初中化學(xué)教材解讀人教九年級(jí)上冊(cè)（2023年修訂）碳和碳的氧化物 碳和碳的氧化物知識(shí)歸納

1、第六單元 碳和碳的氧化物知識(shí)歸納第一節(jié) 金剛石、石墨和C60一、金剛石、石墨、C60是由碳元素組成的三種不同的單質(zhì)。(所以，在一定條件下，將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的變化是化學(xué)變化。)，此現(xiàn)象在化學(xué)中叫同素異形現(xiàn)象（由一種元素形成多種單質(zhì)的現(xiàn)象），如：氧元素形成的單質(zhì)O2和O3，磷元素形成的紅磷和白磷等。二、金剛石、石墨的物理性質(zhì)和用途化學(xué)式顏色形狀硬度導(dǎo)電性導(dǎo)熱性潤(rùn)滑性熔點(diǎn)用途金剛石C無(wú)色透明正八面體最硬無(wú)無(wú)無(wú)高劃玻璃、切割金屬、鉆探機(jī)鉆頭、制裝飾品等石墨深灰色、有金屬光澤、不透明細(xì)鱗片狀最軟之一優(yōu)良良好良好電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑等金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。無(wú)定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成

2、，沒(méi)有固定形狀。常見(jiàn)的無(wú)定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。（注意：“碳”和“炭”的區(qū)別：“碳”指碳元素，不是具體指某種物質(zhì)；而“炭”指具體的、由碳元素組成的單質(zhì)。顏色、狀態(tài)制法用途木炭灰黑色的多孔性固體木材隔絕空氣加強(qiáng)熱燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體木炭在高溫下用水蒸氣處理凈化多種氣體和液體、作防毒面具焦炭淺灰色多孔性固體煙煤隔絕空氣加強(qiáng)熱冶煉金屬炭黑極細(xì)的黑色粉末含碳物質(zhì)不完全燃燒墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡膠制品的填料木炭、活性炭因具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，故具有吸附性（屬物理性質(zhì)）?；钚蕴康奈叫愿鼜?qiáng)。三、C60分子是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它形似足球，

3、這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。金剛石、石墨、C60物理性質(zhì)不同的原因：是碳原子的排列方式不同，石墨中碳原子呈層狀排列，金剛石中碳原子呈正八面體的立體狀排列，C60則是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它中的碳原子則形似足球狀排列。四、碳的化學(xué)性質(zhì)（單質(zhì)碳的物理性質(zhì)各異，而各種單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)卻完全相同）1、在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑。與陽(yáng)光、水、空氣接觸不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)此原理可解釋?zhuān)覈?guó)古代字畫(huà)年深日久不變色，木樁往往把埋入地里的部分燒焦、長(zhǎng)期保存文件用碳素墨水書(shū)寫(xiě)等現(xiàn)象。2、在點(diǎn)燃或高溫下表現(xiàn)出以下化學(xué)性質(zhì)： = 1 * GB3 碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃燒）2C+O22CO（不充分

4、燃燒）碳在氧氣中燃燒的現(xiàn)象：燃燒劇烈，發(fā)出白光；放熱；生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。注意：兩個(gè)反應(yīng)中C與O2的質(zhì)量比分別為：3：4與3：8，如若CO與CO2混合，則C與O兩元素的質(zhì)量比為：3：4與3：8之間。在CO中碳顯+2價(jià)，CO2中碳顯+4。相同質(zhì)量的碳在兩種條件下，充分燃燒放出的熱量多許多。也說(shuō)明相同的物質(zhì)在不同的條件下可以生成不同的產(chǎn)物。木炭+氧化銅澄清的石灰水碳具有還原性： 木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)右圖）（對(duì)固體加熱型裝置）【實(shí)驗(yàn)操作】a 把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進(jìn)試管；b將試管固定在鐵架臺(tái)上。試管口裝有通入澄清石灰水的導(dǎo)管；c 集中加熱；d 過(guò)幾分鐘后，

