第6单元碳和碳的氧化物
金刚石、石墨和C60
一、“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
二、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。
三、金刚石、石墨的物理性质和用途
⏹金刚石是天然存在的最硬的物质。
⏹无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
⏹木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。活性炭的吸附性更强。
四、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
五、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
六、碳的化学性质
⏹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
⏹在常温下，碳的化学性质不活泼。
⏹碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧）2C+O22CO（不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
⏹碳具有还原性：
C+2CuO2Cu+CO2↑
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于冶金工业。
七、还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。
二氧化碳制取的研究
一、实验室制取二氧化碳
⏹原料：大理石或石灰石、稀盐酸。
◆不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。
◆不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。
◆不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。
⏹反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
⏹发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）
⏹收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）
⏹检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。
⏹验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。
⏹检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。
⏹净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。
⏹注意事项见第二单元。
二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑
第三节一氧化碳和二氧化碳
一、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：
⏹无色无味，常温常压下为气体。
⏹一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。
【实验操作】如右图（1），将CO2气体慢慢倒入杯中。
【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。
【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，
然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。
【实验结论】①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；
②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。
⏹二氧化碳能溶于水。
【实验操作】如右上图（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。
【实验现象】瓶体变瘪。
【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。
【实验结论】二氧化碳能溶于水。
二、二氧化碳的化学性质
⏹一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。
⏹二氧化碳不能供给呼吸。（注意：二氧化碳没有毒性）
⏹二氧化碳能与水反应生成碳酸。
CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2↑
⏹二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
⏹二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：CO2+C2CO
该反应是吸热反应。该反应既是化合反应，又是氧化还原反应（CO2是氧化剂，C是还原剂）。
该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。
三、二氧化碳的用途
⏹灭火（既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质）
原因：①二氧化碳的密度比空气大；②一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。
灭火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
⏹干冰（固体二氧化碳）：干冰升华吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨、制冷剂。
⏹光合作用：作气体肥料，可以提高农作物的产量。
四、二氧化碳对环境的影响：造成温室效应
【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。
五、一氧化碳的物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。
一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。
六、一氧化碳的化学性质
⏹一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2
【燃烧的现象】①发出蓝色火焰；②放热；③生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
煤炉从上至下，常发生的三个反应：2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2
⏹一氧化碳具有毒性。
原因：一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
正常的血液呈深红色，当通入一氧化碳后，血液由深红色变成浅红色。
⏹一氧化碳具有还原性。
七、一氧化碳的用途：
⏹可燃性：作气体燃料（2CO+O22CO2）。
⏹还原性：冶炼金属（3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2）。
⏹碳。
⏹一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥下的酒精灯要换成酒精喷灯）
【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。
⏹水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：C+H2OCO+H2
⏹在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：
H2+CuOCu+H2O 和 CO+CuOCu+CO2
八、三大还原剂：H2、C、CO——共同性质：可燃性、还原性。
九、三大可燃性气体及燃烧时的火焰颜色：H2（淡蓝色）、CO（蓝色）、CH4（明亮的蓝）
一十、当碳与氧化剂不充分反应时，会生成一氧化碳。
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