九年级化学(科粤版)上精品学案：5.2组成燃料的主要元素——碳

5.2 组成燃料的主要元素——碳

1．了解金刚石、石墨、C60的物理性质及主要用途，明确物质的性质与用途的关系。

2．认识碳的燃烧及其产物。

3．了解CO的性质，理解碳与一些含碳化合物的相互转变关系。

1．碳有哪些单质

金刚石和石墨都是由碳元素组成的，为什么它们从外观上差别那么大呢？它们各有什么特性？

(1)金刚石、石墨

削下一些铅笔芯粉末，

手拿铅笔芯在酒精灯火焰上加热，

变化

按图所示，将一根铅笔芯或石墨电极连接在

电路中，接通电源后，观察灯泡是否发亮

石墨：质地软，有滑腻感，能导热、导电

哇！物理性质差别真的很大！真是太奇怪了！

②物理性质和用途对比

60

式不同(如下图所示)，产生了不相同的物理性质。

【例1—1】“轻轨列车”是近年来又一新兴的交通工具，该车以电为动力、具有无污染的优点。当轻轨列车开动时，在轻轨列车顶上的导电杆跟架空电线的接触点处分别装上一块石墨制成的滑块(如下图所示)，以保证行驶时供电。为什么要选用石墨来制滑块？

解析：高速摩擦会产生高温以电为动力

↓↓

润滑、耐高温导电性

↓↓

石墨

↑

润滑、耐高温、具有导电性

答案：石墨具有润滑、耐高温、良好的导电性的性质。

(2)无定形碳

我们经常用到的木炭、活性炭也是碳的单质吗？

木炭、活性炭、焦炭、炭黑等都是由石墨的细小晶体与少量杂质形成的，被称为“无定形碳”，属于混合物。

②吸附作用：气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的作用。

比木炭更强。木炭、活性炭等的吸附过程都属于物理变化。由木材获得活性炭的流程如下：

【例1—2】如下图所示，瓶中盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里放几小块烘烤过的木炭。一段时间后，打开止水夹观察到红棕色________(填“变深”“消失”或“不变”)，瓶内气压________(填“增大”“不变”或“减小”)；漏斗中液面______(填“上升”“下降”或“不变”)。其原因为：活性炭具有________作用，使瓶中气体压强________外界大

气压。

解析：木炭具有吸附作用。红棕色二氧化氮气体被木炭吸附后红棕色消失，瓶内气压明显降低，打开止水夹，在大气压的作用下漏斗中液面上升。

答案：消失 减小 上升 吸附 小于 2．单质碳的化学性质

常温下，化学性质很不活泼；温度升高，活动性大大增强，高温下，碳能与许多物质起反应。

(1)常温下，单质碳的化学性质比较稳定

古代字画

我国古代用墨写的字、绘的画历经数百年乃至数千年为什么不褪色？ 常温下，单质碳化比较稳定，不易跟其他物质发生化学反应。

【例2—1】全球钻石大鳄南非戴比尔斯珠宝公司“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：本题通过一则经典的广告词，从化学的角度考查了金刚石的特性。这样的取材，拉近了科学与生活的距离。

答案：C

(2)高温下，单质碳的化学性质比较活泼，能与许多物质起反应 ①碳与氧气的反应——可燃性

氧气充足，碳完全燃烧生成二氧化碳：

C ＋O 2=====点燃

CO 2(热值为32.8 kJ·g －1

)

氧气不充足，碳不完全燃烧生成一氧化碳：

2C ＋O 2=====点燃

2CO(热值为9.2 kJ·g －1

，只有完全燃烧热值的1/3.6) ②碳与二氧化碳的反应——还原性

高温条件下，炽热的木炭可使二氧化碳转变成一氧化碳。 C ＋CO 2=====高温2CO(吸热)

(1)常温下，单质碳的化学性质很不活泼。 (2)高温下，单质碳的化学性质比较活泼： ①可燃性C ＋O 2=====点燃

CO 2(氧气充足)； 2C ＋O 2=====点燃

2CO(氧气不充足)

②还原性C ＋CO 2=====高温

2CO 。

【例2—2】有关碳的化学性质的叙述错误的是( )。 A ．碳和氧气反应时，产物可以是CO 2也可以是CO B ．碳和氧气的反应无论产物是什么，都是吸热反应 C ．碳和氧气的反应无论产物是什么，都是放热反应 D ．灼热的碳能还原二氧化碳

解析：碳和氧气反应时，氧气充足产物是CO 2，氧气不充足产物是CO ；燃烧都放出热量；高温时碳能还原二氧化碳生成一氧化碳。所以A 、C 、D 都是正确的。B 是错误的。

答案：B

3．一氧化碳的性质

(1)物理性质：一氧化碳是无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气的小。 (2)特性：有毒。

血液中血红蛋白与一氧化碳的结合能力比与氧的结合能力要强200多倍，而且，血红蛋白与氧的分离速度却很慢。所以，人一旦吸入一氧化碳，氧便失去了与血红蛋白结合的机会，使组织细胞无法从血液中获得足够的氧气，造成人体缺氧，严重时危及生命。

一氧化碳能燃烧：2CO ＋O 2=====2CO 2；使用一氧化碳时，一定要检验其纯度。 观察煤炉里煤的燃烧(如下图所示)：

煤炉里煤层上方的蓝色火焰，就是一氧化碳燃烧产生的。

【例3】下图是煤在煤炉中燃烧的剖面示意图。请完成下列问题：

(1)写出炉膛内A 段发生反应产生蓝色火焰的化学方程式：________________； (2)写出炉膛内B 段可能发生的反应的化学方程式：________________；

(3)封闭不严的煤炉在缓慢燃烧过程中产生大量的剧毒气体CO ，请制订出对这种煤炉的防毒措施：________________。

解析：(1)煤炉里煤层上方的蓝色火焰，就是一氧化碳在燃烧产生的。(2)炉膛内B 段：最底层氧气充足，煤能完全燃烧，发生的反应是C ＋O 2=====点燃

CO 2；中、上层氧气不充足，煤不能完全燃烧，发生的反应是2C ＋O 2=====点燃

2CO ；而下部反应生成的CO 2通过中、上层炽热的煤炭发生反应C ＋CO 2=====高温

2CO 。(3)封闭不严的煤炉在缓慢燃烧过程中产生大量的剧毒气体CO ，可采用二次进风到煤炉内的上层部位，使CO 燃烧，也可安装烟囱引出室外(合理方法均可)。 答案：(1)2CO ＋O 2=====点燃

2CO 2 (2)2C ＋O 2=====点燃

2CO C ＋O 2=====点燃

CO 2 C ＋CO 2=====高温

2CO (3)改变炉体结构，采用二次进风(或安装烟囱或打开窗户通风。合理答案均可)