第六单元碳和碳的氧化物(笔记)

第六单元碳和碳的氧化物

课题1 金刚石、石墨和C60

一、碳的单质：

1、金刚石的物理性质及用途：

（1）纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。由于能对光线进行折射，因而可做装饰品。

（2）金刚石是天然存在的最硬的物质。可以用做裁玻璃、钻凿岩石等。

2、石墨的物理性质及用途：

（1）石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。

（2）石墨很软，有滑腻感。可以用做高温润滑剂或铅笔芯。

（3）石墨具有优良的导电性能。可以用做制造电极或导电纤维。

3、生活中的石墨（都是由石墨晶体和少量杂质构成的混合物）和用途：

（1）木炭：木炭疏松多孔，具有吸附能力。可以用于吸附色素或异味。

（2）碳黑：用于制造墨汁或参与制造橡胶制品。

（3）活性炭：具有很强的吸附性，常用于防毒面具、工业脱色等。

（4）焦炭：主要用于冶铁炼钢。

4、C60（足球烯）：一种由C60分子构成的单质，每个C60分子由60个碳原子

构成。

5、碳纳米管：一些新形态的单质碳。

二、归纳总结：

1、碳的单质：指由碳元素组成的纯净物。如金刚石、石墨、C60。

2、金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，因而化学式都为C。

点燃

点燃

3、金刚石和石墨中碳原子排列方式不同，因而物理性质存在差异。

4、不同种元素可以组成不同种物质，同种元素也可以组成不同种物质。因而“由 同种元素组成的物质”不一定是单质。

5、物质的性质在很大程度上决定物质的用途。

三、碳的化学性质：

1、总评：碳的化学性质在常温下不活泼（因而古代字画能保存较长时间），但

随着温度的升高，碳的活动性大大增强，可以与一些物质发生化学反 应（碳的反应都必须高温）。

2、碳与氧气的反应：（可燃性）

（1）碳与充足的氧气反应：

[现象]：碳在空气中燃烧，发出红黄色光，放出热量，生成一种能使澄清

石灰水变浑浊的气体；碳在氧气中燃烧，发出白光，放出大量的热，

生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。 [结论]：C + O 2 ======= CO 2

（2）碳与不充足的氧气反应：

[现象]：碳在不充足的氧气中燃烧，发出微弱红黄色光，放出热量，生成

一种无色无味气体。 [结论]：2C + O 2 =======2 CO

（3）一般没有特殊说明时，我们认为碳燃烧生成CO 2。

3、碳与某些氧化物反应：（还原性）

（1）实验[6-2]：

[现象]：黑色氧化铜变成红色，同时产生一种气体，并且澄清的石灰水变

高温

高温

高温 高温

浑浊。 [结论]： C + 2CuO ======= CO 2↑+ 2Cu

（2）推广：3C + 2Fe 2O 3 ======= 3CO 2↑+ 4Fe C + 2MgO ======= CO 2↑+ 2Mg C + CO 2 ======= 2CO C + H 2O ======= CO ↑+ H 2↑

4、氧化—还原反应：

（1）在以上5个反应中，CuO 、H 2O 、MgO 、CO 2、Fe 2O 3等反应物质失去了O ，它们发生了还原反应（物质失去O 的反应）；同时反应物C 得到O ，发生了氧化反应（物质与O 的反应）。

（2）在以上5个反应中，反应物C 能得到其他反应物质的O ，C 的这个性质叫还原性（得到其他物质的O 的性质）；反应物CuO 、H 2O 、MgO 、CO 2、Fe 2O 3能失去O ，这些物质的这个性质叫氧化性（失去O 的性质）。

（3）在以上5个反应中，反应物CuO 、H 2O 、MgO 、CO 2、Fe 2O 3等物质失去了O ，分别生成Cu 、Fe 、Mg 、CO 、H 2叫做还原产物；反应物C 得到O 以后分别生成CO 2、CO 2、CO 2、CO 、 CO 叫做氧化产物。

