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(共54张PPT)
碳和碳的氧化物
知识点1　 碳单质的性质和用途
1.金刚石、石墨、C60物理性质和用途的比较
金刚石 石墨 C60
结构模型
金刚石 石墨 C60
物理 性质 色、态、形 　无　 色透明、 　正八面体　 状的固体 　灰黑　 色、有金属光泽、不透明的 　细鳞片　 状固体 形状似 　足球
硬度 　硬度大　 　质软　 ，在纸上划过可留痕迹 导电性 不导电 　导电性好　 无　
正
八面体　
灰黑　
细
鳞片　
足球　
硬度大　
质软　
导电性好　
金刚石 石墨 C60
用途 钻探机钻头、 　裁玻璃　 、 　作装饰品　 等 润滑剂、 　制铅笔芯　 、 　作电极　 等 应用于 　超导、催化、医学及生物　 等领域
裁玻
璃　
作装饰品　
制铅笔
芯　
作电极　
超导、
催化、医学
及生物　
【特别提醒】（1）石墨在一定条件下可转化成金刚石，属于化学变化。
（2）同一种元素可以形成不同的单质（如O2和O3等），因此由同一种元素组成的物质不一定是纯净物。（3）结构决定性质。碳单质物理性质差异较大的原因是结构不同，即碳原子的排列方式不同。
2.碳的化学性质和用途
化学性质 用途
常温 （1）稳定性 化学性质 　不活泼　 可作 　墨汁　 等
高温或点燃 （2）可燃性 ①充分燃烧： 　C＋O2CO2　 ②不充分燃烧： 　2C＋O22CO　 可作 　燃料　
不活泼　
墨汁　
C＋O2CO2　
2C＋O22CO　
燃料　
化学性质 用途
高温或点燃 （3）还原性 ①与CuO反应： 　C＋2CuO2Cu＋CO2↑　 ；现象：固体由 　黑　 色变成 　红　 色，澄清石灰水 　变浑浊　 ②与CO2反应： 　CO2＋C2CO　 用于冶炼金属
C＋2CuO2Cu＋
CO2↑　
黑　
红　
变浑浊　
CO2＋C2CO　
【特别提醒】（1）用碳单质作还原剂与其他物质反应时，一般是高温条件。（2）在用碳还原氧化铜实验中：①试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂。②实验结束后，先撤导管后熄灭酒精灯，防止发生倒吸使试管炸裂。
知识点2　 一氧化碳与二氧化碳
1.一氧化碳的性质和用途
物理性质 （1） 　无　 色 　无　 味的气体；（2）密度比空气的 　略小　 ；（3） 　难　 溶于水 化学性质 （1）可燃性 现象 产生 　蓝色　 火焰，放出 　大量热　 ，生成一种能使澄清石灰水 　变浑浊　 的气体
化学方程式 　2CO＋O22CO2　
（2）还原 性（以还原CuO为例） 现象 　黑　 色粉末变成 　红　 色，澄清石灰水
　变浑浊　
化学方程式 　CuO＋COCu＋CO2　
无　
无　
略
小　
难　
蓝色　
大量热　
变浑浊　
2CO＋O22CO2　
黑　
红　
变浑浊
　
CuO＋COCu＋CO2　
化学性质 （3）毒性 一氧化碳极易与血液中的 　血红蛋白　 结合，使 　血红蛋白　 不能很好地与 　氧气　 结合，造成生物体内缺氧
用途 作 　燃料　 ，用于冶炼 　金属　 等
【特别提醒】CO有毒，冬天用煤炉取暖时，一定要注意室内通风，防止CO中毒，由于CO难溶于水，室内放一盆水不能防止CO中毒。
血红蛋白　
血红蛋白　
氧气　
燃料　
金属　
2.二氧化碳的性质和用途
物理 性质 （1）无色、无味气体；（2）密度比空气的 　大　 ；（3） 　能　 溶于水 化学 性质 实验 现象 结论或化学方程式
（1）一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧 　下　 层的蜡烛先熄灭， 　上　 层的蜡烛后熄灭 　不能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气的大　
大　
能　
下　
上　
不能燃烧，也不支持燃烧，
密度比空气的大　
化学 性质 （2）与水反应 紫色石蕊溶液变　红　 色 　CO2＋H2OH2CO3　
（3）与澄清石灰水反应 澄清石灰水变 　浑浊　 　Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O　
红　
CO2＋H2OH2CO3　
浑浊　
Ca（OH）2＋
CO2CaCO3↓＋H2O　
用途 （1）不能燃烧也不支持燃烧，且密度比空气的大—— 　灭火　
（2）能溶于水且与水反应——制汽水
（3）干冰升华吸热——作制冷剂、 　人工降雨　
