第六單元碳和碳的氧化物

01思維導圖

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02考點速記

課題1碳單質(zhì)的多樣性

（一）碳的單質(zhì)

1．金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及性質(zhì)存在差異的原因

物質(zhì)金剛石石墨C60

結(jié)構(gòu)模型

宏觀組成都是由碳元素組成的單質(zhì)

構(gòu)成物質(zhì)的粒子碳原子碳原子C60分子

化學式CCC60

外觀無色透明的固體灰黑色的固體

光澤加工后璀璨奪目有金屬光澤

物理性質(zhì)

硬度天然存在的最硬的物質(zhì)很軟

導電性不導電優(yōu)良

物理性質(zhì)存在差異的原因碳原子的排列方式不同

2．金剛石、石墨和C60的性質(zhì)及用途

物質(zhì)性質(zhì)用途

加工后璀璨奪目作裝飾品

硬度大裁玻璃、切割大理石、作鉆機的鉆頭等

金剛石

金剛石薄膜透光性好、硬度大作透鏡等光學儀器的涂層

金剛石薄膜導熱性好用于集成電路基板散熱，提高芯片性能

很軟、有滑膩感，且為灰黑色制鉛筆芯

石墨導電性好作電極

導電性好、有滑膩感、熔點高制高鐵列車的受電弓滑板

C60具有一些特殊的物理和化學性質(zhì)可應用于超導、催化、能源及醫(yī)學等領(lǐng)域

物質(zhì)性質(zhì)與用途的關(guān)系：性質(zhì)決定用途，用途反映性質(zhì)

3．木炭、活性炭等的性質(zhì)及用途

木炭(或活性炭)具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此具有吸附能力?；钚蕴康奈阶饔帽饶咎繌?，可用于吸附毒氣、

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制糖工業(yè)中脫色制白糖、污水和飲用水的深度凈化處理及吸附室內(nèi)裝修產(chǎn)生的有害氣體等。

（二）碳單質(zhì)的化學性質(zhì)

1．在常溫下，碳單質(zhì)的化學性質(zhì)不活潑（碳原子的最外層電子數(shù)為4，不易得失）

用途：用炭黑制成的墨書寫繪畫，檔案用碳素墨水書寫，木質(zhì)電線桿埋入地下部分烤焦增強耐腐蝕性。

2．可燃性（碳單質(zhì)與氧氣反應）

燃燒是否充分化學方程式基本反應類型用途

點燃

充分燃燒C＋O2CO2

化合反應作燃料

點燃

不充分燃燒2C＋O22CO

3．還原性

（1）木炭還原氧化銅實驗

木炭還原氧化銅實驗裝置實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

黑色粉末變成紅色實驗現(xiàn)象說明反應生成了銅和二氧化碳，反應的化

學方程式為C＋2CuO高溫2Cu＋CO↑。

澄清石灰水變渾濁2

①在酒精燈上加網(wǎng)罩的目的：集中火焰，提高溫度。

實驗

②反應結(jié)束時，要先撤出導管，再停止加熱的目的：防止石灰水倒吸入熱的試管中，使試管炸裂。

分析

③用彈簧夾夾緊乳膠管后，要待試管冷卻后再將粉末倒出：防止熱的銅重新被氧化。

高溫

（2）碳與二氧化碳反應：C+CO22CO（吸熱反應）

課題2碳的氧化物

（一）二氧化碳

1．二氧化碳的性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)：無色，無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水，固態(tài)二氧化碳叫干冰。

（2）證明二氧化碳物理性質(zhì)實驗

傾倒CO2CO2的溶解性實驗

現(xiàn)象：下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后

現(xiàn)象：塑料瓶變癟

熄滅

分析：部分CO2溶于水中，使瓶內(nèi)的氣

分析：CO2的密度比空氣大；不能燃

燒，也不支持燃燒體減少，導致瓶內(nèi)壓強減小，大氣壓強

使塑料瓶變癟

（3）證明二氧化碳與水反應實驗

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實驗

操作

Ⅰ.噴水Ⅱ.放入CO2中Ⅲ.噴水后放入CO2中Ⅳ.吹干第三朵紙花

現(xiàn)象紙花不變色紙花不變色紙花變紅紙花由紅色變成紫色

水不能使紫色石蕊變CO不能使紫色石CO與水反應生成了酸性生成的酸性物質(zhì)不穩(wěn)定，受

分析22

紅蕊變紅物質(zhì)，使紫色石蕊變紅熱易分解

結(jié)論與水反應生成了碳酸，使紫色石蕊溶液變成紅色?

