5.2 组成燃料的主要元素——碳知识梳理1.三种碳单质的物理性质及用途2.碳的其他单质木炭和活性炭都具有___________，木炭可以吸附有颜色的大的粒子，也可以吸附有臭味的气体。

活性炭比木炭的吸附性更强，所以一般使用___________作为防毒面具里的滤毒剂。

炭黑在常温时非常稳定，故用炭黑墨汁绘的画和书写的字久不变色。

3.CO2和CO物理性质(1)通常状况下，二氧化碳和一氧化碳都是没有颜色、没有气味的气体。

二氧化碳气体的密度比空气的大，能溶于水；一氧化碳气体的密度比空气的小，难溶于水。

(2)一定条件下CO2存在下列变化：升华是指固态物质不经过液态直接变为气态的现象。

干冰升华是物质状态间的变化，并没有生成新物质，属于物理变化。

干冰升华时要吸收大量的热，可作制冷剂。

4.碳单质、CO、CO2的化学性质1.可燃性2CO+O点燃2CO5.二氧化碳的实验室制法(1)实验室制取气体的思路和方法:首先要研究气体实验室制取的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件(如常温、加热、加催化剂等)，还要选择合适的实验装置，并需研究如何验证制得的气体就是所要制的气体。

(2)实验室制取二氧化碳的反应原理为：_________________________________________。

(3)常用的实验室制取CO2的装置如图：图5-4(4)CO2的收集: CO2密度比空气大、能溶于水且与水反应生成碳酸，一般只用向上排空气法收集CO2气体。

收集气体时，导气管应伸到集气瓶底部以排尽集气瓶中空气，使收集到的气体纯度较高。

(5)CO2气体的验证:①检验方法：将生成的无色、无味的气体通入到澄清的石灰水中，若澄清的石灰水变浑浊，则该气体为CO2。

反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O。

②验满的方法：将一根燃着的木条放在集气瓶口(不要伸入瓶内)，如果木条立即熄灭，则CO2气体已集满。

(6)实验室制取二氧化碳的操作步骤：一般步骤为：①按要求连接好仪器②检查装置的气密性③向反应器中装入大理石④向长颈漏斗中注入稀盐酸⑤收集气体⑥验满6.二氧化碳的循环以及对生活和环境的影响(1)二氧化碳的生成和消耗：人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧都产生二氧化碳。

而自然界消耗二氧化碳主要依靠绿色植物的____________以及水和矿物质对二氧化碳的溶解。

(2)大气中二氧化碳增多的原因及危害：人口增多、大量使用化石燃料、大量森林遭到破坏、导致大气中二氧化碳含量不断上升，引起了____________。

(3)控制温室效应的措施：减少化石燃料的使用；开发新能源或清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐等。

疑难突破1.利用图5-5中间的集气瓶能收集到什么样的气体？剖析：首先可以肯定这里使用的是排空气法收集这种气体。

既然这种气体从上面进来，只能让瓶中原来的空气从下面出去。

密度怎样的气体进来之后不会向下运动，而会向下挤压空气，让空气从下面排出呢？只能是密度比空气小的气体。

图5-52.在某些题目中会出现：刚刚制出的二氧化碳气体用导气管通入到澄清的石灰水中，未观察到浑浊现象。

请思考其原因可能有哪些？剖析：原因从这样几个方面去考虑：(1)制出的二氧化碳气体是否有问题；(2)澄清的石灰水是否有问题；(3)制取二氧化碳所选装置是否有问题，装置是否漏气；(4)酸的浓度是否过大。

