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期末复习 第9讲 碳和碳的氧化物（一）
一、知识目标
重点
1. 掌握碳单质的物理性质；
2. 掌握碳单质与氧气的反应及碳单质的还原性；
3. 掌握一氧化碳的性质及用途。
难点
1. 木炭还原氧化铜的实验；
2. 几种还原性实验的比较。
二、考情分析
1.考查题型：单选、填空、实验探究
2.考查分值：期中期末10-15分，中考分值4-10分
知识点一、碳单质及其化学性质
一、碳单质的物理性质
1. 常见的碳单质：金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
（1）金刚石：无色透明，正八面体形状的固体，是天然最硬的物质，熔点高，可用于划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等。
（2）石墨：深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体，质软，有良好的导电性、导热性、润滑性，是最软的矿物之一，熔点高，可用于制作电极、铅笔芯、润滑剂等。
（3）C60：每个C60分子是由60个碳原子构成的，形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
（4）金刚石、石墨、C60物理性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
二、碳单质的化学性质
1．在常温下，碳的化学性质稳定。
如：档案资料要求用碳素墨水书写；古代字画经历几千年而不变色。
2. 碳具有可燃性
氧气充足，碳充分燃烧：C + O2 CO2
氧气不足，碳不充分燃烧：2C + O2 2CO
碳在氧气中燃烧的现象：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（碳能将含氧化合物里的氧夺去）
C + 2CuO2Cu + CO2↑ 3C + 2Fe2O34Fe + 3CO2↑
知识提炼：
典例讲解
1. 命题考查内容：碳单质的可燃性
例1、一种失去标签的黑色粉末可能是活性炭或二氧化锰中的一种，下列鉴别方案安全可行的是（　　）
A. 取粉末放到石棉网上，观察颜色
B. 将黑色粉末放到水中，观察是否有大量气泡产生
C. 将黑色粉末与氯酸钾混合后放到试管中加热，检验是否有氧气生成
D. 取适量黑色粉末在空气中灼烧，观察粉末是否逐渐减少甚至消失
【技巧点拨】碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳。
练习1-1 以下是根据一些实验事实推理出的影响化学反应的因素，其中推理错误的是（　　）
练习1-2 用“W”型玻璃管进行微型实验，将注射器中的过氧化氢溶液推入管中与二氧化锰接触。下列说法正确的是（　　）
A. 过氧化氢分解能生成氧气和氢气
B. 若a处粉末是木炭粉，不能看到木炭燃烧
C. 若a处粉末是硫粉，b处应接有尾气处理装置
D. 若a处粉末是铜粉，能看到粉末由黑色变为红色
练习1-3 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，关于它们说法正确的是（ ）
A. 物理性质相似 B. 碳原子排列方式相同
C. 属于同种物质 D. 燃烧都能生成二氧化碳
练习1-4 小明同学对木炭和木片进行了如下的探究：
分别点燃木炭和木片，在火焰的上方分别罩一个冷而干燥的烧杯，发现红热的木炭上方罩的烧杯内壁上没有水雾，将烧杯调转过来，迅速向烧杯内倒入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊，说明木炭燃烧没有生成________，生成了________。而罩在木片火焰上方的烧杯内有水雾产生，倒转过来，向烧杯中倒入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊，说明木片燃烧既生成了________，又生成了________。由此得出的结论是木片和木炭的成分是________（填相同或不同）。
2. 命题考查内容：碳单质的稳定性
例2、重要文件资料需要长期保存，书写时最好使用（ ）
A. 铅笔 B. 碳素墨水笔 C. 蓝墨水笔 D. 圆珠笔
【技巧点拨】常温下，碳的化学性质稳定。
练习2-1 下列叙述中，主要利用了单质碳在常温下化学性质稳定的是（ ）
①档案材料要用碳素墨水填写；
②木桩埋入地里的一段用火将其表面烤焦；
③石墨做铅笔芯；
④古代用墨汁写字绘画；
⑤石墨粉作耐高温的润滑剂．
A. ①④⑤ B. ①②④ C. ②③④ D. ①③⑤
3. 命题考查内容：碳单质的还原性
例3、下列说法正确的是（　　）
A. 煤在煤炉里燃烧时火焰呈蓝色，证明有二氧化硫生成
B. 炭、硫粉等在氧气中燃烧比在空气中更剧烈，证明氧气的含量决定了燃烧的剧烈程度
C. 加热氧化铜和木炭粉混合物时看到粉末变红，证明有二氧化碳生成
D. 用点燃的方法验纯氢气时听到尖锐爆鸣声，证明收集到的氢气已经比较纯净
【技巧点拨】碳能将含氧化合物中的氧夺去。
练习3-1 当氧化铜中混有少量的碳粉时，下列除去炭粉的方法，合理的是（　　）
A. 在氢气流中加强热 B. 在氧气流中加强热
