资源简介

碳和碳的化合物
一、目标与策略
明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！
学习目标：
掌握碳单质的物理性质、化学性质和用途；
掌握一氧化碳、二氧化碳的的物理性质、化学性质及用途；
掌握二氧化碳的实验室制法，并会分析实验室制取气体的设计思路和方法。
学习策略：
碳和碳的氧化物这部分知识内容多而杂，
( http: / / www.21cnjy.com )化学式多、化学方程式多、与其他各部分知识联系多、在生产实践中的应用多，需要掌握和记忆的内容多．难记忆、难应用是这部分知识的特点．在学习这部分内容时，一定要学会抓住核心——“物质的性质”这一关键，并“以性质为中心”，“以结构为基础”，从而引出物质的“制法、用途、检验”，要学会多归纳、多比较，才能使知识融会贯通，举一反三。
二、学习与应用
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知识点一：碳的单质（金刚石、石墨）的物理性质和用途
　
金刚石
石墨
外
观
　
　
光
泽
加工琢磨后有光泽
略有金属光泽
硬
度
　
导电性
　
　
导热性
良好
良好
用
途
钻探机钻头、刻刀、装饰品等
电极、铅笔芯、润滑剂等
注：由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。
知识点二：CO2和CO的比较
　
CO2
CO
物理性质
无色、
味气体，
溶于水，密度比空气
，干冰易
。
无色无
气体，
溶于水，密度与空气
，略
空气密度。
化学性质
可燃性
一般情况下既
燃烧，也
支持燃烧。
有
性2CO+O2
还原性
没有还原性，有较弱的
性C+CO2
有
性CO+CuO
与水反应
与水反应
不能与水反应
与石灰水的反应
与石灰水反应CO2+Ca(OH)2===
不能与石灰水反应
毒性
无毒
有剧毒
主要用途
可制汽水，作制冷剂，灭火，气体肥料。
可作气体燃料和冶金工业的还原剂。
注：由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
知识点三：一氧化碳和单质碳性质的比较
　
C
CO
相似点
都具有
性、
性，常用作
和
冶炼金属
不同点
属于
体单质，常温下具有
性
属于
体化合物，具有
性
知识点四：实验室制取二氧化碳时需注意的几个问题
（一）正确选择制取二氧化碳的药品
实验室制取二氧化碳用
或
（主要成分是
）和
。不用
、浓
代替
，不用
、纯净
代替
或
（要会分析原因）。
原因：
（1）用
或
跟
反应，速度
，便于收集CO2气体；大理石或石灰石原料价低易得。
（2）不用
与
反应的理由：刚开始二者反应生成微溶于水的
覆盖在大理石的表面，阻止了酸与大理石的接触，使反应不能持续进行下去。
（3）不用
的原因：
易挥发出
气体，会使生成的CO2中混有
气体，使制得的CO2不纯。
（4）不用纯
或
等代替大理石（或石灰石）是因为它们与稀盐酸反应速度太快，很难控制，且药品价格比石灰石要贵（成本较高）。
（二）掌握制取二氧化碳的发生装置选择的依据
制取二氧化碳的反应原理是：
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，反应物是块状固体和液体，在常温下进行反应，因此制取CO2的装置与用
和
制取
的发生装置相同。一般情况下，由于制取CO2时所需反应物的量较大，常用下列仪器代替试管作为反应器（如：
、锥形瓶、
、
、
、启普发生器）。CO2
溶于水，且密度比空气
，因此一般只用
法收集。
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（三）检验二氧化碳的方法
（1）准确检验该气体是否是CO2气
( http: / / www.21cnjy.com )体，可以把该气体通入到
中，若
，证明生成的气体是CO2。
（2）验证CO2气体是否收集满时，可以将
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，利用CO2
的性质，可以方便快捷地验满。
（四）除去二氧化碳气体中杂质的方法
根据二氧化碳的有关化学性质
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溶液，除去混有的水蒸气可用
等。
知识点五：实验室制取气体的设计思路和方法
（一）先要了解在实验室的
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，便于控制，药品价格
，容易获得，尽量
。
（二）根据反应物的状态、反应所需条件和
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装置和
装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；选择气体的收集装置应考虑气体的
和气体的
及气体是否与水反应。
（三）需要通过什么实验来验证产生的气体是要制取的气体。验证气体时，实验现象要明显。
洞察考向：
考点一：碳单质的性质
例1．下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，下列说法正确的是（
）
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石墨
C60
碳纳米管
图38－2
A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
解析：本题以图文并茂的新颖形式综合考查
