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课题三 碳和碳的氧化物
思维导图
知识清单
知识点一 碳单质的性质和用途
一、碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨 金刚石 C60
组成、构成 由 组成 由 构成 由 组成 由 构成 由 组成 由 构成
微观结构
物理性质 色的有 光泽的固体，质地很 ，有 ，熔点 ，有良好的 色透明的、正八面体形状的固体，是 的物质 分子结构形似足球，很稳定
用途 作 或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂等 大：制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、裁玻璃。 性好、 大：金刚石薄膜用作光学仪器涂层。 性好：用于集成电路基板散热 用于 、 、能源及医学等领域
性质差异 物理性质差异大的原因：
*C60中的60是指： 。
*同种元素组成的物质不一定是单质，可能是 。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等）
*同种元素组成的 才是单质。石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同 ，该转化是 变化。
二、无定形碳
1．木炭和活性炭：有 结构，具有 ，可吸附 等。
木炭：用于除去食品和工业产品里的色素，作 等。
活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具 中过滤毒气，
制糖工业中 ，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
2．焦炭：用于 。
3．炭黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
（碳和炭的区别：“碳”是元素名称，并不指具体某种物质；“炭”表示由碳元素组成的具体物质）
结合常见碳单质的性质和用途，可知物质的结构决定 ，性质决定 。
三、碳单质的化学性质
碳的几种单质物理性质各异，而化学性质却相似。
1．常温下化学性质 （原因：碳原子的最外层电子数为 ，电子不易 ）。
用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。
2． 性（作 ）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
化学方程式： 化学方程式：
质量比
结论 反应物相同时，
应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 。
3．还原性
（1）木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论
①黑色粉末逐渐变成 ； ②澄清石灰水 。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳； 化学方程式：
实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 ②火焰加金属网罩的目的： 。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的： 。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因： 。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。
（2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑如：焦炭还原氧化铁：
（3）碳与二氧化碳反应： （ 热反应）
补充：
置换反应： 与 反应生成 和 的反应。
知识点二 碳的氧化物
一、二氧化碳的性质
1．物理性质： 色、 臭的 体，密度比空气 ， 溶于水，高压低温下可得固态二氧化碳（也叫 ）。
2．证明二氧化碳的密度大于空气、能溶于水
实验1 实验2
操作：将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中。 现象： 。 分析：二氧化碳聚集在下层时，它会隔绝空气，导致下层蜡烛因缺氧而熄灭，而上层蜡烛由于二氧化碳尚未到达其位置，因此还能继续燃烧一段时间。 操作：向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3容积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。 现象：软塑料瓶 。 分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，大气压使瓶子变瘪。
化学性质：二氧化碳① ；② ； 物理性质：密度比空气 。 物理性质：二氧化碳
生活小贴士：因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，故进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做 。
3．证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变 ）
实验 操作 ①干燥的石蕊小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊小花上喷水 ③把干燥的小花放进CO2气体中 ④把用水湿润的石蕊小花放入CO2气体 ⑤取出实验④取出用吹风机烘干
现象
分析 稀醋酸能使石蕊变红 水不能使石蕊变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生成 使石蕊变红 碳酸不稳定，易分解
结论 CO2不显酸性，CO2与水反应生成了酸性物质，使紫色石蕊试液变成红色 化学方程式： 碳酸分解生成二氧 化碳和水 化学方程式：
4．证明二氧化碳与澄清石灰水反应
操作：将二氧化碳通入澄清石灰水；
现象：澄清石灰水变 ；
化学方程式： （用于 ）
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作 ，用于食品冷藏、制造舞台雾景、 。 干冰 （ 变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气大
③ （ ），可以增大农作物的产量 CO2是 ，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2 ；且
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
三、二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳对人体健康的影响
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体健康的影响
3 使人呼吸急促