5、先撤出導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象并分析?！驹砑盎瘜W(xué)方程式】C+2CuO2Cu+CO2【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】澄清的石灰水變渾濁；黑色固體逐漸變成紅色光亮。注意：反應(yīng)開(kāi)始的標(biāo)志：澄清的石灰水變渾濁。在酒精燈上加網(wǎng)罩的目的：使火焰集中并提高溫度。配制混合物時(shí)木炭粉應(yīng)稍過(guò)量的目的：可使裝置內(nèi)空氣中的氧氣反應(yīng)，防止已經(jīng)還原的銅被氧氣重新氧化。實(shí)驗(yàn)完畢后先熄滅酒精燈的后果：石灰水倒吸入熱的試管中使試管炸裂。五、氧化還原反應(yīng)：（氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，所以這樣表示）氧化反應(yīng)：物質(zhì)跟氧（單質(zhì)氧：O2與化合態(tài)的氧）發(fā)生的反應(yīng)。氧化劑：能供給氧的物質(zhì)。氧化劑具有氧化性。還原反應(yīng)：含氧化

6、合物里的氧被奪去的反應(yīng)。還原劑：能奪去含氧化合物里氧的物質(zhì)。還原劑具有還原性。根據(jù)一系列概念得：（氧化劑失氧發(fā)生還原反應(yīng)被還原，還原劑得氧發(fā)生氧化反應(yīng)被氧化。）在C+2CuO2Cu+CO2反應(yīng)中，碳得氧是還原劑，具有還原性，被氧化為CO2；CuO在反應(yīng)中失去氧是氧化劑，具有氧化性，被還原為Cu。初中化學(xué)中，木炭、H2、CO是使許多金屬氧化物還原為金屬的物質(zhì)，具有還原性。單質(zhì)碳、H2、CO的還原性可用于冶金工業(yè)，3C+ 2Fe2O3 高溫 4Fe + 3CO2 H2 + CuO Cu + H2O CO+ CuO Cu + CO2 3CO+ Fe2O3 高溫 2Fe + 3CO2等。三大還原劑：H

7、2、C、CO 共同性質(zhì)：可燃性、還原性。但反應(yīng)類(lèi)型，生成產(chǎn)物等不同。三大可燃性氣體及燃燒時(shí)的火焰顏色：H2（淡藍(lán)色）、CO（藍(lán)色）、CH4（明亮的藍(lán)）當(dāng)碳與氧化劑不充分反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成一氧化碳。第二節(jié) 二氧化碳制取的研究一、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳1、反應(yīng)原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（將CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2CO3 H2CO3 =H2O + CO2綜合）原料：塊狀大理石或石灰石等含CaCO3的物質(zhì)、稀鹽酸。不用稀硫酸代替稀鹽酸的原因：稀硫酸與大理石反應(yīng)生成微溶于水的CaSO4，阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。不用濃鹽酸代替稀鹽酸的原因：濃鹽酸易揮發(fā)，使生成的二氧化碳中混

8、有氯化氫氣體而不純。不用純碳酸鈣粉末或碳酸鈉或碳酸鉀等代替塊狀大理石、石灰石的原因：它們與稀鹽酸反應(yīng)速率太快，不容易控制和收集，且成本較高。2、裝置：發(fā)生裝置：同分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣的發(fā)生裝置（原因：固體和液體混合，在常溫下反應(yīng)生成氣體）。收集裝置：向上排空氣法收集氣體的裝置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空氣密度大）。氣體密度的大小，可用相對(duì)分子質(zhì)量與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量29相比較來(lái)確定，凡密度與空氣密度接近的氣體不能用排空法收集，如：CO、N2 等。 分別與 組合皆可用于實(shí)驗(yàn)室制取CO2。檢查裝置的氣密性：各裝置不同，如用長(zhǎng)頸漏斗的，則用長(zhǎng)頸漏斗插入液面內(nèi)的氣體發(fā)生裝置，緊閉導(dǎo)氣管

