第六单元《碳和碳的氧化物》知识点总结

第六单元 碳和碳的氧化物 知识总结
课题一 金刚石、石墨、C60 一、碳的几种单质
1. 金刚石（C ）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。

2. 石墨（C ）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。

可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的电刷等。

注意：铅笔不含铅，是石墨和黏土混合而成的混合物。

3. C 60 是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。

4.无定形碳：焦炭、木炭、活性炭、炭黑等，由石墨的微小晶体和少量杂质构成。

活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，将一些气体或色素吸附在其表面，所以有强烈的吸附性，不是与物质发生化学反应，属于物理性质。

可用于：制糖工业、防毒面具里的滤毒罐。

金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。

CO 和CO 2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。

二、 单质碳的化学性质:
单质碳的物理性质各异, 而各种单质碳的化学性质却完全相同 !
1. 4个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常温下碳的化学性质比较稳定。

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档案材料一般用碳素墨水书写； 古代书画历经百年也安然无恙；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。

2. 碳具有可燃性：
C+O 2CO 2（充分燃烧） 2C+O 22CO （不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。

3. 碳具有还原性： 可用于冶金工业。

2O 3+3C 4Fe+3CO 2↑
木炭还原氧化铜的实验（见右图） 【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO 2↑
⏹反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。

⏹在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。

⏹配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。

⏹实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。

第二节二氧化碳制取的研究
一、实验室制取二氧化碳
1.原料：大理石或石灰石、稀盐酸。

◆不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍
反应的继续进行。

◆不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气
体而不纯。

◆不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：反应速率太快，不容易控制
和收集，且成本较高。

2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
3.发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置
（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）
4.收集装置：向上排空气法收集气体的装置
（原因：二氧化碳能溶于水，也能与水反应，且密度比空气密度大）气体密度与空气密度大小比较的简单方法：如果气体相对分子质量大于29，则其密度比
空气大，否则比空气小。

5.检查装置的气密性：先用止水夹夹住导气管，再从长颈漏斗中加水，当水没过下端管口
后，若水面不下降，则表明不漏气。

6.验满：把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，证明已经收集满了。

7.检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，证明收集的气体是二氧化碳。

二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO 3CaO+CO2↑
第三节一氧化碳和二氧化碳
一、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：
⏹无色无味，常温常压下为气体。

⏹一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

【实验操作】如右图（1），将CO2
【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。

【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。

【实验结论】①
一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；
②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

⏹二氧化碳能溶于水。

【实验操作】如右上图（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。

【实验现象】瓶体变瘪。

【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。

【实验结论】二氧化碳能溶于水。

二、二氧化碳的化学性质
1.一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。

2.二氧化碳能与水反应生成碳酸。

【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。

第一朵纸花喷上稀醋酸，第二朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸花喷上水之后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。

然后将第四朵纸花取出，小心烘烤，观察现象。

【实验现象】①第一朵小花变红；②第二朵小花不变色；③第三朵小花不变色；④第四朵小花变红；⑤第四朵小花被烘烤后由红色变成紫色。

【实验分析】①醋酸能使紫色小花变红，说明酸（溶液）可以使紫色石蕊变红；②水不能使紫色石蕊变红；③二氧化碳不能使紫色石蕊变红；④二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红；⑤说明碳酸被分解了。

（1）（2）
【化学方程式】CO2 + H2O=H2CO3 和H2CO3 = H2O+CO2↑
3.二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 该反应可鉴定二氧化碳气体。

4.二氧化碳不能供给呼吸。

（注意：二氧化碳没有毒性）
5.二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：CO2+C2CO 该反应是吸热反应
（CO2—氧化剂，C—还原剂）；该反应也可将二氧化碳变为一氧化碳。

三、二氧化碳的用途
1.灭火（既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质）
原因：①二氧化碳的密度比空气大；
②一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。

灭火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
2.干冰：干冰升华吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨、制冷剂、舞台云雾。

3.光合作用：作气体肥料，可以提高农作物的产量。

四、二氧化碳对环境的影响：造成温室效应
【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。

第二课时：一氧化碳
一、一氧化碳的物理性质：
无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。

二、一氧化碳的化学性质：
1.一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2
【燃烧的现象】①发出蓝色火焰；②放热；③生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。

煤炉从上至下，常发生的三个反应：2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2
2.一氧化碳具有还原性CO+CuO Cu+CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3.一氧化碳具有毒性。

