專題培優(yōu)講解《碳單質碳氧化物》

1、專題培優(yōu)解說碳單質及碳的氧化物【考點圖解】【學法透析】1對于碳單質的幾個思想誤區(qū)(1)金剛石和石墨都是由碳元素構成的，所以，石墨在必定條件下轉變?yōu)榻饎偸俏锢碜兓＿@類認識是錯誤的，金剛石和石墨固然都是由碳元素構成的，但它們是碳元素構成的不一樣的單質，是兩種不一樣的物質，故石墨在必定條件下轉變?yōu)榻饎偸腔瘜W變化。單質是由同種元素形成的，一種元素只形成一種單質。這類認識是錯誤的，單質必定是由同種元素形成的，但一種元素不必定只形成一種單質，如碳元素可形成金剛石、石墨、C60等不一樣的單質；氧元素形成的單質有氧氣(O2)和臭氧(O3)等；磷元素形成的單質有紅磷和白磷等。含一種元素的物質必定是單質。這

2、類認識是錯誤的，同種元素構成的純凈物叫單質，單質第一假如純凈物。因為一種元素可能形成多種不一樣的單質，如碳元素可能形成石墨、金剛石等，因此只含有一種元素的物質可能是單質，也有可能是一種元素構成的不一樣的單質混淆而成的，這時該物質屬于混淆物。比如：一瓶氣體經(jīng)化驗只含有一種元素，則該氣體_答案：AC。A可能是一種單質B不可以能是混淆物C不可以能是一種化合物D必定是一種單質(4)“碳”和“炭”沒有差異。這類認識是錯誤的，“碳”是元素的名稱，如碳元素、碳原子等；而“炭”是指碳元素構成的詳細的單質，如木炭、活性炭等。2對于碳單質的三個因果關系(1)金剛石、石墨和C60的物理性質有很大差異的原由是構成它們

3、的碳原子的擺列不一樣；(2)碳單質的物理性質各異，而各樣碳單質的化學性質卻相像，這是因為構成它們的碳原子的構造是同樣的；(3)木炭、活性炭擁有吸附性，這是因為它們擁有松散多孔的構造。3木炭復原氧化銅（或鐵的氧化物）的實驗操作中應注意的問題實驗裝置：以下圖(2)酒精燈火焰上要加一網(wǎng)罩，其目的是提升酒精燈火焰的溫度，或直接使用酒精噴燈；1(3)剛開始預熱時，盛石灰水的試管中產(chǎn)生氣泡，但石灰水不變污濁，原由是開始排出的是試管內的空氣；實驗結束后，應先將導管從盛石灰水的試管中拿出，再停止加熱，免得盛石灰水的試管中的液體倒流回被加熱的試管中，使該試管炸裂；(5)發(fā)生反響的化學方程式：C+2CuO高溫2C

4、u+CO2或3C+2Fe2O3高溫4Fe+3CO2或2C+Fe3O4高溫3Fe+2CO2；CO22=CaCO3+H2+Ca(OH)O4碳焚燒產(chǎn)物的剖析議論充分焚燒：O2高溫CO2不充分焚燒：2CO2點燃2CO12：32=3：8212：32=3：4比如：在一密閉容器內盛有等質量的碳和氧氣，高溫加熱使之充分反響，容器內的物質是()ACO2BCO2和O2CCODCO和C由上述剖析議論的結果知：此題應選D?！久}精講】考點1常有碳單質的物理性質和用途例1碳的單質中，質地較軟，常用作電極的是()A金剛石B活性炭C炭黑D石墨【貼題技巧】石墨是一種深灰色、有金屬光彩、不透明的細磷片狀固體，質軟，常作鉛筆芯；

5、能導電，可做電極；有潤滑性，可做潤滑劑?！疽?guī)范解答】【小題大做】常有碳單質物理性質和用途的題在各種考試中常常出現(xiàn)，題目難度一般不大。雖這樣，但對其余幾種碳單質常有的物理性質和用途同學們仍是應做到成竹在胸：金剛石：常用于制裝修品鉆石、金剛石是自然界中最硬物質，常用于劃玻璃、切割大理石、加工堅硬的金屬、鉆探機的鉆頭；C60：用于超導體、醫(yī)學應用等；木炭：吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品的色素，吸附有異味的物質；活性炭：吸附能力比木炭強，吸附毒氣，制糖工業(yè)用于脫色制白糖；炭黑：制墨、油墨等，還能夠填補輪胎制品，加強其耐磨性；焦炭：冶煉金屬?！就愅卣埂?“輕軌電車”（如圖）是最近幾年來新興的城市高架交通工具，

