資源簡介

專題六 碳和碳的氧化物
碳的單質
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
無定形碳
①木 炭：有疏松多孔結構，具有吸附性，用于除去食品和工業產品里的色素，
作冰箱去味劑等。
②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。
③焦 炭：用于冶煉金屬。
④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。
二、碳單質的化學性質
1.常溫下化學性質不活潑
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
3.還原性
實驗 注意 事項 ①火焰加金屬網罩的目的：集中火焰，提高溫度。 ②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。 ③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。
實驗裝置及現象結論
①黑色粉末逐漸變成光亮的紅色； ②澄清石灰水變渾濁。 結論：生成了紅色的銅和二氧化碳 化學方程式C + 2CuO 2Cu+CO2↑
三、氧化還原反應
1.分析
2.碳與二氧化碳反應：C + CO22CO（吸熱反應）
四、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↑
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↑
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。
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。
五、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
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
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
六、二氧化碳性質
1.物理性質：無色，無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水，
2.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
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 H2CO3=H2O+CO2↑
4.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）
七、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
八、一氧化碳
1.產生：碳的不完全燃燒2C+O22CO；
2.化學性質：
①毒性
②可燃性2CO + O22CO2 注意點燃前先檢驗氣體的純度（驗純）。
現象：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，CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
③還原性
裝置及說明 現象及注意事項
A處的現象是：黑色粉末逐漸變成光亮的紅色。 CuO+COCu+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 + O22CO2
(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 ②用排水法收集 【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。
★CO和CO2的化學性質有很大差異的原因是：分子的構成不同。
九、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
CO2 [CO ] 通過灼熱的氧化銅
CaO [CaCO3 ]只能煅燒（不可加鹽酸）
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。

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