内容正文:
第一部分 教材复习·零距离
第六单元 碳和碳的氧化物
四维智学系列丛书
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碳及碳的氧化物相互转化关系图:
① ;
② ;
物质转化·精梳理
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③____________________;
④__________________;
⑤__________________________________;
⑥______________________________;
⑦____________________;
⑧____________________;
⑨__________________________。
CO2+H2O===H2CO3
物质转化·精梳理
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知识点1 碳单质的物理性质和用途
1.金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的______。
2.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途
单质
灰黑色
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硬
质软
良好
铅笔芯
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碳元素
原子
分子
二氧化碳
化学
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常见无定形碳有哪些?列表对比其颜色、制法和用途。
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阅读下列资料,回答下列小题:
透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的单质;碳原子核外电子数为6,其结构示意图如图所示。
金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软,有滑腻感。C60常温下为固体,能与K等金属反应生成超导体材料,如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。
跟 踪 训 练
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1.下列关于C60的说法中不正确的是( )
A.分子具有空心球体结构 B.是一种新型有机高分子材料
C.每个分子由60个碳原子构成 D.有可能在催化领域具有广泛应用
2.下列摘录中,属于物质结构描述的是( )
A.碳原子核外电子数为6 B.金刚石可用来切割大理石
C.石墨很软 D.C60能与K等金属反应
跟 踪 训 练
B
A
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知识点2 单质碳的化学性质
常温下,碳的化学性质 ,随着温度的升高,碳的活动性大大增强。
1.可燃性
氧气充足时,反应的化学方程式为 ;氧气不足时,反应的化学方程式为 。
2.还原性
(1)木炭与氧化铜的反应
①实验现象: ,生成的气体能使澄清石灰水变 。
比较稳定
有红色物质生成
浑浊
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②化学方程式: 。
③反应类型:含氧化合物里的氧被夺去,属于 。该性质可用于_____工业,如焦炭从铁的氧化物矿石中还原出铁的反应为_________________________。
(2)高温下与CO2反应生成CO,反应的化学方程式为 。
还原反应
冶金
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列表比较单质碳的化学性质及用途
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化学方程式中包含很多的信息。下列关于反应C+2CuO2Cu+CO2↑的说法中正确的是( )
A.反应后试管中固体质量减少,不遵守质量守恒定律
B.碳与氧化铜是反应物,参加反应的质量比为3∶20
C.反应前后各种元素的化合价都发生变化
D.该反应中表现出碳具有还原性
跟 踪 训 练
D
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知识点3 二氧化碳和一氧化碳
(一)二氧化碳
1.物理性质
色、 味的气体,密度比空气的 , 溶于水,固体CO2叫 ,易 。
2.化学性质
(1)CO2不能燃烧,不支持燃烧,也不支持呼吸。
(2)CO2能与水反应:反应的化学方程式为 。
无
无
大
能
干冰
升华
CO2+H2O===H2CO3
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生成的碳酸能使紫色的石蕊溶液变 。碳酸不稳定,易分解,反应的化学方程式为 。
(3)CO2与碱溶液反应:如能使澄清石灰水 ,该反应可用于检验CO2,反应的化学方程式为 。CO2也可与氢氧化钠溶液反应,该反应可用于除去H2、O2等气体中的CO2杂质,反应的化学方程式为 。
红色
H2CO3===CO2↑+H2O
变浑浊
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
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(二)一氧化碳
1.物理性质
色、 气味, 溶于水,密度与空气相比 。
2.化学性质
(1)可燃性:纯净的CO在空气中点燃时,能产生 色火焰,放出大量的热,
反应的化学方程式为 。
无
无
难
略小
蓝
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(2)还原性:CO还原Fe2O3的化学方程式为 ,现象
为 。CO还原CuO的化学方程式为 ,现象为 。
(3)剧毒性:CO有毒是因为其极易与血液中的 结合,从而使_______ ______________________ ,造成生物体缺氧,甚至危及生命。
红色粉末变为黑色
黑色粉末变为红色
血红蛋白
血红蛋
白失去结合氧气的能力
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1.一氧化碳和二氧化碳的鉴别方法
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2.一氧化碳中(二氧化碳)混有少量二氧化碳(一氧化碳)的除杂方法
