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专题六碳及其化合物名师开悟—、碳的几种同素异形体金刚石石墨外形无色透明，正八面体形状的固体深灰色，有金属光泽，不透明，细磷片状固体特性天然存在的晕硬的物质，不导电最软的矿物之一，有良好的导电性，熔点高，有滑腻感用途刻划玻璃、钻探机的钻头、装饰品铅笔芯、电极、润滑剂2．无定形碳——木炭、活性炭、炭墨、焦炭。木炭和活性炭有吸附性。3、C60——碳单质家族新成员，为足球状，又名“足球烯”。例1：纳米材料被誉为21世纪最有前途的材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米(1纳米=10-9)的空心管，下列说法错误的是()。A．纳米碳管如果完全燃烧，生成物是二氧化碳B．纳米碳管是一种新型的化合物C．纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强D．纳米碳管在常温下化学性质稳定解答：选B应试策略虽然碳元素形成的单质很多，但由于它们都由碳元素组成的，故其化学性质相似，在常温下，性质稳定，随着温度升高，化学性质逐渐活泼，具有可燃性等，而单质碳的燃烧分为两种情况：(1)空气不足：C+O2点燃CO2(2)空气不足：2C+02点燃2Co解题关键在于能把学过的知识与题中内容有机地结合起来，做出正确的判断。考点精练1、商店出售的黑底橡胶运动鞋，其鞋底具有良好的耐磨性能，这是因为在橡胶中加入了一种耐磨的填料，这种填料是()。A．石墨粉B．活性炭C．木炭粉D．炭黑2、下列物质中可作干电池电极的是()。A．石墨B．金刚石C．干冰D．大理石3、以美国为首的北约军空袭南联盟的发电厂，使用了“石墨炸弹”．这种炸弹爆炸后撒落大量纤维状的石墨-1覆盖在发电厂的设备上，使设备短路而停电．石墨纤维能使设备短路的原因是。二、碳的氧化物1．C02(1)物理性质：无色无味能溶于水，密度比空气大。-78'C时，凝华成固态干冰。(2)化学性质：一般不具可燃性，也不能支持燃烧，不具还原性．无毒，但含量高可使人窒息而亡。(3)用途：可用于灭火，作致冷剂，常用于人工降雨，制汽水、啤酒等饮料，也可作为气体肥料，促进植物光合作用．(4)实验室制法：药品：石灰石(或大理石)，稀盐酸原理：CaCO3十2HCl：CaCl2十H2O十CO2↑收集：向上排空气法，不能用排水集气法．验满方法：用燃着的木条伸入瓶口，木条熄灭，说明气体已满．检验方法：能使澄清石灰水变浑浊。C02+Ca(OH)2=CaCO3↑+H202．CO(1)物理性质：无色无味难溶于水，密度比空气略小。(2)剧毒性：与血红蛋白结合，造成人体缺氧死亡．原理：氧化碳比氧气更易与血红蛋白结合，又不易分离，导致血红蛋白不能较好携带氧气，造成人体缺氧。(3)还原性：CO+CuO△Cu+CO2(4)可燃性：2C0+02点燃2C02(5)用途：作气体燃料及用于冶炼金属。例2：把由三种五色气体组成的混合气体，从A起依次通过下图所示的连续装置：A→→→→墙铁壁→各装置内的现象是：B内溶液变白色浑浊；D内有红色粉末生成；E内白色粉末变成蓝色；P内溶液变白色浑浊。根据上述现象，可以判断混合气体的组成为()A．CO２、H2、O２．B．CO、H2C．C0c、C0、O2D．C02、H2、CO解析：无色气体除惰性气体外，已学过的有H2、02、CO2、CO、H2。B反映了CO2存在的典型现象。由D推断混合气体中肯定有还原性的气体H2和CO中的一种或两种。由C、E推断D处除有cu生成外还有水生成，所以原混合物气中必有H：。由F说明有cO通过，此C02只能是在D处反应后生成的，而不是原有的CO。因原混合气体中的C02如过量，则n内溶液将由浑浊变成透明：CaC03+H20+Ca(HCO3)2。所以，还原CuO生成红色Cu和的气体必是CO。所以原混合气中为:C02、H2、CO。解答：选D例3、使H2和CO的混合气体3.2g与足量灼热的氧化铜充分反应，将所得气体充分干燥；使干燥后的气体全部通入过量的澄清石灰水中，测得最终所得溶液的质量比原澄清石灰水的质量减少5.6g，则原混合气体中H2和CO的质量比为（）A.1∶7B.1∶1C.1∶3D.1∶6解析：学生很容易误将5.6g当做二氧化碳的质量进行计算。