内容正文:
第六单元 碳和碳的氧化物
课题一 碳单质的多样性
1.常见的由碳元素组成的单质(碳单质):金刚石、石墨 和 C60
2.工业上用石墨制金刚石,此变化是化学变化。
3.同种元素可以组成不同的单质;
一、碳的单质
小结:金刚石、石墨和 C60都是由碳元素组成,但它们的物理性质却有很大的差异,其原因是碳原子排列方式不同。
1.木炭、活性炭、焦炭、炭黑(无定形碳:即没有固定的形状,主要成分都是碳元素)
(1)木炭、活性炭、焦炭、炭黑都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的混合物,没有固定形状。
(2)木炭、活性炭、焦炭、炭黑的主要性质、用途
活性炭、木炭:疏松多孔的结构决定了其具有吸附性
活性炭的吸附能力比木炭强,防毒面具的滤毒罐、制糖工业中脱色制白糖
焦炭炼铁:2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑
炭黑加到橡胶里能增加轮胎的耐磨性
二、碳单质的化学性质:
碳单质的物理性质各异,而各种碳单质的化学性质却完全相同!
1、 常温下的化学性质稳定:
【档案材料一般用碳素墨水书写、古代书画历经百年也安然无恙、木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。】
2、可燃性:
完全燃烧(氧气充足),生成CO2 : C+O2点燃CO2
不完全燃烧 (氧气不充足),生成CO:2C+O2点燃2CO
3、还原性:C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑ 应用:冶金工业
现象:黑色粉末变为红色,导管口有气泡产生,澄清的石灰水变浑浊(CO2+Ca(OH)2=====CaCO3↓+H2O)。
网罩作用:集中火焰提高温度
试管口略向下倾斜目的:防止冷凝水回流使试管炸裂
先离后熄目的:防止澄清石灰水倒吸入试管,使试管炸裂
4、碳的还原性的应用
①冶炼金属 2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑
②碳还原二氧化碳:
课题2 碳的氧化物
一、二氧化碳的性质
1、物理性质:无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰
【实验】 向一个收集满 CO2气体的质地较软的塑料瓶中加入约 1/2 体积
的水,立即旋紧瓶盖,振荡。
【现象】 瓶子变瘪。
【分析】CO2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。
2、CO2的化学性质
(1)一般情况下,CO2既不能燃烧,也不能支持燃烧;
还不能供给呼吸。
【实验】 如右图,将 CO2气体慢慢倒入杯中;
【现象】 蜡烛由下而上依次熄灭;
【思考】 ①本实验中蜡烛由下而上依次熄灭,由此你得到什么结论?
物理性质:二氧化碳密度比空气的密度大。化学性质:不能燃烧也不支持燃烧
② 根据以上实验可知,CO2的一个重要用途是灭火。
③ 用 CO2灭火时,利用了 CO2的那些性质? CO2既不能燃烧,也不能支持燃烧;且密度比空气大。
(2)与水反应生成碳酸: CO2+H2O==H2CO3 碳酸能使紫色的石蕊试液变红
碳酸不稳定,易分解:H2CO3 == H2O+ CO2↑
(3)能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 本反应可用于检验二氧化碳。
(4)与灼热的碳反应: C+CO2高温2CO (CO2是氧化剂,C是还原剂)
3.用途:灭火(灭火器原理:Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑)
既利用其物理性质,又利用其化学性质。干冰用于人工降雨、制冷剂利用其物理性质。
温室肥料
4、危害及防治措施
温室效应——原因:过多的CO2、O3、CH4、氟氯代烷等
措施:①减少使用煤、石油、天然气等化石燃料
②开发新能源如:太阳能、风能、地热等清洁能源。
③大力植树造林、严禁乱砍滥伐森林。
二、一氧化碳的性质
1、物理性质:无色,无味的气体,密度比空气略小,难溶于水
一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集的原因是: CO 难溶于水;但其密度与空气相差不大,且 CO 是一种有毒的气体。
2、化学性质: (H2、CO、C具有相似的化学性质:①可燃性 ②还原性)
①可燃性:2CO+O2点燃2CO2 (可燃性气体点燃前一定要检验纯度)
【H2和O2的燃烧火焰是:发出淡蓝色的火焰;CO和O2的燃烧火焰是:发出蓝色的火焰;CH4和O2的燃烧火焰是:发出明亮的蓝色火焰。】
②还原性: CO+CuO △ Cu+CO2 应用:冶金工业
现象:黑色粉末逐渐变成红色,导管口有气泡产生,澄清石灰水变浑浊
加热前先通CO(CO早出):排出管内空气,防止CO不纯,加热时发生爆炸
实验结束继续通CO直至玻璃管冷却(CO晚归):防止生成的Cu再次被氧化成CuO
记住要领:一氧化碳早出晚归,酒精灯迟到早退。
尾部酒精灯的作用是处理尾气,防止一氧化碳污染空气。
③有毒:吸进肺里与血液中的血红蛋白结合,使人体缺少氧气而中毒。
课题3 二氧化碳的实验室制取
1、实验室制取气体的思路:(药品、原理、装置、检验、验满)
(1)药品:大理石或石灰石(主要成分CaCO3)和稀盐酸(主要成分HCl)
不能用浓盐酸(浓盐酸有强挥发性,产生HCl气体,使得到的二氧化碳不纯)
不能用稀硫酸(反应生成的CaSO4微溶于水,覆盖在大理石的表面,阻止了反应的进行)
不能用碳酸钠(反应速率太快,不利于收集)
(2)原理:用石灰石和稀盐酸反应: CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
(3)装置
①发生装置:由反应物状态及反应条件决定
反应物是固体,需加热,制气体时则用固固加热型的发生装置。
反应物是固体与液体或液体与液体,不需要加热,制气体时则用固液常温型的发生装置。
②收集装置:气体的密度及是否溶于水,能否与水反应决定(收集气体的性质)
实验室制取二氧化碳的装置:固液常温型+向上排空气法
(4)检验方法:将气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则是二氧化碳。
反应方程式:CO2+Ca(OH)2=====CaCO3↓+H2O
(5)验满方法:将燃着的小木条放在集气瓶口,若小木条熄灭。证明已集满。
(6)实验室制取二氧化碳步骤
一连接、二检查气密性、三装药品(先固后液)、四检验气体、五收集、六验满
2、二氧化碳的工业制法:
煅烧石灰石: CaCO3高温CaO+CO2↑
【生石灰和水反应可得熟石灰:CaO+H2O=Ca(OH)2】
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