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质软，且有润滑性，可作润滑剂，而
是自然界中最硬的物质，因此A
；观察图示可以看出这四种物质碳原子的排列方式不同，因此B
；同时结合碳原子的结构示意图可知，碳原子的最外层有
个电子，因此这四种物质的结构中都是每个碳原子连接
个碳原子，D
。碳单质的
性质是相同的，都具有
性和
性，完全燃烧的产物是
，不完全燃烧的产物是
，因此C
。
举一反三：
【变式1】碳与碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途。
（1）下图38－3是碳原子结构示意图，碳原子的质子数是
，碳元素在元素周期表中位于第
周期。
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（2）古代用墨书写或绘制的字画虽年
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性。下图38－4是木炭还原氧化铜的实验，大试管中的反应体现了碳的还原性，其反应的化学方程式是
，单质碳的还原性可以用于冶金工业。
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（3）二氧化碳能参与光合作用完成大气中的
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。蔬菜大棚用作气肥的二氧化碳，可用多种方法制得，例如可以用稀硫酸与碳酸氢铵（NH4HCO3）反应制得，反应后生成硫酸铵、水和二氧化碳，这一反应的化学方程式是
。
（4）研究发现：物质的结构决定性质，
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。
考点二：二氧化碳的性质和制取
例2．我市某校研究性学习小组在老师指导下，对呼吸作用是否产生二氧化碳进行探究。现请你一同参与：
提出问题：呼吸作用是否产生二氧化碳？
设计方案并进行实验：
小雪：在试管中加入2mL蒸馏水，用一支玻璃导管插入水中吹气，结果未发现明显的现象。
小宁：在试管中加入2mL澄清石灰水，用玻璃导管向试管中的溶液吹气，产生的现象是：
，反应的化学方程式为：
。
解释与结论：根据他们的方案和实验，小雪方案中的实验原理用化学方程式表示为：
；小宁的结论为：
。
评价与反思：小雪的方案若继续实验，也能得到小宁同样的结论。
请你设计方案
（要求写出实验操作及产生的现象）。
解析：此题借呼出气体的探究情景考查了CO2的化学性质及碳酸的性质。
举一反三：
【变式2】根据以下装置回答下列问题：
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图38－5
（1）写出标有字母仪器的名称：a
；b
。
（2）实验室制取和收集二氧化碳气体所有
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（填字母），有关该反应的化学方程式为
。
（3）验证二氧化碳气体已收集满的方法是
。
（4）氨气（NH3）在通常状况下是一种无色有强烈刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，其水溶液为氨水。
实验室可用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气。
实验室制取氨气应选用的发生装置是__________（填字母），
若用右图38－6装置收集氨气，气体应从_______端导气管进入瓶中（填字母）。
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☆【变式3】某研究小组在实验室
( http: / / www.21cnjy.com )制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止。为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
实验一：选择合适浓度的硫酸
操作：在28℃时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：
试管编号
1
2
3
4
5
硫酸浓度（%）
15
20
25
30
35
气体体积（mL）
35
47
55
51
42
实验二：选择合适的反应温度
操作：往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：
试管编号
A
B
C
D
E
温度（℃）
40
50
60
70
80
现象和比较
有少量气泡
气泡比A号试管多
气泡明显比B号试管多
大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似
反应激烈，迅速产生大量气体
请根据本次活动的研究目的，分析处理以上两个表中数据，得出结论：
（1）稀硫酸与大理石反应，在28℃时，
( http: / / www.21cnjy.com )选用硫酸的浓度最合适为
%，因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是
。
（2）在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反
( http: / / www.21cnjy.com )应温度为
℃，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是
。在最合适反应温度时硫酸与大理石反应的化学方程式为
。
（3）
除选用适当的温度和合
