资源简介

第六单元 碳和碳的氧化物
一、教学目标
知识目标：
1、了解几种碳单质（金刚石、石墨、无定形碳和C60）的结构、性质和用途。
2、通过对金刚石、石墨和C60中碳原子排列方式的分析，初步认识结构、性质、用途之间的关系。
3、掌握碳的化学性质，包括可燃性、还原性，并能书写相关的化学方程式。
4、知道不同种元素可以组成不同种物质，同种元素也可以组成不同种物质，能用发展的观点来看待碳的单质。
5、了解二氧化碳的性质，了解二氧化碳在生产和生活中的用途。
6、了解二氧化碳在自然界中的循环。
7、知道温室效应，了解防止温室效应进一步增强应采取的措施。
8、掌握实验室制取二氧化碳所用的药品、化学反应原理。
9、掌握实验室制取二氧化碳的装置、收集及检验方法。
能力目标：
通过探究活动，体验化学实验方法的科学性，能够总结实验室制取气体的一般思路和方法。
二、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。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等。注意：铅笔里面其实不含铅，是石墨和黏土混合而成的混合物。H代表Hard，坚硬的；B代表Black，黑的。6B最软，颜色最深；6H最硬，HB软硬适中。
3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成。主要有：焦炭、木炭、活性炭、炭黑等。活性炭、木炭具有强烈的吸附性，但活性炭的吸附作用比木炭要强，如制糖工业利用其来脱色，防毒面具里的滤毒罐也是利用活性炭来吸附毒气。焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
4、C60是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。
5、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。
（二）碳单质的化学性质
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、常温下的化学性质稳定【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、可燃性:
完全燃烧(氧气充足)，生成CO2 : C+O2点燃CO2
不完全燃烧 (氧气不充足)，生成CO：2C+O2点燃2CO
注意：CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
3、还原性：C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑
应用：冶金工业
现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，澄清的石灰水变浑浊。
实验注意事项：（1）木炭粉要烘干，目的是排除水蒸气的干扰，使实验现象明显。（2）酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高酒精灯加热温度。（3）停止加热前，应该先把导管从澄清石灰水中撤出，目的是防止水倒流入试管，导致试管炸裂。
4、氧化反应和还原反应
以C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑为例：
（1）氧化反应、还原反应
木炭夺取了氧化铜中的氧，生成了CO2，物质与氧气发生的反应叫做氧化反应。氧化铜失去氧变成单质铜，这种化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
（2）氧化剂、还原剂
氧化铜提供氧，使木炭发生氧化反应，提供氧的物质时氧化剂。木炭夺取了氧化铜中的氧，使其发生还原反应，得到氧的物质时还原剂。二者都是指反应物。
（3）氧化性、还原性
在反应中，物质供给氧的性质叫氧化性，物质夺取氧的性质叫还原性。
总结：C：得氧，被氧化，发生氧化反应，是还原剂，有还原性。
CuO：失氧，被还原，发生还原反应，是氧化剂，有氧化性。
（三）二氧化碳的制法
1、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）
（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：
反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。
反应物是固体与液体或液体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。
（2）收集方法：气体的密度及溶解性决定：
难溶于水用排水法收集 CO只能用排水法（排空气法易中毒）
密度比空气大用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法（它能溶于水且与水反应）
密度比空气小用向下排空气法
2、二氧化碳的实验室制法
1）原理：用石灰石和稀盐酸反应： CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
2) 选用和过氧化氢制氧气（制氢气）相同的发生装置
3）气体收集方法：向上排空气法
