第五单元 燃料与二氧化碳 知识点总结-2024-2025学年九年级化学科粤版上册同步资源包（科粤版2024）

第五单元 燃料与二氧化碳 5.1 氢气 知识点1：氢气的物理性质可用向下排空气法收集 可用排水法收集 1、物理性质 通常状况下，氢气是无色无味的气体；密度比空气小，是最轻的气体；难溶于水。 2、氢气的三态变化 气态 (-253℃) 液态 (-259℃) 固态 无色气体 　→ 　 无色液体 　 → 雪花状白色固体 知识点2：氢气的化学性质 1、可燃性 （1）实验操作：在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，把一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方。 （2）实验现象：氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，罩在火焰上方的烧杯内壁上有水雾，手触烧杯，感觉发烫。 （3）化学方程式：2H2+O2点燃2H2O （4）实验结论：氢气具有可燃性，可作燃料，是不产生污染物的洁净燃料。 （5）注意事项 ①在使用氢气时，要特别注意安全，点燃氢气前，一定要验纯。 ②空气中混入氢气的体积为总体积的4%~74%时，经点燃就会发生爆炸。 2、还原性氢气的爆炸极限 氢气具有较强的还原性，可以用于冶炼金属。 H2+CuO △ Cu+H2O 知识点3：检验氢气的纯度防止气体逸出 1、实验操作 收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。 2、现象与结论 ①若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净；②若听到尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯。 知识点4：氢能源——理想的燃料 1、优点 ①洁净：燃烧产物只有水，对环境无污染；②高能：热值高；③可再生：以水为原料，来源广泛。 2、缺点 ①制备成本高；②贮存和运输方面都很困难。 3、应用 在火箭、航天飞机、导弹、燃氢汽车等方面广泛应用，充分体现了绿色环保理念。 5.2 碳 碳是组成物质种类最多的元素，是组成生命的最基本的元素。地球上的生命体内都有碳元素，也是给人类社会提供能源和材料的主要元素。以碳元素为主要成分的煤、石油、天然气，仍然是人类社会最常用的燃料。 知识点1：碳的单质 物质 金刚石 石墨 足球烯 组成 碳元素 构成 由碳原子构成 由C60分子构成 外观 无色透明的晶体，经切割加工后，折光性强，光彩夺目 灰黑色，有金属光泽（不是金属）、不透明的片状固体 紫红色固态晶体，有微弱荧光，有金属光泽（不是金属） 结构 立体网状 层状：层与层之间容易滑动 由60个碳原子构成足球状32面体 物理性质 自然界中最硬的物质，熔点很高，几乎不导电 质软，有滑腻感，耐高温 具有优良的导电性 超导、强磁性、耐高压 抗化学腐蚀等 用途 作地质勘探的钻头、玻璃刀的刀头、装饰品等 作铅笔芯，作高温润滑剂，作电极、冶炼金属的坩埚等 作超导材料等 区别与联系 导致金刚石和石墨的物理性质存在明显差异的原因：碳原子的排列方式不同 而金刚石和石墨化学性质相似原因：两者都是由碳元素组成的单质 注意 石墨和金刚石混合在一起属于混合物；石墨在一定条件下可以转化为金刚石，属于化学变化。 知识点2：无定型碳 无定型碳：主要成分为碳单质、内部结构不规则的混合物。 物质 性质 用途 木炭 疏松多孔，具有吸附性、可燃性 作生活中常用燃料，脱色剂等吸附材料 焦炭 由煤隔绝空气加热制得，具有可燃性 作冶炼金属的燃料 活性炭 疏松多孔，有很强的吸附性 作防毒口罩的滤毒层、净水过滤的吸附材料 炭黑 极细的黑色粉末，常温下化学性质稳定 制造油墨、鞋油、油漆和颜料等，作橡胶制品的材料 知识点3：不同的碳单质 知识点4：单质碳的化学性质 1、常温下，碳单质的化学性质非常稳定 碳原子的结构示意图如图，最外层有4个电子，不容易得失电子，所以常温下，碳单质的化学性质是非常稳定的。这也是古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不褪色的原因。 2、可燃性——在高温的条件下，各种碳单质都会发生燃烧。 （1）氧气充足的情况会完全燃烧——C+O2点燃CO2 （2）氧气不足的情况不完全燃烧——2C+O2（不足）点燃2CO 两者反应热值不同：完全燃烧时，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，产生的热值较大。而不完全燃烧生成有害气体一氧化碳，且产生热值较少。 3、还原性 （1）碳还原二氧化碳：在高温的条件下，炽热的碳可使二氧化碳转化为一氧化碳。 C+CO2高温2CO（吸热反应） （2）碳还原金属氧化物：在高温的条件下，碳可以与某些金属氧化物反应。 C+2CuO高温2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2↑ 知识点5：一氧化碳只能用排水法收集 1、物理性质 通常状况下，一氧化碳是一种无色、无味的气体；密度比空气略小；难溶于水。 