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第六单元碳和碳的氧化物【思维导图】一、碳的单质1.金刚石、石墨与C60的物理性质和用途比较：类别特征金刚石(C)石墨(C)C60结构模型类别特征金刚石(C)石墨(C)C60色态_____透明、__________形状的固体深灰色、有__________而不透明的细鳞片状固体分子形状似_____硬度天然存在的_____的物质_____的矿物之一质脆导电性几乎不导电导电(优良)几乎不导电无色正八面体金属光泽足球最硬最软类别特征金刚石(C)石墨(C)C60用途钻探机钻头、刻刀、装饰品润滑剂、铅笔芯、电极广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域2.木炭和活性炭的用途：(1)木炭。具有疏松多孔的结构，因此具有_____能力，可用来除去色素和异味。(2)活性炭。_____作用比木炭强，常用于防毒面具、制糖工业、水的净化、环保活性炭包(用于吸附装修产生的有害气体)。吸附吸附【微思考】碳的单质物理性质差异较大的原因是什么?__________________________________________提示：结构决定性质，碳单质物理性质差异较大的原因是结构不同，即碳原子的排列方式不同。3.单质碳的化学性质：(1)稳定性：由于碳原子最外层有__个电子，得失电子都较困难，常温下碳的化学性质不活泼。(2)可燃性。充分燃烧：反应的化学方程式为____________；不充分燃烧：反应的化学方程式为_____________。4C+O2CO22C+O22CO点燃====点燃====(3)还原性。①与CuO反应。黑色粉末中有红色固体生成澄清的石灰水变浑浊C+2CuOCO2↑+2Cu高温====CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O【微点拨】实验完毕时，应先将导气管从石灰水中取出，再撤掉酒精灯，防止石灰水倒流回试管，引起试管炸裂。②与二氧化碳反应。化学方程式：_____________。③用途。此性质常用于冶金工业。如焦炭能将氧化铁还原为铁，化学方程式为____________________________。C+CO22CO3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑高温====高温====二、二氧化碳的制取1.工业制法：___________________。2.实验室制取：(1)反应原理。____________________________。CaCO3CO2↑+CaOCaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑高温====(2)制取装置。实验室常用的制取二氧化碳的装置如图甲、乙所示①收集方法：_____________。②验满方法：____________________________________________________。③特别提醒：用乙装置制取气体时，长颈漏斗要伸入液面以下，以防_______________，集满气体的集气瓶应盖上玻璃片正放在桌子上。向上排空气法用燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则已经收集满生成的气体逸出【微思考】能否用稀硫酸代替稀盐酸制取二氧化碳，若不能，请说明原因。____________________________________________提示：不能。稀硫酸与大理石反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石的表面会造成反应停止。三、二氧化碳的性质与用途1.性质：(1)物理性质。颜色气味状态密度溶解性_______________比空气______溶于水无色无味气体大能(2)化学性质。化学性质不支持燃烧与水反应与澄清石灰水反应实验现象_____的蜡烛先熄灭，______的蜡烛后熄灭紫色石蕊溶液变_____澄清石灰水变_____下面上面红色浑浊化学性质不支持燃烧与水反应与澄清石灰水反应结论或化学方程式__________________________________________________________________________________不能燃烧，也不支持燃烧；密度比空气大CO2+H2O====H2CO3Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O2.对生活和环境的影响：(1)用途及其原理(或性质)的关系。用途原理(或性质)碳酸饮料与水反应生成碳酸温室肥料参与植物的光合作用固体干冰常用于人工降雨干冰升华时能吸收大量的热，使周围温度降低灭火不燃烧且不支持燃烧化工原料能与其他物质反应(2)对环境的影响——温室效应。①成因：大气中_________的含量增多，使全球变暖。②危害：导致两极的冰川融化，使海平面上升，生物圈受到影响。③缓解措施：减少_________的使用；使用_______能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。二氧化碳化石燃料清洁型四、一氧化碳的性质与用途1.物理性质：颜色气味状态密度溶解性_______________比空气______溶于水无色无味气体小难2.化学性质：(1)可燃性：纯净的CO在空气中点燃时，能产生_____火焰，放出大量的热。化学方程式为_______________。(2)还原性：CO还原CuO反应的化学方程式为____________________。(3)剧毒性：CO与血液中的_________结合，使___________________________，造成生物体缺氧，甚至危及生命。蓝色2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2血红蛋白血红蛋白不能很好地与O2结合点燃====△====3.用途：(1)用作_____。(2)用于_________，如用CO冶炼生铁的化学方程式为_______________________。燃料冶炼金属3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温====考点一CO与CO2的有关性质、鉴别与除杂1.CO与CO2的化学性质比较：化学性质COCO2可燃性可燃：2CO+O22CO2一般情况下，既不燃烧，也不支持燃烧还原性有还原性：CO+CuOCu+CO2无还原性，有较弱的氧化性：CO2+C2CO点燃====△====高温====化学性质COCO2与水反应不反应与水反应：CO2+H2O====H2CO3与石灰水反应不反应反应，使澄清石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O毒性有剧毒无毒2.CO与CO2的鉴别方法：依据两种气体性质的不同进行鉴别：通入澄清石灰水；通入紫色石蕊溶液；通过灼热的氧化铜；点燃3.