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1、第6單元 碳和碳的氧化物
一、碳的幾種單質(zhì)
1、金剛石(C)是自然界中最硬的物質(zhì),可用于制鉆石、刻劃玻璃、鉆探機(jī)的鉆頭等。
2、石墨(C)是最軟的礦物之一,有優(yōu)良的導(dǎo)電性,潤滑性??捎糜谥沏U筆芯、干電池的電極、電車的滑塊等。注意:鉛筆里面其實不含鉛,是石墨和黏土混合而成的混合物。H代表Hard,堅硬的;B代表Black,黑的。6B最軟,顏色最深;6H最硬,HB軟硬適中。
3、無定形碳:由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.
活性炭、木炭具有強(qiáng)烈的吸附性,但活性炭的吸附作用比木炭要強(qiáng),如制糖工業(yè)利用其來脫色,防毒面具里的濾毒罐也是利用活性炭來吸附毒氣。焦
2、炭用于冶鐵,炭黑加到橡膠里能夠增加輪胎的耐磨性。
4、C60是一種由60個碳原子構(gòu)成的分子,形似足球,性質(zhì)很穩(wěn)定。
5、金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大差異的原因是:碳原子的排列不同。
CO和CO2的化學(xué)性質(zhì)有很大差異的原因是:分子的構(gòu)成不同。
二、.單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì):
單質(zhì)碳的物理性質(zhì)各異,而各種單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)卻完全相同!
1、常溫下的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定【為何碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定?碳原子的最外層有4個電子,既不容易得電子,也不容易失去電子,因此常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。檔案材料一般用碳素墨水書寫、古代書畫歷經(jīng)百年也安然無恙、木質(zhì)電線桿埋入地下部分用火燒焦可防腐都是利用這個原理?!?/p>
3、
2、可燃性:
完全燃燒(氧氣充足),生成CO2 : C+O2點燃CO2
不完全燃燒 (氧氣不充足),生成CO:2C+O2點燃2CO
3、還原性:C+2CuO 高溫 2Cu+CO2↑ (置換反應(yīng)) 應(yīng)用:冶金工業(yè)
現(xiàn)象:黑色粉末逐漸變成光亮紅色,澄清的石灰水變渾濁。
2Fe2O3+3C高溫4Fe+3CO2↑
三、二氧化碳的制法
1、實驗室制取氣體的思路:(原理、裝置、檢驗)
(1)發(fā)生裝置:由反應(yīng)物狀態(tài)及反應(yīng)條件決定:
反應(yīng)物是固體,需加熱,制氣體時則用高錳酸鉀制O2的發(fā)生裝置。
反應(yīng)物是固體與液體或液體與液體,不需要加
4、熱,制氣體時則用制H2的發(fā)生裝置。
(2)收集方法:氣體的密度及溶解性決定:
難溶于水用排水法收集 CO只能用排水法(排空氣法易中毒)
密度比空氣大用向上排空氣法 CO2只能用向上排空氣法(它能溶于水且與水反應(yīng))
密度比空氣小用向下排空氣法
2、二氧化碳的實驗室制法
1)原理:用石灰石和稀鹽酸反應(yīng): CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
2) 選用和過氧化氫制氧氣(制氫氣)相同的發(fā)生裝置
3)氣體收集方法:向上排空氣法
4)驗證方法:將制得的氣體通入澄清的石灰水,如能渾濁,則是二氧化碳。
驗滿方法:用點燃的木條,放
5、在集氣瓶口,木條熄滅。證明已集滿二氧化碳?xì)怏w。
3、二氧化碳的工業(yè)制法:
煅燒石灰石: CaCO3高溫CaO+CO2↑
【生石灰和水反應(yīng)可得熟石灰:CaO+H2O=Ca(OH)2】
4、制取二氧化碳藥品選擇的探究
①液體不能用稀硫酸,因為稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)會生成微溶于水的硫酸鈣,硫酸鈣覆蓋在大理石的表面,使反應(yīng)逐漸停止。
②也不能用濃鹽酸,因為濃鹽酸易揮發(fā),揮發(fā)出氯化氫氣體,而使制得的二氧化碳?xì)怏w不純;
③固體不能用碳酸鈉代替大理石,因為碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)太劇烈,使生成的氣體不易收集,同時,碳酸鈉相對于大理石來說價格較高,不經(jīng)濟(jì)。
結(jié)論:在實驗室里制取二氧化碳.最佳藥品是用大理
6、石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng),二者反應(yīng)速率適中、藥品價格廉價易得,制得的氣體比較純凈。
5、實驗室制取二氧化碳步驟
一檢、二裝、三注入、四收集
6、正確制取二氧化碳的裝置圖 錯誤制取二氧化碳的裝置圖
7、制取二氧化碳的注意事項
(1)在實驗前要檢驗裝置的氣密性
(2)先放石灰石,后加稀鹽酸
