第2讲　碳和碳的氧化物.doc

第 2 讲　碳和碳的氧化物 知识结构 知识梳理 考点 1 碳单质的性质和用途 1. 碳单质的物理性质和用途 (1) 金刚石、石墨和 C 60 硬 软 滑腻 导电性 不导电 具有良好的 _______ 性 常温下不导电 用途 用作钻探机钻头 、 玻璃刀头 、 装饰品 制 ______ 、 用作电极材料 、 润滑剂等 应用于超导 、 催化 、 材料 、 医学及生物学等领域 区别与 联系 都是由碳元素组成的单质 ， 但是由于 __________________ 不同 ， 因此它们的物理性质存在着明显差异 导电 铅笔芯 碳原子的排列方式 (2) 木炭、活性炭、焦炭和炭黑 在日常生活和工农业生产中，木炭、焦炭、活性炭、炭黑等物质的主要成分是碳单质，它们的结构与石墨相似。 ①木炭和活性炭都具有 ______________ 的结构，因此具有 ________ 能力，可以吸附色素和异味。活性炭的吸附作用比木炭的还要强，常用于除去水中的色素和异味、冰箱中的除异味剂、防毒面具里的滤毒罐、制糖工业的脱色剂等。 疏松多孔 吸附 ② 焦炭：用于冶金工业。 ③ 炭黑：常用于制造墨、油漆、颜料等。 【 温馨提示 】 ① 一种元素可以组成不同种单质 ； ② 石墨在一定条件下可以转化为金刚石 ， 该变化为 化学变化 ； ③ 活性炭的吸附性是物理性质 。 2. 碳单质的化学性质 黑 红 使澄清石灰水变浑浊 【 要点补充 】 还原反应 ： 含氧化合物中的氧被夺去的反应 。 考点 2 一氧化碳和二氧化碳 2. 验证二氧化碳性质的实验 (1) 倾倒二氧化碳实验 ( 如图 1) 现象： __________________________ 结论：二氧化碳既不能燃烧 ， 也不支持燃烧；二氧化碳的密度比空气的大 (2) 二氧化碳的溶解性实验 ( 如图 2) 现象：软塑料瓶变瘪 结论：二氧化碳能溶于水 两支蜡烛自下而上依次熄灭 (3) 二氧化碳与水反应的实验探究 ( 如图 3) 序号 现象 分析 结论 CO 2 能与水反应生成碳酸 ， 碳酸能使紫色石蕊溶液变红 ( Ⅰ ) 纸花 ________ 红 ________ 溶液能使紫色石蕊溶液变红 ( Ⅱ ) 纸花 ________ 红 ____ 不能使紫色石蕊溶液变色 ( Ⅲ ) 纸花 ________ 红 ______ 不能使紫色石蕊溶液变色 ( Ⅳ ) 纸花变红 CO 2 和水反应生成酸 ， 使紫色石蕊溶液变色 变 酸　 不变　 　水 　不变 　 CO 2 将 Ⅳ 中的纸花取出，微热，纸花由 ________ 色变为 ________ 色，说明碳酸很不稳定，易分解，反应的化学方程式为 ________________________ 。 　红 　紫 (4) 二氧化碳与氢氧化钙反应的实验 现象：澄清石灰水变浑浊 化学方程式： CO 2 ＋ Ca(OH) 2 === CaCO 3 ↓ ＋ H 2 O 应用：检验二氧化碳 3. 二氧化碳和一氧化碳的鉴别与除杂 (1) 鉴别 ① 依据：两种气体的性质不同。 ② 鉴别方法： a. 通入澄清石灰水中； b. 通入紫色石蕊溶液中； c. 通过灼热的氧化铜； d. 点燃。 (2) 互为杂质时的除杂方法 物质 ( 括号 内为杂质 ) 除杂方法 CO 2 (CO) 通过足量灼热的氧化铜 CO(CO 2 ) 先通入足量 NaOH 溶液中 ， 然后通过浓硫酸 通过足量灼热的碳粉 4. C 、 CO 、 CO 2 的相互转化 相关化学方程式： ① ________________________ ； ② ________________________ ； ③ ________________________ ； ④ ________________________ 。 考点 3 二氧化碳的制取 1. 二氧化碳的工业制取 工业上常用煅烧石灰石的方法制取 CO 2 ， 化学方程式为 ________________________________ 。 2. 二氧化碳的实验室制取 ( 详见实验突破 ) 考点 4 二氧化碳对生活和环境的影响 1. 二氧化碳对人体健康的影响 二氧化碳无毒 ， 但不能 ___________ ， 在人员密集的地方应注意通风换气；在进入久未开启的菜窖、枯井或深洞之前 ， 必须先做 ____________ 。 供给呼吸 灯火试验 2. 碳氧循环与温室效应 (1)CO 2 的产生和消耗途径 ( 如图 ) ： (2) 温室效应 ① 形成原因：空气中的二氧化碳含量过高。 ② 加剧的原因：人类消耗的化石燃料能源急剧增加 ， 森林、草地遭到破坏 ， 绿色植物减少等。 ③ 对环境的影响：全球气温升高 ， 两级冰川融化 ， 海平面升高 ， 淹没部分沿海城市 ， 使土地沙漠化 ， 造成农业减产等。 ④ 减缓措施 a ． 减少使用煤、石油、天然气等化石燃料 ， 更多地利用太阳能、风能、地热能等清洁能源； b ． 使用节能产品 ， 倡导低碳经济和低碳生活 ， 控制二氧化碳的排放； c ． 大力植树造林 ， 严禁乱砍滥伐。 3. 低碳生活 所谓 “ 低碳 ” 就是较少的二氧化碳排放。低碳生活可以理解为减少二氧化碳的排放 ， 就是低能量、低消耗、低开支的生活方式。 规范书写 1. 化学式书写 金刚石 ,______ 　　氧化铜 ,______ 　　碳酸钙 ,______ 　　 盐酸 ,______ 氯化钙 ,______ 一氧化碳 ,________ 二氧化碳 ,________ 碳酸钠 ,________ C CuO 　 CaCO 3 HCl CaCl 2 CO CO 2 Na 2 CO 3 2. 化学方程式书写 类型二氧化碳的性质和用途 【 例 】 如图所示实验能够说明二氧化碳具有的性质有 ( 　　 ) ( 导学号　 12604004 ) ① 不能燃烧　 ② 不支持燃烧 ③ 还原性　 ④ 密度比空气大　 ⑤ 密度比空气小 A. ①②③ 　　　　 B. ②③④ C. ①②④ 　　　　 D. ①②⑤ C 及 时 练 习 1. 如图所示实验中 ， ① 、 ④ 为用紫色石蕊溶液润湿的棉球 ， ② 、 ③ 为用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球。下列能说明 CO 2 密度大于空气且能与水反应的现象是 ( 　　 ) ( 导学号　 12604005 ) A. ④ 比 ① 先变红 ， ② 、 ③ 不变红 B. ① 比 ④ 先变红 ， ② 、 ③ 不变红 C. ④ 变红 ， ①②③ 不变红 D. ① 变红 ， ②③④ 不变红 A 2. (2017 杭州改编 ) 小金通过图示装置验证 CO 2 能与 NaOH 发生化学反应。推注射器活塞向充满 CO 2 的集气瓶中注入过量 20% 的 NaOH 溶液 ， 振荡集气瓶后打开止水夹。 (1) 打开止水夹后观察到什么现象？ (2) 反应后将集气瓶中混合物过滤 ， 所得溶液中除 CaCl 2 外 ， 还存在的溶质有 _____________________________ 。 ( 导学号　 12604006 ) CaCl2 溶液通过导管进入集气瓶 ， 且集气瓶原有溶液中出现 白色沉淀 ( 合理即可 ) 。 NaCl[NaOH 、 Ca(OH) 2 等 ] 实验二氧化碳的实验室制取 1. 实验药品： 大理石 ( 或石灰石 ) 和稀盐酸。 【 注意 】 药品的选用应注意 “ 三不代 ” (1) 不可用硫酸代替稀盐酸 ， 因为生成的硫酸钙微溶于水 ， 覆盖在碳酸钙的表面 ， 会阻止碳酸钙与酸接触 ， 使反应难以继续进行 。 (2) 不可用碳酸钾 、 碳酸钠代替石灰石或大理石 ， 因为碳酸钾 、 碳酸钠是粉末状固体 ， 与稀盐酸反应速率太快 ， 不利于反应速率的控制和气体收集 。 (3) 不可用浓盐酸 ， 因为浓盐酸会挥发出 HCl 气体从而使二氧化碳不纯 ， 且影响二氧化碳的性质实验 。 2. 反应原理： __________________________________ ( 用化学方程式表示 ) 。 CaCO 3 ＋ 2HCl===CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 3. 实验装置 (1) 发生装置：制取少量 CO 2 的发生装置选择图 A 装置；制取较多 CO 2 的反应装置选择图 B 装置。 【 注意 】 组装仪器时长颈漏斗要插入液面以下 ， 形成 “ 液封 ” ， 防止气体从长颈漏斗中逸出 。 (2) 收集装置： CO 2 密度比空气大且能溶于水 ， 所以可采用向上排空气法收集 ， 选择图 C 装置。 4. 实验步骤 茶 ( 检查装置气密性 ) → 庄 ( 装药品 ) → 定 ( 固定仪器 ) → 寿 ( 收集 ) → 宴 ( 验满 ) 。 5. 检验及验满 (1) 检验：将气体通入澄清石灰水中 ( 或将少量澄清石灰水倒入集气瓶内振荡 ) ， 若 _____________________ ， 证明该气体是 CO 2 。 