6、擁有污染小的長處。當輕軌電車開動時，電車上裸2露的“電刷”沿架空電線滑動。電刷資猜中含有石墨。選擇石墨作電刷資料是因為其擁有哪些性質：_。2有A、BC、D四種元素，A元素構成的單質是空氣中含量最多的氣體，B元素構成的一種單質是自然界中最硬的物質；是構成食鹽中的金屬元素；D的單質可使燃著的木條焚燒更旺，試推測：(1)A元素名稱_；(2)B元素構成的一種單質的名稱_(3)C離子的符號_；(4)D和B形成化合物的化學式_、_考點2碳單質的化學性質例2王羲之是我國宋代的書法家，他的墨寶保存到現(xiàn)在，極其寶貴。你以為他的書法能保存完滿的原由是(）因為王羲之的書法挺秀有力，不易退色因為書法所用的紙質地優(yōu)秀，

7、持久耐用C因為墨的主要成分是碳，在常溫下化學性質穩(wěn)固因為現(xiàn)代科學技術發(fā)達，能夠把古代書法復本來色【貼題技巧】墨的主要成分是碳，在常溫下化學性質穩(wěn)固，所以古代墨寶保存時間好久，仍不變色。【規(guī)范解答】【小題大做】固然碳單質的物理性質有很大的差異，但各樣碳單質的化學性質倒是同樣的，碳單質的化學性質主要表此刻以下三個方面：1、穩(wěn)固性：碳原子最外電子層上有4個電子，既不易獲取電子，也不易失掉電子，故常溫下碳單質的化學性質比較穩(wěn)固。但跟著溫度的高升，碳的化學開朗性會大大加強，在高溫或點燃的條件下，碳能與好多物質發(fā)生化學反響。2、可燃性：完整焚燒（氧氣充分），生成CO2：CO2點燃CO2不完整焚燒（氧氣不充

8、分），生成CO：2CO2點燃2CO3、復原性：C2CuO高溫2CuCO2CCO2高溫2CO碳的復原能力是有限度的，它不可以復原開朗金屬的氧化物（如氧化鎂等），往常能被它復原的金屬氧化物有：Zn、Fe、Cu等的氧化物?！就愅卣埂?由以下實驗現(xiàn)象可知，黑色粉末可能是()ACuO和CBFe和CuOCMnO2和CuODFe粉和C考點3木炭復原金屬氧化物的實驗操作及其研究例3已知木炭粉（假定木炭粉中不含其余雜質）和Fe2O3在加熱條件下發(fā)生化學反3應，興趣小組同學對該實驗進行以下研究。生成固體構成剖析（溫馨提示：FeH2SO4FeSO4H2）(1)實驗過程中能夠察看到有黑色固體生成，小亮以為生成了鐵粉

9、，但小靈卻有不一樣見解，原由是_。(2)為進一步確立黑色固體成分，小歡將生成的固體溶于足量稀硫酸，發(fā)現(xiàn)有大批氣泡產(chǎn)生，若同時出現(xiàn)_的現(xiàn)象，則生成的黑色固體所有是鐵。生成氣體成分剖析【提出假定】生成氣體的可能構成有三種：假定1：生成氣體是二氧化碳；假定2：生成氣體是一氧化碳；假定3：生成氣體是_?！驹O計實驗】為確立生成氣體的構成，小組同學設計實驗裝置以下圖：(1)實驗中通入的氣體是純凈干燥的N2，剖析不用空氣的主要原由是_?？諝庵械亩趸紩故宜兾蹪酈空氣中的氧氣會和木炭粉反響生成CO或CO2而擾亂實驗結果C空氣中的二氧化碳、水蒸氣會和木炭粉反響生成CO而擾亂實驗結果(2)定性研究：若實驗

