四维教育第六讲 碳和碳的氧化物一、碳的几种单质[要点1]碳元素组成的不同单质金刚石、石墨和C60的物理性质及主要用途名 称金刚石石墨C60外 观无色透明、正八面体形状的固体，有璀璨夺目的光泽深灰色不透明的细鳞片状的固体，有金属光泽C60分子形似足球有金属光泽的固体，其微晶粉末呈黄色导电性 几乎不导电 良好 几乎不导电硬 度天然存在的最硬的物质质软（最软的矿物之一） 质脆导热性 良好 良 很差用 途钻头、刻刀、装饰品等电极、铅笔芯、润滑剂等制备新材料、制作新器件、医学应用等无定形碳木炭活性炭、木炭具有强烈的吸附性，所起作用叫做吸附作用，可吸附毒气、色素、异味等活性碳炭墨炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性用来制墨汁，书写字画不容易褪色焦炭冶铁木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的，由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等[要点2]碳的几种单质物理性质有很大差异是由于它们内部碳原子的排列方式不同例题1、下列由同种元素组成的不同单质是（ ） A、二氧化碳和干冰 B、金钢石和石墨C、氧气和臭氧 D、氢气和液氧2、下列各组物质中，化学性质不同的一组是（ ） A、金刚石、石墨 B、红磷、白磷 C、氧气、臭氧 D、一氧化碳、二氧化碳3、铅笔芯的主要成分是（ ） A、铅 B、石墨 C、碳黑 D、木碳二、碳的化学性质[要点1]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、 常温下的稳定性强 常温下碳单质很稳定，几乎与所有物质都不发生化学反应。
2、 可燃性: 高温下碳在氧气（或空气）中完全燃烧生成CO2，并放出大量的热 完全燃烧(氧气充足),生成CO2 : C+O2点燃CO2 如果燃烧不充分，则生成CO，同时也放出热 不完全燃烧 (氧气不充足),生成CO：2C+O2点燃2CO 3、还原性： 高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应 C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑ （置换反应） 应用：冶金工业 现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊 2Fe2O2+3C高温4Fe+3CO2↑三、碳的氧化物CO2[要点1]CO2物理性质： 可溶于水，密度比空气的大加压降温易变为固体“干冰用途：灭火，温室里作肥料，干冰用于致冷和人工降雨，化工原料[要点2]CO2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，微热或过一段时间又变为紫色是碳酸不稳定易分解H2CO3 =H2O+CO2↑3、使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 用于检验二氧化碳。
此反应用来检验是否有二氧化碳的存在） 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）例题1 草木灰的主要成分是一种含钾的化合物，盐酸加入草木灰中有一种无色的气体生成，该气体能使澄清的石灰水变浑浊，草木灰的主要成分是（ ） A、K2CO3 B、KCl C、K2SO4 D、KOH[要点3]CO2 制法1、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)22、 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）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：（选用和制氢气相同的发生装置） 说明：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，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置3）收集方法：气体的密度及溶解性决定：a难溶于水用排水法收集 b密度比空气大用向上排空气法 c密度比空气小用向下排空气法CO只能用排水法 CO2只能用向上排空气法（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例题．[要点4]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； 温室肥料[要点5]二氧化碳多环境的影响：过多排放引起温室效应例1：水蒸气通过灼热的煤所制得的水煤气，其主要成分是CO、H2，还含有少量的CO2和水蒸气如用下列装置设计一个实验以证明水煤气中含有CO和H2，试回答： （1）连接上述所有装置的正确顺序是（用甲、乙、丙、丁、戊填入方框内） 水煤气→□→□→□→□→□→点燃 （2）气体经过丙、丁、戊装置都应从____进入 （3）请说出各装置在本实验中的作用： 甲_____ 乙____ 丙____ 丁____ 戊____解析 考查学生综合素质和解题能力在检验生成物前要除去干扰物质二氧化碳和水蒸气气体的除杂通常要把干燥放在最后一步，而水蒸气的检验通常要放在气体之前气体通过洗气瓶时要“长进短出”答案：（1）丙、戊、甲、乙、丁 （2）长管（3）甲:在加热条件下还原氧化铜 乙：检验水蒸气 丙：除二氧化碳 丁：检验新生成的二氧化碳 戊：除水蒸气。
四、碳的氧化物CO[要点1]物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 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[要点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鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色）（水煤气：H2与CO 的混合气体 C + H2O高温 H2 + CO）（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 Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊除杂：CO[CO2] 通入石灰水 或氢氧化钠溶液： CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O CO2[CO] 通过灼热的氧化铜 CO+CuO △Cu+CO2 CaO[CaCO3]只能煅烧（不可加盐酸） CaCO3高温CaO+CO2↑注意：检验CaO是否含CaCO3加盐酸 ：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ （CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。
例题1、某同学设计右图所示的实验装置,进行一氧化碳还原氧化铜的实验试回:（l）该装置存在的一个主要问题是 ，你的改进方法 （2）实验开始时,是先给氧化铜加热,还是先通人一氧化碳? （3）实验过程中,图中A处能观察到的实验现象是 发生反应的化学方程式为 B处观察到的实验现象是 （4）实验过程中,一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜,还可能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu2O）如果要对反应后A处残留固体的组成进行探究,试猜想残留固体的组成有哪几种可能? ．答案：（1）缺少尾气的处理装置,而把一氧化碳直接排放到空气中了。
在出气口处添加一燃着的酒精灯,把未反应的一氧化碳燃烧掉 （2）先通入一氧化碳 （3）黑色的固体逐渐变成亮红色的固体 CuO+CO==Cu+CO2 澄清的石灰水:变浑浊 （4）全部为铜;铜和氧化铜的混合物;铜和氧化亚铜的混合物; 氧化铜、氧化亚铜的混合物; 铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物图5例题2、碳和部分碳的化合物间转化关系如图所示1)物质X的化学式为 2)在物质的分类中，CO属于 填标号)A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物(3)从图中任选一种物质，它的一种用途 4)写出图中转化关系中属于化合反应的一个化学方程式 二氧化碳一氧化碳物理性质颜色无色无色、无味状态气体气体密度1.977克/升，比空气密度大1.250克/升，比空气密度小溶解性可溶于水难溶于水化学性质可燃性不能燃烧，不能支持燃烧能燃烧：2CO＋O2 ===== 2CO2与水反应能反应：H2O＋CO2==H2CO3不能反应与Ca(OH)2反应能反应:Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O氧化性、还原性有氧化性：C＋CO2===2CO有还原性：CuO + CO ===Cu + CO2用 途①灭火剂①冶铁工业的还原剂。
②工业原料：制纯碱、尿素②作燃料③致冷剂：人工降雨一氧化碳与二氧化碳的性质、用途比较 氧气 氢气 二氧化碳 反应原理 2KClO32KCl+3O2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 发生装置 收集方法 向上排空气法、排水法 向下排空气法、排水法 向上排空气法 检验方法 用带火星木条伸入集气瓶中，若木条复燃该气体是氧气 点燃如发出爆鸣声，并发出淡蓝色火焰只生成水一种物质该气体是H2 将气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊说明该气体是CO2 比较氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法。