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第六单元碳和碳的氧化物考点一考点二考点三考点四碳单质1.碳单质的物理性质和用途金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质,其中金刚石和石墨由碳原子直接构成,C60由C60分子构成;每个C60分子由60个碳原子构成。由于碳原子排列方式不同,因此金刚石、石墨、C60的物理性质差异很大。考点一考点二考点三考点四(1)金刚石、石墨、C60的比较碳单质金刚石石墨碳60化学式CCC60结构立体网状平面层状足球状物理性质无色透明、正八面体形状的固体;硬度大深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体;质软;导电性好—用途用于裁玻璃、切割大理石、加工金属,制钻探机钻头等用于制铅笔芯、干电池的电极等用于超导、催化、材料、医学及生物等领域考点一考点二考点三考点四(2)几种常见的炭①木炭:具有疏松多孔的结构,因此具有吸附性,常用于吸附色素和有异味的物质。②活性炭:吸附能力比木炭强,常用于防毒面具中吸附毒气,制糖工业中脱色、净水及吸附装修产生的有害气体等。考点一考点二考点三考点四2.碳单质的化学性质(1)稳定性:常温下,碳单质的化学性质不活泼。用途:古代用墨书写或绘制的字画能保存很长时间不褪色;填写档案资料要用碳素墨水。(2)可燃性:与氧气反应。充分燃烧(氧气充足),化学方程式:C+O2CO2;不充分燃烧(氧气不充足),化学方程式:2C+O22CO。用途:作燃料考点一考点二考点三考点四(3)还原性:与一些氧化物反应。①还原氧化铜,化学方程式:C+2CuO2Cu+CO2↑。②还原氧化铁,化学方程式:3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑。③还原二氧化碳,化学方程式:C+CO22CO。用途:冶金工业。考点一考点二考点三考点四3.实验:木炭还原氧化铜实验装置:反应原理:C+2CuO2Cu+CO2↑,属于置换反应。实验现象:黑色粉末逐渐变成红色,澄清石灰水变浑浊。考点一考点二考点三考点四考点一考点二考点三考点四二氧化碳的制取1.二氧化碳的工业制法煅烧石灰石:CaCO3CaO+CO2↑。考点一考点二考点三考点四药品石灰石(或大理石)、稀盐酸反应原理CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑制取装置收集常用向上排空气法,因为CO2密度比空气大且能溶于水检验将制得的气体通入澄清石灰水,如变浑浊,则证明是二氧化碳验满将点燃的木条放在集气瓶口,木条熄灭,证明二氧化碳已集满存放正放在桌面上2.二氧化碳的实验室制取考点一考点二考点三考点四考点一考点二考点三考点四二氧化碳和一氧化碳1.二氧化碳和一氧化碳的性质比较CO2和CO是两种碳的氧化物,但由于它们的分子构成不同,即1个CO2分子比1个CO分子多一个氧原子,使得它们性质有很大的不同。二氧化碳(CO2)一氧化碳(CO)物理性质颜色、状态、气味无色、无味的气体无色、无味的气体密度密度比空气大密度比空气略小溶解性能溶于水难溶于水考点一考点二考点三考点四二氧化碳(CO2)一氧化碳(CO)化学性质可燃性不能燃烧,一般情况下不支持燃烧有可燃性2CO+O22CO2还原性不具有还原性,而具有氧化性具有还原性CO+CuOCu+CO2与水反应二氧化碳与水反应:CO2+H2OH2CO3碳酸不稳定,易分解:H2CO3H2O+CO2↑常温下不与水反应与石灰水反应能与澄清石灰水反应:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O不与澄清石灰水反应毒性无毒,但不能供给呼吸有毒考点一考点二考点三考点四二氧化碳(CO2)一氧化碳(CO)用途①灭火;②工业原料;③干冰可作制冷剂;④气体肥料燃料、冶炼金属考点一考点二考点三考点四2.二氧化碳和一氧化碳的转化COCO2对应的化学方程式为2CO+O22CO2;C+CO22CO。考点一考点二考点三考点四3.实验:CO还原氧化铜实验装置:实验原理:CO+CuOCu+CO2实验现象:①玻璃管A中黑色粉末逐渐变红;②试管B中澄清石灰水变浑浊;③尾气燃烧产生蓝色火焰。考点一考点二考点三考点四注意事项:①实验开始先通入一氧化碳,再点燃酒精灯加热氧化铜,目的是将玻璃管内的空气完全排尽,防止加热时发生爆炸;实验结束时,先停止加热,继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却,目的是防止灼热的铜再被氧化。(简记为:CO早来晚走)②实验需进行尾气处理(点燃或用气球收集等),目的是防止CO污染空气。考点一考点二考点三考点四4.自然界中二氧化碳的循环(1)二氧化碳的生成和消耗。①产生途径:人和动植物的呼吸,化石燃料的燃烧等。②消耗途径:绿色植物的光合作用;海水溶解等。(2)大气中二氧化碳含量的变化对环境的影响。大气中二氧化碳或某些其他气体的含量增加会导致“温室效应”,从而导致全球变暖,使两极冰川融化,海平面上升,淹没部分沿海城市。