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中考必背重点知识（六）
碳和碳的氧化物
金刚石、石墨和C60
知识点一：碳单质的物理性质及用途
碳元素组成的单质有金刚石、石墨和C60等。它们的物理性质存在差异是因为碳原子的排列方式不同。
一、金刚石
金刚石是由原子构成的固态非金属单质，具有很好的折光性，可以制作钻石等装饰品，是天然硬度最大的物质，常用作裁玻璃的玻璃刀；又因为对光有极好的折射性，可加工成钻石。金刚石分子为空间网状结构。
二、石墨
石墨是灰黑色固体，有金属光泽，而不透明的细鳞片状固体。石墨为层状结构。硬度小，质软，熔点高，可用作铅笔芯、电极、高温润滑剂等，还可以导电。石墨由原子构成。
三、C60
C60是由分子构成，分子为足球状，又名足球烯，每个分子由60个碳原子构成，这种结构的碳分子很稳定。常温下不导电，低温下具有超导性。相对分子质量为12×60=720，它主要应用于超导、催化、材料、医学、生物学等领域。
无定型碳
无定形碳包括木炭、焦炭、活性炭和炭黑，四种无定形碳的物理性质和主要用途如下：
物理性质 主要用途
木炭 灰黑色多孔固体，有较强吸附能力 制黑火药，制活性炭，吸附色素
活性炭 黑色粉末或颗粒状，有强吸附型 净化多种气体和液体，用于防毒面具中，制糖业中的脱色
炭黑 黑色粉末 制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的香料
焦炭 浅灰色多孔固体，质地坚硬 燃料，冶金工业的还原剂
注意：“碳”和“炭”的区别
“碳”是元素名称，是核电荷数为6的一类原子的总称。在表明碳元素、碳单质和含碳化合物时用“碳”，如碳元素、碳单质、二氧化碳等。
“炭”表示由碳元素组成的某种物质，如木炭、活性炭、炭黑、焦炭等。
一般未指名具体单质时，习惯上用“碳”，如“炽热的碳”。
知识点二：碳单质的化学性质
1.稳定性
常温下，碳单质的化学性质稳定，受日光照射或与空气、水分接触，都不易起变化。随着温度的升高，碳的活动性大大增强。古人的墨迹可以保存千年是因为常温下，墨汁中含有的碳单质的化学性质稳定。
碳原子的院子结构示意图为：，最外层电子数为4个，不易得电子也不易失电子，所以化学性质稳定。
2.可燃性
C+ O2CO2（O2充足，完全燃烧）
2C+ O22CO（O2不充足，不完全燃烧）
3.还原性
(1)木炭与氧化铜反应，原料：木炭、氧化铜
①实验现象：黑色粉末逐渐变成亮红色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。
②化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
(2)高温下碳与CO2反应的方程式为CO2＋C2CO。这个反应是吸热反应。
(3)焦炭从赤铁矿中还原出铁，其反应的方程式为3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑。
注意：氧化与还原
（1）氧化反应、还原反应（不属于基本反应类型）
物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物里的氧被夺走的反应叫做还原反应。简记“得氧被氧化，失氧被还原”。
氧化性、还原性
在反应中，物质供给氧的性质叫做氧化性，物质多去氧的性质叫做还原性。
二氧化碳制取的探究
知识点：二氧化碳的实验室制取
1.制取气体的一般思路和方法
确定反应原理（即确定药品）——确定实验装置（包括发生装置和收集装置）——验证所得气体
（1）药品的选择原则：选择反应速率适中、价格便宜、来源广泛、污染少、实验安全、所制气体纯净的药品。如实验室制取二氧化碳选择的大理石或石灰石在自然界中广泛存在，块状大理石与稀盐酸反应的速率适合实验操作。
（2）发生装置的选择
反应物状态、反应条件 装置 举例
固气体 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
固＋固气体
固＋液气体 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
（3）收集装置的选择
气体的性质 收集方法 装置 举例 优缺点
不易溶于水，不与水发生反应 排水法 O2、H2等 收集气体较纯，但含水蒸气
密度比空气大，不与空气反应 向上排空气法 注意:瓶口盖玻璃片,导管插到集气瓶下部 CO2等 纯度不高，需要验满，但较干燥
