1、第六单元 碳和碳的氧化物第一节 金刚石、石墨和 C60一、 “碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。二、 金刚石、石墨、C 60是由碳元素组成的三种不同的单质。所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。三、 金刚石、石墨的物理性质和用途化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途金刚石 无色透明 正八面体 最硬 无 无 无划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等石墨C 深灰色、有金属光泽、不透明细鳞片状 最软之一 优良 良好 良好高电 极 、 铅 笔 芯 、 润 滑 剂等 金刚石是天然存在的最硬的物质。 无定
2、形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。颜色、状态 制法 用途木炭 灰黑色的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属活性炭 灰黑色多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、作防毒面具焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 冶炼金属炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作 橡胶制品的填料 木炭、活性炭具有吸附性（物理性质） 。活性炭的吸附性更强。四、 C60分子是一种由 60 个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。五、 金刚石、石墨、C 6
3、0性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。六、 碳的化学性质 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 在常温下，碳的化学性质不活泼。 碳具有可燃性：C+O 2 CO2（充分燃烧） 2C+O2 2CO（不充分燃烧）碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 碳具有还原性：C+2CuO 2Cu+CO22Fe2O3+3C 4Fe+3CO2单质碳的还原性可用于冶金工业。七、 木炭还原氧化铜的实验（见右图）【实验操作】 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；木炭+氧化铜澄清的石灰水 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导
4、管； 集中加热； 过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO2 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。 实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。八、 还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应 C+2CuO 2Cu+CO2中作还原剂。第二节 二氧化碳制取的研究一、
5、实验室制取二氧化碳 原料：大理石或石灰石、稀盐酸。 不 用 稀 硫 酸 代 替 稀 盐 酸 的 原 因 ： 稀 硫 酸 与 大 理 石 反 应 生 成 微 溶 于 水 的 硫 酸 钙 ，阻 碍 反 应 的 继 续 进 行 。 不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。 不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。 反应原理：CaCO 3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体） 收集装置：向上排空气法收集气
6、体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大） 检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。 验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内） ，如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。 检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。 净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢） ，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥） 。 注意事项见第二单元。二、 二氧化碳和氧化钙的工业制
7、法：CaCO 3 CaO+CO2第三节 一氧化碳和二氧化碳一、 二氧化碳的物理性质及对应的探究实验： 无色无味，常温常压下为气体。 一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。【实验操作】如右图（1） ，将 CO2气体慢慢倒入杯中。【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。【实验分析】二 氧 化 碳 气 体 沿 烧 杯 内 壁 流 下 ， 先 聚 集 在 底 部 ，然 后 逐 渐 上 升 ， 把 杯 内 的 空 气 自 下 而 上 排 出 。【实验结论】 一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧； 一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。 二氧化碳能溶于水。【实验操作】如右上图（2）向一个收集满
8、二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约 1/3 体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。【实验现象】瓶体变瘪。【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。【实验结论】二氧化碳能溶于水。二、 二氧化碳的化学性质 一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。 二氧化碳不能供给呼吸。 （注意：二氧化碳没有毒性） 二氧化碳能与水反应生成碳酸。【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸，第二朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸花喷上水之后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花
9、取出，小心烘烤，观察现象。【实验现象】 第一朵小花变红； 第二朵小花不变色； 第三朵小花不变色； 第四朵小花变红； 第四朵小花被烘烤后由红色变成紫色。【实验分析】 醋酸能使紫色小花变红，说明酸（溶液）可以使紫色石蕊变红； 水不能使紫色石蕊变红； 二氧化碳不能使紫色石蕊变红； 二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红； 说明碳酸被分解了。【化学方程式】CO 2+H2O=H2CO3和 H2CO3=H2O+CO2【注意事项】 第二朵、第三朵纸花可以说明：水不能使紫色石蕊变红，二氧化碳不能使紫色石蕊变红，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红。 纸花必须是干燥的。如果纸花不是干燥的，那么
10、在把第三朵纸花放入水中时，CO2会与纸花里的水分反应生成碳酸使纸花变红，这样就起不到对照的作用。 二氧化碳不能使紫色石蕊变红，但二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红。 二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：CO 2+Ca(OH)2=CaCO3+H 2O 二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：CO 2+C 2CO该反应是吸热反应。该反应既是化合反应，又是氧化还原反应（CO 2是氧化剂，C是还原剂） 。该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。三、 二氧化碳的用途CO2（1 ）CO2（2 ） 灭火（既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质）原因： 二氧化碳的密度比空气大； 一般情况下，二氧化碳既不能
11、燃烧，也不能支持燃烧。灭火器原理：Na 2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 干冰（固体二氧化碳）：干冰升华吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨、制冷剂。 光合作用：作气体肥料，可以提高农作物的产量。四、 二氧化碳对环境的影响：造成温室效应【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O 3） 、甲烷（CH 4） 、氟氯代烷等。五、 一氧化碳的物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。六、 一氧化碳的化学性质 一氧化碳具有可燃性：2CO+O 2 2CO2【燃烧的现象】 发 出 蓝 色 火 焰 ； 放 热 ； 生 成 能 使 澄
12、清 石 灰 水 变 浑 浊 的气 体 。煤炉从上至下，常发生的三个反应：2CO+O 2 2CO2、CO 2+C 2CO、C+O 2CO2 一氧化碳具有毒性。原因：一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。正常的血液呈深红色，当通入一氧化碳后，血液由深红色变成浅红色。 一氧化碳具有还原性。七、 一氧化碳的用途： 可燃性：作气体燃料（2CO+O 2 2CO2） 。 还原性：冶炼金属（3CO+Fe 2O3 2Fe+3CO2、CO+CuO Cu+CO2） 。八、 一氧化碳的还原性 一氧化碳还原氧化铜的实验：【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文
13、的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置） 。1-稀盐酸 2-大理石 3-碳酸氢钠溶液 4-浓硫酸 5-木炭 6-氧化铜 7-氢氧化钙溶液【实验操作】 先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度； 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热； 实验完毕，先熄灭酒精灯； 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。【化学方程式】CO+CuO Cu+CO2【注意事项】 检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。 一氧化碳“早来晚走” ，酒精灯“迟到早退” 。 一氧化碳“
14、早来” ，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。 一氧化碳“晚走” ，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O 2 2CuO） 。 因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。 7 溶液的目的： 证明反应生成二氧化碳； 除去装置内的二氧化碳。 一氧化碳还原氧化铁【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（ 下的酒精灯要换成酒精喷灯）【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。【化学方程式】3CO+Fe 2O3 2Fe+3CO2【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。 水煤气（一氧化碳
15、和氢气的混合气体）：C+H 2O CO+H2 在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热” ，其他的都是“高温”：H2+CuO Cu+H2O 和 CO+CuO Cu+CO2九、 一氧化碳和二氧化碳的性质比较一氧化碳 二氧化碳物理性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水化学性质 可燃性、还原性、毒性 二氧化碳能和水反应生成碳酸 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水 二氧化碳能和碳单质反应 二氧化碳能参与光合作用检验方法通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊主要用途 做燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、人工降雨十、 三大还原剂：H 2、C、CO 共同性质：可燃性、还原性。十一、 三大可燃性气体及燃烧时的火焰颜色：H 2（淡蓝色） 、CO（蓝色） 、CH 4（明亮的蓝）十二、 当碳与氧化剂不充分反应时，会生成一氧化碳。
