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第六单元碳和碳的氧化物考点一碳的单质1.碳的单质:(1)存在形式:碳的单质有_______、_____和___等,由于它们的原子_________不同,导致它们在物理性质上存在很大差异。金刚石C60排列方式石墨(2)常见的几种单质。①金刚石、石墨与C60的物理性质和用途比较金刚石(C)石墨(C)C60结构模型色态_____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_____类别特征正八面体金属光泽足球无色金刚石(C)石墨(C)C60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、医学及生物等领域类别特征最硬最软②木炭和活性炭:木炭和活性炭具有_______,可以用作_______,除去食品和工业产品中的色素,消除异味和吸收有毒气体等。吸附性吸附剂【思考感悟】石墨与金刚石在一定条件下可以相互转化,两者之间的转化属于物理变化还是化学变化?提示:通过分析金刚石与石墨的结构,可以确定两者属于两种不同的物质,因此两者之间的转化属于化学变化。2.单质碳的化学性质:常温下,碳的化学性质_______,随着温度的升高,碳的活泼性大大增强。(1)可燃性。氧气充足时,反应的化学方程式为______________;氧气不足时,反应的化学方程式为______________。点燃====C+O2CO2点燃====2C+O22CO不活泼(2)还原性。①与CuO反应。②与CO2反应。化学方程式:_______________。黑色粉末中有红色固体生成澄清的石灰石变浑浊C+2CuOCO2↑+2Cu高温====CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O高温====CO2+C2CO(3)应用:用于_____工业。如焦炭把铁从铁的氧化物矿石中还原出来,化学方程式为_________________________。冶金高温====2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑考点二二氧化碳的制取1.工业制法:____________________。高温====CaCO3CO2↑+CaO2.实验室制取:(1)反应原理。_____________________________。(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。CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭向上排空气法伸入液面以下从长颈漏斗中排出正放考点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。①实验:熄灭蜡烛a.现象:_____的蜡烛先熄灭,_____的蜡烛后熄灭;b.结论:二氧化碳不能_____,也___________,密度比空气___。下面上面燃烧不支持燃烧大②实验:与水化合a.现象:紫色的石蕊溶液变___;b.结论:二氧化碳与水反应生成_____,反应的化学方程式为_________________。红碳酸CO2+H2O====H2CO3③实验:与澄清石灰水反应(常用于二氧化碳的检验)a.现象:澄清石灰水变_____;b.二氧化碳与澄清石灰水反应生成_______沉淀,反应的化学方程式为__________________________。浑浊碳酸钙Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O2.用途及对环境的影响:(1)用途。人工降雨灭火(2)对环境的影响——温室效应。①成因:大气中的二氧化碳增多,使全球变暖。能产生温室效应的气体有:_________、臭氧、甲烷、氟氯代烷等。②危害:导致两极的冰川融化,使海平面上升,土地沙漠化。③缓解措施:减少_________的使用;使用_____型能源;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考点四一氧化碳的性质和用途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:反应现象: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:毒性原理:CO与血液中的_________结合,使___________________________,造成生物体缺氧,甚至危及生命。蓝色点燃====2CO+O22CO2△====CO+CuOCu+CO2血红蛋白血红蛋白不能很好地与O2结合3.用途:(1)用作_____。(2)用于_________,如用CO冶炼生铁的化学方程式为_______________________。燃料冶炼金属高温====3CO+Fe2O32Fe+3CO2【易错微博】小博士答学生问问题1“一种元素只能组成一种单质”,这种说法是否正确?答:不正确。一种元素可组成不同单质,如碳元素可组成金刚石、石墨等。问题2实验室能否用浓盐酸或硫酸反应制取二氧化碳?答:不能。因浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢会使制得的二氧化碳不纯;不能用硫酸,是因为硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙,会覆盖在碳酸钙的表面,阻止反应的继续进行。问题3“为防止一氧化碳中毒,可在房间内放一盆水”,这种说法是否正确?为什么?答:不正确。一氧化碳难溶于水,故在房间内放一盆水,不能有效吸收一氧化碳,而应保持房间通风、透气。实验气体的发生装置与收集装置的综合探究1.气体发生装置:2.收集装置:3.问题探究:(1)选择气体的发生装置的依据是什么?图1中五套气体发生装置各自适用于什么条件下的反应?提示:一般根据反应条件(是否加热、加催化剂等)和反应物状态(固体和固体反应、固体和液体反应或液体和液体反应等)设计发生装置;若固+固气,可选用图1的A装置;若固+液气,可选用图B、C、D、E等装置。△(2)选择气体的收集装置的依据是什么?图2中A、B、C三套收集装置各自适用于收集具有什么特点的气体?