4）验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳。
验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。
3、二氧化碳的工业制法：
煅烧石灰石： CaCO3高温CaO+CO2↑
【生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2】
4、实验室制取二氧化碳步骤
一检、二装、三注入、四收集
6、正确制取二氧化碳的装置图 错误制取二氧化碳的装置图
7、制取二氧化碳的注意事项
（1）在实验前要检验装置的气密性
（2）先放石灰石，后加稀盐酸
（3）长颈漏斗应伸入液面以下
（4）导气管不能伸入太长
（5）应用向上排空气法收集
（6）在集气瓶口盖玻璃片
（7）集气瓶中导管应伸到集气瓶底
（8）不能用稀硫酸代替稀盐
（四）二氧化碳的性质
1、物理性质
无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰
2、化学性质
（1）一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸
（2）与水反应生成碳酸： CO2+H2O==H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，H2CO3 == H2O+ CO2↑ 碳酸不稳定,易分解
（3）能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 本反应可用于检验二氧化碳。
（4）与灼热的碳反应： C+CO2高温2CO （吸热反应，CO2是氧化剂，C是还原剂）
3、用途：灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）
既利用其物理性质，又利用其化学性质。干冰用于人工降雨、制冷剂利用其物理性质。
4、危害及防治措施
（1）危害：温室效应——原因：过多的CO2、O3、CH4、氟氯代烷等。
（2）防治措施：a、减少使用煤、石油、天然气等化石燃料
b、开发新能源如、太阳能、风能、地热等清洁能源。
c、大力植树造林、严禁乱砍滥伐森林。
（五）一氧化碳的性质
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: （H2、CO、C具有相似的化学性质：①可燃性 ②还原性）
1）可燃性：2CO+O2点燃2CO2 （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）
【H2和O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰；CO和O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰；CH4和O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。】
2）还原性： CO+CuO △ Cu+CO2 【非置换反应】 应用：冶金工业
现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。
记住要领：一氧化碳早出晚归，酒精灯迟到早退。
尾部酒精灯的作用是处理尾气，防止一氧化碳污染空气。
3）有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。
三、教学重、难、考点
1、知道碳单质的化学性质；知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。
2、了解二氧化碳的性质，了解二氧化碳在生产和生活中的用途。
3、了解二氧化碳在自然界的循环，了解防止温室效应进一步增强应采取的措施。
4、掌握市实验制取气体的一般思路和方法，探究实验中制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳（考点）。
四、典型题讲解
题型一、碳的几种单质（重点考查碳的还原性）
1、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（ ）
A、它们都是同一种物质 B、它们碳原子的排列方式不同
C、它们的化学性质不同 D、它们的物理性质相同
2、用木炭还原氧化铜的实验如右图所示。
（1）酒精灯加网罩的目的是
。
（2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但澄清的石灰水不变浑浊，原因是 。
（3）继续加热，观察到黑色粉末出现红色物质，澄清的石灰水逐渐变浑浊。请你写出带点部分的化学方程式 、 。
（4）在反应中 发生了还原反应， 是还原剂。
（5）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是 。
题型二、碳及其化合物之间的相互转化
3、用化学方程式写出下列物质之间的变化
题型三、一氧化碳、二氧化碳的性质和用途
4、下图所示装置可以验证某混合气体（无色无味）中是否含有CO2和CO。
请回答下列问题：
（1）A装置中的试剂是（填名称，下同） ，B装置中的试剂是 。
（2）证明原混合气体中有CO2存在的实验现象是 ；证明原混合气体中有CO存在的实验现象是 。