10、過程中能夠察看到澄清石灰水變污濁，則證明反響生成的氣體中必定含有_。定量研究：現(xiàn)正確稱取2.4g木炭粉混淆，在上述裝置中完整反響。測得節(jié)余固體質量為11.2g，且能完整溶于稀硫酸?！緦嶒灲Y論】辦理上述實驗數(shù)據(jù)后可知，假定_正確?！就卣古c延長】合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的aFe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3。當催化劑中FeO與Fe2O3的質量之比為9：20時，其催化活性最高?，F(xiàn)以Fe2O3為原料制備上述催化劑，可向此中加入適當木炭粉，發(fā)生以下反響：2FeC高溫4FeOCO2。2O3為制得這類活性最高的催化劑，應向240gFe2O3粉末中加入木炭粉的質量是_g?！举N題技巧】此題的難點是中的定量研究

11、部分，對【實驗結論】的剖析以下：因為反響后節(jié)余固體能完整溶于稀硫酸，所以2.4g木炭粉都反響完了，沒有節(jié)余。依據(jù)碳元素質量守恒知：若生成的氣體所有是二氧化碳，則m(CO2)2.4g12/448.8g，若生成的氣體所有是一氧化碳，則m(CO)2.4g12/285.6g，而最后產(chǎn)生的氣體是16.0g2.4g11.2g7.2g，故生成氣體是CO和CO2的混淆物；其【拓展與延長】的剖析以下：設240gFe2O3粉末中參加反響的質量為x，需要木炭粉的質量是y2Fe2O3C4FeOCO24【規(guī)范解答】I(1)有木炭粉節(jié)余(2)固體所有溶解；【提出假定】生成氣體是CO和CO2的混淆物【設計實驗】(1)BC(

12、2)CO2【實驗結論】假定3【拓展與延長】3【小題大做】木炭復原金屬氧化物的實驗研究往常是環(huán)繞三個問題而睜開，一是探究生成氣體的成分；二是研究節(jié)余固體的成分；三是利用木炭復原金屬氧化物的化學方程式進行計算。解答前兩個問題時，思路要開放，要環(huán)繞題意而思，順藤摸瓜。千萬不可以生搬硬套，被課本上的反響困住了手腳。教材上的反響是必定條件下物質恰巧完整反響的最后結果。而化學反響的過程是復雜的，跟著條件（如溫度等）的改變，在反響過程中，常常會出現(xiàn)中間反響和中間產(chǎn)物，如氧化銅復原成銅的過程中常常出現(xiàn)氧化亞銅等。解答第三個問題時，常常要抓住“一個守恒”（即碳元素、銅元素或鐵元素質量守恒）和“一個差量”（即反響

13、前后固體的質量差等于生成氣體的質量），使計算過程簡單、了然。【同類拓展】4某化學活動興趣小組的同學進行木炭復原CuO的研究實驗，發(fā)現(xiàn)生成物是紅色固體和無色氣體?！静殚嗁Y料】氧化亞銅(Cu2O)為紅色固體；Cu2O能和常有的酸（HNO3除外）反響生成Cu2和Cu，CuSO4溶液呈藍色，CO氣體有毒，能使?jié)櫇竦狞S色氯化鈀試紙變?yōu)樗{色?！静孪搿糠错懳锉嚷什灰粯?，產(chǎn)物也會不一樣。所以，生成的氣體可能有CO2、CO；生成的固體可能有Cu、Cu2O。為此，請你和他們一同進行以下研究。【實驗研究】(1)研究氣體的成分，甲同學按以下裝置實驗：點燃A處酒精燈，數(shù)分鐘后發(fā)現(xiàn)試管中的黑色固體物質變紅，該紅色物質可能

14、是_；若B中石灰水變污濁，C裝置中潤濕的黃色氯化鈀試紙不變色，則說明產(chǎn)生的氣體只有_；若B中石灰水不變污濁，C裝置中潤濕的黃色氯化鈀試紙變?yōu)樗{色，則說明產(chǎn)生的氣體只有_；若_，則說明產(chǎn)生的氣體_。5【實驗反省】(1)實驗中c0是如何產(chǎn)生的呢？乙同學對CO產(chǎn)生的原由進行了剖析：原由一：木炭和氧化銅在高溫條件下直接發(fā)生反響產(chǎn)生CO；原由二：反響C2CuO高溫2CuCO2中的一種產(chǎn)物和反響物木炭又發(fā)生了新的化學反響，產(chǎn)生了CO；原由三：請你從原由一、原由二中選擇其一，用化學方程式表示存在此原由的化學反響原理：_。(2)甲同學設計的實驗方案有無不足之處呢？如有，請你指出有何不良結果，并提出改進方案；若

