第六单元 碳和碳的化合物（知识清单）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

第六单元 碳和碳的化合物 01 思维导图 02 考点速记 第一节 认识碳单质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 C C C60 构成微粒 由碳原子构成 由碳原子构成 由C60分子构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于超导、催化、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 原子的排列方式不同 【易错提醒】 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 3．碳单质的可燃性 （1）常用燃料的主要组成元素是碳。在氧气供给充足时，燃料中的碳充分燃烧，生成二氧化碳。若氧气供给不足，碳燃烧不充分，生成一氧化碳。 化学方程式： C + O2（充足）点燃 CO2 2C + O2（不充足）点燃 2CO 此外，在高温下，炽热的木炭也可使二氧化碳转变成一氧化碳。 化学方程式：C + CO22CO （2）一氧化碳是无色无味的气体，它的存在不容易被觉察。当一氧化碳随呼吸进入人体血液后，便与血液中的血红蛋白结合，使血液失去了输送氧气的能力，导致一氧化碳中毒。人吸入少量的一氧化碳就会头痛，吸入较多量时，就可能导致死亡。煤炉、煤气灶及燃气热水器中的燃料不充分燃烧时会产生一氧化碳气体，使用时一定要保持良好的通风和有效的排气，确保安全。 4．碳单质的还原性 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 生成了红色的铜和二氧化碳； 化学方程式 C + 2CuO 2Cu+CO2↑ 实验分析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 ②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应， 计算思维辨析：固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。 第二节 探究二氧化碳的性质与制法 1．二氧化碳的物理性质 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，在高压低温下可得固体——干冰。 【易错提醒】二氧化碳能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。生产汽水等碳酸饮料就是利用增大压强使之溶解更多二氧化碳。 2．探究二氧化碳物理性质的两个实验 倾倒二氧化碳 溶解性实验 实验装置图 实验操作 向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。 向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水，振荡。 实验现象 蜡烛自下而上依次熄灭 塑料瓶变瘪了 实验分析 二氧化碳密度比空气大（物理性质）； 二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧（化学性质）。 原因：二氧化碳溶于水，瓶内压强变小，大气压将瓶子压瘪。 3．二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。 （2）不能供给呼吸。 （3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3 （4）与澄清石灰水反应： 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O 该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。 （5）与灼热的碳反应： C + CO2高温 2CO（吸热反应） 【点拨】二氧化碳与澄清石灰水反应在生活中的应用： （1）用石灰浆抹墙一段时间后变硬：氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体； （2）在刚抹过石灰浆的室内生一盆炭火，墙壁变得更湿：氢氧化钙吸收二氧化碳生成了水； （3）实验室里久置的石灰水上层和试剂瓶内壁会有一层白膜的原因； （4）用石灰水保存鲜鸡蛋：鸡蛋呼出的二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸钙难溶，堵住了鸡蛋上的小孔。 4．二氧化碳的用途 （1）固体二氧化碳（干冰）的用途： ①制冷剂：食品冷藏保鲜和运输；医疗上血液和疫苗的储存与运输。 ②用于人工增雨：利用干冰升华吸热的原理。 ③制造舞台烟雾效果。 （2）灭火和作保护气：既利用二氧化碳的物理性质（密度比空气大），又利用二氧化碳的化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）。 （3）农业生产中的气体肥料 （4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。 5．实验室制取二氧化碳 （1）药品：块状石灰石（或大理石）与稀盐酸 （2）化学方程式：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ 注意：①不用稀H2SO4的原因：生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。 ②不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体混入生成的CO2中，使制得的气体不纯。 ③不能用纯的碳酸钙或碳酸钠反应的原因：反应速率太快，不易控制。 【易错提醒】实验室制取二氧化碳的药品只能写“大理石（或石灰石）”和“稀盐酸”，不能写“碳酸钙”或“CaCO3”和“HCl”。因为石灰石和大理石是混合物，不能用化学式表示，它们的主要成分是碳酸钙。纯碳酸钙是粉末状，反应速度太快，来不及收集，也不能使用；“盐酸”是氯化氢气体的水溶液，也是混合物，不能用化学式表示。“HCl”既可以表示盐酸，还可以表示氯化氢气体。 （3）装置：固液不加热型 （4）气体收集方法：向上排空气法（集气瓶口朝上） 实验室制取二氧化碳的两种装置 【易错提醒】（1）用排空气法收集气体时，注意集气瓶口的方向。集气瓶口朝上，表明空气从上方排出，为向上排空气法；集气瓶口朝下，表明空气从下方排出，为向下排空气法； （2）用排空气法收集气体时，玻璃导管应伸到集气瓶底部，便于排尽空气。 （5）实验步骤： ①连接仪器 ②检查装置气密性 ③装化学试剂（先装固体试剂后装液体试剂） ④收集气体 （6）检验方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，若变浑浊，则气体是二氧化碳。 