CO2CO2+H2O=H2CO3H2CO3H2O+CO2↑

（4）證明二氧化碳能與澄清石灰水反應

操作：將二氧化碳通入澄清石灰水中；現(xiàn)象：澄清石灰水變渾濁。

反應方程式：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O（用于檢驗二氧化碳氣體）

2．二氧化碳的用途

CO2的用途依據(jù)的性質(zhì)

①干冰（固體二氧化碳）作制冷劑，

干冰升華吸熱（物理變化）

用于食品冷藏、制造舞臺霧景、人工降雨。

①二氧化碳不能燃燒，②不支持燃燒，③密度比空氣的

②滅火

大

CO2是光合作用的原料，能促進光合作用

③溫室肥料（氣肥），可以增大農(nóng)作物的產(chǎn)量

④制汽水飲料（碳酸飲料）CO2能溶于水；且與水反應生成碳酸

⑤化工原料，制純堿、尿素等能與多種物質(zhì)反應

3．二氧化碳對生活和環(huán)境的影響

（1）二氧化碳對人體健康的影響：二氧化碳本身沒有毒性，但不能供給呼吸。

（2）溫室效應：因為有了溫室效應，地球表層溫度才能適合人類生存。能產(chǎn)生溫室效應的氣體除二氧化碳外，還有

臭氧(O3)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷等。

（3）自然界中的碳循環(huán)：人和動植物的呼吸，煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳；而綠

色植物等的光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣。

（二）一氧化碳

1．一氧化碳的性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)：無色，無臭的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。

（2）化學性質(zhì)

①可燃性

燃燒時現(xiàn)象化學方程式用途

點燃

放出大量的熱，火焰呈藍色，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體2CO＋O22CO2作燃料

②還原性

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裝置及說明現(xiàn)象及注意事項

A處的現(xiàn)象是：黑色粉末逐漸變成光亮的紅色。

△

反應方程式：CO+CuOCu+CO2

B處的現(xiàn)象是：澄清石灰水變渾濁。

反應方程式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

C處的現(xiàn)象是：氣體燃燒，發(fā)出藍色火焰。

點燃

反應方程式：2CO+O22CO2

③毒性

中毒機理防中毒措施

CO極易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，使其不能再冬天用煤火取暖時，一定要裝煙囪，并且注意室內(nèi)

與氧氣結(jié)合，造成人體缺氧，嚴重時會危及生命通風，防止CO中毒

課題3二氧化碳的實驗室制取

（一）實驗室里制取二氧化碳的化學反應原理

1．試劑的選擇：稀鹽酸和石灰石（或大理石）。

2．反應的化學方程式：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

（1）實驗室不能用稀硫酸代替稀鹽酸制取CO2，是因為硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣是微溶物，會覆蓋在石