15、沒有，該問不需作答。_。【實驗研究】(2)研究甲實驗結束后所得的紅色固體中能否有Cu2O呢？在以下方法中：a上網(wǎng)查問b實驗c討教老師你以為最能解決實質問題的方法是_（填字母序號）請你設計一個簡易的實驗方法，查驗紅色固體中能否有Cu2O；【實驗研究l(3)為進一步研究紅色固體產(chǎn)物的構成及質量分數(shù)，興趣小組的同學另取一份CuO與木炭構成的混淆物8.48g，高溫下充分反響后，節(jié)余固體呈紅色（氧化銅所有被復原），其質量為6.72g，且反響后產(chǎn)生的氣體能所有被足量的澄清石灰水汲取，將所得的積淀過濾、清洗、干燥、稱量得4.00g。請經(jīng)過計算幫助他們剖析固體產(chǎn)物的構成及質量分數(shù)?！緟⒄沾鸢浮?導電性、潤滑性

16、、常溫下化學性質穩(wěn)固2(1)氮元素(2)金剛石（或石墨等）(4)CO、CO2(3)Na3A4【實驗研究】(1)Cu或Cu2O或Cu和Cu2OCO2CO若澄清石灰水變污濁，潤濕的黃色氯化鈀試紙變藍是CO和CO2的混淆物【實驗反省】(1)CCuO高溫CuCO或CO2C高溫2CO等尾氣未辦理，污染環(huán)境，點燃尾氣或把尾氣采集等；【實驗研究】(2)b6【實驗研究】(3)Cu:57.1%Cu2O:42.9【考點圖解】【學法透析】1實驗室制備氣體的思路和方法對反響的要求理論上科學合理、原料根源上價廉物美、操作上簡單易行，安全性好、反響速率易于控制、生成物中的氣體最好只有要制備的一種氣體、低能耗，污染小（最好

17、無污染）等。發(fā)生裝置的選擇由反響物的狀態(tài)和反響發(fā)生的條件確立固體氣體、固體固體氣體可選以下裝置：固體液體氣體可選以下裝置：7注意：B和E中長頸漏斗的尾端要伸到液面以下，免得生成的氣體從長頸漏斗中逸出；C、D可控制反響的快慢；E、F、G、H能控制反響的隨時發(fā)生和停止。(3)氣體的采集和丈量方法（詳見第2講）2一氧化碳的性質和用途的知識整合物理性質：往常狀況下，一氧化碳是一種無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水?；瘜W性質：(1)一氧化碳有可燃性：2COO2點燃2CO2，一氧化碳焚燒時發(fā)出藍色火焰；一氧化碳有復原性：COCuOCuCO2，現(xiàn)象：黑色的固體漸漸變?yōu)楣饷骷t色，產(chǎn)生的氣體能使澄清的石

18、灰水變污濁；Fe2O33CO高溫2Fe3CO2，現(xiàn)象：紅色粉末漸漸變?yōu)楹谏?，產(chǎn)生的氣體能使澄清的石灰水變污濁；一氧化碳有毒性：原由是它極易與血液中的血紅蛋白聯(lián)合，造成人體缺氧。所以，冬天用煤爐來取暖時，要注意房間的通風和換氣。因為一氧化碳難溶于水又不可以被水汲取，所以在炭火盆上放一壺水不可以防備一氧化碳中毒。用途：氣體燃料、冶金。3二氧化碳的性質、用途和對環(huán)境影響的知識整合物理性質：往常狀況下，二氧化碳是一種無色、能溶于水的氣體，密度比空氣大，在加壓、冷卻時可變?yōu)檠┗罟腆w，這類固體往常稱為“干冰”?；瘜W性質：(1)般狀況下，二氧化碳不可以焚燒，也不支持焚燒，不可以供應動物呼吸。二氧化碳可與水