密度比空气小，不与空气反应 向下排空气法 注意：导管插到集气瓶底部 H2、NH3等 纯度不高，需要验满，但较干燥
一般制取气体的步骤：组装仪器→检查装置气密性→装药品→固定装置→控制反应→收集气体→验纯、验满。
2.实验室制取二氧化碳气体
（1）药品：大理石(或石灰石)与稀盐酸。
（2）原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
思考1：碳酸钠也能与稀盐酸反应生成二氧化碳
Na2CO3+2HCl=CO2↑+H2O+2NaCl
实验室能否用此原理制取二氧化碳？
答：不能，因为用碳酸钠为粉末状，反应太剧烈，不利于气体收集。
思考2：大理石也能与稀硫酸反应生成二氧化碳
CaCO3+H2SO4=CO2↑+H2O+CaSO4
实验室能否用此原理制取二氧化碳？
答：不能，因为生成的硫酸钙为微溶物，会附着在碳酸钙表面，使反应逐渐停止。
思考3：大理石也能与浓盐酸反应生成二氧化碳
CaCO3+2HCl=CO2↑+H2O+CaCl2
实验室能否用此原理制取二氧化碳？
答：浓盐酸挥发性很强，导致收集的气体不纯净。
（3）装置：包括发生装置和收集装置两部分，制取二氧化碳，一般采用如图的两种装置，制取二氧化碳的发生装置选固液不加热型，由于二氧化碳的密度比空气大，能溶于水且与水反应，所以收集二氧化碳用向上排空气法。
发生装置
收集装置（如图）
，长进，短进 短进
, 短进，长进 长进
（4）操作步骤：
①连接装置
②检查气密性
操作：用弹簧夹夹紧橡皮管，从顶部漏斗口注水，使漏斗下端被水封闭；再注水，如果长颈漏斗中的水面不下降，表明装置气密性良好
③装药品
④固定装置
⑤收集气体
⑥验满：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭说明集满。
与验满不同，检验CO2是将气体通入澄清的石灰水，变浑浊则该气体是二氧化碳。检验CO2一般不用燃着的木条，因为使燃着的木条熄灭的不一定是CO2，N2也能使燃着的木条熄灭。
工业制取二氧化碳：高温煅烧石灰石
CaCO3CaO＋CO2↑　
二氧化碳和一氧化碳
知识点一：二氧化碳
1.物理性质（通常状况）
无色无味气体，密度比空气大，能溶于水（1:1），固态的二氧化碳俗称干冰。
比较气体与空气的密度时，可以比较相对分子质量，空气的平均相对分子质量为29，若气体的相对分子质量大于29则密度比空气大，反之，密度比空气小。
思考：久未开启的地窖为什么不能轻易进入？
2.化学性质
（1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。向放有阶梯蜡烛的烧杯中倾倒CO2，下面的蜡烛先熄灭。这个实验说明了①CO2的密度比空气大；②二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。
（2）CO2通入水中生成碳酸(或H2CO3)，反应方程式为：H2O＋CO2===H2CO3
碳酸的性质：
①酸性，能使紫色石蕊溶液变红
②碳酸不稳定，易分解，反应的化学方程式为H2CO3===H2O＋CO2↑。
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，是由于生成了碳酸钙的缘故，其化学方程式为CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，这个反应可用来鉴定CO2气体。
（4）二氧化碳能与碳反应
C+CO22CO 此反应为吸热反应
（5）二氧化碳能参与植物的光合作用
6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
注意呼吸作用方程式为：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
3.二氧化碳的用途及其对生活和环境的影响
（1）二氧化碳的用途
二氧化碳的性质 用途
不能燃烧，不支持燃烧，密度比空气大 灭火
CO2+H2O淀粉+O2 光合作用的原料，作气体肥料
能和水及其他物质反应 制汽水，作化工原料
干冰升华吸热 用于冷藏食物、人工降雨，制造舞台云雾等
（2）二氧化碳对人体健康的影响
二氧化碳本身没有毒性，但不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响。因此，在人群密集的地方应该注意通风换气.
