝置內的空氣，防止加熱一氧化碳與空氣的混合氣體發生爆炸。 ②實驗結束后先停止加熱繼續通入CO至玻璃管冷卻的原因是防止熱的銅遇到空氣又被氧化。
在 CO+CuO △ Cu+CO2 中，CO得氧被氧化， CO具有還原性，作還原劑，用途：冶煉金屬。
★CO和CO2的化學性質有很大差異的原因是：分子的構成不同。
考點11 氣體的鑒別和除雜
鑒別：二氧化碳和一氧化碳
鑒別方法 現象及結論
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水變渾濁的是CO2，無明顯現象的是CO
分別點燃 在空氣中能燃燒的是CO，不能燃燒的是CO2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液變紅的是CO2，無明顯現象的是CO
還原金屬氧化銅 通入灼熱的氧化銅中，使黑色粉末變紅的是CO，沒有明顯現象的是CO2
2.除雜：括號外為主要物質，括號內為雜質。
CO【CO2】通入足量的石灰水（或氫氧化鈉溶液）吸收 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O
CO2【CO】通過灼熱的氧化銅 CO+CuO △ Cu+CO2
CaO【CaCO3】只能煅燒（不可加鹽酸） CaCO3高溫CaO+CO2↑
實驗室制取二氧化碳氣體除雜和凈化
鹽酸具有揮發性，故制得的CO2氣體中可能混 有少量的HCl氣體，一般可用飽和碳酸氫鈉溶 液除去CO2中的HCl氣體。氣體經過飽和碳酸 氫鈉溶液后，會有水蒸氣混入，濃硫酸有吸水 性，可用濃硫酸除去水蒸氣，進行干燥。
考點12 碳和碳的氧化物轉化關系
① C→CO ：2C＋O2 2CO C＋CO2 2CO
② CO2 →CO：C＋CO2 2CO
③ CO→CO2 ：2CO＋O2 2CO2 CO＋CuO Cu＋CO2 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
④ C→CO2 ： C＋O2 CO2 C＋2CuO 2Cu＋CO2↑ 3C＋2Fe2O3 3CO2↑＋4Fe
⑤ CO2→H2CO3: CO2＋H2O === H2CO3
⑥ H2CO3 →CO2 ：H2CO3 === CO2↑＋H2O
⑦ CO2 →CaCO3 ：CO2＋Ca(OH)2 === CaCO3↓＋H2O
⑧ CaCO3 →CO2 ：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ CaCO3 CO2↑＋CaO

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