（4）氧化---还原反应从得失O 的角度分析反应物中O 的变化，与化学反应基本类型化合、分解等没有必然联系。

课题2 二氧化碳制取的研究 一、实验室制取和收集气体的装置确定

（一）制取装置（发生装置）：

1、常用于实验制取气体的装置有横式（例如：用KMnO 4或KClO 3和MnO 2的混合物制取

氧气）和竖式（例如：H2O2和MnO2的混合物制取氧气、实验室制取氢气）两种。

2、制取某气体选择装置时应该考虑反应物状态（固、液、气）和反应条件（如加热、高温、

催化剂）合理选择横式或竖式。

（1）固+固，无论反应条件如何应选择横式（试管口略向下倾斜）；

（2）固+液，如果反应需要加热或高温，则选择横式（试管口略向上倾斜）；如果反应不需要条件，则选择竖式。

（3）其他状态反应物，如果反应需要加热或高温，则选择横式（试管口略向上倾斜）；如果反应不需要条件，则选择竖式。

（二）收集装置：

1、气体收集常用的方法有排水法和排空气法两种。

2、使用排水法应注意该气体是否溶于水或与水反应。只有不溶（或不易溶）于水且不与水

反应气体才可以用排水法收集。

3、排空气法根据集气瓶口的位置分为向上排空气法和向下排空气法两种。如果某气体密度

比空气大，则选择向上排空气法；如果某气体密度比空气小，则选择向下排空气法收集。

密度相差越大，收集的气体纯度越高。注意：无论哪一种收集方法导气管一定要深入集气瓶底部。

4、气体密度与空气比较方法：空气的平均相对质量看作29。如果某气体相对质量大于29，

则该气体的密度比空气大；如果某气体相对质量小于29，则该气体的密度比空气小。

5、如果某气体密度与空气非常接近或有严重的污染（如CO），则应避免使用排空气法收集。

二、实验室制取和收集二氧化碳：

1、实验室可用于制取二氧化碳的药品及其特点：

（1）大理石（固）与稀盐酸（液）：

CaCO3 + 2HCl==== CaCl2 + H2CO3 H2CO3=== H2O + CO2↑

综合：CaCO3 + 2HCl==== CaCl2 + H2O + CO2↑（下同）

特点：反应速度适中，反应成本较低，最适合实验室制取和研究二氧化碳。

（2）大理石（固）和稀硫酸（液）：

CaCO3+ H2SO4==== CaSO4+ H2O+ CO2↑，

特点：由于生成物CaSO4微溶于水，它包裹在CaCO3表面，阻止CaCO3与H2SO4接触，所以反应进行一会儿后，反应没有结束但自动停止。

（3）纯碱（固）和稀盐酸（液）或纯碱（固）和稀硫酸（液）：

Na2CO3+ 2HCl===== 2NaCl+ H2O+ CO2↑Na2CO3+ H2SO4==== Na2SO4+ H2O+ CO2↑

特点：反应速度特别快，不适合实验室制取和研究二氧化碳，适用于灭火等。

2、实验室收集二氧化碳的方法：

（1）二氧化碳易溶水且与水反应，一般不能使用排水法收集；

（2）CO2（相对质量44）比空气（平均相对质量看作29）大，因而可以使用向上排空气法。

三、工厂制取二氧化碳的方法：

高

在工厂里，常使用高温煅烧石灰石：CaCO3====== CaO + CO2↑,由于需要设备和高温，所以该方法不适用于实验室。

课题3 二氧化碳和一氧化碳

一、二氧化碳

1、二氧化碳的物理性质：

（1）二氧化碳是一种无色无味的气体。

（2）密度比空气大（44----29），可以使用向上排空气法收集。

（3）二氧化碳能溶于水，因而不能使用排水法收集。

点燃

加热 （4）固态二氧化碳叫干冰，可用于人工降雨、舞台烟雾特效等。

2、二氧化碳的化学性质：

（1）二氧化碳不可燃，不支持燃烧，可用于灭火。用燃着的木条初步检验是否是二氧化碳。

（2）二氧化碳能与水反应生成碳酸。CO 2+ H 2O===== H 2CO 3

（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，常用于检验某气体是否是二氧化碳。

CO 2+Ca(OH)2=====CaCO 3↓+H 2O

（4）二氧化碳不能供给呼吸，没有毒性。

3、二氧化碳对生活和环境的影响。

（1）用途：光合作用、化工原料、气体肥料、灭火等。

（2）危害：超过正常含量危害人体健康，温室效应等。

4、碳酸（H 2CO 3）

（1）碳酸极易分解：H 2CO 3====CO 2↑+H 2O

（2）碳酸能使澄清的石灰水变浑浊：H 2CO 3+Ca(OH)2===== CaCO 3↓+2H 2O

（3）碳酸能使紫色石蕊变红色。

二、一氧化碳

1、一氧化碳的物理性质：

（1）一氧化碳是一种无色无味的气体。家用煤气中掺杂具有难闻气味的气体是为了避免煤 气泄露造成危害的一种安全措施。

（2）密度比空气略小（28---29），由于CO 密度与空气非常接近，一般不使用排空气法收集。

（3）一氧化碳难溶于水，用排水法收集。

2、一氧化碳的化学性质： （1）可燃性（火焰呈蓝色）：CO+O 2=====CO 2

点燃点燃高温

（2）还原性（用于冶炼金属）：CuO+CO====Cu+CO2(干法冶铜)

（3）毒性：一氧化碳能与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能很好与氧气结合，造成生物体内缺氧。

3：

（1）通风口处：C + O2 ======= CO2

（2）炉腔内：2C + O2 ======= 2CO C + CO2 ======= 2CO

（3）炉口：CO+O2=====CO2