碳及其氧化物

1、碳及其氧化物 2一、：碳的幾種單質(zhì)1、金剛石（C）是天然存在的最硬的物質(zhì)，可用于制鉆石、刻劃玻璃、鉆探機(jī)的鉆頭等。2、石墨（C）質(zhì)軟，有優(yōu)良的導(dǎo)電性，潤滑性。可用于制鉛筆芯、干電池的電極等。3、無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。木炭是疏松多孔的結(jié)構(gòu)，有吸附性，活性炭的吸附作用更強(qiáng)，如制糖工業(yè)利用其來脫色，防毒面具里的濾毒罐也是利用活性炭來吸附毒氣。焦炭用于冶鐵，炭黑加到橡膠里能夠增加輪胎的耐磨性。4、C60是一種由60個碳原子構(gòu)成的分子，形似足球，性質(zhì)很穩(wěn)定。注意： 1、鉛筆里面其實不含鉛，是石墨和黏土混合而成的混合物。（H代表Hard，堅硬的；B代

2、表Black，黑的。6B最軟，顏色最深；6H最硬，HB軟硬適中。）2、金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是：碳原子的排列不同。二、碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)各種單質(zhì)碳的物理性質(zhì)差異很大，但它們的化學(xué)性質(zhì)完全相同。1、常溫下的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定原因：碳原子的最外層有4個電子，既不容易得電子，也不容易失去電子。應(yīng)用：檔案材料一般用碳素墨水書寫；古代書畫歷經(jīng)百年也安然無恙；木質(zhì)電線桿埋入地下部分用火燒焦可防腐都是利用這個原理。2、可燃性：不完全燃燒(氧氣不充足)：2C+O22CO 木炭+氧化銅銅銅澄清的石灰水完全燃燒(氧氣充足): C+O2CO23、還原性：C+2CuO2Cu+CO2 （置換反應(yīng)） 應(yīng)用：冶金工

3、業(yè)現(xiàn)象：黑色粉末逐漸變成紅色，澄清的石灰水變渾濁。注意： 1、：碳在常溫下的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。碳參與的反應(yīng)條件一般為點燃、高溫或加熱。2、：可利用碳的還原性將其應(yīng)用在冶金工業(yè)上。三、二氧化碳1、物理性質(zhì)：無色無味氣體，密度比空氣大，能溶于水。高壓低溫下可得固體-干冰。2、化學(xué)性質(zhì):1)一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒，不能供給呼吸2)與水反應(yīng)生成碳酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO2+H2O=H2CO3。生成的碳酸能使紫色的石蕊試液變紅。碳酸不穩(wěn)定,易分解。H2CO3 = H2O+ CO2 3)能和堿反應(yīng)生成碳酸鹽和水。能使澄清的石灰水變渾濁：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 本反應(yīng)可用于檢驗

4、二氧化碳。能和氫氧化鈉反應(yīng)。2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 此反應(yīng)可用于吸收大量的二氧化碳。4、二氧化碳能與熾熱的碳反應(yīng)，生成一氧化碳。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO2+C2CO5、二氧化碳與水被綠色植物利用，而進(jìn)行光合作用的反應(yīng)，合成有機(jī)物（主要是淀粉）。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。3、用途：滅火（依據(jù)：二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，密度比空氣大）既利用其物理性質(zhì)，又利用其化學(xué)性質(zhì)。干冰用于人工降雨、制冷劑利用其物理性質(zhì)。溫室肥料。作制碳酸氫銨、碳酸鈉（純堿）的工業(yè)原料。4、二氧化碳對環(huán)境的影響二氧化碳對環(huán)境的影響，客觀地說是兩方面的。（1）有利的方面

5、是：它能促進(jìn)綠色植物進(jìn)行光合作用，滿足人和動物所需的有機(jī)物的合成和對氧氣的需求；以及空氣中氧氣含量的相對穩(wěn)定和自然界的碳、氧的循環(huán)。（2）不利的方面是：二氧化碳含量猛增，導(dǎo)致溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)的危害：全球變暖；地球上的病蟲害增加；海平面上升；氣候反常；土地沙漠化等。（3）對策：減少使用煤、石油、天然氣等化石燃料 開發(fā)新能源如、太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬惹鍧嵞茉础４罅χ矘湓炝?、?yán)禁亂砍濫伐森林。注意： 1、滅火既有其物理性質(zhì)（密度比空氣大），又有其化學(xué)性質(zhì)（不燃燒也不支持燃燒）。2、二氧化碳在與堿反應(yīng)時，先與水反應(yīng)生成碳酸；碳酸再與堿反應(yīng)。所以反應(yīng)中二氧化碳會轉(zhuǎn)化為碳酸根。反應(yīng)的類型判斷為復(fù)分解反應(yīng)。