9、出口，從漏斗中加水。如果液面穩(wěn)定后水面下降，則表明漏氣；若水面不下降，則表明不漏氣。3、驗(yàn)滿(mǎn)：把燃著的木條放在集氣瓶口（不要伸入瓶?jī)?nèi)），如果火焰熄滅，證明二氧化碳已經(jīng)收集滿(mǎn)了。4、檢驗(yàn)：把氣體通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水變渾濁，就證明收集的氣體是二氧化碳。5、凈化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氫氣體和水蒸氣時(shí)，可先將氣體通過(guò)盛有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶（除去氯化氫），再通過(guò)盛有濃硫酸的洗氣瓶（除去水蒸氣并進(jìn)行干燥）。二、二氧化碳和氧化鈣的工業(yè)制法：（煅燒石灰石可得生石灰和二氧化碳） CaCO3CaO+CO2第三節(jié) 一氧化碳和二氧化碳CO2（1）CO2（2）一、二氧化碳的物理性質(zhì)及對(duì)應(yīng)的

10、探究實(shí)驗(yàn)：1、一般情況下，無(wú)色無(wú)味，常溫常壓下為氣體。二氧化碳的密度比空氣的密度大。標(biāo)準(zhǔn)狀況下：L【實(shí)驗(yàn)操作】如右圖（1），將CO2氣體慢慢傾倒入杯中?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】蠟燭自下而上依次熄滅?！緦?shí)驗(yàn)分析】二氧化碳?xì)怏w沿?zé)瓋?nèi)壁流下，先聚集在底部，然后逐漸上升，把杯內(nèi)的空氣自下而上排出?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒；二氧化碳的密度比空氣的密度大。2、二氧化碳能溶于水?！緦?shí)驗(yàn)操作】如右上圖（2）向一個(gè)收集滿(mǎn)二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)地較軟的塑料瓶中加入約1/3體積的水，立即旋緊瓶蓋，振蕩?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】瓶體變癟。【實(shí)驗(yàn)分析】二氧化碳溶于水時(shí)，使瓶?jī)?nèi)的氣體體積減小，因而壓強(qiáng)減小，外界大氣

11、壓把瓶子壓癟了?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】二氧化碳能溶于水。二、二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)1、一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。2、二氧化碳不能供給呼吸。（注意：二氧化碳沒(méi)有毒性，是一種窒息性氣體）3、二氧化碳能與水反應(yīng)生成碳酸?！緦?shí)驗(yàn)操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的紙花。第一朵紙花噴上稀醋酸，第二朵紙花噴上水，第三朵紙花直接放入盛滿(mǎn)二氧化碳的集氣瓶中，第四朵紙花噴上水之后，再放入盛滿(mǎn)二氧化碳的集氣瓶中，觀察四朵紙花的顏色變化。然后將第四朵紙花取出，小心烘烤，觀察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 第一朵小花變紅； 第二朵小花不變色； 第三朵小花不變色； 第四朵小花變紅； 第四朵小花被烘烤后由紅色變成紫色?！緦?shí)

12、驗(yàn)分析】 醋酸能使紫色小花變紅，說(shuō)明酸（溶液）可以使紫色石蕊變紅； 水不能使紫色石蕊變紅； 二氧化碳不能使紫色石蕊變紅； 二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅； 說(shuō)明碳酸不穩(wěn)定，被分解了?！净瘜W(xué)方程式】CO2+H2O=H2CO3 和 H2CO3=H2O+CO2【注意事項(xiàng)】比較第二朵、第三朵紙花可以說(shuō)明：水不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅。 紙花必須是干燥的。如果紙花不是干燥的，那么在把第三朵紙花放入水中時(shí)，CO2會(huì)與紙花里的水分反應(yīng)生成碳酸使紙花變紅，這樣就起不到對(duì)照的作用。 二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，但二氧化碳能使紫色

13、石蕊溶液變紅。4、二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 此反應(yīng)常用于對(duì)CO2氣體的檢驗(yàn)，在生活中也常用于一些現(xiàn)象的解釋。5、二氧化碳能與灼熱的碳反應(yīng)生成一氧化碳：CO2+C2CO該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。該反應(yīng)既是化合反應(yīng)，又是氧化還原反應(yīng)（CO2是氧化劑，C是還原劑）。該反應(yīng)是將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸嫉囊环N方法。三、二氧化碳的用途1、滅火（既利用了二氧化碳的物理性質(zhì)，又利用了二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)）原因： 二氧化碳的密度比空氣大； 一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。滅火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO22、干冰（固體二氧化碳）：