(3)長頸漏斗應(yīng)伸入液面以下
(4)導(dǎo)氣管不能伸入太長
(5)應(yīng)用向上排空氣法收集
(6)在集氣瓶口蓋玻璃片
(7)集氣瓶中導(dǎo)管應(yīng)伸到集氣瓶底
(8)不能用稀硫酸代替稀鹽酸
四、二氧化碳的性質(zhì)
1、物理性質(zhì):無色,無
7、味的氣體,密度比空氣大,能溶于水,高壓低溫下可得固體----干冰
2、化學(xué)性質(zhì):
1)一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒,不能供給呼吸
2)與水反應(yīng)生成碳酸: CO2+H2O==H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊試液變紅,H2CO3 == H2O+ CO2↑ 碳酸不穩(wěn)定,易分解
3)能使澄清的石灰水變渾濁:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 本反應(yīng)可用于檢驗二氧化碳。
4)與灼熱的碳反應(yīng): C+CO2高溫2CO (吸熱反應(yīng),既是化合反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng),CO2是氧化劑,C是還原劑)
3、用途:滅火(滅火器原理:Na2CO3+2HCl==2NaCl+H
8、2O+CO2↑)
既利用其物理性質(zhì),又利用其化學(xué)性質(zhì)。干冰用于人工降雨、制冷劑利用其物理性質(zhì)。
溫室肥料
4、危害及防治措施
溫室效應(yīng)——原因:過多的CO2、O3、CH4、氟氯代烷等
1、減少使用煤、石油、天然氣等化石燃料
2、開發(fā)新能源如、太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬惹鍧嵞茉础?
3、大力植樹造林、嚴(yán)禁亂砍濫伐森林。
五、一氧化碳的性質(zhì)
1、物理性質(zhì):無色,無味的氣體,密度比空氣略小,難溶于水
2、化學(xué)性質(zhì): (H2、CO、C具有相似的化學(xué)性質(zhì):①可燃性 ②還原性)
1)可燃性:2CO+O2點燃2CO2 (可燃性氣體點燃前一定要檢驗純度)
【H2和O2的燃燒火焰是:發(fā)出淡藍(lán)
9、色的火焰;CO和O2的燃燒火焰是:發(fā)出藍(lán)色的火焰;CH4和O2的燃燒火焰是:發(fā)出明亮的藍(lán)色火焰。】
2)還原性: CO+CuO △ Cu+CO2 【非置換反應(yīng)】 應(yīng)用:冶金工業(yè)
現(xiàn)象:黑色的氧化銅逐漸變成光亮紅色,石灰水變渾濁。
記住要領(lǐng):一氧化碳早出晚歸,酒精燈遲到早退。
尾部酒精燈的作用是處理尾氣,防止一氧化碳污染空氣。
3)有毒:吸進(jìn)肺里與血液中的血紅蛋白結(jié)合,使人體缺少氧氣而中毒。
※除雜:CO[CO2] 通入石灰水或氫氧化鈉溶液
CO2[CO] 通過灼熱的氧化銅
CaO[CaCO3] 煅燒
10、Cu[CuO] 通入一氧化碳并加熱
CuO [Cu] 在空氣中加熱
②
①、_________________________
②、_________________________
③、_________________________
④、_________________________
⑤、_________________________
⑥、_________________________
⑦、_________________________
⑧、_________________________
六、本單元相關(guān)的反應(yīng)方程式
11、⑤
CO CaCO3
③
⑥
①
⑦
④
CO2
⑧
C H2CO3
碳與氧氣充分燃燒 C+O2 CO2
碳與氧氣不充分燃燒 2C+O22CO
碳還原二氧化碳 CO2+C2CO
碳還原氧化銅 2CuO+C2Cu+CO2↑
二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸 CO2+H2O=H2CO3
碳酸不穩(wěn)定分解 H2CO3=CO2↑
12、+H2O
二氧化碳是澄清的石灰水變渾濁 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
大理石(石灰石)與稀鹽酸制二氧化碳 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
碳酸鈉與稀鹽酸制二氧化碳 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
高溫煅燒石灰石 CaCO3CaO+CO2↑
生石灰變成熟石灰 CaO+H2O=Ca(OH)2
一氧化碳還原氧化銅 CO+CuOCu+CO2
一氧化碳還原氧化鐵 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
一氧化碳還原四氧化三鐵 Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
甲烷燃燒 CH4+2O22H2O+CO2
乙醇燃燒 C2H5OH+3O23H2O+2CO2