6、3、二氧化碳過多排放會引起溫室效應(yīng)，但不是空氣污染物，也不形成酸雨。四、一氧化碳的性質(zhì)1、物理性質(zhì)：常溫下是無色，無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水2、化學(xué)性質(zhì): （H2、CO、C具有相似的化學(xué)性質(zhì)：可燃性 還原性）1）可燃性：2CO+O22CO2 （可燃性氣體點燃前一定要檢驗純度） 實驗現(xiàn)象：發(fā)出藍(lán)色的火焰；生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁。2）還原性： CO+CuOCu+CO2 應(yīng)用：冶金工業(yè) 現(xiàn)象：黑色的氧化銅變成紅色，石灰水變渾濁。實驗操作要領(lǐng)： 實驗開始先通氣，排凈空氣再點燈；實驗完畢先撤燈，冷卻之后再停氣。先通后點防爆炸，先撤后停防氧化。一氧化碳有毒性，切記不要排空中?？牲c可集可

7、利用，都是為防污染生。3）有毒：一氧化碳有毒，會引起煤氣中毒。機(jī)理：一氧化碳被吸進(jìn)肺里，與血液中的血紅蛋白結(jié)合，使人體缺少氧氣而中毒。 預(yù)防：適當(dāng)通風(fēng)。注意： 1、CO2與CO都是由碳、氧兩種元素組成的，但化學(xué)性質(zhì)截然不同，這是由于它們的分子結(jié)構(gòu)不同而造成的結(jié)果。2、可將一氧化碳、氫氣、碳的還原性結(jié)合在一起進(jìn)行記憶。3、由于一氧化碳在常溫下是氣態(tài)，更易與反應(yīng)物接觸，所以其還原效果要比碳單質(zhì)要好。五、自然界中的碳循環(huán)：考點突破【典型例題1】如圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法錯誤的是（ ）A這四種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2B這四種物質(zhì)的物理性質(zhì)有較大差異的原因是碳原子的排

8、列方式不同C常溫下C60和碳納米管的化學(xué)性質(zhì)很活潑D碳納米管在室溫下能貯存和凝聚大量的H2【典型例題2】如圖是“一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)”的部分實驗裝置，關(guān)于該實驗說法正確的是A充分反應(yīng)后，向固體中加稀鹽酸會產(chǎn)生氣泡B在實驗過程中，黑色的粉末會逐漸變成紅色C該實驗的反應(yīng)原理為FeO+COFe+CO2D在實驗過程中，尾氣可以直接排放到空氣中【典型例題3】下圖是某同學(xué)設(shè)計的實驗室制取二氧化碳并驗證其性質(zhì)的實驗裝置圖。 請回答下列問題：（1）將A、E裝置連接收集CO2時，應(yīng)將A裝置的導(dǎo)管a與E裝置的導(dǎo)管 （選填“b”或“c”）相連接。檢驗E裝置中二氧化碳已收集滿的方法是 。（2）將A、B裝置連接，觀察到

9、的現(xiàn)象是 ，可驗證二氧化碳的性質(zhì)是 。（3）將A、C裝置連接，可驗證二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 。（4）用E裝置收集滿一瓶二氧化碳?xì)怏w，取下雙孔橡皮塞，將瓶中的氣體沿D裝置燒杯左側(cè)內(nèi)壁緩慢倒入，觀察到的現(xiàn)象時 ，這些現(xiàn)象說明二氧化碳具有的物理性質(zhì) ，化學(xué)性質(zhì) ， ?！镜湫屠}4】自然界中的碳循環(huán)對人類活動有重大影響。（1）CO2經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該過程將太陽能轉(zhuǎn)化為 能。（2）葡萄糖（C6H12O6）完全燃燒的化學(xué)方程式為 。（3）若呼吸作用產(chǎn)生的CO2若不能及時排出，滯留在血液中會使血液的pH （填“不變”、“變大”或“變小”）。跟蹤訓(xùn)練1、2013年3月，浙江大學(xué)

