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专题六 碳和碳的氧化物
碳的单质
1.碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨C 碳原子构成 金刚石C 碳原子构成 C60 C60分子构成
微观结构
物理性质 深灰色的有金属光泽不透明的细鳞片状固体，耐高温，质地较软，有滑腻感，有良好的导电性。 无色透明的、正八面体形状的固体。天然存在的最硬的物质。
用途 作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、玻璃 用于超导、催化、 材料科学等领域
性质差异 金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同
无定形碳
①木 炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，用于除去食品和工业产品里的色素，
作冰箱去味剂等。
②活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，
制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
③焦 炭：用于冶炼金属。
④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。
二、碳单质的化学性质
1.常温下化学性质不活泼
2.可燃性（作燃料）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
C + O2 点燃 CO2 2C + O2 点燃 2CO
质量比 3 ： 8 3 ： 4
结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同
3.还原性
实验 注意 事项 ①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ③待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。
实验装置及现象结论
①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 结论：生成了红色的铜和二氧化碳 化学方程式C + 2CuO 2Cu+CO2↑
三、氧化还原反应
1.分析
2.碳与二氧化碳反应：C + CO22CO（吸热反应）
四、二氧化碳制取的研究
工业制二氧化碳
煅烧石灰石： CaCO3高温CaO+CO2↑
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：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
检验方法：
将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
验满方法：
用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。
五、气体制取的一般思路
发生装置
选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）
固固加热型 固液常温型
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，可实现固液的分离和接触，从而控制反应的开始和停止。
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
收集装置
选择依据：气体的溶解性；气体的密度
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：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部， 以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部， 以保证排尽集气瓶中空气。
①所有气体从短管进 ②V排出的水=V气体 为防止气体溶解在水中，水面放一层植物油隔绝二者； 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
六、二氧化碳性质
1.物理性质：无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，
2.证明二氧化碳的密度大于空气
实 验 现 象
将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中，下面的蜡烛比上面的先熄灭。 将水倒入装满CO2的软塑料瓶，旋紧瓶塞，振荡，软塑料瓶变瘪。 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：①二氧化碳不能燃烧； ②不支持燃烧； 物理性质：密度比空气的大。 物理性质：二氧化碳能溶于水
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红）
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 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色
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酸性物质使石蕊变红 碳酸不稳定分解
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：CO2+H2O=H2CO3 碳酸分解生成 二氧化碳和水 H2CO3=H2O+CO2↑
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：澄清石灰水变浑浊：
化学反应方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
七、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）作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 干冰升华吸热（物理变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧， ③密度比空气的大
③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 CO2是光合作用的原料，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
八、一氧化碳
1.产生：碳的不完全燃烧2C+O22CO；
2.化学性质：
①毒性
②可燃性2CO + O22CO2 注意点燃前先检验气体的纯度（验纯）。
现象：纯净的CO安静的燃烧，产生蓝色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变变浑浊，CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
③还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变成光亮的红色。 CuO+COCu+CO2 B处的现象是：澄清石灰水变浑浊。 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O C处的现象是：气体燃烧，发出蓝色火焰。 2CO + O22CO2
(1)澄清石灰水的目的是检验二氧化碳的生成 (2)右侧酒精灯的作用是点燃尾气，防止污染空气 其它尾气处理的方法 ①用气球收集 ②用排水法收集 【注意】 ①先通一氧化碳后加热的原因是：排出装置内的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸。 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防止热的铜遇到空气又被氧化。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
九、气体的鉴别和除杂
鉴别：二氧化碳和一氧化碳
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CO2，无明显现象的是CO
分别点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO2，无明显现象的是CO
还原金属氧化铜 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：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO [CO2 ] 通入足量的石灰水（或氢氧化钠溶液）吸收
CO2 [CO ] 通过灼热的氧化铜
CaO [CaCO3 ]只能煅烧（不可加盐酸）
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，一般可用饱 和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气 体。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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