1、学优中考网 第六单元 碳和碳的氧化物走近新课标三维点击1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途;C 60 的分子结构和应用 ;木炭、活性炭的吸附性;掌握碳单质的化学性质。了解实验室制取二氧化碳的反应原理,初步解释选择所用试剂的原理;掌握二氧化碳和一氧化碳,掌握两种气体重要的化学性质,了解它们的物理性质和用途,知道自然界的氧循环和碳循环。2.初步认识结构与性质及用途之间的关系;通过对二氧化碳制取的探究,提高收集、加工信息的能力;认识开展科学探究是学好化学的重要途径,探究中培养集体协作精神和互动学习能力;通过二氧化碳和一氧化碳的对比,领悟量变可引起质变的思维方法。3.领悟物质的多样性和复杂性,并以
2、发展的眼光看待碳的单质;认识一氧化碳的毒性,增强自我保护意识和环保意识,了解温室效应对人类可能产生的危害,形成热爱地球、保护家园的观念。命题指津1.对单质碳物理性质的考核侧重于它们的用途,尤其是活性炭的吸作用,更是中考中的热点。另外金刚石的硬度,石墨的各个物理性质及用途也常以选择题、填空题的形式出现。而对单质碳的化学性质的考核侧重于碳的还原性,常以实验题的形式出现,分值较大。另外碳的稳定性在历年的中考中都出现,基本上是选择题,比较容易。2.二氧化碳制取是历年中考的热点,2010 年中考也不例外,与二氧化碳的制取密切联系的碳酸根离子的检验,也在历年中考中频频出现,2010 年也不例外,基本上都是
3、选择题,分值随省份不同,一般在 13 分。3.预测一氧化碳的重要化学性质可燃性、还原性和毒性,还将是中考命题的热点。还原性主要是以实验题的形式进行考核,考核的内容可以是实验装置、操作步骤、反应现象以及尾气的处理等多方面。分值较大,中等难度。关于一氧化碳的毒性,历年中考中常出现,今后仍是中考的热点。教材精梳理知识清单1.碳的单质(1)同一种元素可以组成不同的单质如:金刚石和石墨(2)金刚石、石墨、C 60 的性质比较及用途具有不同的物理性质,相似的化学性质(3)木炭、活性炭的吸附性用在生活生产的各个方面(4)碳和炭的区别由碳元素组成的单质,用“炭”字2.碳的化学性质(1)常温下的稳定性(2)随着
4、温度的升高具有:可燃性 还原性3.二氧化碳的制取(1)实验室制取二氧化碳的原理CaCO32HCl=CaCl 2CO 2H 2O(2)装置的设计与选择学优中考网 (3)收集的方法及验满(4)操作顺序4.二氧化碳的性质及用途(1)CO2 的物理性质无色无味,密度比空气大,能溶于水。固态的二氧化碳叫干冰,可以升华,升华时吸收大量的热,可以作制冷剂。(2)CO2 的化学性质不供给呼吸,不支持燃烧;能与水发生反应;能使澄清的石灰水变浑浊。(3)CO2 的用途灭火、工业原料、干冰可作制冷剂、温室里的气体肥料。5.一氧化碳的性质及用途(1) CO 的物理性质无色无味,密度与空气非常接近,难溶于水。(2)CO
5、 的化学性质可燃性、还原性、毒性(3) CO 的用途作燃料、冶炼金属基础示例1.下列过程中发生化学变化的是( )A.石墨导电 B.金刚石切割金属C.用铅笔写字 D.用焦炭冶炼金属2.同一种元素可以形成不同的单质。碳的单质有_、_和_等,其中_是天然存在的最硬的物质,_是最软的矿物之一,它们的性质差异是因为_,由此可知_决定物质的性质。3.实验室制取二氧化碳用不到的仪器是( )A.长颈漏斗 B.广口瓶 C.酒精灯 D.集气瓶4.为什么不能用稀硫酸和碳酸钙反应来制取二氧化碳?5.实验室用高锰酸钾加热分解制取 O2 和用大理石与盐酸反应制取 CO2 相比较,下列说法中,正确的是( )A.都需要加热B
6、.前者反应物是固体,后者反应物是固体和液体C.都是分解反应D.前者可用向下排气法收集,后者可用向上排气法收集6.用向上排气法收集二氧化碳如何验满?7.一氧化碳和二氧化碳虽然都是由_元素和_元素组成的,但是,一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个_,这种不同的分子构成,使得它们性质_。8.一氧化碳主要化学性质是_ 性、_性和性。它的主要用途是做_和在冶金工业中作_剂。9.用纯净的 CO 还原 CuO 时,试管中 CuO 由_色逐渐变为_色;将生成的气体通入澄清的石灰水中,可以看到澄清的石灰水_。10.现有一氧化碳和二氧化碳的混合气 20 g,其中氧元素的质量分数为 64%。先使该混合气体通过灼