（3）二氧化碳对环境的影响
大气中二氧化碳（还有臭氧[O3]、甲烷[CH4]、氟氯代烷[商品名为氟利昂]等）含量的增加会引起“温室效应”。
（4）温室效应的危害：全球气候变暖，两极冰川融化，海平面升高，淹没部分沿海城市，使土地沙漠化、农业减产等；引起灾害性和极端气候事件发生频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性等。
思考：设计实验证明二氧化碳能与水反应
提示：酸可以使紫色石蕊试剂变红
Ⅰ紫色花变红 Ⅱ紫色花不变色 III紫色花不变色 Ⅳ紫色花变红
知识点二：一氧化碳
1.物理性质（通常状况）
无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
思考：煤气管道中为什么要加一些有臭味的气体？
答：为了便于及时发现煤气的泄露。
思考：有人说在室内放置一盆水可以防止一氧化碳中毒，这种说法对吗？
答：不对，一氧化碳难溶于水。
2.化学性质与用途
（1）可燃性——可作燃料
2CO+O22CO2（蓝色火焰）
点燃前要验纯。
（2）还原性——可冶炼金属
涉及反应的化学方程式
CO+CuOCu+CO2
CO2+Ca(OH)2===H2O+CaCO3↓
2CO+O22CO2
现象：
①黑色粉末变红
②澄清石灰水变浑浊
③末端的气体可以燃烧，火焰呈蓝色
开始时：
①点燃尾气处理的酒精灯
②通入CO
③点燃加热的酒精灯
结束时：
①先熄灭加热的酒精灯
②当装置冷却至室温时，停止通入CO
③熄灭尾气处理的酒精灯
该实验体现了CO的还原性、可燃性和毒性
注意：后面的酒精灯作用是尾气处理，或者用气球收集未反应CO。
此外CO还能还原Fe2O3与Fe3O4方程式为
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
4CO+Fe3O43Fe+4CO2
（3）毒性
一氧化碳有毒，原因是会与血液中的血红蛋白结合，造成缺氧使人窒息。水煤气或香烟中含有一氧化碳。
第7单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
知识点一：燃烧及燃烧的条件
1.燃烧定义：可燃物与氧气（或空气）发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应。
着火点：可燃物燃烧时需要达到的最低温度。
着火点是物质的属性，不能降低。
2.条件（需要同时具备）
①有可燃物
②可燃物与氧气或空气接触
③温度达到可燃物的着火点
如红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
考点二：灭火的原理与方法
1.灭火的原理
燃烧需要三个条件同时具备，因此，破坏燃烧的任意一个条件，即可达到灭火的目的。
2.常见的灭火方法
（1）清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离。
如液化气、煤气起火，首先要及时关闭阀门，以断绝可燃物的来源；扑灭森林火灾，可将大火蔓延路线前的一片树木砍掉，使森林中的树木与燃烧区隔离，以阻止火势的蔓延。
（2）隔绝氧气或空气
如厨房油锅起火，盖上锅盖就能灭火；用灯帽盖灭酒精灯等；二氧化碳灭火器能灭火的原因之一就是灭火器喷出大量二氧化碳，在燃烧物表面形成一层二氧化碳气体层，使燃烧物与空气隔绝。
（3）使温度降低到可燃物的着火点以下
如建筑物着火，用高压水枪灭火；房屋；草垛着火，用泼水的方法灭火。
注意：
①不是降低着火点，着火点是一定的，不能降低。②一定要降低到着火点以下，而不是降低温度。
CO2能灭火的原因是一般情况下，CO2既无可燃性又无助燃性，且密度比空气大，能灭火的原理是CO2隔绝了氧气。
3.火场自救
如果火势不大，可选择合适的方法和灭火器材将或扑灭；如果火势较大或有蔓延的趋势和可能，应立即拨打119火警电话，并采取必要的自救措施，如用湿毛巾捂住口鼻，蹲下靠近地面或沿墙壁跑离着火区域等。
知识点三：易燃物和易爆物的安全知识
1.概念
易燃物：一般指易燃的气体或液体，或容易燃烧、自然或遇湿可以燃烧的固体等。
易爆物：指受热或撞击容易发生爆炸的物质。
爆炸：可燃物在有限空间内急剧燃烧，就会在短时间内聚积大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
2.生产、运输、使用、贮存易燃物和易爆物时的注意事项
（1）对厂房和仓库的要求：与周围建筑物间有足够的防火距离；厂房、仓库要有良好的通风设备和静电消除设备；消防器材必须齐备，并严禁烟火，杜绝一切可能产生火花的因素。
（2）容器要求：要牢固、密封，警告标志明显，且要注明物质名称、化学性质、注意事项。
（3）存放要求：单存单放、远离火种、注意通风。
（4）运输要求：轻拿轻放、勿撞击。
（5）工作人员要求：严禁烟火、人走电断、经常检查。
燃料的合理利用与开发
知识点一：化石燃料及对环境的影响
（一）化学反应中的能量变化
1.放热现象与吸热现象
有些化学反应在产生新物质的同时还放出热量，这种现象是放热现象如：CaO+H2O=Ca(OH)2；有些化学反应在生成新物质的同时还吸收热量，这种现象是吸热现象如：C+CO22CO。
2.能量的利用
当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的就是生活燃料的使用，如利用化学反应产生的能量做饭、取暖等。此外，人们还利用燃烧等化学反应产生的能量发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；爆炸是瞬间产生巨大能量的反应，利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑等。