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下列有关碳及碳的化合物的说法正确的是( )
A.金刚石、石墨和C60的化学性质相似,物理性质有很大差异,是因为它们由不同的原子构成
B.煤炉上放一盆水就能防止一氧化碳中毒
C.固态二氧化碳俗称干冰,可作制冷剂
D.空气中二氧化碳含量过高可形成酸雨
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C
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知识点4 二氧化碳的制法
1.二氧化碳的实验室制法
原理:用石灰石(大理石)和稀盐酸反应:CaCO3+2HCl===__________________
发生装置:固液不加热型
验证方法:将制得的气体通入 中,如变浑浊,则是二氧化碳。
验满方法:将 的木条放在集气瓶 ,木条熄灭,证明已收集满二氧化碳。
CaCl2+H2O+CO2↑
澄清石灰水
燃着
口
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2.二氧化碳的工业制法
1.列表比较实验室制取二氧化碳的药品、原理、装置(特点)、收集方法、操作步骤等
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2.如图为“多功能瓶”。请列举其不同功能。
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注意:多功能瓶作为洗气瓶来使用时,气体要从长导管进入,从短导管中出去。洗气瓶一般用来检验气体(如二氧化碳)、干燥气体(如混有水蒸气的气体)、吸收气体(如二氧化硫)或除去气体中的杂质(如HCl气体等)。
(1)检验气体:检验二氧化碳的试剂是澄清的石灰水。
(2)干燥气体:试剂一般是浓硫酸。需要注意的是,浓硫酸不能干燥NH3等碱性气体。
(3)吸收气体或除去气体中的杂质:
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①对于SO2、CO2等气体,可以使用NaOH溶液吸收[最好不用Ca(OH)2溶液,因为Ca(OH)2微溶于水]。
②对于混在CO2中的HCl气体,不可以使用NaOH溶液吸收,但可以使用饱和NaHCO3溶液来吸收。
③Cl2可以用NaOH溶液吸收。
二氧化碳的性质易与碱的性质关联;二氧化碳的制取易与氧气、氢气制取关联。
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某学习小组用下图装置制取CO2,并探究CO2与NaOH反应过程中溶液pH的变化。回答下列问题:
(1)A装置中发生反应的化学方程式是 。
(2)与用长颈漏斗加注盐酸相比,A装置用分液漏斗加注盐酸的优点是
。
(3)B装置的作用是 。
(4)C装置收集气体的方法称为 。
跟 踪 训 练
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
可控制反应速率
除去二氧化碳中的氯化氢
向上排空气法
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(5)将制得的CO2通入一定浓度的NaOH溶液中,测得反应过程中溶液的pH随时间的变化关系如图所示。
已知:B点溶液中溶质为Na2CO3,C点溶液中溶质为NaHCO3。
①B→C段发生反应的化学方程式是 。
②C点后溶液pH降低的原因是
。
跟 踪 训 练
Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
C点后二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸的pH<7,所以C点后溶液pH降低
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1.木炭还原氧化铜实验
(1)实验原理:_______________________。
(2)实验装置(如图所示)
(3)操作步骤:检查装置气密性→装入药品,组装并固定好实验装置→点燃酒精灯,先预热试管,然后固定在盛有混合粉末处加强热→反应结束后,先将导管从石灰水中撤出,再停止加热。
(4)实验现象:黑色粉末逐渐变______,澄清石灰水__________。
实验1 二氧化碳的实验室制取
红
变浑浊
核心实验·全突破
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防止冷凝水回流到灼热的试管底部,使试管炸裂
增大药品的受热面积,使反应更充分
使火焰集中,提高温度
防止石灰水倒吸入灼热的试管中,使试管炸裂
a.试管口略向下倾斜的目的:___________________________________________。
b.药品平铺在试管底部的目的:_________________________________。
c.加热时,在酒精灯火焰上加网罩的目的:_____________________。
d.反应结束时,先将导管从石灰水中撤出,再停止加热,目的是__________________________________________。
2.CO还原氧化铜实验
(1)实验原理:________________________。
(2)实验装置(如图)
核心实验·全突破
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(3)操作步骤:检查装置气密性→装入药品,组装并固定好实验装置→通入CO片刻后,点燃右边酒精灯→点燃左边酒精喷灯→反应结束后,熄灭左边酒精喷灯,继续通入CO至玻璃管冷却至室温→熄灭右边酒精灯。
(4)实验现象:黑色粉末逐渐变______,澄清石灰水________。
a.先通一段时间的CO,再点燃左边酒精喷灯加热的目的:______________________________________________。
b.反应结束后先停止加热,继续通入CO至玻璃管冷却的目的是
___________________________________________________________________。
红
变浑浊
排尽装置内的空气,防止CO不纯,加热后发生爆炸
防止生成的铜在较高温度下重新被氧化成氧化铜;防止石灰水倒吸入灼热的玻璃管中,使玻璃管炸裂
核心实验·全突破
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c.CO有毒,因此应进行尾气处理,可采用点燃法或______法。
典例演练
例1 某班同学取用相同总质量的木炭粉和氧化铜的混合物,按图1-6-3所示装置进行实验。实验过程中发现有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行如下探究。
