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1、第六單元 碳和碳的氧化物
1、碳的單質(zhì)
(1)金剛石:①物理性質(zhì):金剛石是無色、透明的正八面體形狀的固體,是天然存在的最硬物質(zhì),不導(dǎo)電,不導(dǎo)熱。②用途:用于劃玻璃、切割金屬、鉆探機(jī)鉆頭、制裝飾品等。
(2)石墨:①物理性質(zhì):石墨是深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)鱗片狀固體,質(zhì)軟,導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性,潤(rùn)滑性。②用途:用于電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑等。
(3)幾種無定形碳的比較:
顏色、狀態(tài)
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固體
木材隔絕空氣加強(qiáng)熱
作燃料、冶煉金屬、制黑火藥、制活性炭,有吸附作用
活性炭
灰黑色的多孔顆粒狀固體
木炭在高溫下用水蒸氣處理
凈化多種氣
2、體和液體,作防毒面具,有吸附作用
焦炭
淺灰色多孔性固體
煙煤隔絕空氣加強(qiáng)熱
冶煉金屬
炭黑
極細(xì)的黑色粉末
含碳物質(zhì)不完全燃燒
制造墨、油墨、油漆、鞋油、顏料等,作橡膠制品的填料
(4)其他碳單質(zhì):①C60分子:是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子,它形似足球,這種足球結(jié)構(gòu)的碳分子很穩(wěn)定。②碳納米管:由碳原子構(gòu)成的管狀分子。
2、碳的化學(xué)性質(zhì)
(1)在常溫下,具有穩(wěn)定性。
(2)碳跟氧氣反應(yīng):①在氧氣充足的條件下,碳在氧氣充分燃燒,生成二氧化碳,放出熱量;②在氧氣不充足的條件下,碳發(fā)生不充分燃燒,生成一氧化碳,放出熱量。
(3)碳跟某些氧化物的反應(yīng)(還原性
3、):
木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:導(dǎo)出的氣體使澄清石灰水變渾濁;黑色粉末中有紅色固體生成。
注意:①碳單質(zhì)作還原劑一般需要大量的熱,屬于吸熱反應(yīng),因此反應(yīng)條件一般要寫高溫;②操作時(shí)注意試管口要略向下傾斜;③配置混合物時(shí)木炭粉應(yīng)稍過量些,目的是防止已經(jīng)還原的銅被氧氣重新氧化。
(4)常見的反應(yīng):C + 2CuO 2Cu + CO2↑; C + CO2 2CO。
3、氧化-還原反應(yīng)
有得失氧的反應(yīng)叫做氧化-還原反應(yīng)。得到氧的為還原劑,還原劑被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),得到的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物;失去(提供)氧的為氧化劑,氧化劑被還原,發(fā)生還原反應(yīng),得到的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物;
4、實(shí)驗(yàn)室制取氣體實(shí)驗(yàn)的設(shè)
4、計(jì)思路與方法
(1)需要研究實(shí)驗(yàn)室制法的化學(xué)反應(yīng)原理,就是要研究在實(shí)驗(yàn)室條件下(如常溫、加熱、加催化劑等),可用什么藥品、通過什么反應(yīng)來制取這種氣體。
(2)需要研究制取這種氣體所采用的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)室里制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分。下面列出了確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素。
①氣體發(fā)生裝置:a.反應(yīng)物的狀態(tài):固體與固體反應(yīng);固體與液體反應(yīng);液體與液體反應(yīng)。b.反應(yīng)條件:常溫;加熱;加催化劑等。
②氣體收集裝置:a.排空氣法:密度比空氣大用向上排空氣法;密度比空氣小用向下排空氣法。b.排水法:不易溶于水、不與水發(fā)生反應(yīng)時(shí),可用排水法。
(3)二
5、氧化碳和氧氣制取實(shí)驗(yàn)及相關(guān)性質(zhì)的比較
反應(yīng)物狀態(tài)
反應(yīng)條件
氣體密度與空氣相比
是否與水反應(yīng)
二氧化碳
固體和液體
無
比空氣大
是
氧氣
固體
加熱
比空氣大
否
固體和液體
無
比空氣大
否
5、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳
(1)反應(yīng)藥品:稀鹽酸跟大理石或石灰石(主要成分是碳酸鈣)反應(yīng)。
(2)反應(yīng)原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(3)發(fā)生裝置的選擇:由于反應(yīng)物是塊狀的大理石火石灰石與稀鹽酸反應(yīng),且反應(yīng)不需要加熱,生成的二氧化碳能溶于水,因此二氧化碳的發(fā)生裝置與實(shí)驗(yàn)室用雙氧水制氧氣的裝置相似。一般情況下,由于制取二氧化碳時(shí)所
6、需反應(yīng)物的量較多,常用大試管、錐形瓶、廣口瓶、平底燒瓶。
(4)收集裝置的選擇:因?yàn)槎趸既苡谒?,并且部分與水反應(yīng)生成碳酸,故不用排水法。又因?yàn)槎趸嫉拿芏缺瓤諝獯?,故可用向上排空氣法收集?