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操作，更有利于气体的制备。
（4）你认为该研究小组还可以研究
对该反应速率的影响。
（5）
在以下硫酸和大理石反应的装置中，最佳选用
（填编号）。
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考点三：一氧化碳的性质
例3．
下列说法中，正确的是（
）
A.煤炉上放一壶水可以防止CO中毒
B.金刚石、石墨都是由碳原子构成的，所以都很坚硬
C.用活性炭可以除去水中的氯化钠杂质
D.用澄清石灰水可区分CO、CO2
解析：碳的单质金刚石和石墨组成元素相同，但由于碳原子
不同，导致它
们的
有很大差异，金刚石是自然界中最硬的矿物质，而石墨质地较软；所以答案
B不对；活性炭的主要成分是石墨具有疏松多空的结构，具有
性，能吸附一些色素
和一些气体，以及可以吸附溶液中的一部分不溶性杂质但不能吸附一些无机化合物的离
子，如不能吸附食盐水中的钠离子和氯离子，所以答案C也不对；
碳氧化物中的
CO和CO2，它们组成元素相同，但由于
构成不同，因此，它们性质差别很大。
CO的性质：物理性质：密度小于空气、难溶于水。化学性质：可燃性、还原性、毒性。
CO2的性质：物理性质：密度大于空气、
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从性质上看，一氧化碳不溶于水，煤炉上放一壶水不能防止CO中毒
，答案A错，选项D中区别两种气体的方法很多，但化学中区别物质的方法一般要求：操作简便安全，现象明显可靠，结论清晰无争议。综合考虑只有通入澄清石灰水后，CO2与溶质Ca(OH)2反应使其变浑浊，而CO则无任何现象。
举一反三：
【变式4】如图38－8所示，某同学用一氧化碳代替氢气还原氧化铜制取金属铜，请你参与他的探究过程，并回答下列问题。
（1）试写出一氧化碳和氧化铜反应生成金
( http: / / www.21cnjy.com )属铜和二氧化碳的化学方程式
；
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（2）该装置中，右边的酒精灯的作用是
；
（3）实验结束后，该同学对A处残留固体的
( http: / / www.21cnjy.com )组成进行探究，查阅资料得知，由于给氧化铜加热温度不够或通入一氧化碳不足，反应可能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu2O）氧化亚铜是一种红色固体，难常溶于水，可与稀硫酸发生如下反应：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O
①在氧化亚铜中铜元素的化合价为
；
②残留固体的组成有几种可能？（用化学式表示）
☆③请你设计实验，证明氧化铜是否全部转化成金属铜。
实验内容和步骤
观察到的实验现象和结论
　
　
三、总结与测评
要想学习成绩好，总结测评少不了！课后复习是学习不可或缺的环节，它可以帮助我们巩固学习效果，弥补知识缺漏，提高学习能力。
随着课程改革的全面实施，今后命题中以生产、生活实际、社会热点问题为背景，运用所学知识解答这些问题，将是中考设计题目的热点之一。
（一）本部分知识与生活、生产联系紧密，因此要
( http: / / www.21cnjy.com )注意性质和用途之间的关系，进一步建立“结构决定性质，性质决定用途”这一化学思想，善于运用所学知识解释、解决生产生活中的实际问题。
（二）熟练掌握单质碳及氧化物之间的转
( http: / / www.21cnjy.com )化关系，简称“碳三角”，如图38－9，可联系生活实际，运用已有知识分析煤炉内的化学反应，从而顺利完成对知识的理解。
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38－9
（三）以二氧化碳的化学性质为切入点，掌握检验二氧化碳气体的方法。
（1）将二氧化碳通入紫色石蕊试液时，石
( http: / / www.21cnjy.com )蕊试液变成
色的实质是二氧化碳与水反应生成了
，碳酸能使紫色石蕊试液变成红色，而不是
的作用。
（2）由二氧化碳能与石灰水反应，可拓展到
( http: / / www.21cnjy.com )二氧化碳能与
溶液反应。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，用于
，其反应实质是二氧化碳与石灰水中的
反应生成了难溶于水的
。
（四）运用二氧化碳的性质解释一些化学现象：
（1）二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气
的性质，可解释二氧化碳
的原理和适用范围。
（2）利用二氧化碳的性质解释一些生
( http: / / www.21cnjy.com )活问题。如打开盛汽水的瓶盖后有大量液体冒出的原因；人进入二氧化碳含量过高的山洞或菜窖导致窒息死亡，要与一氧化碳中毒的原因区别开。
（五）确立二氧化碳在碳和碳的化合物知识体系中的桥梁地位，掌握好碳和碳的化合物之间的转化关系：
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从关系图中不难看出，在这一知识体系中，二氧化碳起着“承上（单质碳）启下（碳酸、碳酸钙，乃至有机物甲烷、乙醇等）”的角色。
（六）做好实验帮助对知识的消化理解
在做一氧化碳还原氧化铁的实验中，注意正确的操作顺序：
（1）
；
（2）
；
（3）
；
（4）
；
（5）
。注意一般用
方法处理尾气。

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