（3）如果没有B装置，对实验结果有何影响？
题型四、通过二氧化碳的实验室制法了解制取气体的一般思路和方法
5、根据下图所示装置图，回答有关问题。（浓硫酸具有吸水性，实验室常用来干燥气体）
（1）写出装置图中标号仪器的名称：① ；②
（2）写出实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式：
；并据此选择图中 （填字母）组装一套制取干燥二氧化碳的装置。
（3）如选用装置A作为制取氧气的发生装置。其化学方程式可以为
。
总结：实验室制取气体通常要考虑反应原理、发生装置、收集方法、验证气体。
五、当堂练习
1、现在中考大多实行网上阅卷，考生答题时必须用2B铅笔填涂答题卡。2B铅笔芯的主要成分是（ ）
A、木炭 B、石墨 C、焦炭 D、铅
2、用一定量炭粉还原氧化铜并检查产物，装置如右图。
（1）在实验过程中，观察到②中石灰水边浑浊， 此时，①中的现象 是 。
（2）反应完全后，若仅撤走酒精灯停止加热，可能导致的后果是 。
3、下列有关二氧化碳的检验、制备和用途的叙述，正确的是（ ）
A、干冰用于人工降雨
B、二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中，溶液变为蓝色
C、用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳
D、将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体为二氧化碳
4、实验室制取二氧化碳最适合的反应物是（ ）
A、碳酸钠粉末和稀硫酸 B、石灰石和稀硫酸
C、大理石和稀硫酸 D、大理石和浓盐酸
5、下图是实验室用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳并验证其性质的实验装置图，试根据题目要求回答下列问题：
（1）仪器a的名称是 ；装置A中发生反应的化学方程式为
，装置C中观察到的现象是 。
（2）装置D中观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，它不能燃烧，也不能支持燃烧。由此可知，二氧化碳在生活中可用于 。
（3）实验室用装置E来收集二氧化碳时，二氧化碳应从 （“c或d”）通入。
6、A、B、C、D、E是初中化学中常见的不同物质，其中A为黑色固体。其转化关系如下所示：
（1）A的化学式为 ，B的化学式为 。
（2）若C为难溶性钙盐，写出检验C物质的反应的化学方程式：
（3）写出由E→D的化学方程式：
（4）图中所示的所有转化的化学反应中，一定不包含的基本反应类型是 。
六、当堂检测
1、木炭、活性炭经常被用来除去色素和异味，是因为它们具有较好的 。这与它们的 结构有关。
2、焦炭在高温下还原氧化铁的化学方程式是____________________________。
3、最近新闻报道，由于气候变暖，南极冰川以前所未有的速度融化。下列气体中能引起气候变暖的是（ ）
A、O2 B、N2 C、SO2 D、CO2
4、下列有关碳和碳的氧化物的说法中不正确的是（ ）
A、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质
B、金刚石和石墨的结构中碳原子的排列方式不同
C、一氧化碳与血液中的血红蛋白结合导致中毒
D、二氧化碳不能与水发生反应
5、每年6月10日是全国低碳日，下列做法不符合“节能低碳”理念的是（ ）
A、提倡双面使用纸张 B、推广使用一次性竹筷
C、提倡使用太阳能热水器 D、推广使用公共自行车
6、下列物质间的转化不能一步完成的是（ ）
A、CaCO3→CaO B、CO2→CO C、C→CO D、Cu→Cu(OH)2
7、老师为同学们提供了如下图所示的实验装置：
（1）写出仪器a、b的名称：a、 ，b 。
（2）若实验室用大理石制取二氧化碳，还需要的药品是 ，选择的发生装置是 （填序号，下同），收集装置是 ，验满的方法是 。
（3）实验室不用大理石和稀硫酸制取二氧化碳，原因是 。
七、家庭作业
1、金刚石、石墨、C60三种碳单质中，硬度最大的是 、具有优良导电性的是 。
2、在高温下，碳还能还原CO2,发生反应的化学方程式是__________________。
3、“两型”社会，提倡“低碳”生活。下列有关碳及碳的化合物的叙述中正确的是（ ）
A、二氧化碳是形成酸雨的主要气体
B、一氧化碳含量增加会导致温室效应
C、金刚石、石墨都是碳单质，两者碳原子的排列方式相同
D、大气中二氧化碳的消耗途径主要是绿色植物的光合作用
4、二氧化碳和一氧化碳都是我们非常熟悉的物质。下列关于二氧化碳和一氧化碳说法正确的是（ ）
①二氧化碳和一氧化碳元素组成相同，性质相同；②二氧化碳能使然后紫色石蕊的干燥纸花变红；③二氧化碳在水中的溶解度与压强成反比；④进入久未开启的菜窖，应进行灯火实验。⑤一氧化碳、木炭、氢气都具有还原性和可燃性。⑥一氧化碳能与人体内的血红蛋白结合，使人缺氧窒息死亡。
A、①②③ B、②⑤⑥ C、④⑤⑥ D、③④⑤
5、实验室制备二氧化碳气体的常用方法是（ ）
A、煅烧石灰石 B、点燃木炭
C、用石灰石与稀盐酸反应 D、碳酸分解
6、实验室制取CO2的有关操作如下图所示，不正确的是（ ）

展开更多......

收起↑