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第十五讲碳和碳的氧化物

教学目标

熟练掌握碳单质的性质和用途。

熟练掌握碳单质的化学性质，碳单质的可燃性及其复原性。

理解并掌握二氧化碳对环境的影响，特别是温室效应，并掌握一氧化碳的毒性和复原性。

重点、难点

碳单质的化学性质〔可燃性和复原性〕

二氧化碳的化学性质〔与水、与碱的反响等〕.

一氧化碳的化学性质〔复原性〕

考点及考试要求

结合生活实际及高科技应用来考察碳单质的性能与用途

将二氧化碳的性质与用途结合起来考查，表达性质决定用途

以温室效应为背景，结合二氧化碳的性质来考查。

一氧化碳的毒性及复原性。

教学内容

知识梳理：

一、碳的性质

1、碳的几种单质：金刚石、石墨、C60

同一元素可以组成不同的物质，由下表可知物质的组成和结构决定物质的性质，物理性质有很大差异的原因在于碳的排列方式不同。

金刚石

石墨

C60

外观

无色透明、正八面体形状的晶体，加工琢磨后有夺目的光泽

深灰色鳞片状固体，有金属光泽

形式足球，有金属光泽的固体，其微晶粉末曾黄色

导电性

无

良好

常态下不导电

硬度

最硬

较软

质脆

用途

钻探机钻头、刻刀、装饰品等

电极、铅笔芯、润滑剂等

科学材料，超导体

几种无定形碳的比拟

色态

制法

用途

木炭

炭黑色多孔固体

木材隔绝空气加强热

作燃料、冶炼金属、制黑火药

焦炭

浅灰色多孔固体

烟煤隔绝空气加强热

冶炼生铁

活性炭

黑色粉末或颗粒

木炭在高温下用水蒸气处理

净化多种气体和液体，作防毒面具

炭黑

黑色粉末

含碳物质不完全燃烧

制造油墨油漆颜料及橡胶制品的填料

2、碳的化学性质

碳元素组成的单质物理性质不同，但化学性质却根本相同。分析碳原子的结构发现，其最外层电子数为4，既不易失去电子，又不易得到电子，所以常温先碳的化学性质比拟稳定，但在点燃的条件下，碳容易燃烧，在高温的条件下，碳与金属氧化物反响。碳的化学性质总结如下：

常温下，碳的稳定性强

在高温下，碳的性质很活泼

可燃性

碳跟氧气的反响有两种情况：点燃

点燃充分燃烧〔氧气充足〕生成CO2：C+O2=CO2

点燃

不充分燃烧〔氧气不充足〕生成CO：2C+O2======2CO

复原性

高温碳单质在高温时具有复原性，它能夺取某些金属氧化物〔如ZnO,Fe2O3，Fe3O4,CuO等〕中的氧，使金属氧化物复原，故焦炭可用于冶金行业。如：

高温

C+2CuO======2Cu+CO2(置换反响)

现象：黑色的CuO粉末逐渐变成红色的Cu，生成的气体可使澄清的石灰水变浑浊。

二碳的氧化物

二氧化碳

1二氧化碳的性质

〔1〕物理性质

1二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气的密度大。因此，可以像倾倒液体一样，把二氧化碳从一个容器倾倒到另一个容器里。

2二氧化碳可溶于水，通常情况下，1体积的水能溶解1体积的二氧化碳，增加压强还会溶解更多。

3二氧化碳的固体成为干冰，能从固态直接转化为气体，同时吸收大量的热，因此可用作制冷剂。

〔2〕化学性质

1在一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧，且密度比空气大，所以可用二氧化碳灭火。

点燃注：二氧化碳不能支持燃烧是指不能支持普通燃料或可燃性物质的燃烧。有些较活泼的金属〔例如镁条〕点燃后放入二氧化碳里能够继续燃烧：2Mg+CO2===2MgO+C。因此我们所说的二氧化碳不能支持燃烧是有条件的。

点燃

2二氧化碳可与水发生反响，生成碳酸：CO2+H2O=H2CO3(碳酸)。碳酸是一种弱酸，有酸性，能使紫色石蕊溶液变红。所以将二氧化碳通入紫色的石蕊溶液中，二氧化碳先溶于水，其中一局部与水发生反响生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液变红色。碳酸不稳定，受热或静置会发生分解反响，生成二氧化碳和水：H2CO3=H2O+CO2

注：实验证明，二氧化碳气体接触固体石蕊不能使之变红，只有通入石蕊溶液中才能使之变红。这说明显酸性的不是二氧化碳，而是碳酸。这一点在描述反响实质的时候一定要说明。

3二氧化碳能与碱发生反响，生成碳酸盐和水。如二氧化碳与澄清的石灰水反响，生成白色的难溶于水的固体碳酸钙和水:CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。现象为出现白色浑浊，既产生白色沉淀。因此常用来检验二氧化碳气体或除去某混合气体中含有二氧化碳的气体。实验室也常用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳气体：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

2)二氧化碳的用途

二氧化碳可以用来灭火，制造纯碱、尿素、汽水等，干冰还可以用作制冷剂。

3〕二氧化碳对环境的影响

由于煤、石油等燃料的使用，空气中的二氧化碳的含量不断增加，从而产生温室效应。这使得全球气候变暖，土地沙漠化，两极冰川融化等；可采取的措施是植树造林，禁止乱砍滥伐，减少化石燃料的燃烧。更多的