14、干冰升華吸收大量的熱，故干冰可用于人工降雨、人工造霧、制冷劑。3、光合作用：作氣體肥料，可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。4、作工業(yè)原料，生產(chǎn)汽水、啤酒等。四、二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響：造成溫室效應(yīng)，它有利有弊，應(yīng)辯證地分析?！灸軐?dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。五、1、一氧化碳的物理性質(zhì)：無(wú)色、無(wú)味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。（根據(jù)物理性質(zhì)，一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空氣法收集。）2、一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2【燃燒的現(xiàn)象】 發(fā)出藍(lán)色火焰； 放熱； 生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。煤爐從上至下，常發(fā)生的三個(gè)反應(yīng)：2CO+

15、O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2一氧化碳具有毒性。原因：一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合，造成生物體內(nèi)缺氧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及生命。正常的血液呈深紅色，當(dāng)通入一氧化碳后，血液由深紅色變成淺紅色。一氧化碳具有還原性 一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)：【實(shí)驗(yàn)裝置】見(jiàn)下圖（這是整套裝置，但只需掌握虛線(xiàn)框中內(nèi)容，并且下文的操作、現(xiàn)象、結(jié)論僅針對(duì)虛線(xiàn)框內(nèi)的實(shí)驗(yàn)裝置）。1-稀鹽酸2-大理石3-碳酸氫鈉溶液4-濃硫酸5-木炭6-氧化銅7-氫氧化鈣溶液【實(shí)驗(yàn)操作】 先通入一氧化碳，在加熱前必須先檢驗(yàn)一氧化碳的純度； 點(diǎn)燃酒精燈給玻璃管內(nèi)的物質(zhì)加熱； 實(shí)驗(yàn)完畢，先熄滅酒精燈； 再通入一會(huì)兒一氧化碳直到試管冷卻

16、?！净瘜W(xué)方程式】CO+CuOCu+CO2【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】黑色粉末變成紅色，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】一氧化碳能使氧化銅還原成銅，同時(shí)生成二氧化碳?！咀⒁馐马?xiàng)】 檢驗(yàn)一氧化碳純度的目的：防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。 一氧化碳“早來(lái)晚走”，酒精燈“遲到早退”。一氧化碳“早來(lái)”，酒精燈“遲到”的目的：排凈裝置內(nèi)的空氣，防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。一氧化碳“晚走”，酒精燈“早退”的目的：防止灼熱的銅重新被空氣中的氧氣氧化（2Cu+O22CuO）。因?yàn)橐谎趸加袆《?，隨意排放會(huì)造成空氣污染，所以必須進(jìn)行尾氣處理。 7溶液的目的：A證明反應(yīng)生成二氧化碳； B 除去

17、裝置內(nèi)的二氧化碳。一氧化碳還原氧化鐵【實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作】與上面的實(shí)驗(yàn)類(lèi)似（ 下的酒精燈要換成酒精噴燈）【化學(xué)方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2【實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象】紅色粉末逐漸變黑，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁?！咀⒁馐马?xiàng)】鐵塊是銀白色的，但鐵粉是黑色的。3、一氧化碳的用途：據(jù)可燃性：作氣體燃料（2CO+O22CO2）。水煤氣（一氧化碳和氫氣的混合氣體）：C+H2OCO+H2據(jù)還原性：冶煉金屬（3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO+CuOCu+CO2）。在我們學(xué)過(guò)的還原劑還原金屬氧化物的反應(yīng)中，只有兩個(gè)反應(yīng)的條件是“加熱”，其他的都是“高溫”：H2+CuOCu+H2O和CO+CuOCu+CO24、一氧化碳和二氧化碳的性質(zhì)比較一氧化碳二氧化碳物理性質(zhì)無(wú)色無(wú)味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水無(wú)色無(wú)味的氣體，密度比空氣大，能溶于水化學(xué)性質(zhì)可燃性、還原性、毒性 二氧化碳能和水反應(yīng)生成碳酸 二氧化碳可以和四大強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水 二氧化碳能和碳單質(zhì)反應(yīng) 二氧化碳能參與光合作用一般既不燃燒，也不支持燃燒。檢驗(yàn)方法通過(guò)灼熱的氧化銅粉末，粉末由黑色逐漸變成紅色，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁通入澄清石灰