原因：一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧。

注意：由于一氧化碳难溶于水，因此在室内摆放一盆水无法预防煤气中毒。

四、一氧化碳的用途：
1. 可燃性：作气体燃料
2. 还原性：冶炼金属（3CO+Fe 2O 3 2Fe+3CO 2、CO+CuO Cu+CO 2）。

（1）一氧化碳还原氧化铜的实验：
实验操作：
① 先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；
② 点燃酒精灯；
③ 熄灭酒精灯；
④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。

实验现象： 黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。

注意事项：
① 检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。

② 实验开始时先通CO 的目的：排净装置内的空气，防止CO 与空气混合加热引起爆炸。

③ 实验完毕后继续通入CO 的目的： 防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O 2 2CuO ）。

④ 因为CO 污染空气，所以尾气中的CO 气体要经过处理。

可将尾气点燃
⑤ 澄清石灰水的作用：① 证明反应生成二氧化碳； ② 除去装置内的二氧化碳。

（2）一氧化碳还原氧化铁的实验
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥ 下的酒精灯要换成酒精喷灯）
【实验现象】 红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。

【工业铁的冶炼】
◆ 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
◆ 原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

C + O 2 ===== CO 2 C + CO 2 2CO 3CO + Fe 2O 3 2Fe + 3CO 2
五、 三大还原剂：H 2、C 、CO —— 共同性质：可燃性、还原性。

六、 碳燃烧产物的判断
高温 ==△
=== △ === 高温 ===高温 === 点燃
一．实验室制取二氧化碳步骤
一检、二装、三注入、四收集
二. 正确制取二氧化碳的装置图错误制取二氧化碳的装置图
三.验证二氧化碳的物理性质（阶梯蜡烛实验）
实验器材：烧杯、阶梯蜡烛
实验药品：收集到的一集气瓶二氧化碳
实验步骤：1.用火柴引燃放在烧杯中的阶梯式蜡烛；
2.将集气瓶口的盖玻片移开，顺着烧杯口将集气瓶倾斜，使二氧化碳气体进入烧
杯。

实验现象：当集气瓶中的二氧化碳气体慢慢倾倒于烧杯中时，其中的蜡烛由下而上逐渐熄灭。

现象分析：由于第一次从烧杯有蜡烛的一面倾倒二氧化碳气体，所以上面的蜡烛先熄灭，下
面的蜡烛后熄灭。

实验结论：1.二氧化碳一般不支持燃烧和呼吸；2. 二氧化碳不可燃；3.二氧化碳的密度比空
气大。

四、验证二氧化碳的化学性质（1）
实验药品：收集到的一集气瓶二氧化碳、澄清石灰水
实验步骤：将二氧化碳通入澄清石灰水中，观察现象。

实验现象：二氧化碳与澄清石灰水（即氢氧化钙）反应，产生白色沉淀。

实验结论：文字表达式：二氧化碳（CO2） + 氢氧化钙[Ca(OH)2] —→碳酸钙（CaCO3） + 水（H2O）
验证二氧化碳的化学性质（2）
实验药品：一集气瓶二氧化碳、紫色石蕊试液
实验步骤：将二氧化碳通入含有紫色石蕊试液的水中，观察现象。

实验现象：石蕊试液从原来的紫色变成红色。

实验结论：二氧化碳与水发生了反应生成了一种酸性物质，
文字表达式：二氧化碳（CO2）+水（H2O）—→碳酸（H2CO3）
验证二氧化碳的化学性质（3）
实验器材：变成红色的石蕊试液、酒精灯、试管、试管夹
实验步骤：将变成红色的石蕊试液倒入试管，用酒精灯加热，观察现象。

实验现象：石蕊试液重新变成紫色。

实验结论：该酸性物质不稳定，受热容易分解。

文字表达式：碳酸（H2CO3）加热——→二氧化碳（CO2）+水（H2O）
例题：如图是实验室制取二氧化碳并检验其性质的装置.
（1）图中有一处明显的错误，是________________________________.
（2）装置A中物质的名称是___________ 和______________________.
（3）装置B用来证明二氧化碳与水的反应，B中应装入的溶液是______________________，实验现象是_________________________________.
（4）装置C中盛有澄清的石灰水，通入二氧化碳的实验现象是_____________________，反应的化学方程式是_____________________.
（5）在装置D中，___________（填“上层”或“下层”）蜡烛先熄灭，说明二氧化碳具有___________，___________且_________的性质，因此可以用二氧化碳来___________ .。