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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C60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C＋O2=====点燃CO22C＋O2=====点燃2COC＋2CuO=====高温2Cu＋CO2↑黑红使澄清石灰水变浑浊3C＋2Fe2O3=====高温3CO2↑＋4FeC＋CO2=====高温2CO【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CO2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CO2和水反应生成酸，使紫色石蕊溶液变色变酸不变水不变CO2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H2CO3===H2O＋CO2↑(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：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O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CO2(CO)通过足量灼热的氧化铜CO(CO2)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、CO2的相互转化相关化学方程式：①________________________；②________________________；③________________________；④________________________。C＋O2=====点燃CO22C＋O2=====点燃2CO2CO＋O2=====点燃2CO2CO2＋C=====高温2CO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CO2，化学方程式为________________________________。2.二氧化碳的实验室制取(详见实验突破)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑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)CO2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,________CCuOCaCO3HClCaCl2COCO2Na2CO32.化学方程式书写①2C＋O2(不充足)=====点燃2CO②C＋O2(充足)=====点燃CO2(或C＋2CuO=====高温2Cu＋CO2↑)③CO2＋C=====高温2CO④2CO＋O2=====点燃2CO2(或CO＋CuO=====△Cu＋CO2)⑤CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O⑥CaCO3=====高温CaO＋CO2↑(或CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑)⑦CO2＋H2O===H2CO3⑧H2CO3===H2O＋CO2↑⑨C2H5OH＋3O2=====点燃2CO2＋3H2O⑩CH4＋2O2=====点燃CO2＋2H2O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.①②③B.②③④C.①②④D.①②⑤C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CO2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A2.(2017杭州改编)小金通过图示装置验证CO2能与NaOH发生化学反应。推注射器活塞向充满CO2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CaCl2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)。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑3.实验装置(1)发生装置：制取少量CO2的发生装置选择图A装置；制取较多CO2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：CO2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CO2。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CO2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CO2进行净化：除去CO2中的HCl，应用饱和NaHCO3溶液，然后再用浓硫酸干燥，得到干燥、纯净的CO2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？2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑(或CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等合理即可)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CO2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H2和NaAlO2，该化学方程式为_______________________________________________。CO2与NaOH溶液反应，使得罐内气体减少，压强减小2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑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CO2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CO2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)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑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。①A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CO2，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)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑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