2、化学性质屋子里放一盆水并不能预防煤气中毒 （1）毒性 一氧化碳是煤气的主要成分，属于有毒气体，它与血液中血红蛋白结合的能力比氧气强两百多倍，会使血液失去输氧能力，出现中毒现象（煤气中毒）。在室内用煤炉取暖时应加装烟囱，并注意通风措施，确保安全。 （2）可燃性（点燃前需要验纯） ①实验操作：点燃纯净的一氧化碳，把一个内壁附有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方。 ②实验现象：气体燃烧，产生蓝色火焰，并放出大量热，澄清石灰水变浑浊，手触烧杯，感觉发烫。 ③化学方程式：2CO+O2点燃2CO2 （3）还原性 一氧化碳具有还原性，能与某些金属氧化物反应，用于冶炼金属。 3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2 CO+CuO △ Cu+CO2 3、用途（性质对应用途） （1）CO具有可燃性，可以作燃料； （2）CO具有还原性，可以冶炼金属。 5.3 二氧化碳可用向上排空气法收集 （1:1）不能用排水法收集 知识点1：二氧化碳的物理性质 1、物理性质：通常状况下，二氧化碳是无色无味的气体；密度比空气大，能溶于水。 2、二氧化碳的三态变化 气态 (-56.6℃) 液态 (-78.5℃) 固态（干冰） 无色气体 　→ 　 无色液体 　 → 白色固体 知识点2：二氧化碳的化学性质 1、一般情况下，二氧化碳不可燃，不助燃，也不供给呼吸 （1）实验现象：烧杯中的蜡烛自下而上依次熄灭； （2）实验结论：①二氧化碳的密度比空气大（物理性质）； ②二氧化碳不可燃也不助燃（化学性质）。 2、二氧化碳能与水反应生成碳酸 （1）实验操作： ①往集满二氧化碳的软质塑料瓶里注入约1/3的蒸馏水，立即旋紧瓶盖，充分振荡。 ②取少量瓶内液体于试管中，再滴加紫色石蕊溶液，振荡。 ③将上述试管加热，观察现象。 （2）实验现象： ①塑料瓶变瘪。 ②紫色石蕊溶液变红。 ③有气泡冒出，溶液由红色变为紫色。碳酸能使紫色石蕊溶液变红，而不是二氧化碳 （3）化学方程式：CO2+H2O==H2CO3 H2CO3==CO2↑+H2O （4）实验推断： ①二氧化碳能溶于水或能与水反应 ②二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸可以使紫色石蕊溶液变红。 ③碳酸不稳定，受热易分解。 3、二氧化碳与氢氧化钙反应生成白色的碳酸钙沉淀——CO2可以使澄清石灰水变浑浊（用于检验二氧化碳） CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 右侧实验中澄清石灰水变浑浊，且气球变大 左侧瓶中放澄清石灰水，二氧化碳从长进短出 4、在高温的条件下，二氧化碳与炽热的碳反应生成一氧化碳。 CO2+C高温2CO 注：碳酸的化学性质①显酸性能使紫色石蕊溶液变红；②不稳定，受热易分解。 知识点3：二氧化碳与一氧化碳 1、鉴别方法：  （1）澄清石灰水：分别通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳，无明显现象的是一氧化碳；  （2）燃着的木条：将气体分别在空气中点燃，能燃烧的是一氧化碳，不能燃烧的是二氧化碳。 （3）紫色石蕊试液：分别通入紫色石蕊试液中，能使石蕊试液变红的是二氧化碳，无明显现象的是一氧化碳。 （4）还原金属氧化物：分别通过灼热的氧化铜，黑色粉末变红的是一氧化碳，没有明显现象的是二氧化碳。 2、除杂方法：(括号内的物质为杂质) （1）除去一氧化碳中的二氧化碳CO（CO2） 将气体通过炽热的碳可使二氧化碳转化为一氧化碳；C+CO2高温2CO （2）除去二氧化碳中的一氧化碳CO2（CO） 将气体通过灼热的氧化铜；CO+CuO △ Cu+CO2 不能用点燃的方法，因为CO2不可燃、不助燃。 知识点4：实验室制取二氧化碳 1、实验药品：稀盐酸HCl和块状大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙CaCO3） 2、实验原理：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ 3、实验装置：（发生装置＋收集装置）——固液常温型（优缺点见第三单元资料）＋向上排空气法 4、实验步骤： ①查：组装仪器，检查装置的气密性。 ②装：先装块状大理石或石灰石，后加入稀盐酸。 ③收：用向上排空气法收集气体：因为二氧化碳能溶于水且与水反应，所以一般不用排水法收集；其密度比空气大，可采用向上排空气法收集。 ④验满：将燃着的木条靠近集气瓶瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满。 ⑤检验气体：将气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明气体是二氧化碳。 5、注意事项： ①稀盐酸不能换为浓盐酸：浓盐酸具有挥发性，会使制得的CO2中混有HCl气体；反应速率快，不易控制。 ②稀盐酸不能换成稀硫酸：稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行 ③碳酸钙不能换成碳酸钠或碳酸钙粉末：反应速率过快，不便于收集气体。 