注意题目中测得的是“最澄清石灰水浓硫酸灼热的氧化铜无水硫酸铜澄清石灰水BCDEF终所得溶液质量比原澄清石灰水减少了5.6g”。可用差量法进行简便计算：设CO2的质量为xCa(OH)2＋CO2====CaCO3↓＋H2O△m（反应前后溶液差量）44100100－44＝56x5.6g解得x＝4.4g再由CO2质量推出CO的质量，进而得出答案。答案：A例4、下图所示装置有多种用途，请回答下列问题：(1)证明CO中混有CO2，装置内应盛的药品是_______________。(2)若用排空气法收集H2时，气体应从装置的__________端通入(填A或B，下同)。若用排水法收集O2，瓶内先装满水，气体从__________端通入。若要用水将装置中的氧气排出来进行实验时，水应从__________端通入。解析：本题的设计意图是考查学生应用已有知识解决新问题的能力。由于题中所示的装置及用途，教材上没做专门介绍，所以，需要学生结合题意和学过的有关知识，分析探索，进行解答。不难推断：将气体由b到a通入时会出现以下几种情况：①瓶中加入液体时：气体由B通入液体会从A导出，由A通入气体会把瓶中的液体从B排出。②瓶中不加液体时：由B通入的气体会从A导出，由A通入的气体会从B导出。因此，向瓶中加入一定量的液体（不超过1／3容积），由B通入气体时，可进行洗气与检验操作（本题的证明CO中混有CO2的检验操作，应选用跟CO2反应生成白色沉淀且跟CO不反应的澄清石灰水）；向瓶中加满水，由A通入气体，能进行排水法收集气体；瓶中不加任何液体，由B通入气体可进行向上排空气法收集气体，由A通入气体可进行向下排空气法收集气体。答案：（1）澄清石灰水（2）AAB例5、“钻石恒久远，一颗永流传”这句广告词被美国《广告时代》评为20世纪的经典广告之一，该广告词能体现的钻石的性质是（）A．硬度大B．不能导电C．化学性质稳定D．熔点低解析：此题利用一条经典广告词，考查了学生对碳单质之一的金刚石性质的了解情况以及对语言文字的理解能力。该广告词主要体现了金刚石（俗称钻石）在常温下具有稳定的化学性质，在自然界（常温下）很难与其它物质发生化学反应，因此，其品质永不变。答案：C例6、下列区别CO和CO2气体最好的方法是（）A．用动物试验它们的毒性B．能否使带火星的木条复燃C．通入澄清的石灰水中D．观察它们在水中的溶解性解析：碳氧化物中的CO和CO2，它们组成元素相同，但由于分子构成不同，因此，它们性质差别很大。CO的性质：物理性质：密度小于空气、难溶于水。化学性质：可燃性、还原性、毒性。CO2的性质：物理性质：密度大于空气、能溶于水。化学性质：不可燃、不助燃、与碱反应、无毒等。从性质上看，区别两种气体的方法很多，但化学中区别物质的方法一般要求：操作简便安全，现象明显可靠，结论清晰无争议。结合题中选项，ABD的区别方法很显然不可靠，只有通入澄清石灰水后，CO2与溶质Ca(OH)2反应使其变浑浊，而CO则无任何现象。答案：C例7、世界都是一分为二的，认识世界、研究物质也是如此。⑴利用CO2_____________________、__________________________的性质可用于灭火。⑵当大气中CO2的含量升高时，对环境影响的后果是_________________。⑶科学研究表明，可通过下述反应，将工业尾气中的CO2转化为一种重要的化工原料X：CO2+4H2→X+2H2O，则X的化学式为_____________。解析：CO2是空气的成分之一，含碳物质完全燃烧都产生CO2，因此它是自然界普遍存在的一种物质。CO2的用途十分广泛，其中用作灭火剂是比较常见的。它的这一用途无疑离不开不支持燃烧，也不能燃烧的化学性质，同时不要忽略密度比空气大这一必要的物理性质，否则它不能覆盖在可燃物表面隔绝空气，达到灭火的目的。CO2在空气中的体积分数约为0.03％，这个含量非常重要，可以给自然界带来生机，但含量不能太高，否则给自然环境带来不良后果——温室效应。空气中CO2含量太高主要是人为因素造成的。题中介绍了一种转化CO2为重要化工原料的方法，同时又考查了学生对化学反应和质量守恒定律的理解与应用情况。