验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满二氧化碳。 第三节 综合利用化石燃料 1．化石燃料 化石燃料是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，主要有煤、石油、天然气。化石燃料都是不可再生能源。 2．煤、石油和天然气 煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料中，除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素，它们在燃烧时会转化为二氧化硫和氮的氧化物，释放到大气中，造成环境污染。 天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源。用压缩天然气（CNG）驱动汽车，能够显著改善汽车尾气带来的污染现象。我国有些农村地区把农作物的秸秆、杂草、人畜粪便等储存在密闭的池子中发酵，可以产生沼气。沼气的主要成分也是甲烷。 世界上多数国家利用的能量（如热能、电能等）主要来自化石燃料的燃烧。例如在我国，很大一部分电能是由煤燃烧产生的热能转化而来的。 3．选择合适的燃料 不同的燃料，成分不尽相同，性质存在差异。没有任何一种燃料是最理想的。煤炭价廉、易于储存和运输，但难以点燃且燃烧时会产生大量的二氧化硫和烟尘；天然气热值高，燃烧时不会污染环境，但是不易储存和运输……在选择燃料时要综合考虑各方面的因素。 【易错提醒】 （1）用作居民生活燃气的煤气，如果泄漏，不仅遇明火会引起爆炸，还会因含有一氧化碳使人中毒。 （2）将煤隔绝空气加强热，发生的是化学变化。 4．石油的综合利用 人们把石油称为“工业的血液”。改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 5．煤的综合利用 （1）我国的能源资源现状：“富煤、贫油、少气”。煤炭储量占我国化石能源总储量的90%以上。能源消费结构也以煤为主。煤炭燃烧带来的资源浪费和环境污染非常严重。 （2）煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 6．未来燃料发展的重要方向 清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。一方面大力研发化石燃料的高效清洁利用技术，另一方面积极探索其他可再生的替代能源，尤其是污染性小的绿色能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！28 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六单元 碳和碳的化合物 01 思维导图 02 考点速记 第一节 认识碳单质 1．碳单质的物理性质和用途 碳单质 金刚石 石墨 C60 化学式 C C C60 构成微粒 由碳原子构成 由碳原子构成 由C60分子构成 结构 物理性质 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 有特殊的物理性质 用途 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 用于超导、催化、材料科学等领域 物理性质不同的原因 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因： 原子的排列方式不同 【易错提醒】 1．C60 中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。 2．同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等） 3．同种元素组成的纯净物才是单质。 4．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。 2．其它碳单质 （1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。 （2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂 （3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。 3．碳单质的可燃性 （1）常用燃料的主要组成元素是碳。在氧气供给充足时，燃料中的碳充分燃烧，生成二氧化碳。若氧气供给不足，碳燃烧不充分，生成一氧化碳。 化学方程式： C + O2（充足）点燃 CO2 2C + O2（不充足）点燃 2CO 此外，在高温下，炽热的木炭也可使二氧化碳转变成一氧化碳。 化学方程式：C + CO22CO （2）一氧化碳是无色无味的气体，它的存在不容易被觉察。当一氧化碳随呼吸进入人体血液后，便与血液中的血红蛋白结合，使血液失去了输送氧气的能力，导致一氧化碳中毒。人吸入少量的一氧化碳就会头痛，吸入较多量时，就可能导致死亡。煤炉、煤气灶及燃气热水器中的燃料不充分燃烧时会产生一氧化碳气体，使用时一定要保持良好的通风和有效的排气，确保安全。 4．碳单质的还原性 木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论 ①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 生成了红色的铜和二氧化碳； 化学方程式 C + 2CuO 2Cu+CO2↑ 实验分析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。 ②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。 ⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应， 计算思维辨析：固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。 第二节 探究二氧化碳的性质与制法 1．二氧化碳的物理性质 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，在高压低温下可得固体——干冰。 【易错提醒】二氧化碳能溶于水，通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增加压强会溶解更多。生产汽水等碳酸饮料就是利用增大压强使之溶解更多二氧化碳。 2．探究二氧化碳物理性质的两个实验 倾倒二氧化碳 溶解性实验 实验装置图 实验操作 向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。 