第六讲大赛班碳和碳的氧化物分析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第六讲 碳和碳的氧化物
【知识梳理】
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。
(1)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。
(2)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,所以有强烈的吸附性,可用于:制糖工业、防毒面具里的滤毒罐。
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。
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. 常温下,化学性质稳定
【为何碳在常温下化学性质比较稳定?碳原子的最外层有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。】
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。
2Fe 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。
三、碳的氧化物
(一)一氧化碳
1、物理性质:无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。
2、化学性质 ① 可燃性——作燃料 2CO + O 2 点燃
2CO 2 现象:燃烧时发出蓝色火焰,放出热量。 ② 还原性——冶炼金属 CO+CuO
△
Cu + CO 2 现象:黑色粉末变红,澄清石灰水变浑浊。 木炭+氧化铜
澄清的石灰水
③毒性:一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白丧失了与氧结合的能力。
注意:水煤气(一氧化碳和氢气的混合气体):C+H2O CO+H2
(二)二氧化碳
1、物理性质:无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水。固态的二氧化碳叫做干冰。
2.化学性质
①CO2不能燃烧,不支持燃烧,也不能供给呼吸。(但CO2是无毒的)
②CO2跟水反应生成碳酸CO2 + H2O ==H2CO3
碳酸能使紫色石蕊试液变红,碳酸不稳定,易分解:H2CO3 ===CO2↑+ H2O
③CO2能使澄清石灰水变浑浊CO2 + Ca(OH)2 ==CaCO3↓+ H2O
3、重要用途
①灭火②工业原料可制纯碱、尿素和汽水③干冰可作致冷剂、可用于人工降雨④温室肥料。
四、实验室制CO2
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:它们与稀盐酸反应速率太快,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,且密度比空气密度大)
5、检查装置的气密性:用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置,紧闭导气管出口,从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降,则表明漏气;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(不要伸入瓶内),如果火焰熄灭,证明二氧化碳已经收集满了。
7、检验:把气体通入澄清的石灰水中,如果澄清的石灰水变浑浊,就证明收集的气体是二氧化碳。
净化:如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时,可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶(除去氯化氢),再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(除去水蒸气并进行干燥)。
五、二氧化碳和氧化钙的工业制法:CaCO3CaO+CO2↑
【典型例题】
例题1、达州盛产天然气,有“中国气都”之称的美誉。天然气的主要成分是甲烷(CH4),我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣,请你参与:
【提出问题】:甲烷燃烧后生成哪些物质?
【查阅资料】:含碳元素的物质完全燃烧生成CO2,不完全燃烧生成CO;无水CuSO4遇水变蓝。
【猜想与假设】:甲 CO2 H2O ;乙 CO H2O;
丙 NH3 CO2 H2O;丁 CO2 CO H2O 。
你认为同学的猜想是错误的,理由是。
【实验探究】:为了验证上述猜想与假设,将甲烷在一定量的O2中燃烧的产物依次通过下列装置:
(1)A、B装置的顺序能否颠倒?(填“能"或“否”)。
(2)实验中用纯净O2而不用空气的原因是。
(3)实验中观察到A中无水CuSO4变蓝,B、D中澄清石灰水变浑浊,C中红色粉末变成黑色,由此推断同学猜想成立。
(4)请写出B中澄清石灰水变浑浊、C中红色粉末变成黑色的化学方程式:
、
。
【反思与交流】:为避免有毒的CO污染环境,所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是。
【对应练习】同学们在帮助老师整理实验室时,从1、2号橱窗中发现了两瓶失去标签的黑色粉末药品,并确定了这两瓶黑色粉末是木炭粉、铁粉、氧化铜、高锰酸钾中的两种。他们继续进行了分析、试验和反思:
【查阅资料】CuO、Fe2O3等金属氧化物与酸反应,生成盐和水。
(1)分析:小燕同学认为一定不是高锰酸钾,原因是__________________________________;
(2)实验一:
实验操作
①取一种黑色粉末少许,加入到稀硫酸中黑色粉末溶解,溶液颜色变
_________
此粉末是氧化铜
②取另一种黑色粉末少许,加入到稀硫酸中黑色粉末不溶解,没看到气体
产生
此粉末一定不是铁粉
(3)反思:小华同学认为不做实验①,运用逻辑推理的方法也能得出其中之一是氧化铜的结论,原因是:____________________________________________________ _;
(4)实验二:他们又进行了如下实验:将两种黑色粉末混合加热(实验装
置如下图),发现黑色粉末逐渐变_______,澄清石灰水变____________。
写出两种黑色粉末发生反应的化学方程式__________________。
例题2、(2016春•河南月考)实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳
而不能用硫酸的原因是()
A.这两种物质间不能反应
B.因为硫酸易挥发,因而产生的气体中混有杂质
C.生成了微溶性物质覆盖在石灰石表面,阻止了反应的进一步进行
D.反应太剧烈来不及收集
例题3、(2016•锦江区模拟)CO
2下列的制备装置中,起不到“能控制反应发生和停止”效果的发生装置是()