互为杂质时的除杂方法：(1)CO中混有CO2杂质。①通过足量氢氧化钠溶液；②通过足量灼热的炭粉。(2)CO2中混有CO杂质：通过足量的灼热的氧化铜。特别提醒：用点燃的方法不能除去CO2中的CO。在CO2气体中CO属于杂质，其含量不会很多，而二氧化碳不能支持燃烧，因此，不能将其中的CO点燃。【题组过关】1.(2016·临沂中考)对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与CO的比较，错误的是()A.CO2可用于人工降雨，CO可用于光合作用B.通常情况下，CO2能溶于水，CO难溶于水C.CO2无毒，CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒D.一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子【解析】选A。二氧化碳能用于人工降雨，可以用于光合作用，CO不能用于光合作用。2.(2016·青岛中考)实验是进行科学探究的重要方式。某同学设计如下图所示实验，探究二氧化碳的有关性质。请填空：(1)实验1采用了科学探究中的控制变量法，该实验控制的变量是______________________。(2)实验1中干石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是______________________，该反应的化学方程式是______________________。(3)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验，将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中，能观察到第________(填序号)号棉球先变色，通过此现象可获得关于二氧化碳的另外一条性质是_______________。【解析】(1)实验1采用了科学探究中的控制变量法，该实验控制的变量是水。(2)实验1中干石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是纸花由紫变红，该反应的化学方程式是CO2+H2O====H2CO3。(3)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验，将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中，能观察到第④号棉球先变色，通过此现象可获得关于二氧化碳的另外一条性质是密度比空气大。答案：(1)水(2)纸花由紫变红CO2+H2O====H2CO3(3)④密度比空气大考点二碳及其化合物之间的相互转化上图中涉及的化学方程式分别是①2C+O22CO②C+O2CO2点燃====点燃====③2CO+O22CO2(或CO+CuOCu+CO2)④CO2+C2CO⑤CO2+H2O====H2CO3⑥H2CO3CO2↑+H2O⑦Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O⑧CaCO3CaO+CO2↑(或CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑)点燃====高温====△====△====高温====【题组过关】1.(2016·乐山中考)甲、乙、丙和X、Y、Z都是初中化学中常见的物质，甲、乙、丙都是氧化物，且常温下甲是固体，乙是气体，丙是液体。在一定条件下，甲、乙、丙之间存在如图所示的转化关系(反应条件和部分生成物已略去)。下列判断正确的是()A.甲一定是CuOB.X一定具有还原性C.Z一定是酸D.Y和Z一定能发生反应【解析】选B。根据甲、乙、丙和X、Y、Z都是初中化学中常见的物质，甲、乙、丙都是氧化物，且常温下甲是固体，乙是气体，丙是液体，结合图，可推测甲可能为氧化铜或氧化铁等，乙可能为二氧化碳，丙可能为水，X可能为碳或一氧化碳，Y可能为氢氧化钙或氢氧化钠，Z可能为氢气或酸，经过验证，推出的各种物质均满足题中的转化关系，所以甲可能为氧化铜或氧化铁等，X一定具有还原性，Z可能为氢气或酸，Y和Z可能会发生反应。2.(2015·六盘水中考)已知A、B为两种黑色粉末，D为红色单质。A、B、C、D、E、F六种物质之间的转化关系如图所示(部分生成物已省略)。请回答：(1)B的化学式为________，D的化学式为________，F与B发生反应的化学方程式为_____________。(2)反应②的化学方程式为______________，上述反应中A、F都具有________性。(3)将两只用于医学研究的小白鼠分别放入盛放C、F的两个瓶中，拧紧瓶盖，结果两只小白鼠很快都死了。造成小白鼠死亡的主要原因________(填“相同”或“不同”)。【解析】C和澄清石灰水反应会生成沉淀E，所以C是二氧化碳，E是碳酸钙，A、B为两种黑色粉末，D为红色单质，所以D是铜，A和B反应会生成铜和二氧化碳，所以A是氧化铜和炭中的一种；C可以转化为F，F和B反应产生铜，因此F应该是二氧化碳和炭反应产生的一氧化碳，一氧化碳还原氧化铜产生铜，因此B是氧化铜，A是炭，代入验证符合转化关系。F和B的反应是一氧化碳还原氧化铜得到铜和二氧化碳；反应②是二氧化碳和氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和水，炭和一氧化碳都具有还原性；C是二氧化碳，不能支持动物呼吸，F是一氧化碳，有毒性，C、F都会使小白鼠死亡，原理是不同的。答案：(1)CuOCuCO+CuOCu+CO2(2)CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O还原(3)不同高温====【知识链接】推断题中常见的“碳三角”和“钙三角”实验气体的发生与收集装置的综合探究1.发生装置的选择：(1)反应物是_____，且反应条件_________，则选用上图中甲装置。(2)反应物是___________，且反应条件___________，则选用上图中乙装置。固体需要加热固体和液体不需要加热2.收集装置的选择：(1)气体不易溶于水，且不与水反应，用_____法收集。(2)气体密度比空气大，用___________法收集。(3)气体密度比空气小，用___________法收集。排水向上排空气向下排空气【题组过关】1.(2016·衢州中考)正确进行实验操作，合理改进实验装置，是科学素养的重要方面。请回