7、热的氧化铜再通入足量的澄清石灰水中,生成沉淀的质量为_。示例提示学优中考网 1.D 2.金刚石 石墨 C60 金刚石 石墨 碳原子的排列不同 结构 3.C 4.如果用稀硫酸跟碳酸钙反应来制取二氧化碳,在反应开始时生成不易溶解的硫酸钙,会包住碳酸钙,使它不能接触到稀硫酸,因而反应很难继续进行。 5.B 6.将燃着的木条放在瓶口 7.碳 氧 氧原子 有很大的不同 8.可燃 还原 毒 燃料 还原 9.黑 红 变浑浊 10.60 g知识点点通重难透析重点 1 金刚石的石墨(1)金刚石晶体结构:正八面体形状的固体,其空间结构如典题 1 右图所示。物理性质:无色透明,不导电,硬度很大,天然存在的最硬的物质
8、。主要用途:a.雕琢作装饰品;b.玻璃刀;c.钻头。(2)石墨晶体结构:细鳞片状,碳原子是层状排列。如典题 1 左图所示。物理性质:深灰色,有金属光泽,不透明,质软,有滑腻感,导电。用途:铅笔芯,电极,润滑剂等。(3)组成:金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质,由于碳原子的排列不同,所以物理性质差异很大。注:从组成上认识金刚石和石墨,不同的元素可以组成不同的单质,同种元素也可以组成不同的单质,金刚石、石墨、C 60 都是由碳元素组成的不同的单质。从结构上认识金刚石和石墨:金刚石是空间网状结构,石墨是层状结构,结构不同,决定了金刚石和石墨的性质不同,又决定了其用途不同。重点 2 单质碳的化学性质
9、碳在常温下化学性质比较稳定,但随着温度的升高碳的化学活性将大大增强。表现为可燃性和还原性。(1)碳的可燃性碳与充足的氧气反应CO 2(充足) 点 燃 CO2碳不充分燃烧时2CO 2(不足) 点 燃 2CO碳和氧气在不同的质量比时,产物不同,也就是氧气的量是否充分的问题。在解题中应具体考虑二者的质量比。(2)碳与某些氧化物的反应(碳的还原性 )能够夺取某些金属氧化物或非金属氧化物中的氧元素,表现出还原性,特别是碳与氧化铜的反应以及碳与二氧化碳的反应。碳与氧化铜反应的装置如下图:注:首先要明确装置的特点和操作注意事项:试管口要略向下倾斜,是为了防止水蒸气冷凝倒流到试管底部,炸裂试管。用酒精灯(可加
10、网罩以使火焰集中并提高温度) 加热时应学优中考网 先均匀加热,然后固定在有药品的部位加热。实验结束后,先把导管从澄清石灰水中拿出,再熄灭酒精灯,防止澄清石灰水倒流到试管底部,引起试管炸裂。注意反应前后的实验现象,反应前碳和氧化铜都是黑色粉末,加热后,会发现澄清石灰水变浑浊,证明反应已经开始,黑色粉末变为红色光亮的金属。智慧火花碳元素是一种非金属元素,但在化学反应中,主要作还原剂,显还原性。碳元素能形成多种单质,常见为石墨、金刚石和无定形炭。这三种不同单质,物理性质不同,但化学性质相似。碳元素是形成化合物最多的元素,因碳是有机物的骨架,而有机物种类繁多,现已发现 2 千多万种。不过,我们把碳的单
11、质、氧化物、碳酸及其碳酸的盐一般都称无机物。重点 3 实验室制取二氧化碳的药品和反应原理(1)实验室制取二氧化碳通常选用石灰石( 或大理石)和稀盐酸反应制取。明确石灰石(或大理石 )的主要成分是 CaCO3,是块状固体和液体反应,速率适中,原料价廉易得,便于气体收集。实验室一般不选用粉末状的碳酸钠、碳酸钾代替石灰石做反应物,是因为反应剧烈,产生的二氧化碳不利于收集。实验室也不选用稀硫酸与石灰石反应,因为生成物 CaSO4 微溶,会附着在石灰石表面,使反应很快停止。选择稀盐酸,不应选用浓盐酸做反应物,因为浓盐酸有挥发性,挥发出氯化氢气体导致制取的 CO2气体不纯。(2)反应原理CaCO32HCl