CO2转化反应中产物X只要利用质量守恒定律内容即可确定。答案：（1）密度比空气的大不支持燃烧，也不能燃烧（2）温室效应（或全球气温上升）（3）CH4例8、近来科学家探明我国南海有巨大的可燃冰带，它是在海底低温高压下甲烷分子与水分子形成的晶体。关于可燃冰的下列说法正确是（）A.它是一种矿物燃料B.它的化学式可写为：H2OC.它的开采能解决能源问题，不需要再研究新能源D.由于甲烷无毒，不必关注开采造成的环境问题解析：这是一道信息给予题，解题时应将题中给予的信息与自己所学的知识联系思考。首先理解海底可燃冰这一信息，它实际是甲烷在特定条件下存在的另一形式，与天然气一样，是一种矿物燃料，主要成分是甲烷（CH4）。不管是可燃冰的开采利用，还是矿物燃料的开采利用，其产生的影响和最终结果与开采利用石油、煤炭等矿物能源一样。因此不能忽视它对环境的不良影响，也不能彻底解决人类面临的能源危机。答案：A例9、目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识正在日趋增强（下图是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力。请你回答：⑴有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）：______________________________________________。⑵用化学方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子________________________________________。⑶生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化。请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子：_____________________________________________________________________________________。⑷氢气具有热值高且________________________________________的特点，因此被认为是最清洁的燃料。解析：人类目前面临着能源危机，这是一个不争的事实，科学家为解决这一问题在不懈的努力，已探索出多种途径，包括开发核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能和氢能等新能源；合理利用化石（矿物）能源；研制节能产品；提高能源利用率等途径。该题通过内容的开放性，考查了学生学习能力和知识的全面性，以及利用所学知识解答问题的能力。解答（1）（2）两题不难，关键是解答（3）（4）两题需结合物理学知识。化学能转化为内能的例子一般常见的有碳燃烧、氢气燃烧等物质的燃烧过程；化学能转化为电能的例子，最常见的有汽车用的蓄电池、家用的干电池等。答案：（1）核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气、可燃冰等（至少答三种）（2）C+O2CO2（3）干电池（4）生成物是水，无污染例10、食物的主要营养素有蛋白质、糖类、维生素、无机盐、油脂、水等六大类。某品牌脱脂奶粉包装袋上标出的配料如下：①脱脂乳；②白砂糖；③乳酸亚铁；④维生素A；⑤维生素D等。请你写出：⑴该产品配料中属于营养素的有______________________(填编号，下同)。⑵配料中能产生能量的物质是_______________，人体缺铁会引起贫血，该奶粉中____________物质可以补充铁元素。⑶蛋白质是重要营养物质，处于生长发育的青少年需要量很大，除奶制品外，很多食物也能提供丰富的蛋白质，下列食物：a、大米；b、花生油；c、鱼；d、大豆；e、萝卜。能提供丰富蛋白质的食物有_______________。解析：人体要健康，需要许多营养物质，其中需要量大的有六类，就是题中提到的，被称之为六大营养素。这六大营养素在人类食物