C. 隔绝空气对混合物加强热 D. 加入足量的氧化铁后加强热
练习3-2 芯片的制造代表一个国家的科技水平，我国华为公司在5G及芯片的开发上正在努力开拓。芯片的主要成分是硅，如图是工业上以石英砂（SiO2）为主要原料制取纯硅的一种方法，请回答以下问题。
（1）地壳中含量最高的元素是__________________；
（2）将石英砂粉碎的目的是____________________；
（3）写出反应①的化学方程式为________；此反应体现了焦炭的________性；
（4）H2是最理想的能源；写出氢气燃烧的化学方程式____________________。
知识点二、一氧化碳
1. 物理性质
通常状态下，一氧化碳是无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。
2. 化学性质
（1）可燃性：2CO + O22CO2
一氧化碳燃烧产生蓝色火焰；点燃一氧化碳和氧气或空气的混合气体时容易发生爆炸，故点燃前需验纯。
（2）还原性
CO + CuOCu + CO2 现象：黑色固体变红色，澄清石灰水变浑浊。
3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 现象：红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊。
实验中的尾气中的一氧化碳需进行处理，常用点燃的方法除去尾气中的CO
（3）毒性：一氧化碳有剧毒，极易与血液中的血红蛋白结合，降低血红蛋白的输氧能力，严重时能使人死亡。
知识提炼：
典例讲解2
4. 命题考查内容：一氧化碳的可燃性
例4、下列说法正确的是（　　）
A. 不含或含较少可溶性钙、镁离子化合物的水是硬水
B. 一氧化碳在空气中燃烧会发出蓝色的火焰
C. 金刚石和石墨的物理性质不同的原因是碳原子结构不同
D. 水通电产生氢气和氧气，说明水中含有氢分子和氧分子
【技巧点拨】一氧化碳燃烧产生蓝色火焰。
练习4-1 下列气体混合后，遇火可能发生爆炸的是（　　）
A. N2、O2 B. N2、H2
C. O2、CO D. CO、CO2
5. 命题考查内容：一氧化碳的还原性
例5、如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知：
HCOOHH2O＋CO↑，下列说法错误的是（ ）
A. 实验中所需CO可现制现用
B. 此装置可节约用品，污染小，现象明显
C. 此装置内空间较小，空气易排空，实验危险系数小
D. 该实验中的现象为红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊
【技巧点拨】一氧化碳还原氧化铜或氧化铁实验，先通一氧化碳后点燃酒精灯。
练习5-1 已知气体甲为无色气体，固体乙为黑色粉末，液体丙为澄清石灰水，反应条件为加热或高温。根据图回答：
（1）若气体甲为一氧化碳，黑色粉末乙为氧化铜，则观察到的现象是___________________________；
（2）若粉末乙逐渐消失，最后玻璃管中无固体物质剩余，澄清石灰水变浑浊，则气体甲可能为________，粉末乙为________。
（3）若把上述A装置左端带导管的胶塞改为无孔胶塞，加热乙中黑色粉末，B装置中澄清石灰水变浑浊，则A中反应的化学方程式为_______________________。
6. 命题考查内容：一氧化碳的毒性
例6、下表中知识的归纳正确的是（　　）
A. 两个氧分子－－2O
B. 厨房安全－－安全封闭房间烧含碳燃料要防CO中毒
C. 自来水生产－－活性炭作絮凝剂
D. 饮水安全－－长期饮用蒸馏水
【技巧点拨】碳燃烧不充分产生一氧化碳。
练习6-1 吸烟有害健康．烟草燃烧释放的烟雾中含有3000多种对人体有害的化学物质．
（1）烟雾中能使人体内血红蛋白中毒的气体是____（填化学式）；
（2）烟雾中含有的甲醛．会与蛋白质发生____变化（选填“物理”或“化学”），使蛋白质失去原有的生理功能；
（3）尼古丁（C10H14N2）是香烟中的主要有毒物质之一，它由____种元素组成．所含氢元素与氮元素的质量分数之比为____．
知识点三、三种还原性实验的探究
一、木炭还原氧化铜实验
1. 实验装置
2. 实验现象：黑色固体逐渐变成红色，澄清的石灰水变浑浊。
3. 反应原理：C + 2CuO2Cu + CO2↑
4. 注意事项
（1）在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度；
（2）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。
二、一氧化碳还原氧化铁实验
1. 实验装置
2. 实验现象：红色固体逐渐变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。
3. 反应原理：3CO + Fe2O32Fe + 3CO2↑
4. 注意事项
（1）一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”
先通一氧化碳，后点燃酒精灯，目的是排净装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合引起爆炸；
先熄灭酒精灯，后停止通一氧化碳，目的是防止灼热的铁被重新氧化。