（4）植物光合作用的原料——作气体肥料
【特别提醒】（1）固态的二氧化碳俗称干冰，利用干冰升华吸热的性质，可用作制冷剂或用于人工降雨等。（2）在进行实验的过程中，若观察到上层蜡烛先熄灭，其原因可能是二氧化碳倾倒过快，先使上层蜡烛火焰附近氧气浓度减小。（3）二氧化碳本身并不显酸性，不能使紫色石蕊溶液变色。
灭火　
人工降雨　
【方法指导】
1.CO与CO2的鉴别
鉴别方法 现象及结论
澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO
点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2
紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO2，无明显现象的是CO
还原氧化铜 通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是CO，没有明显现象的是CO2
2.除杂
物质 杂质 除杂方法
CO CO2 ①通入过量的碱溶液（一般用NaOH溶液而不用澄清石灰水）
②通过足量灼热的炭粉
CO2 CO 通过足量灼热的氧化铜
知识点3　 二氧化碳对环境的影响
【特别提醒】（1）低碳理念、低碳生活，指的是降低二氧化碳的排放，不是指的碳元素。
（2）碳中和，指的是自然界产生的二氧化碳和消耗的二氧化碳持平，保持大气中二氧化碳的含量基本稳定。
知识点4　 二氧化碳的制取
1.工业制取
高温煅烧石灰石： 　CaCO3CaO＋CO2↑　 （填化学方程式）。
2.实验室制取（详见“新课标必做实验”实验3）
CaCO3CaO＋CO2↑　
【提分小练】
1.正误辨别。
（1）活性炭吸附色素和臭味发生了化学变化。 （　×　）
（2）金刚石与石墨相互转化是化学变化。 （　√　）
（3）金刚石、石墨、C60都是由碳原子直接构成的单质。 （　×　）
（4）碳与氧气或金属氧化物反应时，由于反应物的量不同，产物可能有多种情况。 （　√　）
×
√
×
√
2.（九上P110实验6－2）木炭还原CuO实验。
（1）现象： 　黑　 色固体变成 　红　 色，澄清石灰水变浑浊。
（2）结论：木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳。
（3）注意事项：
①酒精灯加金属网罩的目的是 　使火焰集中，提高加热温度　 ，最好使用酒精喷灯。
②反应结束后，先 　撤导管　 ，后 　熄灭酒精灯　 ，防止倒吸。
③试管口略向下倾斜，防止 　冷凝水倒流使试管炸裂　 。
黑　
红　
使火焰集中，提高加热温度　
撤导管　
熄灭酒精灯　
冷凝水倒流使试管炸裂　
（1）CO2和CO的元素组成相同，化学性质相似。 （　×　）
（2）CO2和CO都可使人死亡的原因是都有毒。 （　×　）
（3）酸和CO2都能使紫色石蕊溶液变红，说明CO2也是酸。 （　×　）
（4）一氧化碳与氧化铜在加热条件下发生置换反应。 （　×　）
（5）将燃着的木条伸入气体中，木条不复燃，则该气体一定是CO2。 （　×　）
×
×
×
×
×
3.正误辨别。
4.（九上P117实验6－4）CO2的溶解性实验。
（1）现象： 　塑料瓶变瘪　 ，产生这一现象的原因是 　CO2能溶于水且能与水反应，使瓶中压强减小　 。
（2）振荡塑料瓶的目的是 　使CO2与水充分接触　 。
塑料瓶变瘪　
CO2能溶于水且能与水反
应，使瓶中压强减小　
使CO2与水充分接触　
5.正误辨别。
（1）为检验一氧化碳浓度可以做灯火试验。 （　×　）
（2）可用点燃的方法除去CO2中的少量CO。 （　×　）
（3）二氧化碳在空气中过量会造成温室效应加剧，但不会污染空气。 （　√　）
（4）二氧化碳的过度排放会增强温室效应，因此应禁止使用化石燃料。 （　×　）
（5）实验室常用块状石灰石和稀硫酸反应制取二氧化碳。 （　×　）
×
×
√
×
×
6.（九上P126实验活动2）CO2与水的反应。
（1）试管A的作用是 　对照　 。
（2）将CO2通入试管B中，可观察到的现象是 　紫色石蕊溶液变红　 ，产生该现象的原因是 　CO2＋H2OH2CO3　 （用化学方程式表示）。
（3）再将试管B加热，实验现象是 　溶液由红色逐渐变为紫色　 。
对照　
紫色石蕊溶液变红　
CO2＋H2OH2CO3　
溶液由红色逐渐变为紫色　
实验3　二氧化碳的实验室制取
某兴趣小组用如图所示的装置制取二氧化碳。