10、實驗室里誕生了世界上最輕的材料“碳海綿”?！疤己＞d”具備高彈性和疏松多孔的結(jié)構(gòu)，主要成分是石墨烯和碳納米管（兩者都是碳單質(zhì)）。下列關(guān)于“碳海綿”的說法中不正確的是()A. 常溫下化學(xué)性質(zhì)活潑 B. 具有吸附性C. 在一定條件下可還原氧化銅 D. 在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物是CO22、自然界中有幾千萬種含碳物質(zhì)，并循環(huán)轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是()A人的生命活動離不開碳循環(huán) B森林的減少對碳的循環(huán)沒有影響C金剛石中碳原子間沒有間隔 D地下的煤中碳原子是靜止不動的3、在公共場所利用“活性碳+超濾膜+紫外線”組合工藝可獲得直飲水，其中活性碳的主要作用是()A還原 B導(dǎo)電 C吸附 D消毒4、 “兩型”社會，提

11、倡“低碳”生活，下列有關(guān)碳及化合物的說法正確的是()A二氧化碳是導(dǎo)致酸雨的主要氣體 B室內(nèi)放一盆水能防止一氧化碳中毒C大氣中二氧化碳消耗的途徑主要是綠色植物的光合作用D金剛石、石墨是碳的單質(zhì)，而C60則是碳的化合物5、溫室效應(yīng)有功有過，產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要氣體是CO2，下列認(rèn)識錯誤的是()A.CO2 能使干燥石蕊紙花變紅 B.CO2 能使澄清石灰水變渾濁C.“低碳”是指較低的CO2排放 D.溫室效應(yīng)為人類提供了適宜的生存溫度6、下列關(guān)于碳及其化合物的說法，正確的是()A.CO和CO2都可將氧化銅還原成銅 B. 鉛筆字跡易變模糊是因為常溫下石墨化學(xué)性質(zhì)活潑C.在室內(nèi)放一盆澄清石灰水可防止CO中毒

12、D. CO2的排放不是導(dǎo)致酸雨的原因7、下列關(guān)于二氧化碳的說法錯誤的是()A二氧化碳可用于制碳酸類飲料 B二氧化碳是一種有刺激性氣味的有毒氣體C干冰可用于人工降雨 D二氧化碳的消耗途徑主要是植物的光合作用8、科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：金星大氣層的成分之一是三氧化二碳（C2O3）,實驗證明三氧化二碳的化學(xué)性質(zhì)與一氧化碳相似。下列關(guān)于三氧化二碳的說法中，正確的是()AC2O3能使澄清石灰水變渾濁 BC2O3在O2中充分燃燒的產(chǎn)物為CO2CC2O3在任何條件下都不能還原氧化銅 DC2O3中碳的化合價為4價9、在實驗室中，同學(xué)們用如下圖裝置制取純凈的CO2，下列說法不正確的是()。A中固體反應(yīng)物也可用Na2CO3

13、固體代替B中沒有白色沉淀產(chǎn)生，說明CO2氣體中已經(jīng)不混有HCl氣體C中濃H2SO4的作用是吸收CO2氣體中混有的H2OD將燃著的小木條放在中的集氣瓶口，可以檢驗集氣瓶是否收集滿CO210、如圖所示是研究植物某一生命活動過程的裝置，下列說法錯誤的是()A該實驗可用于檢驗植物呼吸作用產(chǎn)生CO2B裝置甲的作用是吸收鼓入空氣中的CO2，避免對實驗造成干擾C裝置丙中的植物換成萌發(fā)的種子，裝置丁中也會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象D若裝置丙不被遮光，從裝置丁出來的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃11、二氧化碳是與人類生產(chǎn)、生活有密切關(guān)系的氣體。（1）甲同學(xué)用右圖裝置對二氧化碳的性質(zhì)進(jìn)行驗證。打開K，反應(yīng)一段時間后，觀察到裝置中燒杯

14、下層的蠟燭先熄滅，說明二氧化碳具有的物理性質(zhì)是 ，具有的化學(xué)性質(zhì)是 ；觀察到裝置中澄清石灰水變渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。關(guān)閉K，裝置中能觀察到的現(xiàn)象是 。作為制取二氧化碳的發(fā)生裝置，裝置的優(yōu)點是 。（2）乙同學(xué)利用右圖裝置驗證二氧化碳與水的反應(yīng)，為說明使石蕊變色的物質(zhì)是碳酸而不是水或二氧化碳，應(yīng)該采取的實驗操作順序是 （填序號，可重復(fù)選用）。從b端通氮氣 將用石蕊溶液染成紫色的干燥紙花放入廣口瓶中從a端通二氧化碳 從分液漏斗中滴加適量水12、在干冰、一氧化碳、熟石灰、活性炭、酒精等物質(zhì)中，請選出適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)按要求填空：（1）能消除冰箱中異味的物質(zhì)是 。 （2）能中和酸性土壤的物質(zhì)是 。（3

