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课题1 金刚石、石墨和C60
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【自主学习】：
阅读教材P106-109。
复习单质的定义：______________________________________ _。
由碳元素组成的单质包括：_________________________等。
【合作探究】：
看视频《金刚石、石墨和C60》并结合课文归纳金刚石、石墨和C60的性质和用途
结构及化学式 物理性质 用途 备注
碳的单质 金刚石 C 1．无色 ，正八面体形状的 。有夺目的 。2．天然存在的 的物质。 1、装饰品-钻石2、切割 、钻头、刀具 ①由于 不同，因此碳单质的 存在着差异。②物质的结构决定了物质的 。③物质的性质决定了物质的 。
石墨 C 1、深灰色， 光泽，不透明细鳞片状 。2、很 ，有 感3、优良的 性。4、（熔点高），耐高温5、木炭、活性炭等因具有 的结构而具有______性 1、铅笔芯、2、润滑剂3、作____、电刷、石墨滑板4、可制坩埚及高温下的润滑剂。5、作 剂（吸附色素、除去异味、吸附毒气、净化水）
C60 C60 一种含有60个碳原子的分子、是一种单质，其相对分子质量为 ，形似__ _， 结构很 。
【问题讨论】：
为什么金刚石和石墨同是碳元素组成单质，而物理性质的差异性却有如此之大呢？
由此，物质的结构、性质和用途之间存在怎样的关系呢？
2、天然金刚石价值昂贵，为什么？目前能以石墨为原料制得人造金刚石，此过程是什么变化呢？为什么？
3、木炭和活性炭的吸咐性是物理性质还是化学性质？木炭和活性炭吸咐有异味的物质或色互是物理变化还是化学变化？
设计实验说明石墨是由碳元素组成的单质？
5、只含有一种元素的物质，一定是单质吗？为什么，请举例回答。
【体验成功】：
1.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,下列关于碳的单质的叙述正确的是(　　)
A.都是黑色固体 B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
C.碳原子的排列方式相同 D.三种物质都是由碳原子直接构成的
2.(2012·宜宾中考)下列关于碳单质的说法中正确的是(　　)
A.C60的相对分子质量为720
B.金刚石、石墨和C60都由碳元素组成,结构相同
C.木炭具有还原性,常温下可以将氧化铜中的铜还原出来
D.石墨很软,不能用于制石墨电极
3.中国的金刚石探明储量和产量均居世 ( http: / / www.21cnjy.com )界第10名左右,年产量在20万克拉,辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。下列有关金刚石的说法不正确的是
(　　)
A.金刚石是一种单质
B.金刚石、石墨都是由碳原子构成的
C.金刚石与石墨的物理性质不同是由于它们的结构不同
D.石墨与金刚石之间可以相互转化,它们之间的转化属于物理变化
4.如图所示,先在a、c两支相同的大试管中充满红棕色的NO2气体,然后分别向a、c试管中加入质量相等的足量的石墨和活性炭并塞紧胶塞,经过一段时间后,打开弹簧夹,所观察到的现象是(　　)
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A.c试管中的颜色消失,水往c试管流,a试管无明显变化
B.a试管中的颜色消失,水往a试管流,c试管无明显变化
C.a、c两支试管中的颜色都消失,水往两支试管流
D.a、c两支试管都无明显变化
答案解析
1.【解析】选B。金刚石是无色透明的固 ( http: / / www.21cnjy.com )体,A不正确;金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的,在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳,B正确;金刚石、石墨和C60的物理性质不同是因为碳原子的排列方式不同,C错误;金刚石与石墨是由碳原子直接构成的,而C60是由分子构成的,D错误。