【基础过关】
【实验药品】
（1） 　石灰石（或大理石）　 和 　稀盐酸　 。
石灰石（或大理石）　
稀盐酸　
【反应原理】
（2） 　CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O　 （写化学方程式）。
CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O　
（3）装置A：便于添加液体，长颈漏斗的下端要 　伸入液面以下　 ；目的是 　形成液封，防止产生的气体从长颈漏斗逸出　 。装置B：可以 　控制反应速率　 ，平稳地制取气体。装置C：制取少量气体且操作简单。
（4）二氧化碳具有密度比空气大、能溶于水且与水反应的性质，故选择 　向上排空气　 法收集（如图D）。若用图E所示的装置收集，导管口应 　长　 （填“长”或“短”，下同）进 　短　 出。若用图F所示的装置收集，导管口应 　短　 进 　长　 出。
伸入液面以下　
形成
液封，防止产生的气体从长颈漏斗逸出　
控制反应速率　
向
上排空气　
长　
短　
短　
长　
【操作步骤】（用制取装置A进行操作）
（5）连接仪器→检查装置气密性→装入药品（先加固体，后通过长颈漏斗加入液体）→收集→验满。
（6）检验：将产生的气体通入澄清石灰水中（如图G），若观察到 　澄清石灰水变浑浊　 ，则证明生成的气体是二氧化碳。
澄清石灰水变
浑浊　
（7）验满： 　把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭　 ，则证明气体已收集满（如图H）。
把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭　
【能力提升】
（8）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为 　浓盐酸具有挥发性，会使收集的CO2中混有HCl气体　 。
（9）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为 　稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石或石灰石表面阻碍反应的进行　 。
（10）不能用碳酸钠（或碳酸钾）来代替大理石或石灰石，因为 　碳酸钠（或碳酸钾）是粉末状固体，与稀盐酸接触面积大，反应剧烈，不利于控制反应速率及气体的收集　 。
浓盐酸具有挥发性，会使收集的CO2中混有
HCl气体　
稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于
水，会覆盖在大理石或石灰石表面阻碍反应的进行　
碳酸钠（或碳酸
钾）是粉末状固体，与稀盐酸接触面积大，反应剧烈，不利于控制反应速率及气体
的收集　
【问题拓展】
（11）【联合实验装置的应用】该兴趣小组改用如图所示的装置制取CO2。
①装置A的作用是 　除去HCl气体　 。
②装置B的作用是 　检验HCl气体是否除尽　 。
③装置C的作用是 　除去水蒸气　 。
除去HCl气体　
检验HCl气体是否除尽　
除去水蒸气　
④装置D中在水面上加一层植物油的目的是 　避免CO2与水接触而发生反应，减少测量误差　 。
⑤本实验中测得量筒内水的体积即生成CO2的体积。此外，植物油上方原有的空气对实验结果 　没有　 （填“有”或“没有”）影响。
避免CO2与水接触而发生反应，减少测
量误差　
没有　
【改进装置】
（12）回答下列装置各自的优点。
①A、B装置通过控制液体的滴加速度进而控制 　反应速率　 。
②C、F装置中通过打开和关闭止水夹，利用压强使反应物分离，来随时控制反应的 　发生和停止　 。
③D、E装置分别通过拿起和放下铜丝或试管，使反应物分离，来随时控制反应的 　发生和停止　 ，也体现了废物再利用。
反应速率　
发生和停止　
发生和停止　
【数字化实验】
（13）用下表药品进行实验，取等质量的大理石加入足量酸溶液中（杂质不与酸反应），用压强传感器测得各实验中压强随时间变化曲线如图所示：
实验编号 药品
Ⅰ 块状大理石、10%盐酸
Ⅱ 块状大理石、10%硫酸
Ⅲ 大理石粉末、10%盐酸
最终同学们确定用曲线 　乙　 （填“甲”“乙”或“丙”）对应的药品制取二氧化碳；图中丙反应压强明显偏小的原因是 　生成的CaSO4覆盖在大理石表面，阻碍了反应的进行　 。
乙　
生成的CaSO4覆盖在大理石表面，阻碍了
反应的进行　