(3)能产生温室效应的气体除二氧化碳外,还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烷(氟利昂)等。考点一考点二考点三考点四5.CO2与CO的鉴别鉴别方法现象与结论用燃烧的木条使木条立即熄灭的是CO2,被点燃的是CO通入澄清石灰水使石灰水变浑浊的是CO2,无明显变化的是CO通入紫色石蕊溶液使溶液变红的是CO2,不使石蕊变色的是CO通过灼热的氧化铜使黑色粉末变红的是CO,无明显变化的是CO2考点一考点二考点三考点四6.CO2与CO的除杂物质(杂质)除杂方法反应原理CO2(CO)通过足量灼热的氧化铜CO+CuOCu+CO2CO(CO2)通过足量氢氧化钠溶液2NaOH+CO2Na2CO3+H2O通过足量灼热的碳粉C+CO22CO考点一考点二考点三考点四考点一考点二考点三考点四二氧化碳对生活和环境的影响低碳生活所谓“低碳”,就是较低的二氧化碳排放。倡导“低碳”生活,就要努力减少二氧化碳的排放。考法1考法2考法3考法1碳和碳的化合物的性质典例1(2018·湖北十堰)下列有关碳和碳的化合物说法错误的是()A.金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的单质B.在加热或高温的条件下,CO能与许多金属氧化物反应C.二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红,说明二氧化碳具有酸性D.水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼答案C解析金刚石、石墨、C60都是碳元素组成的单质,故A说法正确;CO具有还原性,在加热或高温的条件下,CO能与许多金属氧化物反应,故B说法正确;二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红,是由于二氧化碳能与水化合生成碳酸,不能说明二氧化碳具有酸性,故C说法错误;水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼,故D说法正确。考法1考法2考法3考法2木炭还原氧化铜的实验及相关计算典例2(2018·黑龙江绥化)如图为木炭还原氧化铜的实验装置。请回答下列问题。(1)试管A中发生反应的化学方程式是。(2)酒精灯加网罩的作用是。(3)实验中,试管B中发生反应的化学方程式是。(4)若要使80g氧化铜完全被还原,试管A中实际加入的碳的质量应6g。(选填“”“”或“=”)考法1考法2考法3答案(1)2CuO+C2Cu+CO2↑(2)集中火焰,提高温度(3)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O(4)解析(1)在高温条件下,碳能还原氧化铜生成铜和二氧化碳,所以试管A中发生反应的化学方程式是2CuO+C2Cu+CO2↑。(2)在实验时,给酒精灯加网罩的作用是集中火焰,提高温度。(3)二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,所以实验中,试管B中发生反应的化学方程式是CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。(4)若要使80g氧化铜完全被还原,由于碳能与氧气等反应,试管A中实际加入的碳的质量应大于6g。方法点拨本题考查木炭还原氧化铜的实验及二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质,要求熟练掌握。考法1考法2考法3考法3一氧化碳还原性的实验典例3甲同学设计了如下实验装置验证一氧化碳的部分性质并验证反应产物。实验时,在点燃B处酒精灯之前先通入一氧化碳排出装置中的空气,然后继续实验。考法1考法2考法3(1)B中反应的化学方程式是,该反应的还原剂是。(2)实验过程中,C中的现象是,D处点燃的目的是。(3)下列对该实验的分析正确的是(选填编号)。a.实验结束时应先熄灭B处酒精灯b.C中增加的质量与B中固体减少的质量相等c.反应结束后继续通入一氧化碳的目的是防止铜被氧化(4)甲同学认为A装置用于证明一氧化碳不能和澄清石灰水反应,乙同学认为省略A可达到同样的目的,理由是。答案(1)CO+CuOCu+CO2CO(2)澄清石灰水变浑浊防止有毒气体CO逸散到空气中污染环境(3)ac(4)为了排尽装置中的空气,反应前已通入一段时间的CO考法1考法2考法3解析(1)在反应CO+CuOCu+CO2中,CO作还原剂,CuO作氧化剂。(2)气体经B后生成二氧化碳气体,所以C中澄清石灰水变浑浊。由于尾气中含有CO气体,会造成环境污染,因此,尾气应采用点燃等方法处理。(3)在此实验中为了防止生成的铜被氧化,在反应结束后应先撤B处的酒精灯,继续通一段时间CO,直至试管冷却;根据反应的化学方程式可知,固体减少的是CuO中氧的质量,而不是二氧化碳的质量,所以C中增加的质量不等于B中固体减少的质量。(4)为了排尽装置中的空气,反应前已通入一段时间的CO,所以省略A可达到同样的目的。方法点拨解答本题的关键是理解实验的设计步骤及设计原因,知道一氧化碳的性质及用途。考法·必研突破