10 使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡
2．自然界中的碳循环
产生二氧化碳： 、 等。
消耗二氧化碳：植物的 吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。
3．温室效应
（1）温室效应加剧产生的原因：大气中 、一氧化二氮、氟氯代烃等温室气体增多；森林因为天灾和人类的乱砍滥伐，导致CO2的消耗减少，引起全球气候变暧；
（2）危害：全球气候变暖、两极冰川融化、海平面上升、土地沙漠化、农业减产等；引起暴雨、洪水等灾害，极端气候事件发生的频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性。
低碳行动与可持续发展
减少使用 ，更多地利用 、 等清洁能源；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳；等等。我国明确提出了减排目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现 。
四、一氧化碳
1．物理性质： 色、 臭的 体， 溶于水，密度比空气的 。
2．产生：①碳的不完全燃烧，化学方程式： ；②含CO的燃料泄漏。
3．中毒生理过程：CO极易与血液中的血红蛋白结合，结合能力是氧气的200～300倍，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
处理方法：
①万一CO中毒了，怎么急救？ ______________________________。
②万一煤气泄漏，怎么处理？ ______________________________。
③冬天用煤火取暖时，应该注意什么？______________________________。
④用煤炭取暖时，火炉上放一盆水，可以预防中毒吗？不能，因为 。
⑤煤气罐中掺有微量具有 ，为什么？便于 。
⑥检查煤气泄漏的时候怎么检漏？ 用 检验，有气泡产生说明漏气了。
4．可燃性
（1）纯净的CO安静的燃烧，产生 色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变 。
（2）燃烧的化学方程式：
澄清石灰水变浑浊的化学方程式：
（3）利用可燃性作燃料。注意点燃前先检验气体的纯度（ ）。
煤炉不同位置反应的化学方程式：
煤炉底部：
煤炉中部：
煤炉上口：
5．还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变 成 。 化学方程式： B处的现象是：澄清石灰水变 。 化学方程式： C处的现象是：气体燃烧，发出 。 化学方程式：
（1）澄清石灰水的目的是 。 （2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气， 。 其它尾气处理的方法： ①用气球收集尾气(图A) ②用排水法收集尾气(图B) ③换一个长的导管伸到玻璃管下火焰处将尾气燃烧(图C) 【注意】 （1）先通一氧化碳后加热的原因是： 。 （2）实验结束后先停止加热继续通入CO至玻璃管冷却的原因是 。
CO具有还原性，用途： 。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是： 。
五、二氧化碳和一氧化碳的鉴别和除杂
1．鉴别
鉴别方法 现象及结论
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是 ，无明显现象的是
分别点燃 在空气中能燃烧的是 ，不能燃烧的是
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是 ，无明显现象的是
还原金属氧化铜 通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是 ，没有明显现象的是
2．除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO（CO2）：
CO2（CO）：
CaO（CaCO3）：
知识点三 二氧化碳的实验室制取
一、 二氧化碳制取的研究
1．工业制二氧化碳
煅烧石灰石： 。
（石灰石、大理石主要成分为 ；氧化钙CaO俗称 ；氢氧化钙Ca(OH)2俗称 ）
2．实验室制二氧化碳：
（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物）。
（2）反应原理： 。
①为什么不能用纯的CaCO3或Na2CO3粉末？ 。
②为什么不用浓盐酸？ 。
③为什么不用稀硫酸？ ，阻碍反应的进一步进行。
检验方法：
将制得的气体 ，则证明是二氧化碳。
验满方法：
用 ，证明二氧化碳气体已经收集满。
二、气体制取的一般思路
1．发生装置
选择依据： ；反应条件（ ）
固固加热型 固液常温型
高锰酸钾制氧气 大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳
试管口略 向下倾斜 适合制取 少量气体 适合制取 大量气体 长颈漏斗可随时添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液体的速率，从而控制反应速率 注射器可控制加入液体的速率，从而控制反应速率
补充改进装置：
块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进， 。
开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于 隔板固液分离，反应停止 停止：关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面
2．收集装置
选择依据： （气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）
排水集气法 向上排空气法 向下排空气法
适合气体溶解度小、 不与水反应的气体 适合密度比空气大、 不与空气反应的气体 适合密度比空气小、 不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现 的气泡时开始收集； 时气体收集满 注意事项：导管 。 注意事项：导管 。
①所有气体从短管进 ②V排出的水=V气体 为 ，水面放一层 隔绝二者； 集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响收集的气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端 气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端 气体的验满在另一侧出气口
实验室制取二氧化碳气体除杂和净化
盐酸具有挥发性，故制得的CO2 气体中可能混有少量的HCl气体，一般可用 。气体经过饱和碳酸氢钠溶液后，会有水蒸气混入，浓硫酸有吸水性，可用浓硫酸除去水蒸气，进行干燥。

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