向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水，振荡。 实验现象 蜡烛自下而上依次熄灭 塑料瓶变瘪了 实验分析 二氧化碳密度比空气大（物理性质）； 二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧（化学性质）。 原因：二氧化碳溶于水，瓶内压强变小，大气压将瓶子压瘪。 3．二氧化碳的化学性质 （1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。 （2）不能供给呼吸。 （3）与水反应：CO2 + H2O === H2CO3 （4）与澄清石灰水反应： 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊： Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O 该反应用于检验CO2气体：将气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，则为二氧化碳气体。 （5）与灼热的碳反应： C + CO2高温 2CO（吸热反应） 【点拨】二氧化碳与澄清石灰水反应在生活中的应用： （1）用石灰浆抹墙一段时间后变硬：氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体； （2）在刚抹过石灰浆的室内生一盆炭火，墙壁变得更湿：氢氧化钙吸收二氧化碳生成了水； （3）实验室里久置的石灰水上层和试剂瓶内壁会有一层白膜的原因； （4）用石灰水保存鲜鸡蛋：鸡蛋呼出的二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸钙难溶，堵住了鸡蛋上的小孔。 4．二氧化碳的用途 （1）固体二氧化碳（干冰）的用途： ①制冷剂：食品冷藏保鲜和运输；医疗上血液和疫苗的储存与运输。 ②用于人工增雨：利用干冰升华吸热的原理。 ③制造舞台烟雾效果。 （2）灭火和作保护气：既利用二氧化碳的物理性质（密度比空气大），又利用二氧化碳的化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）。 （3）农业生产中的气体肥料 （4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。 5．实验室制取二氧化碳 （1）药品：块状石灰石（或大理石）与稀盐酸 （2）化学方程式：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ 注意：①不用稀H2SO4的原因：生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。 ②不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体混入生成的CO2中，使制得的气体不纯。 ③不能用纯的碳酸钙或碳酸钠反应的原因：反应速率太快，不易控制。 【易错提醒】实验室制取二氧化碳的药品只能写“大理石（或石灰石）”和“稀盐酸”，不能写“碳酸钙”或“CaCO3”和“HCl”。因为石灰石和大理石是混合物，不能用化学式表示，它们的主要成分是碳酸钙。纯碳酸钙是粉末状，反应速度太快，来不及收集，也不能使用；“盐酸”是氯化氢气体的水溶液，也是混合物，不能用化学式表示。“HCl”既可以表示盐酸，还可以表示氯化氢气体。 （3）装置：固液不加热型 （4）气体收集方法：向上排空气法（集气瓶口朝上） 实验室制取二氧化碳的两种装置 【易错提醒】（1）用排空气法收集气体时，注意集气瓶口的方向。集气瓶口朝上，表明空气从上方排出，为向上排空气法；集气瓶口朝下，表明空气从下方排出，为向下排空气法； （2）用排空气法收集气体时，玻璃导管应伸到集气瓶底部，便于排尽空气。 （5）实验步骤： ①连接仪器 ②检查装置气密性 ③装化学试剂（先装固体试剂后装液体试剂） ④收集气体 （6）检验方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，若变浑浊，则气体是二氧化碳。 验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满二氧化碳。 第三节 综合利用化石燃料 1．化石燃料 化石燃料是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，主要有煤、石油、天然气。化石燃料都是不可再生能源。 2．煤、石油和天然气 煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料中，除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素，它们在燃烧时会转化为二氧化硫和氮的氧化物，释放到大气中，造成环境污染。 天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源。用压缩天然气（CNG）驱动汽车，能够显著改善汽车尾气带来的污染现象。我国有些农村地区把农作物的秸秆、杂草、人畜粪便等储存在密闭的池子中发酵，可以产生沼气。沼气的主要成分也是甲烷。 世界上多数国家利用的能量（如热能、电能等）主要来自化石燃料的燃烧。例如在我国，很大一部分电能是由煤燃烧产生的热能转化而来的。 3．选择合适的燃料 不同的燃料，成分不尽相同，性质存在差异。没有任何一种燃料是最理想的。煤炭价廉、易于储存和运输，但难以点燃且燃烧时会产生大量的二氧化硫和烟尘；天然气热值高，燃烧时不会污染环境，但是不易储存和运输……在选择燃料时要综合考虑各方面的因素。 【易错提醒】 （1）用作居民生活燃气的煤气，如果泄漏，不仅遇明火会引起爆炸，还会因含有一氧化碳使人中毒。 （2）将煤隔绝空气加强热，发生的是化学变化。 4．石油的综合利用 人们把石油称为“工业的血液”。改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 5．煤的综合利用 （1）我国的能源资源现状：“富煤、贫油、少气”。煤炭储量占我国化石能源总储量的90%以上。能源消费结构也以煤为主。煤炭燃烧带来的资源浪费和环境污染非常严重。 （2）煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 6．未来燃料发展的重要方向 清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。一方面大力研发化石燃料的高效清洁利用技术，另一方面积极探索其他可再生的替代能源，尤其是污染性小的绿色能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！28 学科网（北京）股份有限公司 $$