收集
核心实验·全突破
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【知识回忆】碳和氧化铜反应的化学方程式为 ,理论上碳和氧化铜的质量比为_______。
【作出猜想】产生异常现象可能与所取用木炭粉和氧化铜的质量比有关。
【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物(不考虑其中杂质)分别进行实验,部分实验现象记录如下:
3:40
核心实验·全突破
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【交流讨论】
(1)推测实验4中“C处导管口的现象”是_____________。
(2)上述探究可得出,实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1∶10~1∶12,可观察到黑色固体明显变红,同时还可减少________(填化学式)排放,防止空气污染。
(3)检验实验6反应后A处试管中黑色固体物质,可滴加的试剂是________,观察到的现象是______________________________。
【反思评价】分析发现,实验5中m(C)∶m(CuO)比值与理论值不符,实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因:
_____________________(写一个即可)。
尾气不燃烧
CO
稀盐酸
黑色固体溶解,溶液呈蓝色
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实验二 二氧化碳的实验室制取
药品 石灰石(或大理石)和稀盐酸
反应原理 _①________________________________
制取装置(固液常温型)
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
核心实验·全突破
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发生装置特点 便于添加液体 ②__________ 操作简便 控制反应的 发生与停止
收集方法 向上排空气法
验满 _③_______________________________________________
验证 _____________________________________________________________
控制反应速率
将燃着的木条放在集气瓶口,若火焰熄灭,证明已满
④ 倒入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,证明是二氧化碳
核心实验·全突破
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注意 (1).在二氧化碳的实验室制法中,不能用稀硫酸与块状石灰石来制取CO2,这是因为H2SO4与CaCO3反应生成微溶的CaSO4,它会覆盖在石灰石的表面,阻碍反应的进行。也不能用浓盐酸与石灰石反应来制取CO2,因为浓盐酸有挥发性,挥发出氯化氢气体造成制取的CO2不纯。
(2).收集二氧化碳一般不用排水法,因为二氧化碳能溶于水并能与水反应。
(3).“检验”与“验满”混淆:检验CO2用的是澄清石灰水;而用向上排空气法收集CO2验满时,是将燃着的木条放在集气瓶口。
核心实验·全突破
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典例演练
例2 请根据所提供的试剂和仪器,按要求填空:
Ⅰ. 试剂:稀硫酸、稀盐酸、过氧化氢溶液、大理石、二氧化锰
Ⅱ. 仪器:(铁架台、石棉网等已省略)
核心实验·全突破
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(1)写出图中标有①、②仪器的名称:①_______,②___________。
(2)实验室制取氧气时,为了便于控制反应且获得平稳的气流,发生装置可选用图中的_____________(填字母),化学方程式为___________________。用该装置和提供的试剂还可以制取______气体,化学方程式为________________________,收集方法是_____________,检验该气体满瓶的方法是___________________________________________________。
(3)设计一套制取少量蒸馏水的简易装置,选择图中的A、B和_________(填字母)。
烧杯
长颈漏斗
C、F(或A、F)
CO2
向上排空气法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条熄灭,则证明满瓶
C、E、G
2H2O22H2O+O2↑
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
核心实验·全突破
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【解析】通过提供的药品可利用过氧化氢溶液(液体)和二氧化锰(固体)混合来制氧气。因为要得到平稳的气流,一定要控制酸的流速,所以应用分液漏斗,故选装置CF或AF。又因为提供的试剂中有大理石(固体)、稀盐酸(液体),所以用该装置和提供的试剂还可以制取二氧化碳气体,反应的化学方程式为CaCO3+2HCl═ CaCl2+H2O+CO2↑,收集CO2气体的方法是向上排空气法,检验该气体已收集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条熄灭,证明气体已收集满。(3)制取少量蒸馏水的装置除A、B外,还需C、E、G。
核心实验·全突破
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2C+O22CO
C+O2CO2
H2CO3===CO2↑+H2O
CH4+2O22H2O+CO2
2CO+O22CO2
C+CO22CO
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
C+O2CO2
2C+O22CO
C+2CuO2Cu+CO2↑
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
C+CO22CO
2CO+O22CO2
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
CO+CuOCu+CO2
高温煅烧石灰石:CaCO3CaO+CO2↑。[生石灰和水反应可得熟石灰:CaO+H2O===Ca(OH)2]
$$