19、反響：CO2H2OH2CO3，H2CO3可使石蕊試液變紅，碳酸不穩(wěn)固易分解，受熱時更簡單分解：H2CO3CO2H2O；二氧化碳能與石灰水反響：Ca(OH)2CO2CaCO3H2O，此反響常用來查驗或判定CO2；二氧化碳有弱氧化性：CCO2高溫2CO。用途：(1)滅火既利用其物理性質（密度比空氣大），又利用其化學性質（不可以焚燒，也不支持焚燒）；干冰用于人工降雨、制冷劑干冰升華時要汲取大批的熱；溫室肥料二氧化碳是植物光合作用的原料；8化工原料制汽水等碳酸飲料、純堿等。二氧化碳對環(huán)境的影響：(1)過多排放會惹起溫室效應。(2)減少溫室效應的措施：減少礦物化石燃料的使用，開發(fā)利用新的潔凈能源（如太陽

20、能、核能等）、植樹造林、增大叢林綠化面積等。4兩個重要的三角轉變【名題精講】考點1一氧化碳復原金屬氧化物的實驗例1以下表達中不切合如圖實驗設計企圖的是()說明一氧化碳擁有復原性說明一氧化碳和氧化銅的反響需要加熱C說明生成物二氧化碳的密度比空氣大能夠防備一氧化碳污染空氣，同時充分利用能源【貼題技巧】聯(lián)系一氧化碳的性質，聯(lián)合裝置圖逐個剖析即可。對于二氧化碳來說，因為圖中只波及一氧化碳和氧化銅反響后生成的二氧化碳與石灰水反響，所以C選項顯然不切合題意；此外，把尾氣經(jīng)過長導管導到酒精燈處點燃，說明一氧化碳有可燃性，這樣操作既能夠防備一氧化碳污染空氣，又充分利用能源。【規(guī)范解答】【小題大做】做一氧化碳復

21、原金屬氧化物的實驗應注意以下問題：一是通氣與加熱的次序：實驗前應先通CO再加熱，其目的是排出裝置內的空氣，免得加熱時CO與空氣混淆，可能會發(fā)生爆炸；實驗完成后要連續(xù)通入CO直到玻璃管冷卻，其目的是防備被復原的金屬在較高的溫度下從頭被氧化。二是尾氣要辦理，其方法主要有：在出氣管處放一只燃著的酒精燈、用氣袋采集后再燒掉、用導管導到盛氧化銅的玻璃管下方點燃等。【同類拓展】1用足量CO復原Cu2O和Cu的混淆物，測定Cu2O在混淆物中的質量分數(shù)。裝置以下圖。實驗中能夠測定的數(shù)占有：通入硬質玻璃管中CO的體積y、Cu2O和Cu的混淆物的質量m1、完整反響后，玻璃管里的銅的質量m2、反響前后廣口瓶增重的質

22、量m3（不考慮空氣中的二氧化碳對實驗的影響）9請回答：(1)CO復原Cu2O的化學方程式是_。(2)要計算Cu2O在混淆物中的質量分數(shù)，最少需要測定上述數(shù)據(jù)中的_個數(shù)據(jù)。用你采用的數(shù)據(jù)，列出Cu2O在混淆物中的質量分數(shù)的表達式；_。考點2二氧化碳的性質、用途和對環(huán)境的影響例2美國首顆“嗅碳”衛(wèi)星2009年2月24日在發(fā)射升空過程中因運載火箭出現(xiàn)故障墜毀，這顆衛(wèi)星的主要任務是繪制全世界二氧化碳循環(huán)地理散布圖。下邊對于二氧化碳的表達不正確的選項是()二氧化碳能使澄清的石灰水變污濁二氧化碳是植物進行光合作用必不可以少的原料C固態(tài)二氧化碳俗稱干冰，升華時可汲取大批熱，因此用作制冷劑自然界中的二氧化碳主

23、要耗費門路是植物的呼吸作用【貼題技巧】自然界中二氧化碳的主要耗費門路是綠色植物的光合作用，人和動植物的呼吸作用都要產(chǎn)生二氧化碳。【規(guī)范解答】例3為解決日趨加劇的溫室效應等問題，科學家正在研究成立以以下圖所示的二氧化碳新循環(huán)系統(tǒng)：上述關系圖能反應的化學看法或化學思想有()化學變化中元素種類是不變的；焚燒時化學能可能轉變?yōu)闊崮芎凸饽?；化學能能夠轉變?yōu)闄C械能；光能或電能可能轉變?yōu)榛瘜W能；無機物和有機物能夠互相轉變；二氧化碳也是一種重要的資源。ABCD【貼題技巧】比較循環(huán)系統(tǒng)逐個剖析：在循環(huán)系統(tǒng)中波及多個化學反響，化學反響中元素種類是不變的，切合題意；液化石油氣、汽油、甲醇等焚燒時，此中的有機物（如甲