12、=CaCl 2CO 2H 2O有 CO2 生成的化学反应都适应实验室制取二氧化碳。实验室制取首先要考虑可操作性,其次要考虑操作是否简便,原料是否易得,是否利于收集气体等。重点 4 总结制取气体的思路和方法,并应用于气体的制取具体思路和方法:(1)了解在实验室条件下,运用什么反应原理制取这种气体,在此原理的基础上,选择合适的药品:反应速率适中、便于控制、原料易得、不污染等;(2)根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置;(3)根据生成气体的密度和水溶性选择气体的收集装置;(4)需要检验产生的气体就是要制取气体。具体操作:气体发生装置的选择:根据反应物的状态和反应条件。(1)固体加热制气体,如:
13、 实验室用高锰酸钾加热制氧气的装置。特点:试管口略向下倾斜,以免水倒流炸裂试管;铁夹夹在离试管口的 1/3 处;导管在试管内不宜太长,否则不利于气体导出。(2)固液不需加热制气体,例如:实验室用过氧化氢和二氧化锰制氧气的装置。特点: 长颈漏斗下端管口必须插在液面以下,用液体密封;反应器可以选择锥形瓶,大试管或广口瓶等。气体收集装置的选择:根据气体的密度和水溶性确定。(1)排水集气法:适用于不易溶于水或难溶于水且不与水发生反应的气体。(2)向上排空气集气法:密度比空气大,且不与空气中任一成分发生反应的气体。导器管要接近集气瓶底部,便于排出空气。(3)向下排空气集气法:密度比空气小且不与空气中任一
14、成分发生反应的气体,导管口要接近集气瓶底部。注:比较密度的大小,可用相对分子质量大小来比较。空气的平均相对分子质量为 29,相对分子质量大于 29 的气体密度比空气大,相对分子质量小于 29 的气体密度比空气小;相对分子质量接近 29 的气体,不能用排空气法收集,如:CO、N 2 等,因为密度相差很小,很难将空气全部排除。学优中考网 重点 5 二氧化碳的化学性质 (1)CO2 能溶于水并与水反应生成碳酸,使紫色石蕊试液变成红色:CO2+H2O=H2CO3H2CO3 又是一种不稳定的酸,易分解重新释放出 CO2H2CO3=CO2H 2O(2)CO2 可使澄清的石灰水变浑浊,此反应常用于检验 CO
15、2 的存在:CO2Ca(OH) 2=CaCO3 H 2O(3)CO2 中碳为 4 价,可被某些强还原剂还原,如与赤热的碳作用还原成 CO,CO 2 与活泼金属作用被还原成碳:CO2C 高 温 2CO(4)绿色植物的光合作用,把 CO2 和 H2O 合成碳水化合物:6CO2+6H2O (CH2O)6+6O2重点 6 一氧化碳的化学性质 (1)可燃性一氧化碳能够燃烧,产生蓝色火焰,放出热量,因此常用作气体燃料,煤气的主要成分为一氧化碳。一氧化碳的可燃性特别注意与氢气和碳可燃性的区别;鉴别 H2 和 CO 常利用燃烧产物的不同进行鉴别;工业上利用煤和水蒸气高温生成水煤气(主要成分是 H2 和 CO)
16、。(2)还原性与氢气和碳的不同之处是一定要进行尾气的处理。常设计在实验题中。典题诠释典题 1(经典好题) 下图是金刚石、石墨、C 60 的结构示意图,它们的化学性质相似,物理性质却有很大差异。其原因是( )A.构成它们的原子大小不同B.构成它们的原子数目不同C.金刚石、石墨、C 60 由不同种原子构成D.金刚石、石墨、C 60 里碳原子的排列不同解析:本题考查碳单质的结构决定它们性质的差异。物质的性质决定于物质的组成和结构。组成物质的粒子在空间排列方式的不同造成结构上的不同。同一种碳原子,其核内质子数和核外电子一定相同,中子数可能不同,属于原子内部结构,不会引起其宏观物质物理性质的差异。答案:
17、D典题 2(经典好题) 我国的黑白山水画用的墨汁主要成分为炭黑的微粒,用这种墨汁画的国画千百年都不易褪色,这是因为墨汁中的碳( )A.具有氧化性 B.具有还原性学优中考网 C.具有吸附性 D.常温下化学性质稳定解析:本题考查炭黑的化学性质。历经千百年的国画和阳光、空气充分接触而不褪色,这说明它没有发生化学反应,化学性质比较稳定。答案:D典题 3(创新题型) 在密闭容器中盛有 6 g 碳和 12 g 氧气,加热时它们充分反应后,容器内的气体是( )A.CO2 B.CO C.CO2、CO D.CO2、O 2解析:本题考查的重点是碳的可燃性以及氧气的量与生成气体的关系。解题时要考虑周全,一般是先把碳
