第六讲碳和碳的氧化物
一、碳的几种单质
[要点1]碳元素组成的不同单质金刚石、石墨和C60的物理性质及主要用途。

木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的，由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构，因此它们具有较强的吸附能力，可以吸附毒气、色素以及有异味的
物质等。

[要点2]碳的几种单质物理性质有很大差异是由于它们内部碳原子的排列方式不同。

例题
1、下列由同种元素组成的不同单质是（）
A、二氧化碳和干冰
B、金钢石和石墨
C、氧气和臭氧
D、氢气和液氧
2、下列各组物质中，化学性质不同的一组是（）
A、金刚石、石墨
B、红磷、白磷
C、氧气、臭氧
D、一氧化碳、二氧化碳
3、铅笔芯的主要成分是（）
A、铅
B、石墨
C、碳黑
D、木碳
二、碳的化学性质
[要点1]单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!
1、常温下的稳定性强
常温下碳单质很稳定，几乎与所有物质都不发生化学反应。

2、可燃性:
高温下碳在氧气（或空气）中完全燃烧生成CO2，并放出大量的热。

完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C+O点燃CO2
如果燃烧不充分，则生成CO，同时也放出热
不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O2点燃2CO
3、还原性：
高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。

C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑（置换反应）应用：冶金工业
现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。

2Fe2O2+3C高温4Fe+3CO2↑
三、碳的氧化物CO
2
[要点1]CO2物理性质：
可溶于水，密度比空气的大。

加压降温易变为固体“干冰用途：灭火，温室里作肥料，干冰用于致冷和人工降雨，化工原料。

[要点2]CO2化学性质
1、一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸
2、与水反应生成碳酸： CO2+H2O=H2CO3???? 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，微热或过一段时间又变为紫色是碳酸不稳定易分解H2CO3 =H2O+CO2↑
3、使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 用于检验二氧化碳。

（此反应用来检验是否有二氧化碳的存在）
4、与灼热的碳反应：?C+CO高温2CO（吸热反应， CO2是氧化剂，C是还原剂）
例题1
草木灰的主要成分是一种含钾的化合物，盐酸加入草木灰中有一种无色的气体生成，该气体能使澄清的石灰水变浑浊，草木灰的主要成分是（）
A、K2CO3
B、KCl
C、K2SO4
D、KOH
[要点3]CO2 制法
1、二氧化碳的工业制法：
煅烧石灰石：CaCO高温CaO+CO2↑
生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2
2、二氧化碳的实验室制法：
（1）原理：用石灰石和稀盐酸反应： CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
（2）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：（选用和制氢气相同的发生装置）
说明：反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。

反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。

（3）收集方法：气体的密度及溶解性决定：
a难溶于水用排水法收集
b密度比空气大用向上排空气法
c密度比空气小用向下排空气法
CO只能用排水法CO2只能用向上排空气法
（4验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳。

验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。

证明已集满二氧化碳气体。

例题．
[要点4]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；
温室肥料。

[要点5]二氧化碳多环境的影响：过多排放引起温室效应。

例1：水蒸气通过灼热的煤所制得的水煤气，其主要成分是CO 、H2，还含有少量的CO2和水蒸气。

如用下列装置设计一个实验以证明水煤气中含有CO 和H 2，试回答：
（1）连接上述所有装置的正确顺序是（用甲、乙、丙、丁、戊填入方框内） 水煤气→□→□→□→□→□→点燃。

（2）气体经过丙、丁、戊装置都应从____进入。

（3）请说出各装置在本实验中的作用：
甲_____ 乙____ 丙____ 丁____ 戊____
解析 考查学生综合素质和解题能力。

在检验生成物前要除去干扰物质二氧化碳和水蒸气。

气体的除杂通常要把干燥放在最后一步，而水蒸气的检验通常要放在气体之前。

气体通过洗气瓶时要“长进短出”
答案：（1）丙、戊、甲、乙、丁 （2）长管（3）甲:在加热条件下还原氧化铜 乙：检验水蒸气 丙：除二氧化碳 丁：检验新生成的二氧化碳 戊：除水蒸气。

四、碳的氧化物CO
[要点1]物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 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。

[要点2]化学性质: （H 2、CO 、C 具有相似的化学性质：①可燃性 ②还原性） （1）可燃性：2CO+O 2点燃2CO 2 （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）
H 2和O 2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。

CO 和O 2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。

CH 4和O 2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。

鉴别：H 2、CO 、CH 4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色） （水煤气：H 2与CO 的混合气体 C + H 2O 高温
H 2 + CO ）
（2）还原性： CO+CuO △
Cu+CO 2 （非置换反应） 应用：冶金工业 现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。

Fe 2O 3+3CO
高温
2Fe+3CO 2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。

）
除杂：CO[CO 2] 通入石灰水 或氢氧化钠溶液： CO 2+2NaOH==Na 2CO 3+H 2O
CO 2[CO] 通过灼热的氧化铜 CO+CuO △
Cu+CO 2 CaO[CaCO 3]只能煅烧（不可加盐酸） CaCO 3
高温
CaO+CO 2↑
注意：检验CaO 是否含CaCO 3加盐酸 ：CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑
（CO 32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。

） 例题1、某同学设计右图所示的实验装置,进行一氧化碳还原氧化铜的实验。

试回
:
（l ）该装置存在的一个主要问题是 ，你的改进方法 （2）实验开始时,是先给氧化铜加热,还是先通人一氧化碳?
（3）实验过程中,图中A 处能观察到的实验现象是 发生反应的化学方程式为 B 处观察到的实验现象是
（4）实验过程中,一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜,还可能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu2O）。

如果要对反应后A处残留固体的组成进行探究,试猜想残留固体的组成有哪几种可能?
．
答案：（1）缺少尾气的处理装置,而把一氧化碳直接排放到空气中了。

在出气口处添加一燃着的酒精灯,把未反应的一氧化碳燃烧掉。

（2）先通入一氧化碳
（3）黑色的固体逐渐变成亮红色的固体CuO+CO==Cu+CO2 澄清的石灰水:变浑浊
（4）全部为铜;铜和氧化铜的混合物;铜和氧化亚铜的混合物; 氧化铜、氧化亚铜的混合物; 铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物。

例题2、碳和部分碳的化合物间转化关系如图所示。

(1)物质X 的化学式为。

(2)在物质的分类中，CO属于。

(填标号)
A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物
(3)从图中任选一种物质，它的一种用途。

(4)写出图中转化关系中属于化合反应的一个化学方程
式。

一氧化碳与二氧化碳的性质、用途比较
二氧化碳一氧化碳
物理性质颜色无色无色、无味
状态气体气体
密度 1.977克/升，比空气密度大 1.250克/升，比空气密度小溶解性可溶于水难溶于水
化学性质
可燃性不能燃烧，不能支持燃烧能燃烧：2CO＋O2 ===== 2CO2与水反应能反应：H2O＋CO2==H2CO3不能反应。

与
Ca(OH)2
反应
能反应:
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓
+H2O
氧化性、
还原性
有氧化性：C＋CO2===2CO 有还原性：
CuO + CO ===Cu + CO2
用途
①灭火剂①冶铁工业的还原剂。

②工业原料：制纯碱、尿素②作燃料。

③致冷剂：人工降雨
氧气氢气二氧化碳
反应原
理2KClO3
2KCl+3O2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
图5
较
氧
气、
氢
气
和
二
氧
化
碳
的
实
验
室制法。