24、醇等）轉變?yōu)榱藷o機物（如二氧化碳等）。既然是焚燒，就要發(fā)光放熱，化學能就轉變?yōu)闊崮芎凸饽?，靈活車的運動就是利用這些燃料焚燒時，化學能最后轉變?yōu)闄C械能來實現(xiàn)的，故切合題意；從反響條件看，水轉變?yōu)闅錃膺^程中光能或電能能轉變?yōu)榛瘜W能，故切合題意；經(jīng)過上述循環(huán)，二氧化碳獲取了綜合利用，表示它是一種重要的資源，故切合題意?！疽?guī)范解答】【小題大做】二氧化碳與一氧化碳都是碳的氧化物，構成元素同樣，但性質不一樣，其根根源因是它們的分子構造不同樣（即1個二氧化碳分子比1個一氧化碳分子多1個氧原子）。假如二氧化碳中含有少許一氧化碳，一般將混淆氣體經(jīng)過灼熱的氧化銅以除掉一10氧化碳。這里要注意，不可以用點燃的方法除

25、掉此中的一氧化碳因為二氧化碳滅火，一氧化碳在此中不可以完整焚燒，加上焚燒后的氣體又不好采集。二氧化碳可與石灰水反響：Ca(OH)CO2CaCO3H2O，此反響常用來查驗或判定CO2，與此近似，二氧化碳可與氫氧化鈉溶液反響2NaOHCO2Na2CO3H2O，汲取CO2最好用此反響。二氧化碳的過度排放會惹起溫室效應，能惹起溫室效應的氣體除二氧化碳外，還有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯化烷（氟利昂）等，自然界中二氧化碳主要根源于人和動植物的呼吸、煤等燃料的焚燒等，而汲取二氧化碳的主要門路是綠色植物的光合作用?！就愅卣埂?目前，“低碳經(jīng)濟”已成為我國經(jīng)濟生活的熱點話題：CO2含量增加，溫室效應加

26、強。近幾十年來，大氣中CO2含量增加的主要原由是_。減少大氣中二氧化碳含量的研究。有人建議將空氣中的二氧化碳輸送到冰涼的深海中儲藏，但有科學家擔憂這樣做會增添海水的酸度，致使大海生物死亡，二氧化碳使海水酸度增添的原由是（用化學方程式表示）_。將過多的二氧化碳和氫氣在催化劑和加熱的條件下反響，轉變?yōu)樗图淄?。這個反響的化學方程式為_。節(jié)能減排，低碳生活。今年3月28日鞍山市很多市民參加了“地球一小時”活動，夜晚熄燈一小時。下列說法與這個活動的主要目的不相切合的是_。A節(jié)儉能源B減少溫室氣體排放C賞識城市夜景D關注全世界天氣低碳生活從細節(jié)做起，你的一個低碳措施是_。3Cu2(OH)2CO3受熱能分解成三種氧化物。按以下圖實驗，向盛有少許固體X的試管內連續(xù)通入氣體Y，過一會兒在W導管口處點火（假定火焰能夠達到高溫），一準時間后，試管中的固體變?yōu)楣饷鞯募t色，而澄清的石灰水變污濁。(1)若X是CuO、Fe2O3和Cu2(OH)2CO3中的一種，而Y是O2、H2和CO中的一種，試推測X和Y的組合可能有哪幾種？_。(2)若X是C和CuO的混淆物，Y是CO2，這類組合行不可以？為何？_。考點3氣體的制備例4依據(jù)啟普發(fā)生器原理，可用底部有小孔的試管束簡略的氣體發(fā)生器（如圖）。將試管浸入燒杯或從中拿出，能夠控制反響的進行。以下氣體的制取宜使用該裝置的是()用碳酸鈣（塊狀）與稀硫