问题探究问题将CO2气体通入紫色石蕊试液，紫色石蕊试液会变成红色。

设计实验探究是什么使紫色石蕊试液变红的？探究：实验一：向干燥的紫色石蕊试纸上面洒水，实验二：将干燥的紫色石蕊试纸放入盛有CO2气体的集气瓶。

实验三：先向干燥的紫色石蕊试纸上面洒水，然后再将湿润的紫色石蕊试纸放入盛有CO2气体的集气瓶。

现象：实验一、实验二中的紫色石蕊试纸未变红，实验三中的紫色石蕊试纸变红了，说明紫色石蕊试液变红是CO2气体和水共同作用的结果，实质上是：CO2+H2O====H2CO3是H2CO3使紫色石蕊试液变红的。

典题精讲例1 如图5-6所示，水槽内盛有少量新制的澄清石灰水，点燃阶梯上的蜡烛，用玻璃钟罩将其扣在水槽内。

图5-6(1)实验观察到的现象有:①__________________，原因是__________________；②__________________，原因是__________________；③__________________，原因是__________________。

(2)小明用上述实验来测定空气中O2的体积分数，结果发现与理论数据有偏差，其原因可能是__________________。

(装置的气密性好) 思路解析两支蜡烛都熄灭是毫无疑问的，哪一支蜡烛先熄灭?蜡烛在很小的空间内燃烧，放出的热量使生成的CO2分子的间隔变大，从而使CO2的密度变小，大部分CO2就集中在钟罩的上部。

随着燃烧的进行，钟罩上部的CO2越来越多，由于CO2不能支持燃烧，高处蜡烛会先熄灭，低处蜡烛也相继熄灭。

蜡烛燃烧生成的CO2被澄清的石灰水吸收，石灰水变浑浊；CO2被吸收后，钟罩内压强要减小，钟罩内水面上升。

钟罩内的液面为什么不能上升约1/5体积呢?应围绕蜡烛燃烧和石灰水吸收CO2这两个反应去考虑：钟罩内的O2是否消耗完了，生成的CO2是否全部被吸收了?由于CO2不能支持燃烧，当钟罩内CO2浓度过高，在O2没有消耗完之前，蜡烛熄灭是很有可能的；如果摇动钟罩，CO2可能会被全部吸收，而实验中并没有摇动的操作，因此CO2没有被全部吸收也是很有可能的。

答案：(1)①高处蜡烛先熄灭，低处蜡烛后熄灭产生的热量使CO2的密度变小而上升，集中在钟罩的上部②澄清的石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O③钟罩内液面上升石灰水吸收CO2后，钟罩内压强减小(2)钟罩内O2没有消耗完或生成的CO2没有被石灰水全部吸收等例2(经典回放)(1)实验室制取大量CO2气体，是否能用稀硫酸和大理石为原料？__________(填“是”或“否”)。

为什么？________________________________________。

图5-9(2)图5-9是实验室制备CO2的装置图。

该装置的特点是：打开弹簧夹，大理石和盐酸接触，发生反应；关闭弹簧夹后，盐酸被反应产生的CO2气体压回长颈漏斗，与大理石分离，停止反应。

用该装置制备CO2可起到节约药品和取用方便的效果。

图5-10装置中哪些可以起到与图5-9装置相同的效果？__________ (填写编号)。

图5-10思路解析(1)实验室制取CO2气体常用稀盐酸跟大理石(或石灰石)反应，其反应原理是盐酸中的HCl跟石灰石中的CaCO3反应，生成能溶于水的CaCl2、H2O和CO2气体。

由于生成的CaCl2能不断溶解在盐酸溶液中，生成的CO2气体不断挥发，所以反应能持续不断地平稳进行。

若用稀硫酸跟大理石反应时，其反应原理为：H2SO4+CaCO3====CaSO4+H2O+CO2↑。

由于生成的CaSO4微溶于水，就会使大理石表面被生成的CaSO4包裹，造成CaCO3不能再跟H2SO4接触，使反应逐渐停止。

(2)正确解答第(2)问的关键是认真审题，弄清各实验装置的反应原理。

装置图中的多孔塑料片本身不与盐酸反应，但它能使大理石跟稀盐酸之间实现接触或隔开的转换，进而实现反应进行或停止的控制。

A中的大理石跟盐酸间没有隔离装置，不能控制反应，B中的盐酸可通过球形干燥管的下端细孔进入到管内球中，使盐酸跟大理石反应产生气体，关闭导气管时，管内生成的气体又可以把盐酸压到管外，而大理石留在管内，使反应停止。