（二）化石燃料
三大化石燃料是煤、石油和天然气，它们都是古代生物的遗骸经一系列复杂的变化而形成的。化石燃料是不可再生能源。
1.煤
成因：煤是古代植物等被埋在地下，经长期复杂的变化而形成的复杂混合物。
成分：煤中主要含碳元素，还含有少量的氢元素和氮、硫、氧等元素，以及无机矿物质。
综合利用：将煤隔绝空气加强热分解可以得到焦炭、煤焦油和煤气等，这个过程叫煤的干馏，是化学变化。
2.石油
成因：石油是古代动植物的遗骸被层层沙泥掩埋，经长期复杂的变化形成的粘稠状液体。
成分：主要含有C、H两种元素，还含有少量的O、N、S等元素。
炼制：利用石油中各组分的沸点不同，将它们分离，得到溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等，这个过程叫石油分馏，是物理变化。
3.天然气
天然气是混合物，主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中主要成份是甲烷——CH4。
（1）甲烷的物理性质：通常情况下，甲烷是无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气小。但天然气却很臭，是因为在天然气中加入了有臭味的物质，这样可以起泄漏时的报警作用。
（2）甲烷的化学性质：可燃性
甲烷燃烧的现象：产生明亮的蓝色火焰，放出大量热。在火焰上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯内壁有水珠出现；迅速倒转烧杯，向烧杯中注入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊。反应方程式为：
CH4+2O2CO2+2H2O
注意：点燃前一定要先检验甲烷的纯度。
（三）使用燃料对环境的影响
1.煤的燃烧对环境的影响
（1）煤中含有碳元素，燃烧时产生大量二氧化碳，加剧“温室效应”。
（2）由于煤中含有少量的硫、氮元素，故煤燃烧时会生成二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等污染物。这些气体或其在空气中发生反应的生成物溶于雨水，会形成酸雨。
酸雨的危害：①危害人体健康②造成水体酸化③破坏土壤、植被④破坏森林⑤腐蚀金属及建筑物
酸雨的防治：①使用脱硫燃料②开发新能源③尾气处理后再排放。
（3）煤炭燃烧不充分时会生成有毒的一氧化碳，污染环境。
（4）煤在燃烧过程中，可能没有完全反应，未燃烧的碳氢化合物及碳粒、烟尘等直接排放到大气中，污染环境。
2.车用燃料对环境的影响
（1）目前，多数汽车使用的燃料是从石油中分离出来的汽油或柴油。
（2）汽车尾气中的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。
（3）减少汽车尾气污染的措施
①改进发动机的燃烧方式，以便燃料充分燃烧；
②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。
③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
④使用压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG)作燃料。
⑤在汽油中添加适量的乙醇制成的乙醇汽油；乙醇（C2H5OH）俗称酒精，可由高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏得到属于可再生资源。乙醇燃烧放出大量热，反应方程式：C2H5OH+3O22CO2+3H2O
⑥在管理上加大检测尾气的力度，禁止未达排放标准的汽车上路。
燃料的充分燃烧
1.条件：
①有足量的空气
②与空气有足够大的接触面积
2.不充分燃烧的危害
生成污染性气体一氧化碳；浪费燃料；放出热量少。
3.措施
增大氧气的供给量；增大燃料与氧气的接触面积。
4.意义：节约能源，降低对环境的污染。
知识点二：能源的开发和利用
1.氢气是一种理想的能源
（1）氢气本身无毒，完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍多（液氢完全燃烧约为同质量汽油的3倍），且燃烧产物只有水，被认为是最清洁的燃料。目前，作为高能燃料已应用于航天等领域；作为化学电源，氢氧燃料电池已被广泛应用，如用作汽车驱动电源等。燃烧方程式：
2H2+O22H2O（淡蓝色火焰）
（2）氢气的实验室制法
①原料：锌粒、稀硫酸
②反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
③装置
④氢气还具有还原性，可还原氧化铜
H2+CuOCu+H2O
（3）氢气作能源的优点
①资源广②产物无污染③燃烧产生的热值大。
（4）氢气作燃料的缺点
①制取成本高②贮存和运输困难
2.新能源
正在开发的新能源有太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。开发利用新能源既可部分解决化石能源面临的耗尽问题，又可以在一定程度上减少对环境的污染。
拓展：
能源可分为一次能源和二次能源。
一次能源是直接从自然界取得的能源，如流水、锋利、原煤、石油、天然气等。
二次能源是一次能源经过加工、转换得到的能源如电力、蒸汽等。

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