2.【解析】选A。本题考查对碳 ( http: / / www.21cnjy.com )单质性质的理解。C60表明一个C60分子中含有60个碳原子,其相对分子质量为12×60=720;金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的,结构不同;木炭具有还原性,高温下可以将氧化铜中的铜还原出来;石墨能导电,可用于制电极。
3.【解析】选D。金刚石和石墨都是由碳 ( http: / / www.21cnjy.com )元素组成的,都属于单质,但其碳原子排列方式不同,造成金刚石和石墨的物理性质存在较大的差异;金刚石和石墨属于两种不同的物质,它们之间的相互转化属于化学变化。故选D。
4.【解析】选A。因为活性炭具有较强的吸附性,而石墨没有吸附性,所以c试管中的颜色消失,当活性炭吸附NO2后,试管内压强减小,打开弹簧夹,大气压将水压入c试管,而a无明显变化。二氧化碳制取的研究
一、学习目标
1、掌握实验室制取二氧化碳的反应原理。
2、学会实验室制取气体的装置选取、操作步骤、检验、验满及收集。
3、通过对实验室里制取CO2气体的方法的探究，初步学习科学探究的基本过程和方法。
【课前预习】
【知识回顾】
1、制取气体的装置包括__________装置和___________装置。
发生装置的选择应该考虑的因素有___ ( http: / / www.21cnjy.com )______________________________________，常见的类型有_____________、_____________
常见的收集方法有________________、__________________、_______________
2、
用过氧化氢溶液制取氧气的原理 发生装置应选 ；
收集氧气的装置应选 ，理由是 。
3、二氧化碳的检验方法：将制得的气体通入__________，若___________，则是二氧化碳。
【自主预习】
1、在实验室里，制取二氧化碳气体常用_ ( http: / / www.21cnjy.com )_________和__________，反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
2、制取二氧化碳气体可以用上面仪器中的__________（填序号）。
3、CO2验满方法：将______ 木条放在_____________，若_____________，证明已经收集满了。
【课中合作研讨】
一、实验室制二氧化碳
【1、原料探究:】
反 应 原 料 实 验 现 象 反应剧烈程度 结 论
石灰石 + 稀硫酸 制二氧化碳的理想原料为：
石灰石 + 稀盐酸
碳酸钙粉末 + 稀盐酸
碳酸钠粉末 + 稀盐酸
比较各组的反应现象，你认为实验室制取二氧化碳的最佳试剂组为 理由为 反应原理___________ _______ ___（用化方表示）
注意：1、不能用纯碱与稀盐酸反应制取，是因为 ；
2、不能用稀硫酸，因为会生成微溶的硫酸钙 ( http: / / www.21cnjy.com )，覆盖在大理石表面阻止反应进一步进行；也不能用浓盐酸，因为其会挥发出 气体，使制得的二氧化碳气体不纯。
【2、装置选择】：制取CO2的发生装置选择 型，收集方法：
练习：如上图：实验室制取二氧化碳的发生装置为 ，收集装置为 。
B装置中，长颈漏斗应伸入 以下，理由是 。
拓展训练：请你从下列仪器选择适当的 ( http: / / www.21cnjy.com )仪器，设计组装制取二氧化碳的装置 、 、 、 、
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【3、制取步骤】
1、 2、 3、 4、 5、 6、
注意的细节问题：
1、装置气密性的检查常用方法：升温法、注水法
2、加药品：先固体后液体，加完后要把试管固定在铁架台上
3、验满方法：
4、检验方法：
二、工业制法
工业上用煅烧石灰石的方法制取二氧化碳 ( http: / / www.21cnjy.com )，二氧化碳在高温的条件下除得到二氧化碳外还得到氧化钙，反应的化学方程式为__________________________________
巩固训练
1.小明同学在实验操作考核中，要完成的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。
(1)上面是实验桌上摆放好的该实验所需的用品，小明同学发现其中缺少了一种实验仪器和一种药品，请你写出所缺仪器的名称 ；所缺药品是 ；
(2)写出制气反应的化学方程式： ；