知识点5：工业制取二氧化碳——高温煅烧石灰石 CaCO3高温CaO+CO2↑ 知识点6：二氧化碳对人类生活和环境的影响 1、二氧化碳的用途 CO2的性质 CO2的用途 干冰升华吸热（物理性质） 用作制冷剂，用于低温保鲜运输，用于人工降雨 二氧化碳不可燃也不助燃（化学性质） 密度比空气大（物理性质） 用来灭火 植物光合作用的基本原料（化学性质） 用作气体肥料 能与其他物质反应（化学性质） 制造汽水、纯碱、化肥等 2、二氧化碳对环境的影响——温室效应加剧 （1）产生温室效应的气体：二氧化碳、臭氧、甲烷、氟氯代烷等。 （2）危害：冰川融化，海平面上升；气候反常，土地沙漠化；生态环境变坏，物种减少，极端气候…… （3）防治措施（“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”均指二氧化碳） ①减少二氧化碳的排放量——减少煤、石油和天然气等高碳能源的使用，多使用太阳能等清洁能源； ②增加对二氧化碳的吸收——大力植树造林，倡导低碳生活（低二氧化碳排放）。 3、自然界中的碳循环和氧循环 （1）氧循环（左图） （2）碳循环（右图） 二氧化碳的产生：①人和动植物的呼吸作用；②煤、石油和天然气等的燃烧；③微生物的分解作用。 二氧化碳的消耗：①绿色植物的光合作用；②水体溶解。 5.4 化石燃料 知识点1：化石燃料 1、 化石燃料的种类 化石燃料 煤 石油 天然气 俗称 黑色的“金子” 工业的“血液” 清洁的气体燃料 成分 主要是碳元素，还有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素 主要有碳、氢元素，同时还有少量的硫、氧、氮元素 主要成分是甲烷CH4 物理性质 黑色固体，有光泽 黑色或棕色粘稠状，不溶于水，密度比水小 无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小 形成 由古代生物的遗骸经过地层深处高温、高压一系列复杂变化而形成 物质类别 混合物：化石燃料，资源有限，不可再生，要注意节约和有效利用； 2、 化石燃料的影响 ②煤：燃烧产物主要有二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、一氧化碳CO、炉渣固体、余热等。 ③石油：燃烧产物主要有氮的氧化物（NO、NO2）、二氧化碳CO2、一氧化碳CO等。 ④天然气：燃烧产物主要是二氧化碳CO2、水H2O。 相比于煤和石油，天然气主要成分是甲烷CH4，含碳量较少，容易完全燃烧，对大气的污染较轻，故天然气是目前最广泛应用的“清洁能源”。 注：二氧化硫SO2和氮的氧化物（NO、NO2）会造成酸雨；二氧化碳CO2会使温室效应加剧；一氧化碳CO是有毒气体，会造成空气污染。 知识点2：甲烷（天然气、沼气、可燃冰的主要成分） 1、 物理性质：通常状况下，甲烷是无色无味的气体；密度比空气小，极难溶于水。 2、 化学性质——可燃性 ①实验操作：点燃气体，在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，迅速将烧杯倒过来，注入少量澄清石灰水，振荡。 ②实验现象：气体燃烧，产生明亮的蓝色火焰，烧杯内壁上有水珠生成，澄清石灰水变浑浊。 ③反应方程式：CH4+2O2点燃2H2O+CO2 知识点3：化石燃料的综合利用 1、煤的综合利用——煤的干馏（化学变化） 将煤隔绝空气加强热使煤分解，最终得到焦煤炉气、焦炭、煤焦油等产物。 2、石油的综合利用——石油分馏（物理变化） 利用石油的组分沸点不同，将石油加热蒸馏而分开，得到石油气、汽油、煤油、柴油、石蜡、沥青等。 第五章小结 1、碳单质及其化合物之间的转换 ①2C+O2点燃2CO（氧气不足）；C+CO2高温2CO ②C+O2点燃CO2（氧气充足）；C+2CuO高温2Cu+CO2↑ ③2CO+O2点燃2CO2；CO+CuO △ Cu+CO2 ④C+CO2高温2CO ⑤CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O ⑥CaCO3高温CaO+CO2↑；CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ ⑦CO2+H2O==H2CO3 ⑧H2CO3==CO2↑+H2O 2、可燃性气体——燃料 鉴别：点燃，在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，迅速将烧杯倒过来，注入澄清石灰水，振荡。 氢气 2H2+O2点燃2H2O （烧杯内壁有水珠，澄清石灰水没变化） 一氧化碳2CO+O2点燃2CO2 （烧杯内壁没变化，澄清石灰水变浑浊） 甲烷CH4+2O2点燃2H2O+CO2 （烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊） 3、还原性物质——冶炼金属 氢气H2+CuO △ Cu+H2O（固体由黑色变成紫红色） 碳C+2CuO高温2Cu+CO2↑；3C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2↑；C+CO2高温2CO 一氧化碳CO+CuO △ Cu+CO2；4CO+Fe3O4高温3Fe+4CO2；3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2 第13页 学科网（北京）股份有限公司 $$