碳的大家族

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1、科目 化学 年级 文件 str512.doc 标题 碳的大家族 关键词 元素/碳 内容碳的大家族碳的大家族 在种化学元素中，碳非常特殊：除碳之外的种元素，它们之 间所形成的化合物只有几十万。然而，碳的化合物却有五百万之多！ 正因为碳是那般与众不同，人们对碳也“另眼相待”！在化学上，把除了 碳之外的种元素所形成的化合物和一氧化碳、二氧化碳及碳酸盐合称为 无机化合物，研究无机化合物的化学称为无机化学；而碳的化合物（不包括一 氧化碳、二氧化碳和碳酸盐）合称有机化合物，专门研究碳的化合物的化学叫 做有机化学。 神通广大的活性炭神通广大的活性炭 年，第一次世界大战期间，西方战线的德法两军正处在相持状态。

2、 德军为了打破僵局，在月日，突然向英法联军使用了可怕的新武器 化学毒气氯气 18 万公斤。英法士兵当场死了五千，受伤的有一万五千。 有“矛”必然就会发明“盾” ，有化学毒气必然就会发明防毒武器。在两 个星期后，军事科学家就发明了防护氯气毒害的武器，他们给前线每个士兵发 了一种特殊的口罩，这种口罩里有用硫代硫酸钠和碳酸钠溶液浸过的棉花。这 两种药品都有除氯的功能，能起到防护的作用。 可是，令人为难的是敌方并不老是使用氯气，如改用第二种毒气，这种口 罩就无能为力了。事实也是如此，在使用氯气后还不到一年，双方已经用过几 十种不同的化学毒气。 所以，必须找到一种能使任何毒气都会失去毒性的物质才好。 这

3、种百灵的解毒剂在年末就被科学家找到了。它就是活性炭。 大家也许知道，把木材隔绝空气加强热可以得到木炭。木炭是一种多孔性 物质，多孔性物质的表面积必然很大。物质的表面积越大，它吸附其他物质的 分子也就越多，吸附作用也就最强烈。如果在制取木炭时不断地通入高温水蒸 气，除去沾附在木炭表面的油质，使内部的无数管道通畅，那么木炭的表面积 必然更大。经过这样加工的木炭，叫做活性碳。显然，活性炭比木炭有更强的 吸附作用。在年，交战双方的防毒面具里都已装上了活性炭。 奇怪，活性炭的眼睛为什么那么雪亮，能抓住毒气而放过氧气、氮气呢？ 原来，活性炭的吸附作用同被吸附的气体的沸点有关。沸点越高的气体 （即越容易液化

4、的气体） ，活性炭对它的吸附量越大。军事上使用的大多数化 学毒气的沸点都比氧气、氮气高得多。 请不要以为活性炭只用在防毒面具里，它还有许多其他用途。 在自来水工厂里，如果水源有臭味，只要让水流过活性炭后就不臭了。你 也许会说自来水仍然有股味。这是氯的气味，因为自来水常用氯来消毒。 在制糖厂里，工人们往红糖水里加一些活性炭，经过搅拌和过滤，可以得 到无色的精液，再减压蒸发水分，红糖就变成晶莹的白糖了。 现代家庭的金鱼缸里，有不少装着电动水泵，让水循环通过滤清器。在滤 清器里也用活性炭去吸附水中的臭味和杂质。 令人讨厌的宝贝令人讨厌的宝贝烟炱烟炱 你认识烟炱吗？ 在烟囱里、灶膛内、锅底上，以及煤油

5、灯玻璃罩壁上那些黑色粉末，就是 烟炱。化学课本里也叫它炭黑。 你喜欢烟炱吗？ 从烟囱里出来的烟炱，到处乱飞，它熏黑了蚊帐，弄脏了人们的衣服，污 染了清新的空气。干了这么多坏事，谁还会喜欢它呢？难怪现代工厂的烟囱， 大都加了除烟消尘装置。 可是你知道吗？如果没有烟炱，人类的精神文明和物质文明又会变成什么 样子？ 谁都知道，写字的墨汁是黑色的，印书的油墨是黑色的，汽车和飞机的轮 胎也是黑色的。这种种黑色的东西，里面都有烟炱的成分。 烟炱对于橡胶工业极为重要，百分之九十左右的烟炱用于橡胶工业。制造 一个汽车轮胎，需要好几公斤的烟炱。橡胶是一种大分子化合物，分子间的空 隙很多，加进烟炱主要是为了填充这

6、些空隙，增强橡胶的机械强度，使它有耐 拉、耐撕、耐磨等优良性能。 如果没有烟炱，世界上就没有字迹经久不衰的书，汽车不能跑长途，飞机 也难以起飞。 烟炱如此重要，怎样来生产呢？ 我国的劳动人民早在一千七百多年前就懂得用烟炱来制造墨汁。当时所用 的烟炱是从烟囱里收集得到的。从烟囱收集烟炱，数量终究有限，满足不了社 会发展的需要。后来，我国劳动人民发明了一种特制的窑。让松脂在窑里不完全燃烧，从 而得到较大量的烟炱。 用松脂来烧取烟炱，使大片松树被砍伐，出现大量荒山，破坏了生态平衡， 最后将给人类带来灾难。 幸好在北宋时，我国科学家沈括发现了用燃烧石油的方法来制取大量的烟 炱。现代，人们主要是用分解天

