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1、
第3課時 碳和碳的氧化物
【復(fù)習(xí)目標】
1.了解碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途,知道碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
2.理解二氧化碳的主要性質(zhì),以及二氧化碳的用途。初步學(xué)會實驗室制備二氧化碳的方法(反應(yīng)原理、實驗步驟、收集與檢驗方法等)。了解實驗室里制取氣體的一般思路和方法
3.了解一氧化碳的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及用途。
【復(fù)習(xí)重點和難點】
1、理解二氧化碳的主要性質(zhì),以及二氧化碳的用途。
2、了解實驗室制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理、探究實驗室制取二氧化碳的裝置、了解實驗室里制取氣體的一般思路和方法。
【學(xué)習(xí)過程】
一、知識梳理:
考點一:碳的單質(zhì)性質(zhì)、用途
(1)金剛石:①物理性質(zhì):金剛
2、石是無色、透明的正八面體形狀的固體,是天然存在的最硬物質(zhì),不導(dǎo)電,不導(dǎo)熱,無潤滑性。②用途:用于劃玻璃、切割金屬、鉆探機鉆頭、制裝飾品等。
(2)石墨:①物理性質(zhì):石墨是深灰色、有金屬光澤、不透明的細鱗片狀固體,質(zhì)軟,導(dǎo)電性優(yōu)良,導(dǎo)熱性良好,有潤滑性。②用途:用于電極、鉛筆芯、潤滑劑等。
(3)幾種無定形碳的比較:
顏色、狀態(tài)
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固體
木材隔絕空氣加強熱
作燃料、冶煉金屬、制黑火藥、制活性炭,有吸附作用
活性炭
灰黑色的多孔顆粒狀固體
木炭在高溫下用水蒸氣處理
凈化多種氣體和液體,作防毒面具,有吸附作用
焦炭
淺灰色多孔性固體
3、煙煤隔絕空氣加強熱
冶煉金屬
炭黑
極細的黑色粉末
含碳物質(zhì)不完全燃燒
制造墨、油墨、油漆、鞋油、顏料等,作橡膠制品的填料
(4)其他碳單質(zhì):①C60分子:是一種由60個碳原子構(gòu)成的分子,它形似足球,這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。②碳納米管:由碳原子構(gòu)成的管狀大分子。
考點二:碳的化學(xué)性質(zhì)
(1)在常溫下,具有穩(wěn)定性。
(2)碳跟氧氣反應(yīng):①在氧氣充足的條件下,碳在氧氣充分燃燒,生成二氧化碳,放出熱量;②在氧氣不充足的條件下,碳發(fā)生不充分燃燒,生成一氧化碳,放出熱量。
(3)碳跟某些氧化物的反應(yīng)(還原性):
木炭還原氧化銅實驗現(xiàn)象:導(dǎo)出的氣體使澄清石灰水變渾濁;黑色粉末中有
4、紅色固體生成。
注意:①碳單質(zhì)作還原劑一般需要大量的熱,屬于吸熱反應(yīng),因此反應(yīng)條件一般要寫高溫;②操作時注意試管口要略向下傾斜;③配置混合物時木炭粉應(yīng)稍過量些,目的是防止已經(jīng)還原的銅被氧氣重新氧化。
(4)常見的反應(yīng):C + 2CuO 2Cu + CO2↑; C + CO2 2CO。
3、氧化-還原反應(yīng)
有得失氧的反應(yīng)叫做氧化-還原反應(yīng)。得到氧的為還原劑,還原劑被氧化,發(fā)聲氧化反應(yīng),得到的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物;失去(提供)氧的為氧化劑,氧化劑被還原,發(fā)聲還原反應(yīng),得到的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物;
考點三:碳的氧化物
1、二氧化碳的性質(zhì):①物理性質(zhì):一般情況下,二氧化碳是一種無色無味的氣體,沸點
5、為-78.5℃,密度比空氣大,能溶于水。②化學(xué)性質(zhì):二氧化碳不能燃燒,一般情況下也不支持燃燒,不能供給呼吸,二氧化碳與水反應(yīng)能生成碳酸,能使澄清的石灰水變渾濁。
2、用途:(1)滅火:因為二氧化碳不能燃燒又不支持燃燒,同時二氧化碳的密度又比空氣大,因此常用二氧化碳滅火。
(2)干冰:固態(tài)的二氧化碳叫干冰,可用作制冷劑和人工降雨。
(3)綠色植物的光合作用:作氣體肥料,可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
3、一氧化碳的性質(zhì)及用途:
(1)物理性質(zhì):通常情況下,是一種無色無味的氣體,難溶于水,密度比空氣略小。
(2)化學(xué)性質(zhì):一氧化碳具有可燃性,點燃后與氧發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳;一氧化碳具有毒性,煤
