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1、碳单质和二氧化碳的性质一、基础知识解析碳单质定义 不同种元素可以组成不同的单质，同一种元素也可以组成不同的单质。金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的不同单质。但由于碳原子的排列方式不同，即结构不同，导致它们的性质尤其是物理性质有很大差异。1. 金刚石：外观：无色透明正八面体状晶体（网状结构）硬度：最硬导电性：无导热性：良好用途：钻探机钻头、刻刀、装饰品等2. 石墨：外观：深灰色鳞片状固体（层状结构）硬度：较软导电性：良好导热性：良好用途：电极、铅笔芯、润滑剂等3. 碳单质结构【归纳总结】物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。金刚石石墨C60物理性质外观无色透明的正八面体形状的
2、固体深灰色细鳞片状固体光泽琢磨后有光泽有金属光泽硬度天然物中硬度最大质软而滑腻导电性不导电良好的导电性熔点很高很高用途钻头、玻璃刀、首饰铅笔芯、电极、润滑剂等超导体说明金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但是组成单质的碳原子排列方式不同，所以物理性质有很大差异。4. 其他碳单质木炭、焦炭、活性炭、炭黑等均是无定形碳，主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。木炭的结构疏松多孔，具有吸附能力，利用这种性质可以吸附气体或溶液中的色素。可用来做冰箱的去味剂。木炭经水蒸气高温处理可以得到更大表面积的活性炭，它的吸附能力比木炭强，可用在防毒面具里吸附毒气。【小结】木炭和活性炭的吸附性是物理性质。活性炭的吸
3、附性比木炭的要好一些。注意：（1） 对同一元素不一定只组成一种单质的说法理解不透。如氧元素可组成O2和O3两种单质，所以说 只含一种元素的物质不一定是单质，也可能是几种单质组成的混合物。（2） “炭”和“碳”两字容易混淆、写错。“碳”是元素名称，在书写含碳元素的物质的名称时使用，如二化碳；而“炭”表示物质，如“活性炭”。（3） 焦炭和炭黑的用途也可以解释一下。焦炭的可以冶炼金属，炭黑可以做鞋油。（4） C60又叫足球烯，它是由60个碳原子构成的分子。碳单质的化学性质1. 碳的稳定性：常温下，碳的化学性质很稳定。【思考】我国古代用墨绘制字画能够保持多年而不褪色，这是因为 。说明：碳单质的化学性质
4、稳定，这句话不对，应改为在常温上，碳的化学性质稳定。由于炭的最外层电子数为4，所以不容易得电子也不容易失电子，因此常温下化学性质稳定。2. 碳的可燃性：好香啊 摔倒了（1） 氧气充足反应生成二氧化碳：C + O2 点燃 CO2（2） 氧气不足反应生成一氧化碳：2C + O2 点燃 2CO说明：含碳元素的燃料燃烧时，如果氧气不足都会产生CO，所以，预防“煤气”中毒采取的措施之一是：烟道通畅，燃气热水器使用时，使室内保持良好通风，有充足的氧气，使燃料充分燃烧。3. 碳的还原性：（1） 碳还原金属氧化物：2CuO + C高温 2Cu + CO2碳还原氧化铜的探究实验（实验装置如右图所示）：A、实验的
5、操作步骤： 气密性检验装药如图连接固定装置打开止水夹，点燃酒精灯加热（观察现象）实验结束撤离导管再停止加热 B、实验现象：黑色粉末变成红色，生成一种使澄清石灰水变浑浊的气体。 C、注意事项： 酒精灯加灯罩的目的：为了提高温度刚开始预热时，试管有气泡产生，但石灰水不变浑浊，因为刚刚开始产生的是空气所以不能使石灰水变浑浊。停止加热时，应先将导管从试管中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒出目的是防止灼热的铜被氧化。 备注：碳还原金属氧化物中，还可以还原氧化铁。3C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2总结得出：碳还原金属氧化物时可以生成相对应的金属和二氧化碳。（2）碳还原非金属氧
6、化物：C+CO2高温CO（这是个吸热反应） 碳既可以还原金属氧化物也可以还原非金属氧化物，向这种能将含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应。能将含氧化合物中的氧夺去的物质，该物质具有还原性，是一种还原剂。二氧化碳的性质：1、物理性质：常温下是一种无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。固态二氧化碳为白色雪花状固体，俗称干冰，常用作制冷剂，也可用于人工降雨。【思考】人工降雨的奥妙是用飞机从高空撒干冰，它能使空气中的 冷凝，变成 降下。在摄影棚里也常用干冰来制造“云雾”，这是利用干冰 。2、二氧化碳的化学性质（1）CO2不能燃烧，也不支持燃烧（见右图）右图的现象：蜡烛由下到下依次熄灭由于二氧化碳不
7、能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大所以蜡烛由下到上依次熄灭，因此二氧化碳可以用于灭火。 说明：水也可以灭火，也是一种灭火剂，但是原因和二氧化碳的不一样。（2）CO2还不支持呼吸因为二氧化碳不支持呼吸，所以进入二氧化碳含量可能较高的地方时要做“灯火试验”，以免发生危险事故。（3）二氧化碳和水的反应由二氧化碳的物理性质可知，二氧化碳溶于水，它溶于水后生成了碳酸。二氧化碳 + 水 碳酸 （ CO2 + H2O H2CO3 ） 生成的碳酸不稳定，很容易分解生成二氧化碳和水。（CO2从溶液里逸出）。碳酸 二氧化碳 + 水 （ H2CO3 CO2+ H2O ）实验：向石蕊试液中通入二氧化碳现象：可以观察到
8、紫色石蕊试液变成红色。原因：当二氧化碳通入紫色石蕊试液中时，二氧化碳和石蕊试液中的水反应生成了碳酸，是碳酸使石蕊变成了红色。观察以下实验 如上图所示，取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的小花。第一朵小花喷上稀醋酸，第二朵小花喷上水，第三朵小花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵小花喷上水后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵花的颜色变化。观察现象。例：如图所示，在甲、乙两个等体积的塑料瓶中，分别盛有等体积的滴有紫色石蕊试液的水，用图示两种方法收集满二氧化碳后，旋紧瓶盖振荡，则（） A、甲瓶没有任何变化，乙瓶紫色石蕊试液变红B、甲乙两瓶紫色石蕊试液均变红C、甲乙两瓶紫色石蕊试液均变红，甲瓶变瘪
9、，乙瓶外形不变D、甲瓶变瘪，乙瓶试液变红（4）二氧化碳和澄清石灰水的反应实验：向澄清石灰水中通入二氧化碳（CO2）现象：澄清石灰水变浑浊。通入的二氧化碳和石灰水反应生成了白色的碳酸钙沉淀。二氧化碳 + 石灰水 碳酸钙 + 水 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3+ H2O这个反应很重要，可以用来检验二氧化碳（CO2） 备注：二氧化碳同时可以和氢氧化钠反应：CO2 + NaOHNa2CO3+ H2O【思考】为了使用石灰浆Ca(OH)2抹的墙壁快点干燥，为什么常常需在室内生炭火盆？为什么开始放炭火盆时，墙壁反而潮湿？【思考】为什么盛装石灰水的试剂瓶的内壁通常会有白色的物质附着，且不易用水洗干净？3、二氧化碳的用途：【例1】 二氧化碳的下述用途没有利用其化学性质的是（ ） ACO2用作气体肥料 BCO2用于灭火 C干冰用于人工降雨 DCO2用来制Na2CO3 【例2】 CO2的用途与它的物理性质和化学性质有关的是（ ）A制纯 B干冰用于人工降雨 C灭火 D光合作用