7、然气的方法来制取大量的烟炱。 在化学家的眼里，世界上没有无用的废物。烟炱也不例外。所以我们对烟 炱的态度，应该是扬长避短，让他们更好地为人类服务。 铅笔芯是铅做的吗铅笔芯是铅做的吗 铅笔芯是铅做的吗？ 是的，它是用铅做的。不过这是五百多年前的事情，用铅做的笔写字看起 来不太清楚。到了近代，人们就用石墨来制造铅笔了。 石墨是黑色的细鳞片状的晶体，在大自然中，有天然的石墨矿。石墨矿是 由一些古代的树木，因为地壳运动埋到地下，在地下受到高压慢慢形成的。可 是天然石墨矿太有限，迫使人们无法坐等大自然的恩赐，而要向大自然索取。 人们发明了人造石墨的方法，把煤放在电炉里，通入强大的交流电，加热到两 三千度

8、，使煤再结晶而变成石墨。 铅笔芯有硬有软，有黑有淡。这是怎么一回事？如果你能注意铅笔杆上标 的符号，就不难总结出下面的规律： 6、5、4、2、2、3、4、5、6黑度一般软而黑硬而淡软硬适中这里代表英语的 Hard（硬） ，代表英语的 Black（黑） 。铅笔芯只用石 黑做原料，虽然很黑，但太软了。所以必须掺些纯粘土，粘土粘得越多，硬度 越大，笔迹也就越淡。 中小学生书写用的铅笔多是，5、6多用于画图画，而 5、6多 用于多层复写。 在铅笔里，工人们把石墨、粘土分别研细，然后混合，再加适当辅助材料， 揉成黑面团，在机器里像挤牙膏一样把它变成黑面条。把黑面条烘干，便成了 铅笔芯。 “处处留心皆学问

9、” ，可不是吗？一支小小的铅笔，可以写成一本书，这 里仅是其中的一页而已。铅笔的绝招铅笔的绝招 谁都知道，铅笔是用来写字的，但它另有绝招能医锈锁。 生锈的锁打不开，在进钥匙的孔内加一点铅笔芯粉末，往往就能打开锈锁。铅笔芯怎么会有这种绝招呢？原来，铅笔芯里含有石墨，而石墨有润滑性。 用手摸摸铅笔芯的粉末，会有一种滑腻的感觉。所以，铅笔芯能润滑锈锁。 石墨熔点很高，达三千多度。作为润滑剂，它特别适用于在高温状态下工 作的机器。在高温下，一般机油会分解，然而石墨却“安然无恙” ，继续发挥 润滑作用。 有一种轴承，它在成型时加进了石墨粉。这种轴承能长期工作而不必加油 滑润，它自身有石墨在起润滑作用。这

10、是多么巧妙的轴承啊。 在直升飞机机舱的门纽上，已经大量使用新型高精度的纯石墨轴承。这种 轴承既耐低温又耐高温，特别令人惊叹的是，在真空条件下，它仍能保持良好 的润滑性。 不怕火的石墨不怕火的石墨 俗话说，真金不怕火炼，其实石墨才是更不怕火的东西。金子受热到 就熔化了。而石墨在还不熔化。石墨在纯氧气里受热能 燃烧，变成二氧化碳，但是在空气中，哪怕受到强热，也燃不起来。 石墨能耐高温，而且容易传热，又能经得住温度的自然升降，所以特别适 宜制造坩埚。石墨坩埚常用来熔炼熔点很高的金属。一个石墨坩埚可以熔铜达 次，熔钢次，而普通的耐火泥坩埚，寿命只有石墨坩埚的五分 之一。 石墨不怕火，你也可以亲自试一试

11、。取铅笔芯一小段（铅笔芯含有 以上的石墨） ，放在火里长久加热，铅笔芯依然如故，书写起来也跟以 前一样。 “石墨不怕火” ，这对石墨并不过奖，它是当之无愧的。 令人向往的金刚石令人向往的金刚石 远在五千年前，人类已经认识了金刚石。当然，古人发现金刚石的性质是 十分偶然的，他们从沙漠里采来金刚石，在加工金刚石时，发现任何坚硬的石 头或金属都不能在金刚石上刻出痕迹来，而金刚石却能毫不费力地刻划任何坚 硬的石头或金属。因此，古人认识到金刚石是自然界中最硬的石头。金刚石的 拉丁文名称的原意是“不可战胜的” ，指的就是它的这一特性。 金刚石如此坚硬，这决定了它在工业上有很重要的用途。割玻璃用的刀， 其实