(3)下图是小明实验时的主要步骤，这些 ( http: / / www.21cnjy.com )步骤的正确顺序是(填字母标号，下同) ，其中操作有误的是 。
a b c d e
三、总结反思
实验室制气体的思路和方法 制 O2 制 CO2
反应装置 反应原料 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
反应原理
反应物状态
反应条件
收集装置 气体密度 收集方法： 收集方法：
气体溶解性
检 验
[当堂检测]
1.实验室制取气体选择收集方法时,对气体的下列性质不必考虑的是(　　)
A.颜色　　　　　　　　　B.密度
C.溶解性 D.是否与水反应
2.如图所示的是收集气体的 ( http: / / www.21cnjy.com )装置,现若用它收集气体X,当气体X从a口进入时,瓶内空气从b口排出,则气体X可能为①H2　②O2　③CO2(　　)
A.①②③均可 B.只有①
C.只有③ D.只有②和③
3.利用图中所示装置,能完成实验室制取气体的是(　　)
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A.用①③制取氧气
B.用②③制取二氧化碳
C.用②④制取氧气
D.用①⑤制取二氧化碳
4.在实验室中制取二氧化碳。下列有关该实验的说法中,正确的是(　　)
A.用排水法收集一瓶二氧化碳气体
B.先往试管中放入石灰石,再滴入稀硫酸
C.将燃烧的木条伸入集气瓶中,检验二氧化碳是否集满
D.将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片,正放在桌上
5.(探究创新)有如图所示实验室制取CO2的发生装置:
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(1)与A比较,B装置的优点是 _____________________________________。
(2)在加入药品之前,应检查C装置的气密性,其方法是________________。
(3)按图C所示将大理石放在塑料片上,打开橡胶管上的弹簧夹,通过长颈漏斗注入稀盐酸,使酸液刚好浸没大理石,此时观察到的现象是 ________________。
(4)与B装置比较,C装置的优点是 ___________________________________。
答案解析
1.【解析】选A。收集气体时,需要考虑的是气体的密度及在水中的溶解性、是否与水反应,与气体的颜色无关。
2.【解析】选D。此收集气体的装置要想空气 ( http: / / www.21cnjy.com )从b导管排出,收集的气体密度应比空气大,属向上排空气法收集气体。H2、O2、CO2中密度比空气大的有CO2和O2。
3.【解析】选C。实验室制取氧气时,根据不同 ( http: / / www.21cnjy.com )的药品,可选用①或②作发生装置,由于氧气的密度比空气大和不易溶于水,可选用④或⑤作收集装置,故A不正确,C正确;由于二氧化碳的密度比空气大,且能溶于水,故不能用③或⑤收集,B、D不正确。
4.【解析】选D。本题可以根据二氧化碳的实验室制法和二氧化碳气体的性质,将错误答案排除。二氧化碳能溶于水,不能采用排水法。不能滴入稀硫酸,因为稀硫酸和石灰石反应生成微溶于水的硫酸钙,覆盖在石灰石表面,阻止反应的进行。验满时,必须将燃着的木条放在集气瓶口。二氧化碳密度比空气大,集气瓶需正放,防止气体逸散。
5.【解析】从图中可以看出,B装置可以随时补 ( http: / / www.21cnjy.com )充液体反应物,较方便,C装置除具有B装置的优点外,还可以利用弹簧夹,使反应随时发生或停止,节省药品。检查C装置的气密性时,应先把弹簧夹夹紧,从长颈漏斗往试管里注入水,浸没长颈漏斗下口后,如果最后漏斗和试管存在液面差,则气密性较好。C装置的优点,应是能使大理石和稀盐酸在反应过程中分离。
答案:(1)可以在反应过程中随时补充酸液
(2)用弹簧夹夹住橡胶管,然后向长颈漏斗中注入水,形成一定高度,一段时间后液面不下降则气密性良好
(3)大理石表面产生大量气泡
(4)能使反应随时发生或停止
A B C D E
A B C D E
A B C D E F
G H I J K
N
Mtake some photos with a new____二氧化碳和一氧化碳
( http: / / www.21cnjy.com )【自主学习】：
1、常见碳的氧化物有： 和 两种，标出其中碳的化合价。
2、检验二氧化碳已集满的方法是： ，