灰石或大理石的表面，阻止反應繼續(xù)進行。

（2）不能用濃鹽酸代替稀鹽酸制取CO2，是因為濃鹽酸揮發(fā)性強，揮發(fā)出的HCl氣體會使制得的CO2不純。

（3）不宜用碳酸鈉粉末代替石灰石或大理石制取CO2，是因為反應速率太快，不便于收集氣體。

（二）實驗室里制取二氧化碳的步驟

步驟（1）連接裝置，檢查氣密性（2）加入固體試劑（3）加入液體試劑（4）收集并驗滿

示意

圖

操作用彈簧夾夾緊乳膠管，向長頸將錐形瓶橫放，用鑷子長頸漏斗下端要在液面收集：向上排空氣法；

及注漏斗中加水至漏斗內(nèi)形成一段將石灰石(或大理石)放之下，形成“液封”，目的驗滿：將燃著的木條放在

意事水柱，若水柱高度保持一段時在錐形瓶口，再把錐形是防止生成的氣體從長集氣瓶口，若木條熄滅，

項間不變，說明裝置氣密性良好瓶慢慢豎立起來頸漏斗口逸出則已集滿

（三）實驗室里制取制取氣體的一般思路和方法

1．發(fā)生裝置（選擇依據(jù)：反應物的狀態(tài)和反應條件）

固固加熱型固液常溫型

高錳酸鉀制氧氣稀鹽酸和大理石（石灰石）制二氧化碳

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長頸漏斗可隨時分液漏斗可控制加注射器可控制加入

試管口略適合制取適合制取

添加液體藥品，注入液體的速率，從而液體的速率，從而

向下傾斜少量氣體大量氣體

意下端管口液封控制反應速率控制反應速率

改進裝置的優(yōu)點：可實現(xiàn)固液的分離和接觸，從而控制反應的開始和停止。

開始：打開彈簧夾，液體從長頸

開始：開始：打開彈簧夾開始：將銅網(wǎng)浸開始：打開彈

漏斗流下，淹沒過石灰石，反應

打開彈簧夾，液體淹沒固體入溶液中簧夾

開始

停止：夾緊彈簧夾，液體由于氣

停止：停止：關(guān)閉彈簧夾停止：拉動銅絲停止：關(guān)閉彈

體壓強回流回長頸漏斗，液體液

關(guān)閉彈簧夾，液體壓入左側(cè)離開液面簧夾

面低于隔板固液分離，反應停止

2．收集裝置（選擇依據(jù)：氣體的溶解性和氣體的密度）

排水集氣法向上排空氣法向下排空氣法

適合氣體溶解度小適合密度比空氣大適合密度比空氣小

不與水反應的氣體不與空氣反應的氣體不與空氣反應的氣體

注意事項：導管口出現(xiàn)連續(xù)均勻的

注意事項：導管伸入集氣瓶底部，注意事項：導管伸入集氣瓶底部，

氣泡時開始收集；集氣瓶口有大量

以保證排盡集氣瓶中空氣。以保證排盡集氣瓶中空氣。

氣泡往外冒時氣體收集滿

①所有氣體從短管進

②V排出的水=V氣體

為防止氣體溶解在水中，水面放一氣體進入集氣瓶后出現(xiàn)在裝置下端氣體進入集氣瓶后出現(xiàn)在裝置上端

層植物油隔絕二者；

氣體的驗滿在另一側(cè)出氣口氣體的驗滿在另一側(cè)出氣口

集氣瓶上端若有空氣，不影響收集

的氣體的體積數(shù)據(jù)，但是影響收集

氣體的純度

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03素養(yǎng)提升

（一）誤認為“碳”就是“炭”。

“碳”表示元素或純凈物的名稱，如二氧化碳由碳元素和氧元素組成；“炭”表示的物質(zhì)是混合物，如木炭、活性炭

等。

（二）誤認為石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石是物理變化。

石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是化學變化，因為石墨和金剛石中碳原子的排列方式不同，二者屬于不同的物質(zhì)，也就是說石

墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石這個過程中有新物質(zhì)生成。

（三）氣體的鑒別和除雜

1．鑒別：二氧化碳和一氧化碳

鑒別方法現(xiàn)象及結(jié)論

通入澄清石灰水能使澄清石灰水變渾濁的是CO2，無明顯現(xiàn)象的是CO

分別點燃在空氣中能燃燒的是CO，不能燃燒的是CO2

通入紫色石蕊溶液能使紫色石蕊溶液變紅的是CO2，無明顯現(xiàn)象的是CO

還原金屬氧化物通入灼熱的氧化銅中，使黑色粉末變紅的是CO，沒有明顯現(xiàn)象的是CO2

2．除雜（括號內(nèi)為雜質(zhì)）

CO【CO2】方法：通入足量的石灰水（或氫氧化鈉溶液）吸收原理：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

△

CO2【CO】方法：通過灼熱的氧化銅原理：CO+CuOCu+CO2

3．實驗室制取的二氧化碳氣體除雜和凈化

裝置原理

鹽酸具有揮發(fā)性，故制得的CO2氣體中可能混有少

量的HCl氣體，一般可用飽和碳酸氫鈉溶液除去

CO2中的HCl氣體。氣體經(jīng)過飽和碳酸氫鈉溶液后，

會有水蒸氣混