12、就是把一粒芝麻大的金刚石，嵌在刚铁做成的刀基上。在机械厂里，人们用金刚石切削一些硬质合金。采矿用的钻探机钻头上，也有许多金刚石，有了 它，钻头才能无坚不摧地向地下进军。在一些精密仪器中，金刚石常用来作轴 承，保证仪器长期准确无误地转动。 大自然里没有比金刚石更硬的物质。如果要琢磨金刚石，只能用金刚石做 成的砂轮。金刚石折射光线的能力很强，它被琢磨以后，在光线的照射下，五 光十色，十分迷人。金刚石是世界上最美丽的宝石，有宝石之王的称号。据说 几十年前英国女王结婚时，有一个大富翁送给她一颗重.克的金刚石作 贺礼，这颗金刚石的价格高达几十万！ “死死狗狗洞洞”的秘密的秘密 在意大利有一个“死狗洞”

13、，狗一过去就会死亡，人走过去却安然无恙。 为什么会有如此奇怪的现象呢？迷信的人说：“洞里住了个专杀狗的妖怪” 。 有一天，一位科学家来到这个洞，想看看里面到底有没有妖怪。他在洞里 到处找，始终不见妖怪出来。只见岩洞的顶上倒悬着许多钟乳石，一敲就会响， 地下丛生着石笋，湿湿的泥土里冒着气泡。科学家恍然大悟，原来这个妖怪是 碳的一种叫作“二氧化碳”的氧化物。 生长钟乳石和石笋的岩洞，就是石灰岩溶洞，石灰岩的主要成分是碳酸钙， 它在地下深处受热分解就会放出二氧化碳气体。含二氧化碳的地下水，会溶解 石灰岩中的碳酸钙，生成溶于水的碳酸氢钙。当含有碳酸氢钙的地下水渗出地 面时，由于压力降低，碳酸氢钙就分解

14、出二氧化碳气体。二氧化碳比空气重， 它从水里选出后积聚在地面附近，形成半米左右高的气层。 二氧化碳会使人和动物窒息。人站在洞里，气层只没到膝盖，虽然会有少 量二氧化碳扩散开来，但它仅使人们感到不舒服，而在地上的狗完全淹没在二 氧化碳气层里，所以会窒息而死。 为什么汽水喝了能使人凉快为什么汽水喝了能使人凉快 十六世纪时，英国一些商人在某个矿泉区避暑，偶然发现这里的矿泉水稍 受热会冒气泡，喝起来特别凉快。于是他们就把这种矿泉水当作饮料出售，这 种饮料可以说是天然汽水。 后来，科学家揭开了天然汽水喝了能使人凉快的秘密。原来这种矿泉水含 有较多的二氧化碳。人们喝了这种矿泉水，肠胃并不吸收二氧化碳，由于

15、体内 温度较高，二氧化碳就迅速从食道经口腔排出，带走人体内的热量，使人有凉 爽的感觉。 后来，人们又发现这种矿泉水还能帮助消化。因为二氧化碳溶于水后，使 溶液稍有酸味和辣感，对胃壁有轻微的刺激作用，能加快胃液的分泌。 天然汽水是一种好东西，然而它并不是到处都有的，不能满足人们的需要。既然这种矿泉水的主要特点就是含有较多的二氧化碳，那为什么不人工制造呢？到了十七世纪，世界上出现了人造汽水。在汽水工厂里，工人们先在瓶子 里备好汽水溶液，这种溶液是由糖、水果汁、染料跟水混合而成的，然后用高 压强迫二氧化碳溶解在里面，最后加盖密封，这就制成了人造汽水。 当你打开汽水瓶盖时，由于外面的压强较小，二氧化碳

16、气体就逸出，顿时 瓶里气泡翻腾，瓶口泡沫横溢，多么有趣。 如果你能动手自制汽水，那喝起来将会甜美愉快，沁人心脾。 怎么自制汽水呢？取一只干净的汽水瓶，把冷开水注入瓶中，不要太满， 加入一些砂糖和水果汁，再加入.克小苏打，最后投入.克柠檬酸，立 即用塞子塞紧，并且用绳或铁丝把塞子扎紧，防止汽水冲出，大约分钟后， 就可以饮用自制汽水了。 自制汽水十分有趣，但要注意安全，不然就会发生爆炸事故。为了安全， 选用的瓶必须厚实，没有裂痕，不能用一般的薄壁瓶，另外，绝对不能随便增 加柠檬酸和小苏打的用量。注意了这些，你就不用害怕，放心去制作吧。 能能“呼风唤雨呼风唤雨”的干冰的干冰 年，辽宁省久旱不雨，人民空军用飞机在天上播撒“干冰” ，不 消分钟就下了雨，而且连续下了四天。 干冰是什么东西呢？它就是固态的二氧化碳。二氧化碳气体在加压和降温 的条件下，会变成无色液体，再