这说明二氧化碳具有： 的性质。
3、将已收集好二氧化碳的集气瓶正放在桌子上。可得出二氧化碳的性质是： 。
4、根据生活经验你认为二氧化碳能否溶于水 举例说明 __________
5、检验二氧化碳的方法：通入______________，现象：_________________。
【合作探究】：
活动一、探究二氧化碳的物理性质（师生共同完成实验6-3、6-4）
倾倒二氧化碳实验 二氧化碳的溶解性实验
实验装置图
现象
分析
通过以上探究得出二氧化碳的物理性质为：
在通常情况下，二氧化碳是 ( http: / / www.21cnjy.com ) 色 味的 体 ；在标况下，二氧化碳的密度比空气 ； 溶于水；二氧化碳的固体俗称 。
活动二、探究二氧化碳的化学性质（实验6-5）
I、二氧化碳 呼吸， 燃烧，一般 燃烧。
II、二氧化碳溶于水的过程中，有没有发生化学变化呢 （师生共同完成实验）
实验
现象
分析
盐酸 （填“能”或“不能”，下同）使紫色石蕊溶液变红；干燥的二氧化碳 使紫色石蕊溶液变红，水 使紫色石蕊溶液变红，二氧化碳的水溶液 使紫色石蕊溶液变红，由此得出的结论是：二氧化碳与 反应生成的 能使紫色石蕊溶液由 色变成 色，其反应的化学方程式是 。加热后，____色又变回____色，说明碳酸___________，反应的化学方程式为_____________________________。
III、二氧化碳能与石灰水（ 溶液）反应，化学方程式 。
这是实验室检验二氧化碳气体的方法。
【体验成功】：
1.下列有关CO2的实验中,只能证明CO2物理性质的是(　　)
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2.(2012·台州中考)碳的耗用量称为“碳足迹”。一般情况下,排放的二氧化碳越多,碳足迹就越大,碳足迹的计算包括一切用于电力、建设、运输等方面的能源以及我们所使用的消耗品。以下做法可以减小“碳足迹”的是(　　)
A.减少一次性筷子的使用
B.大量使用煤、石油等燃料
C.将生活垃圾进行焚烧处理
D.以私家车出行代替公共交通工具
3.符合下图装置设计意图的有(　　)
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①说明CO具有还原性
②既说明CO具有可燃性,又充分地利用了能源
③说明CO得氧后的产物是CO2
④有效地防止了剧毒的CO对空气的污染
A.①② B.②④ C.②③④ D.①②③④
4.欲除去CO2中混有的少量CO气体,可采用的方法是(　　)
A.将混合气体点燃
B.将混合气体通过澄清的石灰水
C.将混合气体通过灼热的CuO
D.将混合气体通过灼热的炭层
5.(2012·泰州中考)对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与CO的比较错误的是(　　)
A.一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子
B.CO2能溶于水,CO难溶于水
C.CO2可用于光合作用,CO可用于人工降雨
D.CO2会造成温室效应,CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
6.(12分)以CO2为主的温室气体排放越来越成为社会关注的热点。
(1)近年来,空气中CO2含量不断上升的主要原因是______________________。
(2)今年世界环境日的主题是:“绿色经济,你参与了吗 ”绿色化学是从源头上消除或减少对环境的破坏,其重要原则有:
①拒用。请举出低碳生活的一个实例_________________________________。
②再生。如图是科学家设计的一种理想的氢元素循环模式。它实现了低碳减排,请写出(Ⅰ)中发生反应的化学方程式:_________________________________。
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③回收。目前使用膜分离法从空气 ( http: / / www.21cnjy.com )中分离出CO2,这个过程CO2发生________(填“物理”或“化学”)变化。这些CO2可作为气体肥料,还可制造________用于人工降雨。
(3)大气中的CO2是不是越少越好,为什么
