单质碳的化学性质

北京四中

知识要点：

1．了解单质碳在常温下的化学稳定性和升高温度时的化学活动性。

2．了解碳的各种单质的物理性质差异虽然很大，却具有相同的化学性质。

3．通过实验和对实验现象的观察分析，掌握单质碳的可燃性和还原性。

知识的重点和难点：

1．重点：碳单质的可燃性和还原性。

2．难点：碳单质与氧化铜、二氧化碳发生的化学反应。

知识详解：

单质碳的化学性质

1．常温下碳的化学性质稳定：

单质碳在常温下化学性质不活泼，在日光照射下或跟空气、水接触一般都不反应。

利用碳在常温下的稳定性，古人用墨来书写的字、画可保存很久而不褪色。

2．单质碳在点燃或高温下，化学活动性大大增强，能够跟许多物质起反应

（1）碳与氧气的反应（可燃性）

CO俗称“煤气”，有剧毒。生活中烧煤取暖时，若燃烧不充分就会生成CO，使人中毒。

（2）碳跟某些氧化物的反应（还原性）

木炭粉还原氧化铜现象：黑色粉末逐渐变红，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。

上述反应都是氧化物中的氧被夺去的反应，氧化物都发生了还原反应。单质碳具有还原性，可做还原剂。但还原反应不属于四大基本反应类型。

（3）化学反应中吸热现象和放热现象

化学反应常伴随吸热或放热等现象，放热的反应可称为放热反应，吸热的反应可称为吸热反应。

例如：

，此反应为吸热反应；

而、

等均为放热反应。

（4）单质碳与氢气的化学性质比较

碳和氢气化学性质不同之处：

①它们的化学活泼性不同，氢气比碳活泼，在一定条件下氢气一般比碳容易反应；

②化合价不同，在通常状况下氢元素表现+1价而碳元素表现+4价；

③碳有可变化合价，所以燃烧充分或不充分时有两种氧化物。

（5）木片和木炭燃烧的比较

木片：易点燃，燃烧时有火苗，冒黑烟。

木炭：不易点燃，燃烧无火苗（或有蓝色火焰）。

木炭与木片燃烧时现象不同，主要是因为木炭在点燃前已经把内部的水分及易挥发的可燃性物质（油脂、烃类等）处理掉了。所以在燃烧时只是发红，不冒烟。有时看到木炭燃烧时有蓝色火焰是因为红热的炭与CO2相遇产生CO，而CO燃烧是蓝色的火焰。

[典例剖析]

例1．关于碳的化学性质，叙述正确的是()

A．碳的化学性质不活泼

B．碳具有还原性，炽热的炭能使CO2还原成CO

C．碳在氧气中充分燃烧是放热现象，不充分燃烧是吸热现象

D．碳能在较高温度下夺取某些含氧化合物里的氧

[分析]

碳在常温下化学性质不活泼，而在高温时比较活泼，不能不指明条件就说碳的化学性质活泼与否。碳在较高的温度下能夺取某些含氧化合物里的氧，使其他的元素还原，还能使CO2还原成CO，所以B、D正确。无论碳在氧气中燃烧是否充分，都是放热反应。

答案：B、D

例2．由下面的实验现象可知，黑色粉末可能是()

A．CuO和C

B．Fe和CuO

C．Mn和CuO

D．Fe和C

[分析]

此题属推断题，关键是找到解题的突破口，突破口一般应根据物质变化的特征现象去选择，

此题的突破口是，因为使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳的特性，由此说明这种无色气体是CO2，找到突破口后再依次进行，步步推进，直至解题完毕，黑色粉末在高温下生成红色粉末和二氧化碳，根据质量守恒定律，黑色粉末的组成中一定含碳元素，由此排除B、C两项，再结合A、D两项由生成红色粉末推断生成的应是铜而不能是铁(铁是银白色)。

答案：A

例3．在密闭容器中盛有6g碳和12g氧气，加热使它们充分反应后，最后容器里的气体应该是()

A．CO2

B．CO

C．CO2和CO

D．CO2和O2

[分析]

本题考查的重点是碳和氧气在不同的质量比时所得的产物不同，即氧气是否充足。

可能发生的反应有：

所以容器中气体可能有四种情况：

(1)O2过量，反应完全后，容器内剩余的气体是CO2和O2的混合气体，这时碳与氧气的质量

比应小于3∶8；

(2)氧气刚好与碳完全反应生成二氧化碳，容器中剩余气体只有二氧化碳气体，这时碳与氧气质量比应恰好等于3∶8；

(3)O2的量不足，只与碳反应生成一氧化碳气体，容器中剩余气体为一氧化碳，这时碳与氧气的质量比应大于或等于3∶4；

(4)当碳与氧气质量比在3∶8和3∶4之间时，碳和氧气反应就会生成一氧化碳和二氧化碳的混合气体。

本题中碳和氧气的质量比为1∶2，在3∶8和3∶4之间，所以最后容器中剩余气体是一氧化碳和二氧化碳的混合气体。

答案：C

例4．人类很早就发现，孔雀石[Cu2(OH)2CO3]在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来，试用化学方程式表示所发生的反应：

（1）____________________________________________；

（2）____________________________________________。

[分析]

这是一道书写有关化学方程式的信息给予题。熊熊燃烧的树木会使Cu2(OH)2CO3受热分解产生CuO，有红色光亮的物质可以确定为铜，而CuO是如何变成铜的呢？树木着火后会有木炭生成，木炭将CuO还原为Cu。至此，就可以写出化学方程式。

答案：

（1）Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O

（2）C+2CuO2Cu+CO2↑

[参考练习]

1．对碳与氢气的性质进行比较，错误的结论是()

A．都具有可燃性

B．都具有还原性

C．都不能发生分解

D．有C或H2参加的反应都是放热反应

2．在一密闭容器中，盛有32g氧气和32g碳，在高温的条件下使其充分反应后，容器中剩余的物质是()

A．二氧化碳

B．二氧化碳和一氧化碳

C．碳和一氧化碳