C是错误装置。

D中的玻璃珠与盐酸不发生反应，但玻璃珠之间有间隔，盐酸可自由透过，能实现反应自由控制。

答案：(1)否因为大理石与稀硫酸反应生成微溶的CaSO4覆盖在大理石表面，阻止了硫酸与大理石的进一步反应(2)BD知识导学重点理解以下几点有助于认识这三种单质。

金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列不同(见图5-3)，物理性质有很大的差异，用途也有较大不同；金刚石和石墨在一定条件下可相互转化，属于化学变化；可以组成不同单质，如：碳元素的单质有金刚石、石墨和C60等。

因此，我们不能说“由同种元素组成的物质叫单质”。

图5-3物质的结构、性质和用途的关系为：物质的组成结构物质的性质物质的用途注意：吸附是物理现象，与吸收具有不同的含义。

由于木炭疏松多孔，有很大的表面积，因此它具有吸附性，活性炭的吸附性比木炭更强。

吸附作用是将气体或溶液里的微小粒子吸附在固体表面，没有生成新物质，属于物理变化。

而吸收一般为化学变化，如：CO2气体被澄清的石灰水吸收的过程中生成了碳酸钙沉淀等物质，就是化学变化。

理解CO的毒性、溶解性可联系日常生活的事例如，煤气：主要成分是一氧化碳气体。

同学们很难理解家中烧的煤气为何有难闻的气味。

原因是煤气公司在家用煤气中掺入少量难闻的杂质气体，就是为了一旦发生泄漏，能够及时发现，采取合理措施，避免造成人的中毒甚至爆炸事故。

另外，冬天用煤炉火取暖时有人担心煤气中毒，临睡前在火炉上和地上放两大盆冷水，很明显，这种做法不能达到预防中毒的目的，原因是一氧化碳气体难溶于水。

CO2能溶于水和CO2能与水反应，二者有本质的区别：前者是物质的溶解性，是不需要发生化学变化就表现出来的性质，属于物理性质；后者是在化学变化中表现出来的性质，属于化学性质。

所有碳单质的化学性质都相同。

比如金刚石、石墨和C60以及木炭等都是由碳元素组成的，其碳原子的最外层电子的数目一样多(都是4个)，因此，不同碳单质的化学性质相同。

碳单质的化学性质在常温下稳定。

但随着温度的升高，能和许多物质发生化学反应。

反应的条件不同，产物也不同。

如：碳和氧气在点燃条件下反应，氧气充足时生成的是CO2，而氧气不充足时主要生成CO。

从CO和CO2分子构成不同表明它们在性质上有很大的差异。

CO能进一步与氧结合生成CO2，表现出CO具有还原性。

CO2可提供氧，表现出氧化性。

了解一氧化碳毒性的原因。

一氧化碳具有毒性，其原因是一氧化碳与血红蛋白结合，使人体缺氧导致中毒，与二氧化碳含量过高使人窒息死亡有着本质区别。

二氧化碳没有毒，但空气中二氧化碳的体积分数过高会使人头晕甚至窒息死亡。

利用二氧化碳在自然界中的存在与循环，解释二氧化碳的生态平衡问题、环境保护以及许多工农业生产的有关问题(比如：温室效应、大棚蔬菜的增产等)；运用二氧化碳的性质，还可针对控制二氧化碳的排放及吸收的研究，增强同学们关心人类重大问题的社会责任感。

(1)对学习实验室制取气体的思路和方法的要点提示：a.选择反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成的气体不易混入其他气体，便于收集。