15、）能用于人工降雨的物質(zhì)是 。（4）嚴(yán)禁在公共場所吸煙，是因為在吸煙時會產(chǎn)生有毒氣體，其中某種有毒氣體是 。13、（2013江蘇揚州）科學(xué)家設(shè)想利用太陽能加熱器“捕捉CO2”、“釋放CO2”，實現(xiàn)碳循環(huán)。（1）步驟1的化學(xué)方程式為 。（2）為確定步驟2中的碳酸鈣是否完全分解，設(shè)計的實驗步驟為：取少量固體于試管中，滴加過量 溶液，若觀察到試管內(nèi) ，則分解不完全。（3）上述設(shè)想的優(yōu)點有 （填字母序號）。a原料易得且可循環(huán)利用 b充分利用太陽能 c可全地域全天候使用（4）CO2是寶貴的碳氧資源。CO2和H2在一定條件下可合成甲酸（HCOOH），此反應(yīng)中CO2與H2的分子個數(shù)比為 ，若要檢驗1%甲酸水溶

16、液是否顯酸性，能選用的有 。a無色酚酞溶液 b紫色石蕊溶液 cpH試紙（5）請列舉CO2的另兩種用途 ， 。14、碳及碳的化合物在人類生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，隨著科技的發(fā)展，含碳元素的新材料不斷涌現(xiàn)。根據(jù)所學(xué)知識回答下列問題：（1）關(guān)于金剛石、石墨、C60的認(rèn)識，正確的是 （填序號）。A這三種物質(zhì)都很軟，可作潤滑劑； B這三種物質(zhì)碳原子的排列方式相同；C這三種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2； D這三種物質(zhì)都能導(dǎo)電。（2）由+4價的碳元素與1價的氫元素形成的化合物的化學(xué)式為 。（3）倡導(dǎo)“低碳”生活，讓我們積極行動起來。請舉一例在日常生活中符合這一主題的做法 。（4）X、Y、Z是初中化學(xué)常見的物質(zhì)，

17、它們之間有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系。X是有毒氣體，Y是不支持燃燒的氣體，請回答問題。寫出X的化學(xué)式 ；寫出YZ反應(yīng)的化學(xué)方程式 ；在自然界中，Y轉(zhuǎn)化為O2的主要途徑是綠色植物的 。15、多彩的“碳”，多姿的生活，讓我們一起走進(jìn)“碳”的世界。（1）根據(jù)表1提供的信息，填寫有關(guān)含碳物質(zhì)的對應(yīng)特性。物質(zhì)用途金剛石切割玻璃石墨作電極活性炭凈水對應(yīng)特征 表1（2）液態(tài)二氧化碳滅火器可用于撲救檔案資料室發(fā)生的火災(zāi)，下列說法正確的有 。A液態(tài)二氧化碳?xì)饣蟛粫廴緳n案資料B二氧化碳可覆蓋在燃燒物表面，隔絕空氣C液態(tài)二氧化碳?xì)饣瘯r吸熱，降低了可燃物的著火點（3）過多的二氧化碳加劇了“溫室效應(yīng)”，寫出一條減少二氧化碳

18、排放的建議 。（4）二氧化碳是一種寶貴的資源。固定和利用二氧化碳的一個成功范例是：在高溫高壓下，CO2和NH3可以合成尿素CO（NH2）2，同時生成水。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。（5）目前，人類以化石燃料為主要能源?；剂嫌忻?、 和天然氣，它們都屬于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。（6）天然氣中甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式為 。（7）從表2數(shù)據(jù)分析，與煤相比，用天然氣作燃料的優(yōu)點有 。燃料種類1g物質(zhì)完全燃燒產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量/g放出的熱量/kJ甲烷2.7556碳3.673216我們學(xué)習(xí)過常見氣體的實驗室制法，知道了制取氣體的一般思路和方法。(1)實驗室制取氣體時，確定發(fā)生裝置需要考慮的兩種因素有_(填序號)。A反應(yīng)物的狀態(tài) B氣體的密度 C反應(yīng)的條件 D氣體的溶解性(2)某實驗室的儀器柜里有如下儀器：儀器的名稱是_。實驗室用大理石和稀鹽酸制備并收集二氧化碳時，不可能選擇的儀器是_(填序號)。(3)老師提出用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制取二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。為了完成該實驗，有四位同學(xué)組裝了以下發(fā)生裝置，你認(rèn)為最合適的一