(5)實(shí)驗(yàn)步驟:①檢查裝置的氣密性;②裝塊狀藥品大理石或石灰石;③塞緊雙空膠塞;④由長(zhǎng)頸漏斗加液體;⑤收集氣體。
(6)注意事項(xiàng):①長(zhǎng)頸漏斗的下端管口應(yīng)插入液面以下形成液封,防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸散;②反應(yīng)器內(nèi)的導(dǎo)管稍露出膠塞即可,不宜太長(zhǎng),否則不利于氣體導(dǎo)出;③不加熱;④集氣瓶?jī)?nèi)的導(dǎo)管應(yīng)伸入到接近集氣瓶底部,以利于排凈空氣。
(7)驗(yàn)滿、檢驗(yàn)及凈化: ①驗(yàn)滿:把燃著的木條放在集氣瓶口,如
7、果火焰熄滅,證明瓶?jī)?nèi)已充滿二氧化碳。②檢驗(yàn):把氣體通入澄清的石灰水中,如果石灰水變渾濁,證明是二氧化碳?xì)怏w。③凈化:若制取二氧化碳中混有少量的氯化氫氣體和水蒸氣時(shí),可先將氣體通過盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶(除去氯化氫氣體),再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶(除去水蒸氣)。
6、二氧化碳的工業(yè)制法:
高溫
(1)原理:高溫煅燒石灰石,產(chǎn)生生石灰,副產(chǎn)品是二氧化碳。
(2)化學(xué)方程式:CaCO3 CaO+CO2↑
7、二氧化碳的性質(zhì):①物理性質(zhì):一般情況下,二氧化碳是一種無色無味的氣體,沸點(diǎn)為-78.5℃,密度比空氣大,能溶于水。②化學(xué)性質(zhì):二氧化碳不能燃燒,一般情況下也不支
8、持燃燒,不能供給呼吸,二氧化碳與水反應(yīng)能生成碳酸,能使澄清的石灰水變渾濁。
8、二氧化碳的用途及對(duì)環(huán)境的影響:
(1)滅火:因?yàn)槎趸疾荒苋紵植恢С秩紵?化學(xué)性質(zhì)),同時(shí)二氧化碳的密度又比空氣大(物理性質(zhì)),因此常用二氧化碳滅火。
(2)干冰:固態(tài)的二氧化碳叫干冰,可用作制冷劑和人工降雨。
(3)綠色植物的光合作用:作氣體肥料,可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
(4)溫室效應(yīng):①大氣中的二氧化碳能像溫室的玻璃或塑料薄膜那樣,使地面吸收太陽光的熱量不易散失,從而使全球變暖,這種現(xiàn)象叫“溫室效應(yīng)”。 ②導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體主要是二氧化碳,其余的還有臭氧、甲烷、氟氯代烷等。③溫室效應(yīng)會(huì)使兩極冰川融化,海平面上升,淹沒部分沿海城市,會(huì)使土地沙漠化加快,農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。④防止溫室效應(yīng)的措施有:減少使用煤、石油、天然氣等化石燃料;更多地利用太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源;大力植樹造林,嚴(yán)禁亂砍濫伐。
9、一氧化碳的性質(zhì)及用途:
(1)物理性質(zhì):通常情況下,是一種無色無味的氣體,難溶于水,密度比空氣略小。
(2)化學(xué)性質(zhì):一氧化碳具有可燃性,點(diǎn)燃后與氧發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳;一氧化碳具有毒性,煤氣中毒就是一氧化碳引起的;吸煙有害健康,也由于一氧化碳有毒;一氧化碳具有還原性。(3)用途:①用作氣體燃料;②冶煉金屬。