（2）一氧化碳有毒，不能排放到空气中，必须有尾气处理装置。
三、氢气还原氧化铜实验
1. 实验装置
2. 实验现象：黑色固体变红色，试管内壁有水珠生成。
3. 反应原理：H2 + CuOCu + H2O
知识提炼：
典例讲解3
7. 命题考查内容：木炭还原氧化铜实验
例7、如图是木炭与氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是（ ）
A. 给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度
B. 实验过程中，可观察到澄清石灰水变浑浊
C. 碳在反应中发生了氧化反应，表现出还原性
D. 实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出
【技巧点拨】实验结束后，先撤导管，在熄灭酒精灯。
练习10 实验室常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气．现将2.5g二氧化锰放入盛有100g过氧化氢溶液的锥形瓶中，反应完全结束后，共收集到1.6g气体．请完成下列问题：
（1）反应结束后，过滤，洗涤并烘干滤渣，称得滤渣的质量为________g．
（2）计算原过氧化氢溶液中溶质的质量分数（溶质质量分数= ×100%）
练习7-1 已知A、B为两种黑色粉末，D为红色单质。A、B、C、D、E五种物质之间的转化关系如下图所示：
请回答：B、E的化学式为：B_____________；E_____________
写化学方程式：①____________________________；②___________________________
练习7-2 为确定木炭还原氧化铜后的固体成份，请你与兴趣小组的同学完成以下探究
【对固体猜想】
猜想Ⅰ：全部是金属铜； 猜想Ⅱ：除铜外，还含有氧化铜；
猜想Ⅲ：除铜外，还含有木炭； 猜想Ⅳ：除铜外，还含有氧化铜、_______________．
【进行实验】实验流程见下图：
【问题与讨论】
（1）步骤②包括溶解、_______两步操作，它们共同用到的玻璃仪器是烧杯、________．
（2）气体C的化学式为_______，D的化学式为______，由此推出固体B中含有________（写化学式），步骤④发生反应的化学方程式为______________________．
（3）结合（2）的结论推断：如果溶液A显蓝色，则溶液A的溶质的化学式为 _____，说明样品中含有______，则证明猜想_______成立；如果溶液A无色，则证明猜想_______成立．
8. 命题考查内容：一氧化碳还原氧化铁（氧化铜）实验
例8、早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应，某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）为了避免玻璃管在加热时可能发生爆炸，加热前应________。
（2）写出CO还原Fe2O3的化学方程式________。
（3）实验中盛澄清石水的试管中可观察到的现象是________。
【技巧点拨】一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
练习8-1 实验创新是中学生最为重要的科学素养，某兴趣小组设计了以下两套装置进行实验：
（1）为加深对一氧化碳还原性的理解，减少一氧化碳对空气的污染，某同学设计了如图实验一所示的实验：
①将图B中灼烧后的薄铜片马上插入到图A所示的装置中（如图C所示），观察薄铜片的颜色变化，现象是________________________。
②实验室一般将剩余的一氧化碳气体导出点燃来消除污染，该化学反应方程式为________________________________。
（2）实验二的装置可用于多次连续进行氧气的制取和性质的实验。其中水泥负载二氧化锰小球是指在水泥球表面粘附着一层二氧化锰粉末，便于实施固液分离。
③二氧化锰的作用是_______________，实验二中收集氧气的方法是____________________。
④做氧气的性质实验时，实验不同，Z的作用不同：
若Z为水，做铁丝在瓶中燃烧时，水的一个主要作用是________________________________；若为了验证蜡烛中含有碳元素，则Z应为________________（填名称）。
本讲记忆重点和方法技巧提炼
碳单质的可燃性 碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳。
碳单质的稳定性 常温下，碳的化学性质稳定。
碳单质的还原性 碳能将含氧化合物中的氧夺去。
一氧化碳的可燃性 一氧化碳燃烧产生蓝色火焰。
一氧化碳的还原性 一氧化碳还原氧化铜或氧化铁实验，先通一氧化碳后点燃酒精灯。
一氧化碳的毒性 碳燃烧不充分产生一氧化碳。
木炭还原氧化铜实验 实验结束后，先撤导管，在熄灭酒精灯。
一氧化碳还原氧化铁（氧化铜）实验 一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。

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