【创新实验】
（14）图甲为利用鸡蛋壳和白醋制取和收集二氧化碳的家庭实验装置。
甲
①带小孔的眼药水瓶下部可浸入和离开白醋，可以控制反应的进行与停止，它相当于乙图中的 　A　 （填字母）装置。
②该装置虚线框中应选用乙图中的 　C　 （填字母）装置来收集CO2气体。
③检验CO2气体是否集满的方法是 　将燃着的木条放在矿泉水瓶瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满　 。
A　
C　
将燃着的木条放在矿泉水瓶瓶口，若木条熄
灭，则证明二氧化碳已收集满　
乙
【特别提醒】
1.药品的选择
实验室用大理石作反应物的原因：原料价廉易得，且块状大理石与液体反应速率适中，便于收集气体。
2.实验反思
（1）将CO2通入澄清石灰水中，若澄清石灰水不变浑浊，则可能的原因有：①澄清石灰水变质；②所用盐酸的浓度过大。
（2）不能用燃着的木条检验收集的气体是否为CO2，原因是能使燃着的木条熄灭的气体不一定是CO2，还可能是N2等气体。
1.碳元素是组成物质种类最多的元素。下列物质只含碳元素的是（　B　）
A.石灰石 B.金刚石
C.碳酸 D.石蜡
2.下列有关金刚石和石墨的说法，错误的是（　C　）
A.都是碳的单质
B.都由碳元素组成
C.物理性质相同
D.碳原子排列方式不同
B
C
巩固训练
3.下列行为不符合“低碳生活”理念的是（　C　）
A.走路上学 B.随手关灯
C.焚烧垃圾 D.植树种草
4. 宋代许道宁用墨（主要成分为单质碳）所画的《关山密雪图》（如图）保存至今而不变色，这是因为在常温下单质碳（　A　）
A.化学性质不活泼
B.硬度高
C.导电性能好
D.吸附能力强
C
A
5.在生活生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是（　A　）
A.活性炭具有吸附性
B.木炭常温下化学性质很活泼
C.金刚石用作电极
D.石墨用作钻探机钻头
A
6.关于碳及其化合物的说法正确的是（　C　）
A.一氧化碳有还原性，没有毒性
B.二氧化碳是一种污染性气体
C.含碳酸根或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应生成二氧化碳气体
D.活性炭具有吸附性，木炭没有吸附性
7. 为使我国能在2060年前实现“碳中和”。下列做法不可取的是（　C　）
A.加快开发清洁能源
B.荒漠上多植树种草
C.工业废气高空排放
D.减少化石燃料使用
C
C
8.如图，石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
（1）石墨的用途可以是 　A（或B）　 （选一个即可，填字母）。
A.用于制铅笔芯
B.用作电极
C.用于切割大理石
（2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 　物理　 （填“物理”或“化学”）性质。
（3）木炭可以作燃料，木炭燃烧的化学方程式为 　C＋O2CO2　 。
A（或B）　
物理　
C＋O2CO2　
（2）科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片（也称石墨烯），石墨烯是由碳原子形成的六元环呈蜂窝状的二维结构。石墨烯优异的导电、导热性和其他奇特性质正激励着科学家们不断去探索。在石墨烯中，每个碳原子连接 　3　 个六元环。
（1）金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是 　碳原子的排列方式不同　 。
碳原子的排列方式不同　
3　
9.碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。如图为金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构模型，图中小球代表碳原子。
（1）实验①：用三朵干燥的紫色石蕊纸花探究二氧化碳能否与水反应，其中纸花变红的是 　Ⅲ　 （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”），实验①的结论为 　二氧化碳与水反应生成了酸性物质　 。
（2）实验②：证明氢氧化钠与盐酸发生了化学反应的现象是 　溶液由红色变成无色　 。
Ⅲ　
二氧化碳与水
反应生成了酸性物质　
溶液由红色变成
无色　
10.某班同学进行“有反应无明显现象的实验”主题复习。