___________________________________________________________________。
7.(10分)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:
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(1)仪器a的名称是__________;装置A中发生的化学方程式为____________,
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________(填“c端”或“d端”)通入。
答案解析
1.【解析】选D。蜡烛的火焰熄灭,是因为石灰石与稀盐酸反应生成了二氧化碳气体;塑料瓶变瘪,是因为二氧化碳与石灰水反应,使瓶内气压减小;紫色石蕊溶液变红,是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸,碳酸可使紫色石蕊溶液变红,以上都发生了化学变化,只有往纸袋里倾倒二氧化碳气体时,没有发生化学变化。
2.【解析】选A。本题主要考查二氧化碳对环境 ( http: / / www.21cnjy.com )及生活的影响。A项中,减少一次性筷子的使用,就可以减少树木的砍伐,从而可以减少空气中的二氧化碳含量。B项中,大量使用煤、石油等燃料,会加大二氧化碳的含量。C项中,将生活垃圾进行焚烧处理,也会产生大量的二氧化碳。D项中,以私家车出行代替公共交通工具,会加大二氧化碳的排放量。故选A。
3.【解析】选D。结合装置图可以判断 ( http: / / www.21cnjy.com ),一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应,是利用一氧化碳的还原性,反应后的气体通入澄清的石灰水中后石灰水变浑浊可以说明反应后有二氧化碳生成,把尾气再在酒精灯上燃烧,既说明CO具有可燃性,又充分地利用了能源,同时也有效地防止了剧毒的CO对空气的污染,所以以上四种说法都是正确的。
4.【解析】选C。A的意 ( http: / / www.21cnjy.com )图是想将混合气体中的CO通过点燃的方法使之转化为CO2而除去,但是因为混合气体的主要成分是CO2,CO2不支持燃烧,因此很难点燃。另外要点燃就必须引入O2,而O2的量又很难控制,一旦过量,引入的O2就会成为新的杂质;B、D除去的是CO2气体;C利用CO的还原性而将其除去。
5.【解析】选C。本题考查CO2和CO的比较。根据两物质的化学式可以判断一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子,A正确;结合两物质的性质,可判断B、D正确;用于人工降雨的是二氧化碳,不是一氧化碳,C错误。
6.【解析】随着工业的发 ( http: / / www.21cnjy.com )展,含碳物质的大量使用,排放到空气中的二氧化碳越来越多;发展低耗能、低污染产业、研制和开发新能源、大力植树造林是低碳经济的必备措施。根据题意,反应物是水,生成物是氢气、氧气,反应条件是催化剂和光,可以写出化学方程式。物理变化中没有新物质生成,使用膜分离法从空气中分离出CO2,这个过程没有新物质生成,所以是物理变化。二氧化碳是光合作用的原料,如果二氧化碳的含量很低,将会造成绿色植物的光合作用减少,影响绿色植物的生长,所以并不是大气中二氧化碳越少越好。
答案:(1)大量燃烧含碳的燃料
(2)①不使用一次性筷子(或其他合理答案)
②2H2O2H2↑+O2↑
③物理　干冰
(3)不是。二氧化碳过少会导致地球气温降低或绿色植物无法进行光合作用
7.【解析】(1)仪器a的名称是长颈漏斗,装置A中碳酸钙与稀盐酸反应,化学方程式为CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O,CO2能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色的石蕊溶液变红;(2)因为二氧化碳的密度比空气大,它不能燃烧,也不能支持燃烧,所以在生活中可用于灭火;(3)二氧化碳的密度比空气大,进入集气瓶后会沉在瓶的底部,所以应从c端通入,才能将瓶中空气排出。
答案:(1)长颈漏斗　CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O　紫色的石蕊溶液变红　
(2)灭火　(3)c端

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