18、的量固定,只考虑氧气量的变化与所得气体成分的关系。一定质量的碳和一定质量的氧气,在参加化学反应时,可能会发生的反应有:CO 2(充足) 点 燃 CO22CO 2(不足) 点 燃 2CO所以容器中气体可能有四种情况:(1)O2 过量,反应完全后,容器内剩余的气体是 CO2 和 O2 的混合气体,这时碳和氧气的质量比应该小于 3:8。(2)氧气刚好与碳完全反应生成二氧化碳,容器中剩余的气体是二氧化碳气体,这时碳和氧气的质量比为 3:8。(3)O2 的量不足,只能和碳反应生成一氧化碳气体,容器中剩余的气体是一氧化碳,这时碳和氧气的质量比应该大于或等于 3:4。(4)当碳和氧气的质量比在 3:8 和
19、3:4 之间时,碳和氧气反应就会生成一氧化碳和二氧化碳的混合气体。本题中碳和氧气的质量比 1:2 在 3:8 和 3:4 之间,所以最后容器中剩余的气体应该是一氧化碳和二氧化碳的混合气体。答案:C典题 4(2010 江苏徐州,25) 为了研究 CO2 的性质,需要制取并收集干燥的 CO2 气体。以下是老师提供的一些实验装置。(1)制取并收集干燥的 CO2 气体,可采用的装置组合是 _(填字母)。(2)实验室制取 CO2 的化学方程式为 _。学优中考网 (3)若在上述实验中气体无法收集满,则可能的原因是_ 。解析:本题考查 CO2 的实验室制法。CO 2 的密度比空气大,能溶于水,所以只能用向上
20、排空气法收集。要收集干燥的气体需经浓硫酸干燥,即气体从 A 装置出来要经过 D 装置。无法收集满可能是药品量不足或装置漏气。答案:(1)A、D、B (2)略 (3)药品量不足或气密性不好等典题 5(2010 河南课改区,20)下图 A、B、C 是实验室常用的气体发生装置,装置 A 中为分液漏斗,通过分液漏斗活塞的“开” “关” ,可以向锥形瓶中滴加液体。请完成下列问题:(1)请写出在装置 B 中放入氯酸钾和二氧化锰混合物加热制取氧气的化学方程式: _ 。(2)已知过氧化钠(Na 2O2)是一种淡黄色固体,常温下可与水反应生成氢氧化钠和氧气。如果在实验室中用 A 作气体发生装置,用过氧化钠和水反
21、应来制取一瓶干燥的氧气,所选装置的正确连接顺序是(填写管口字母 ) _。若只改变 A 装置中的药品,仍采用已连接的整套装置,还可以用来制取的气体是_。(3)通过上述两种制取氧气的方法所选用发生装置的对比,可总结出选择气体发生装置应考虑的因素有哪些?(4)装置 A 和 C 都可以作为实验室制取氢气的发生装置,A 和 C 相比,A 具有哪些优点?(答出一条即可)解析:本题考查如何选择气体发生装置及具体的操作。过氧化钠是固体,水是液体,固液反应不需加热,所以选择 A 或 C 装置制取,A 与 C 比较 A 能控制反应速率。答案:(1)2KClO 3 MnO2 2KCl+3O2 (2)a 接 d、e
22、接 hCO2 (3)反应物的状态和反应条件等。(4)可随时加液体反应物( 或通过滴加液体的快慢,控制反应的速率等)。典题 6(经典好题) 某同学用如下图装置,利用碳酸饮料(如雪碧) 中溶解的二氧化碳气体进行下列实验。请完成问题:学优中考网 (1)写出图中 a 仪器的名称_。(2)如果 a 中盛有紫色石蕊试液,观察到的现象是_产生这一现象的原因是_。(3)如果 a 中盛有澄清的石灰水,观察到的现象是_,反应的化学方程式为_。(4)实验过程中,若要使 CO2 迅速冒出,应怎样操作?解析:本题考查 CO2 的性质和检验方法,验证的是 CO2 的化学性质,(1)(2)精解见左栏;CO2 的溶解度与温度和压强有关,所以升温或振荡会迅速放出二氧化碳。答案:(1)试管 (2)紫色石蕊试液变红 二氧化碳与水反应生成碳酸 (3)澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H 2O (4)振荡饮料瓶或将饮料瓶放入热水中学优中考网 学优!中+ 考 ,网