（3）实验③：向充满二氧化碳的锥形瓶中先注入氢氧化钠溶液，振荡，未观察到明显现象，再打开弹簧夹并注入 　稀盐酸（或稀硫酸）　 （填一种试剂），产生气泡，证明氢氧化钠与二氧化碳已发生反应。
（4）验证无明显现象反应已发生的思路一般有两种：a.反应物之一消失；b.有新物质生成。实验①②③中采用相同思路设计的是实验 　①③　 。
稀盐酸（或稀硫酸）　
①③　
11.国家规定教室内空气中二氧化碳的最高允许浓度为0.15%。下列是某学习小组对教室内二氧化碳浓度的检测和相应结果处理的措施，不正确的是（　B　）
A.从教室不同位置多点采集空气样品
B.将盛有澄清石灰水的烧杯置于教室一段时间进行测定
C.测得二氧化碳浓度为0.28%，说明二氧化碳浓度超标
D.为避免二氧化碳浓度超标，教室应多通风换气
B
12. 化学观念是化学课程要培养的核心素养之一。下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是（　D　）
A.元素观：CO和CO2都是由碳、氧两种元素组成的化合物
B.分类观：CO和CO2都属于氧化物
C.变化观：CO和CO2在一定条件下可以相互转化
D.结构观：CO和CO2都是由碳原子和氧原子构成，化学性质相似
D
13.碳及其化合物存在如下转化关系：C→CO CO2 X（“→”表示一种物质会一步转化成另一种物质）。下列有关说法错误的是（　B　）
A.由C转化为CO2的过程中碳元素的化合价依次升高
B.CO只能通过与O2反应转化为CO2
C.CO2可通过与C反应转化为CO，化学方程式为C＋CO22CO
D.X可能是酸或盐
B
图2
（1）图1中物质的类别未包括 　B　 （填字母）。
A.酸 B.碱 C.盐 D.有机物
（2）图1中物质转化可通过分解反应实现的是 　⑥⑧　 （填序号）。
B　
⑥⑧　
14.生活中含碳物质种类繁多、应用广泛。根据如图回答问题。
图1
（3）CO与CO2性质有很大不同的微观解释是 　1个二氧化碳分子比1个一氧化碳分子多1个氧原子　 。
（4）图2实验能否证明二氧化碳与水发生了化学反应？判断并说明理由： 　不能，缺少CO2能否使石蕊溶液变红的对比实验　 。
1个二氧化碳分子比1个一氧化碳
分子多1个氧原子　
不
能，缺少CO2能否使石蕊溶液变红的对比实验　
图2
（5）用熟石灰吸收CO2可以固碳。根据化学方程式计算，吸收8.8 g CO2至少需要熟石灰的质量为多少？
解：设吸收8.8 g CO2至少需要熟石灰的质量为x。
Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O
74 44
X 8.8 g
＝　x＝14.8 g
答：吸收8.8 g CO2至少需要熟石灰的质量为14.8 g。
15.探究二氧化碳的制取和性质。
（1）如图1，观察到的现象是 　剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热　 。
剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热　
（2）用木炭还原氧化铁也可得到二氧化碳，反应的化学方程式是 　3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑　 。
3C＋
2Fe2O34Fe＋3CO2↑　
（4）如图3，向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是 　软塑料瓶变瘪　 ，由此可知，二氧化碳的性质是 　能溶于水　 。在一支试管中倒入少量塑料瓶中的液体，滴加几滴紫色石蕊溶液，振荡，观察到的现象是 　紫色石蕊溶液变红　 。
（3）上述两个反应都可得到二氧化碳，但实验室制取二氧化碳的化学方程式是 　CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O　 。小文同学用图2装置制取二氧化碳，请指出该装置的两处错误：① 　长颈漏斗的下端没有伸入液面以下　 ；② 　集气瓶倒放　 。
CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O　
长颈漏斗的下端没有伸入液面以下　
集气瓶倒放　
软塑料瓶变瘪　
能溶
于水　
紫色石蕊溶液变红　

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