单元6 探秘碳的世界【知识清单】-2024-2025学年九年级化学上册单元速记·巧练（仁爱科普版2024）

第六单元 探秘碳的世界 01 思维导图 02 考点速记 课题1 神秘的碳家族 一、碳的单质 1. 金刚石 （1）物理性质：是无色透明的晶体，是自然界中最 坚硬的 物质，耐磨性好，具有优良的 透光性 和耐腐蚀性。 （2）用途：常用于制作钻探的 钻头 ，以及 切割 、切削、磨削的刀具等。 2.石墨 （1）物理性质：是一种深灰色的、有 金属光泽 而不透明的细鳞片状固体，质软、能 导电 、有滑腻感。 （2）用途：可用于制作 电极 、润滑剂等。石墨与黏土等混合可制作 铅笔芯 。 3. “炭”，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等，它们的主要成分也是 碳单质 。 （1）木炭、活性炭等具有疏松多孔的结构，具有强 吸附性 ，常用作化工生产、食品加工、水的净化等领域的吸附剂。 （2）焦炭是煤在隔绝空气的条件下，加热到 950~1 050 ℃，经过高温炼焦过程制得的，主要成分是 碳 。焦炭是金属冶炼的重要原料。 4. C60，这种碳单质由分子构成，每个分子由60个碳 原子 结合成形似足球的形状；碳纳米管，人们把完全由碳组成的形状呈球型、椭球型、柱型或管状的中空分子统称为 富勒烯 ；21 世纪初，来自英国曼彻斯特大学的两位科学家，又制得了仅由一层碳原子构成、具有石墨层状结构的石墨烯。 二、有机化合物 1. 有机化合物与无机化合物 （1）化学上通常将含有碳元素的化合物称为 有机化合物 。 （2）不含碳元素的化合物称为 无机化合物 ，如而将水（H2O）、硫酸（H2SO4）、氯化钠（NaCl）等。 （3）一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、碳酸钙（CaCO3）等虽然也含有碳元素，但由于其性质与 无机化合物 相似，仍被归类为 无机化合物 。 2. 甲烷（CH4）是最简单的 有机化合物 ，是 天然气 的主要成分。 （1）物理性质：无色、无味、气体，密度比空气的 小 ，极难溶于水。 （2）化学性质：易燃烧，火焰明亮呈 蓝色 ，生成二氧化碳和水，放出大量的热。 （3）用途：重要的化工原料和常用 燃料 。 3. 乙醇（俗称酒精，化学式为 C2H6O）是一种常见的有机物，是 酒 的主要成分之一。 （1）物理性质：无色透明、具有特殊气味的液化，易 挥发 ，能与水任意比率互溶，能溶解多种有机物。 （2）化学性质：易燃烧，发出淡蓝色火焰，生成 二氧化碳 和水，并放出大量的热。 （3）用途：被用作酒精灯、火锅等的 燃料 ，还是一种重要的原料，被广泛应用于化学工业、医疗卫生、食品工业、农业生产等领域。 （4）乙醇（燃烧的化学方程式： C2H5OH+3O22CO2+3H2O 。 课题2 二氧化碳的性质与应用 一、二氧化碳的性质和用途 1. 物理性质 （1）通常状况下，二氧化碳是一种 无色、无味 的气体，但在加压、降温条件下，二氧化碳气体可转变为液体或固体。固态二氧化碳外形与冰相似，所以被称为 “干冰” 。 （2）二氧化碳能溶于水，通常状况下 1 L 水中大约能溶解 1 L 二氧化碳气体。与氧气等气体一样，二氧化碳在水中溶解的量也与 温度 和气体的压强有关。CO2 （3）一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度 大 。 2. 二氧化碳的物理性质实验 【实验操作】如右图，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】① 一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；② 一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。 （2）二氧化碳能溶于水实验。 【实验操作】向一个收集满二氧化碳气体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。 3. 二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳不能燃烧，一般也 不支持 燃烧。当用燃着的木条靠近集满二氧化碳的气瓶口时，木条上的火焰会 熄灭 。实验室常用这种方法检验集气瓶中的二氧化碳是否集满。 （2）二氧化碳不能供给呼吸。 （3）二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙 [Ca(OH)2] 反应生成 碳酸钙（CaCO3） 白色沉淀。人们常用这一方法 检验 二氧化碳气体。 （4）二氧化碳与氢氧化钙的反应化学方程式： CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 。 （5）溶解在水中的二氧化碳少部分能与水发生化学反应，生成一种酸性物质—— 碳酸（H2CO3）。碳酸能使紫色石蕊溶液变成 红色 ，但碳酸不稳定，受热容易分解成 二氧化碳 和 水 ，所以当二氧化碳从溶液中逸出后，红色石蕊溶液又重新变成紫色。 4. 二氧化碳的用途 （1）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：① 二氧化碳的密度比空气 大 ；② 一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能 支持燃烧 。 灭火器化学反应原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ （2）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。 （3）光合作用： ，可以提高农作物的产量。 二、二氧化碳的制取 1. 在工业上，常采用高温分解石灰石（主要成分为碳酸钙）的方法来制备纯度较高的二氧化碳。 化学方程式： CaCO3CaO+CO2↑ 2. 实验室制取 （1）原料：大理石或石灰石、稀盐酸。 （2）反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （3）发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（固体和液体混合，在常温下反应生成气体）。 （4）收集装置： 向上排空气法 收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）。 （5）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 。 （6）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。 （7）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。 （8）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）。 课题3 碳循环与碳中和 一、自然界的碳循环 1. 碳循环：地球上生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中含 碳 元素的物质不断发生着转化，并随地球的运动循环不止。 2. 含碳元素的自然界的分布 （1）在岩石圈中，碳元素主要以 金刚石 、 石墨 、石灰石、化石燃料等物质形式存在； （2）在大气圈中， 二氧化碳 和一氧化碳是主要的含碳物质； （3）在水圈中，碳元素存在于水生生物合成的 有机物 里，也存在于溶解在水中的二氧化碳和 碳酸 中； （4）在生物圈中，绿色植物通过 光合作用 生成的有机物及动物体的 有机物 是碳元素主要的储存体在生物圈中， 光合作用 吸收大气中的 二氧化碳 ，呼吸作用向大气中排放 二氧化碳 。 （5）大气中的 二氧化碳 可溶解在海水、雨水和地下水中，水中的二氧化碳也能进入大气中，大气中二氧化碳的量增多，海洋吸收的二氧化碳量也随之增多。 3. 由于自然界的碳循环，大气中 二氧化碳 产生和消耗的量能基本保持平衡，使得大气中 二氧化碳 的含量基本恒定。 二、碳达峰与碳中和 1. 空气中 二氧化碳 量的增加是导致温室效应的原因之一。 2. 碳达峰：将 二氧化碳 排放量由增转降的历史拐点。我国向世界承诺： 二氧化碳 排放力争于2030 年前达到峰值。 3. 碳中和：通常是指一个国家在一定时间内直接或间接产生的 二氧化碳 或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的 二氧化碳 或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对 “零排放”。 我国向世界承诺：努力争取 2060 年前实现碳中和。 4. 实现碳达峰和碳中和措施：一方面要减少 碳 排放；另一方面要增加碳吸收和碳利用。目前，科学家已经研制出多种捕集和利用 二氧化碳 的方法。 5. 实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需全民践行 绿色低碳 生活；需世界各国协同构建人类环境保护共同体；需多领域共同努力创新 低碳 技术，开发新能源，进行能源绿色低碳转型；需研究二氧化碳的捕集、封存与利用技术等。 03 素养提升 易错点辨析 1. 金刚石与石墨可转化 金刚石是天然存在的最硬的物质；在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。 2. 碳的单质 （1）木炭、活性炭具有吸附性（物理性质），活性炭的吸附性更强。 （2）C60：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。 （3）金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。 3. 二氧化碳的检验和验满 （1）二氧化碳的检验方法是将该气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳； （2）验满的方法是用燃着的木条放在瓶口，如果木条熄灭则说明瓶内已收集满二氧化碳。 4. 二氧化碳对环境的影响 （1）二氧化碳能促进绿色植物进行光合作用，满足人和动物所需的有机物的合成和对氧气的需求。以及空气中氧气含量的相对稳定和自然界的碳、氧的循环等。 （2）二氧化碳本身没有毒性，但它不能供给呼吸，空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响；由于人类活动影响，二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高。 方法提炼 1. 碳单质性质和用途 （1）碳单质的物理性质及用途，可以根据“结构性质用途”。 （2）金刚石和石墨都是由碳元素组成的碳的单质，但是金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨是天然存在的最软的物质。它们的物理性质相差较大，是由于其中的碳原子的排列方式不同造成的。 （3）金属光泽一般是金属的特性，石墨却具有金属光泽，而且可以导电，但是它不是金属。 （4）木炭和活性炭的吸附性，活性炭的吸附作用比木炭的更强些，牵扯的安全方面的用作吸附剂时，一般都用活性炭。如，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用活性炭来脱色以制白糖，还有自来水厂净水和净水器中也都是利用活性炭来吸附、过滤水中的不溶性和一些可溶性的杂质，以及除去臭味的。 2. 制取二氧化碳的操作步骤 连：连接仪器、组装实验装置； 查：检查装置的气密性； 加：加入固体药品； 倒：倒入液体药品；但是注意长颈漏斗的下端要浸在液面下 定：用铁架台固定仪器装置，固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先用捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝 收集：用向上排空气法；导管要伸到集气瓶的底部，且瓶口还要盖上玻璃片。 3. 二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳无毒，不能燃烧，也不能支持燃烧，还不能供给呼吸（它是一种窒息性气体）. （2）二氧化碳能与水反应生成碳酸，该反应的化学方程式为：H2CO3＝H2O+CO2↑。 （3）二氧化碳能与澄清的石灰水反应，使之变浑浊；该反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O。 （4）二氧化碳能与炽热的碳反应，生成一氧化碳；该反应的化学方程式为：CO2+C高温¯2CO （5）二氧化碳与水被绿色植物利用，而进行光合作用的反应，合成有机物（主要是淀粉）。 该反应的化学方程式为：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。 4. 自然界中的碳循环 （1）大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物通过光合作用吸收，转变为氧气； （2）通过生物或地质过程以及人类活动（如，生物呼吸、岩石圈中的碳酸盐分解或酸化、可燃物燃烧和物质缓慢氧化等），又以二氧化碳的形式返回大气中。声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$