内容正文:
专题03 碳和碳的氧化物
命题点1 碳单质的性质及用途
命题点2 CO和CO2的性质及用途
命题点3 反应类型
碳单质的性质及用途
本考点常在选择题以信息或图片形成命题,考查的知识点有:①碳的物理性质和用途;②碳单质的化学性质。
(1)碳单质的物理性质和用途
金刚石
石墨
C60
物理性质
颜色
无色透明
深灰色
─
状态
正八面体形状的固体
细鳞片状固体
形似足球
构成
原子
原子
分子
硬度
天然物质中硬度最大
质软、有滑腻感
─
导电性
不导电
导电性好
有超导性
熔点
很高
很高
─
主要用途
可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属,制作钻探机钻头,作装饰品(钻石)
作铅笔芯(质软)、润滑剂(润滑性)、电极(导电)等
材料科学、超导体等
物理性质差异的原因
碳原子排列方式不同,它们性质也存在较大的差异
相互关系
─
【特别提醒】C60由分子构成,每个分子由60个碳原子构成。
(2)活性炭、木炭、焦炭、炭黑的性质及用途
①活性炭(高频):吸附作用比木炭强,常用于水的净化、防毒面具、制糖工业等。
②木炭具有疏松多孔的结构,因此它具有吸附能力,可用于吸附色素和异味。
③焦炭用于冶金工业。
④炭黑常用于制造墨、油漆、颜料等
(2)碳单质的化学性质
①常温下,碳单质化学性质稳定。
实际生活中利用这一性质有以下应用:需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写;木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。
②碳能与氧气反应——可燃性
氧气充足时,完全燃烧:C+O2CO2
氧气不充足时,不完全燃烧:2C+O22CO
③碳能与某些金属氧化物反应——还原性
单质碳在高温下可以和某些氧化物反应,夺取这些氧化物中的氧,表现出还原性。
实验原理
C+2CuO2Cu+CO2↑
在碳还原氧化铜的反应中,C在反应中得到氧,发生氧化反应,具有还原性。CuO在反应中失去氧,发生还原反应,具有氧化性,现象为黑色粉末逐渐变为红色,澄清石灰水变浑浊。
工业上,用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁:2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑(红色固体变黑)
④高温下,木炭还能与二氧化碳反应:C+CO22CO
【典例精讲】
2022•江苏无锡
1. 下列物质的性质和用途对应关系正确的是
A. 金刚石硬度大,可用于切割玻璃
B. 石墨具有导电性,可制作铅笔芯
C. 炭黑具有还原性,可制作墨水
D. 木炭具有吸附性,可用作燃料
2022•黑龙江牡丹江
2. 下列碳和碳的氧化物性质与用途对应关系错误的是
A. 金刚石硬度大——作钻头
B. 石墨有导电性——作电极
C. 一氧化碳具有可燃性——工业炼铁
D. 二氧化碳不燃烧不支持燃烧,密度比空气大——灭火
2022•黑龙江
3. 我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃,有如下反应发生① ②。下列有关说法错误的
A. X的化学式为CO2
B. 反应前后锌元素质量不变
C. ②反应中ZnO发生了还原反应
D. ②反应前后锌元素化合价升高
2022•湖南岳阳
4. 为测定 10g 氧化铜样品(含少量铜)中氧化铜的质量分数,在高温的条件下加入足量木炭粉使其完全反应,固体总质量随时间的变化如图所示:
(1)完全反应后,产生二氧化碳的总质量是______;
(2)试计算氧化铜样品中氧化铜的质量分数(写出计算过程)。
2022•辽宁锦州
5. 碳元素对人类有十分重要的意义,是形成地球上生命现象的基本元素。以碳元素为主要成分的化石燃料仍然是当今人类社会最常用的燃料。
(1)金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,金刚石很硬而石墨却很软,造成它们物理性质差异很大的原因是____________。
(2)煤燃烧时排放的二氧化硫是形成酸雨的主要气体之一。请写出一条防治酸雨的措施:____________。
(3)古代书画家用墨汁(由炭黑制成)绘制的水墨画经久不变色,原因是_______________________。
(4)酒精是实验室常用的一种燃料,酒精燃烧的化学方程式为_______________________。
[方法指导]
解答此类问题一要熟悉碳单质的物理性质和用途,二要熟悉碳单质的化学性质。
CO和CO2的性质及用途
本考点主要考查CO和CO2的性质及用途,通常以文字叙述和实验形式出现在选择题或实验题中。
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
色态
无色无味气体
无色无味气体
密度
比空气略小
比空气大
水溶性
难溶于水
能溶于水
化学性质
可燃性
2CO+O22CO2(点燃前要验纯)
不能燃烧,也不支持燃烧(一般情况下,但是2Mg +CO2 2MgO+C)