6、氣中毒就是一氧化碳引起的;一氧化碳具有還原性。
(3)用途:①用作氣體燃料;②冶煉金屬。
考點四:二氧化碳的制取
實驗室制取氣體實驗的設(shè)計思路與方法
(1)需要研究實驗室制法的化學(xué)反應(yīng)原理,就是要研究在實驗室條件下(如常溫、加熱、加催化劑等),可用什么藥品、通過什么反應(yīng)來制取這種氣體。
(2)需要研究制取這種氣體所采用的實驗裝置。實驗室里制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。下面列出了確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時應(yīng)考慮的因素。
①氣體發(fā)生裝置:a.反應(yīng)物的狀態(tài):固體與固體反應(yīng);固體與液體反應(yīng);液體與液體反應(yīng)。b.反應(yīng)條件:常溫;加熱;加催化劑等。
②氣體收集裝置:a.排空氣
7、法:密度比空氣大用向上排空氣法;密度比空氣小用向下排空氣法。b.排水法:不易溶于水、不與水發(fā)生反應(yīng)時,可用排水法。
(3)二氧化碳和氧氣制取實驗及相關(guān)性質(zhì)的比較
反應(yīng)物狀態(tài)
反應(yīng)條件
氣體密度與空氣相比
是否與水反應(yīng)
二氧化碳
固體和液體
無
比空氣大
是
氧氣
固體
加熱
比空氣大
否
固體和液體
無
比空氣大
否
5、實驗室制取二氧化碳
(1)反應(yīng)藥品:稀鹽酸跟大理石或石灰石(主要成分是碳酸鈣)反應(yīng)。
(2)反應(yīng)原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(3)發(fā)生裝置的選擇:由于反應(yīng)物是塊狀的大理石火石灰石與稀鹽酸反應(yīng),且反
8、應(yīng)不需要加熱,生成的二氧化碳能溶于水,因此二氧化碳的發(fā)生裝置與實驗室用雙氧水制氧氣的裝置相似。一般情況下,由于制取二氧化碳時所需反應(yīng)物的量較多,常用大試管、錐形瓶、廣口瓶、平底燒瓶。
(4)收集裝置的選擇:收集二氧化碳可根據(jù)它的性質(zhì)去考慮:因為二氧化碳溶于水,并且部分與水反應(yīng)生成碳酸,故不用排水法。又因為二氧化碳的密度比空氣大,故可用向上排空氣法收集。
(5)實驗步驟:①檢查裝置的氣密性;②裝塊狀藥品大理石或石灰石;③塞緊雙空膠塞;④由長頸漏斗加液體;⑤收集氣體。
(6)注意事項:①長頸漏斗的下端管口應(yīng)插入液面以下形成液封,防止生成的氣體從長頸漏斗逸散;②反應(yīng)器內(nèi)的導(dǎo)管稍露出膠塞即可,不
9、宜太長,否則不利于氣體導(dǎo)出;③不加熱;④集氣瓶內(nèi)的導(dǎo)管應(yīng)伸入到接近集氣瓶底部,以利于排凈空氣。
(7)驗滿、檢驗及凈化: ①驗滿:把燃著的木條放在集氣瓶口,如果火焰熄滅,證明瓶內(nèi)已充滿二氧化碳。②檢驗:把氣體通入澄清的石灰水中,如果石灰水變渾濁,證明是二氧化碳氣體。③凈化:若制取二氧化碳中混有少量的氯化氫氣體和水蒸氣時,可先將氣體通過盛有碳酸氫鈉容液的洗氣瓶(除去氯化氫氣體),再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶(除去水蒸氣并進行干燥)。
6、二氧化碳的工業(yè)制法:
高溫
(1)原理:高溫煅燒石灰石,產(chǎn)生生石灰,副產(chǎn)品是二氧化碳。
(2)化學(xué)方程式:CaCO3 CaO+CO2↑
10、
考點五:二氧化碳的用途及對環(huán)境的影響:
溫室效應(yīng):①大氣中的二氧化碳能像溫室的玻璃或塑料薄膜那樣,使地面吸收太陽光的熱量不易散失,從而使全球變暖,這種現(xiàn)象叫“溫室效應(yīng)”。 ②導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體主要是二氧化碳,其余的還有臭氧、甲烷、氟氯代烷等。③溫室效應(yīng)會使兩極冰川融化,海平面上升,淹沒部分沿海城市,會使土地沙漠化加快,農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。④防止溫室效應(yīng)的措施有:減少使用煤、石油、天然氣等化石燃料;更多的利用太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源;大力植樹造林,嚴禁亂砍濫伐。
二、題型、方法歸納:
本單元是中考必考內(nèi)容,主要考查二氧化碳的性質(zhì)、制取、碳單質(zhì)的性質(zhì)、用途等內(nèi)容一氧化碳的性質(zhì)、用途,常見題型有選
11、擇題、填空題和實驗探究題為主。
三、典例精講:
1.下列對一些事實的解釋不正確的是 ( )
A.用碳素墨水書寫檔案:常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定
B.石墨能夠做電池的電極材料:石墨較軟
C.焦炭可以把鐵從它的氧化物礦石里還原出來:焦炭具有還原性