澄清石灰水变浑浊 【 温馨提示 】 不能用燃着的木条检验收集的气体是否为二氧化碳 ， 因为能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳 ， 还有可能是氮气等 。 (2) 验满：将燃着的木条放在 ______________ ， 若木条立即熄灭 ， 则证明已经集满。 集气瓶瓶口 6. 发生装置的拓展 装置 ① 可以控制反应的随时发生与停止 ， 装置 ②③ 通过控制药品的滴加速度进而控制反应的速率。 【 特别提醒 】 装置 ① 控制反应停止的原理 ： 当用弹簧夹夹住胶皮管时 ， 产生的气体使管内压强增大 ， 液体被压回长颈漏斗中 ， 与固体反应物脱离 ， 反应便会停止 。 7. 补充：二氧化碳的净化 用稀盐酸制取 CO 2 时 ， 由于反应过程放出热量 ， 在气体制取的过程中还会产生少量 HCl 气体。因此在收集前应对 CO 2 进行净化：除去 CO 2 中的 HCl ， 应用饱和 NaHCO 3 溶液 ， 然后再用浓硫酸干燥 ， 得到干燥、纯净的 CO 2 气体。其常见的装置如下： 【 例 】 (2017 南阳一模 ) 如图是实验室制取气体的常用装置。 (1) 请写出一个实验室制取气体的化学方程式。 (2)B 装置可以制取多种气体 ， 反应物的状态和反应条件需要满足什么要求？ B 和 C 装置均可制取二氧化碳 ， 其中 C 装置的优点是什么？ (3) 若用 D 装置收集二氧化碳 ， 气体应从哪个口进？ 反应物是液体和固体或都是液体 ， 反应条件是常温。 C 装置可以控制 反应的速率。 气体应从 a 口进。 命题点 1 二氧化碳的性质和用途 1. (2014 河南 17 题 2 分 ) 在充满 CO 2 的铝制易拉罐中加入过量 NaOH 溶液后封口 ， 易拉罐立即变瘪 ， 原因是 _________________________________________________________ ， 一会易拉罐又鼓起 ， 因 Al 与 NaOH 溶液反应生成 H 2 和 NaAlO 2 ， 该化学方程式为 _______________________________________________ 。 CO 2 与 NaOH 溶液反应，使得罐内气体减少，压强减小 2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H 2 O=== 2NaAlO 2 ＋ 3H 2 ↑ 命题点 2 二氧化碳的实验室制取 1. [2016 河南 21(2) 题 1 分 ] 如图是实验室制取气体的常用装置。 (2)B 或 C 装置均可作制取 CO 2 的发生装置 ， B 的优点是能控制反应的发生和停止 ， 请简述使 B 装置中反应停止的原理。 ( 导学号　 12604007 ) 当用弹簧夹夹紧胶皮管时，产生的气体使装置内的压强增大，液体 被压回到长颈漏斗中，与固体反应物脱离，反应便会停止。 2. [2013 河南 19(2) 题 2 分 ] 在实验室中可选择如图装置制取气体。 (2) 制取 CO 2 的化学方程式为 __________________________________ ；其发生装置可选择 B 或 C ， 与 B 相比较 ， C 的主要优点是什么？ ( 导学号　 12604008 ) CaCO 3 ＋ 2HCl === CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 可通过分液漏斗的开关控制液体的滴加速度和滴加量，来控制 反应的速率。 3. [2014 河南 23(2) 题 3 分 ] 化学实验是进行科学探究的重要方式。 (2) 某化学小组选用以下装置和药品进行探究实验。 ① A 中反应的化学方程式为 __________________________________ 。 ② 若将 A 、 B 连接 ， A 中产生的气体并不能使 B 中的溶液变浑浊 ， 这是为什么？ ③ 若要制取一瓶较为纯净、干燥的 CO 2 ， 所选用装置的导管接口从左到右的正确连接顺序为： a 接 _______ 、 _______ 接 ________ 、 ________ 接 ________ 。 ( 导学号　 12604009 ) CaCO 3 ＋ 2HCl === CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 浓盐酸具有挥发性， A 中生成的 CO2 气体中混有挥发出的 HCl 气体， HCl 气体与澄清石灰水发生了反应 g f e d h