碳及其氧化物性质和用途

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一、金刚石、石墨和C.碳的单质碳的单质有金刚石、石墨和C60等，其中金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是天然存在的最软的矿物之一。金刚石和石墨的物理性质存在差异是因为碳原子的排列方式不同。木炭和活性炭都具有吸附性，是因为它们具有疏松多孔的结构。一个C60分子是由60个碳原子构成的，它形似足球，被广泛应用于超导方面的研究。2.碳的物理性质吸附性：由于木炭、活性炭的结构疏松多孔，因此它们具有吸附性。利用这种性质可以吸附气体或溶液中的一些物质，可用作吸附剂。如：木炭用来吸附一些食品和工业产品里的色素和有异味的物质；活性炭用在防毒面具中吸附毒气。Note：1.木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。吸附过程发生的是物理变化。2.“碳”与“炭”的区别：“碳”是元素名称，指元素，“炭”是由碳元素组成的部分单质。如：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。3.碳的化学性质(1)碳的稳定性光照射或跟空气、水分接触，都不容易发生变化。如：我国古代用墨汁书写、绘画，可保持几百年而不褪色(2)可燃性碳在氧气中充分燃烧放热反应碳在氧气中不充分燃烧(3)还原性碳在高温条件下还原黑色粉末CuO使其变红

金属冶炼

工业制水煤气

碳在常温下不活泼，但在高温下很活泼，不仅可与氧气反应，还能与金属氧化物反应，甚至还跟H2O/CO2这些很弱的的氧化剂反应，所以工业上常用碳冶炼金属，生产氢气和一氧化碳。4.氧化还原反应物质与氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应。在反应中供给氧的物质叫氧化剂，夺得氧的物质叫还原剂。在反应中，物质供给氧的性质叫氧化性，物质夺得氧的性质叫还原性。eg:木炭和氧气质量比的取值范围影响燃烧产物的种类，见下面数轴一目了然：现在一个密闭的的容器中放有6g炭粉和10g氧气，用电火花引燃，使两者进行充分反应，则生成的物质是(C)A.COB.CO2C.CO和CO2二、碳的氧化物1.CO的理化性质及用途A.物理性质：无色无味，密度比空气略小，难溶于水B.化学性质：可燃性，还原性，剧毒可燃性：CO燃烧呈蓝色火焰，燃烧放出大量热，是水煤气的主要成份还原性：CO在加热条件下能将金属氧化物还原为金属单质，是冶炼金属的原料C.CO用途CO具有可燃性，常用作气体燃料；CO具有还原性，可用于金属冶炼；CO具有毒性(极易与血液中的血红蛋白结合，使生物体缺氧，严重时危及生命)，冬天用煤炉取暖时，一定要注意室内通风，防治CO中毒2.CO2性质A.物理性质

物质

颜色、气味、状态

密度(与空气比较)

溶解性

CO2

通常状态下，是无色、无味的气体，固态CO2叫做干冰

比空气大

能溶于水

B.化学性质①既不燃烧，也不支持燃烧现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭结论：CO2不然烧也不支持燃烧；且密度比空气大②与水反应二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变成红色碳酸很不稳定，容易分解生成CO2和H2O③与碱反应A.与澄清石灰水反应现象：澄清石灰水变浑浊化学方程式：应用：实验室常用该反应检验CO2气体B.与氢氧化钠溶液反应化学方程式：应用：实验室常用氢氧化钠溶液吸收剩余的CO23.CO2制备A.工业制法：高温煅烧石灰石B实验室制法①药品选择：大理石或石灰石与稀盐酸②实验原理：③发生装置：

发生装置

装置特点

安装简单

便于添加液体

可以控制反应速率

可随时控制反应的发生和停止

Note:a.不可用硫酸代替盐酸，因为生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在碳酸钙的表面，会阻止碳酸钙与硫酸接触，使反应难以继续进行。b.不可用碳酸钾、碳酸钠代替石灰石或大理石，因为碳酸钾、碳酸钠是粉末状固体，与稀盐酸反应速率太快，不利于反应的控制和气体的收集c.不可用浓盐酸，因为浓盐酸挥发出的氯化氢气体使二氧化碳不纯，且影响二氧化碳的性质检验④收集装置

收集装置

用向上排空气法收集的原因:二氧化碳密度比空气大且能溶于水

Note：

实验室制取二氧化碳时长颈漏斗末端须伸入液面以下，目的是防止生成的气体从长颈漏斗中逸出

⑤实验顺序：连接仪器?检查装置气密性?装入药品(先加固体，后通过长颈漏斗或分液漏斗加入液体)?收集?验满

⑥CO2的检验与验满

验满方法

应燃着的木条靠近集气瓶口，若木条立即熄灭，证明气体已集满

检验方法

把生成的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明生成的气体为CO2

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