D.制糖工業(yè)中用活性炭來脫色以制白糖:活性炭具有吸附性
2.2015年3月2日,全球首批量產(chǎn)石墨烯手機在重慶首發(fā)。石墨烯是從石墨中分離出來的一層或幾層碳原子構(gòu)成的石墨片,用石墨烯與鋁合金可制出一種具備特殊性能的烯合金,下列對石墨烯和烯合金的說法錯誤的是 )
A.石墨烯在一定條件下能與氧氣反應(yīng) B.石墨烯在常溫下化學(xué)
12、性質(zhì)活潑
C.烯合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性 D.烯合金是一種新型材料
3.下列對一氧化碳的認識中,錯誤的是( )
A.一氧化碳有可燃性,可用作燃料
B.一氧化碳有還原性,可用于冶煉金屬
C.室內(nèi)放一盆水,能防止一氧化碳中毒
D.分子的不斷運動,能使一氧化碳向四周彌漫
4.下列關(guān)于碳及其化合物的說法,正確的是 ( )
A.二氧化碳是導(dǎo)致酸雨的主要氣體
B.可以用燃燒法除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳
C.中國古代字畫經(jīng)久不褪色,因為常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑
D.CO和CO2都是非金屬氧化物,都能與NaOH溶液反應(yīng)
5.根據(jù)下圖回答問
13、題。
(1)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的化學(xué)方程式為_____________。實驗室用過氧化氫溶液制取氧氣,選用的發(fā)生裝置是______(填字母序號)。用C裝置收集氧氣時,檢驗O2的方法是__________________________________________________。
(2)實驗室可以用裝置D制取并收集二氧化碳氣體。收集時,檢驗CO2已經(jīng)收集滿的方法是______________,檢驗CO2的方法是________________________(用化學(xué)方程式表示)。
(3) 檢查裝置E的氣密性:可以看到_____________________,說明氣密性良好
14、。
(4) 實驗F中觀察到的實驗現(xiàn)象是___________,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。
參考答案
三、典例精講:
1.B
【解析】A、用碳素墨水書寫檔案,是因為常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,正確,B、石墨能夠做電池的電極材料,是利用石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性,錯誤,C、焦炭可以把鐵從它的氧化物礦石里還原出來,是利用焦炭具有還原性,正確,D、糖工業(yè)中用活性炭來脫色以制白糖,是因為活性炭具有吸附性,正確,故選B
2.【解析】A.石墨烯由碳原子構(gòu)成,碳一定條件下可與氧氣反應(yīng),所以石墨烯在一定條件下能與氧氣反應(yīng),正確;
B.碳常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,故石墨烯在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,錯誤;
15、
C.石墨烯與鋁合金,研制出一種具備特殊性能的烯合金,依然具有金屬的性質(zhì),所以具有優(yōu)良的導(dǎo)電性,正確;
D.烯合是一種新型材料,正確.
故選:B.
3.C
【解析】因CO不能溶于水,也不跟水發(fā)生反應(yīng),故即使室內(nèi)放水,也不能防止煤氣中毒。最好的方法應(yīng)是保持房間的通風(fēng)
4.C
【解析】二氧化硫是造成酸雨的主要氣體,A錯誤;二氧化碳中混有的少量一氧化碳,一氧化碳不能點燃,可將混合氣體通過灼熱的氧化銅除去一氧化碳,B錯誤;二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),一氧化碳不能,D錯誤。故選C
5.【解析】:根據(jù)化學(xué)方程式的書寫、裝置的選擇依據(jù)、氧氣的檢驗方法、二氧化碳的驗滿方法、檢驗方法氣密性的檢查方法進行分析。
(1)2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑; A;用帶火星的木條伸入集氣瓶中,若木條復(fù)燃,說明瓶中是氧氣。
(2) 用燃著的木條靠近集氣瓶口,若木條熄滅,說明已集滿二氧化碳氣體。
Ca(OH)2 + CO2== CaCO3↓+ H2O
(3)導(dǎo)管口有氣泡冒出
(4)鐵絲劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體;3Fe + 2O2點燃 Fe3O4
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