提示:一般根据气体的水溶性和气体的密度设计收集装置。当气体密度大于空气时,可选用向上排空气法(装置A),如CO2、O2、SO2等气体的收集;若密度小于空气,则用向下排空气法(装置B),如H2、CH4等气体的收集;若气体难溶或不易溶于水,且不与水发生化学反应,则用排水法收集(装置C),如H2、CO、CH4、O2等气体的收集。(3)图2中D装置被称为“万能瓶”,若用该装置收集CO2气体,你认为要从哪端(填“a”或“b”)进气?若用排水法收集气体,应如何操作?提示:因CO2的密度比空气大,故应选用向上排空气法收集,若用D装置收集,气体应从a端进入;若用排水法收集气体,应在该装置中装满水,气体从b端进入。【典例】(2012·南京中考)请根据下列装置图,回答有关问题:(1)写出装置图中标号仪器的名称:a;b。(2)写出实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式,可选用的收集装置是(填字母)。某同学用碳酸钠粉末和稀盐酸反应来制取二氧化碳,为了较好地控制反应速率,可选用的发生装置是(填字母)。(3)写出实验室用A装置加热高锰酸钾固体制取氧气的化学方程式:。(4)你认为实验室制取气体时要注意的是:①选择适当的反应,包括和;②选择合适的;③需验证所制得的气体。【我的收获】(1)图中仪器分别是试管和集气瓶。(2)大理石和稀盐酸反应生成二氧化碳、水和氯化钙;二氧化碳的密度比空气大,故可用向上排空气法收集;C装置可以控制液体的滴加速率,从而达到控制反应速率的目的。(3)高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。(4)实验室制取气体时要注意选择适当的反应物和反应条件及实验装置等因素。答案:(1)试管集气瓶(2)CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑EC(3)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(4)①药品反应条件②实验装置△====【拓展延伸】实验室制取二氧化碳的药品选择及选择依据(1)药品的选择:实验室制取二氧化碳通常选用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应。①大理石(或石灰石)的主要成分是碳酸钙,是难溶性块状固体,与盐酸反应速率适中,价廉易得,便于气体收集;②实验室一般不用粉末状的碳酸钠或碳酸钙做反应物,是因为反应速率太快,不利于气体收集;③实验室不用浓盐酸做反应物,是因为浓盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体导致二氧化碳气体不纯;④实验室一般不用硫酸做反应物,是因为硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙,会覆盖在碳酸钙的表面,阻止反应进行。(2)选择药品的依据:有二氧化碳生成的反应不一定适用于实验室制取二氧化碳。实验室制取气体选择药品时,要考虑以下几个要素:①药品是否价廉易得;②反应速率是否有利于气体的收集;③反应是否有利于环境保护,无有毒、污染物产生;④反应装置是否简单、操作简便等。要点一正确理解碳单质的性质及用途1.碳单质的物理性质及用途:(1)结构决定性质。由于碳原子的排列方式不同,因而不同的碳单质物理性质有很大差异,如金刚石是天然存在的最硬的物质,而石墨是最软的矿物质之一。(2)性质决定用途。不同的碳单质由于性质不尽相同,因而用途不同。如金刚石常用于制玻璃刀,石墨常用作电极,焦炭常用作燃料和炼铁用的还原剂,活性炭常用作吸附剂,木炭常用作燃料等。2.碳单质的化学性质:常温下,碳的化学性质很稳定,高温下,碳能够与很多物质(如Fe2O3、CO2等)发生反应。角度1结合生产、生活实际及新科技知识,考查碳单质的物理性质、用途【典例1】(2013·十堰中考)有关碳元素形成的几种物质,以下说法错误的是()A.C60是一种新型化合物B.金刚石是天然最硬的物质C.石墨具有优良的导电性D.活性炭可以除去冰箱中的异味【我的答案】选A。本题考查考生对碳的理解。C60是一种新型化合物是错误的,C60是只由一种元素组成的物质,是单质。角度2以实验题、探究题等形式考查碳的化学性质【典例2】(2013·德州中考)对于化学反应,我们不但要考虑加入的试剂,还要考虑环境中的其他物质对化学反应的影响。在“木炭还原氧化铜”的实验中(如图),你认为试管A中的物质除木炭与氧化铜外,还存在_________________________。(1)根据你所学知识猜测:试管A中,除C、CuO外,还可能有物质(写化学式,下同)参与反应。除木炭可以还原氧化铜外,经反应生成的也可以还原氧化铜。写出相应的化学方程式。要排除环境对该反应的影响,你认为应采取何种措施?___________________________________________________。(2)请你推测,进入试管B的气体,除二氧化碳外,还可能有。要想使进入试管B中的二氧化碳全部被吸收,应采取什么措施?__________________________________________________________________________________________________________。【我的收获】由于试管内有空气,其中的氧气在较高的温度下会与碳发生反应生成一氧化碳,且一氧化碳具有还原性,也能与氧化铜发生反应;将试管内的空气抽出或通入保护气体,便可消除这种影响;由于氢氧化钙微溶于水,因此用澄清石灰水难以将反应生成的二氧化碳完全吸收,而氢氧化钠易溶于水,故可换用较浓的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳。答案:空气(1)O2COCO+CuOCu+CO2抽成真空(或充入氮气等保护气体)(2)氧气(或空气、氮气、一氧化碳)将澄清石灰水换成较浓的氢氧化钠溶液(或将试管换成大烧杯、广口瓶;增加澄清石灰水的量)△====【拓展延伸】C、CO还原氧化铜实验的对比装置AB还原剂CCO现象黑色的粉末变成红色;澄清的石灰水变浑浊黑色的粉末变成红色;澄清的石灰水变浑浊反应的方程式C+2CuO2Cu+CO2↑CO+CuOCu+CO2反应类型置换反应,氧化还原反应氧化还原反应