初三化学讲学案碳和碳的化合物.doc

初三化学 第九讲 碳和碳的化合物 【知能梳理】1.金刚石、石墨和C60都是 组成的单质，它们的 性质有很大的差别，是因为 的排列方式不同。其中，金刚石和石墨都是由 构成的:在金刚石结构中，1个碳原子结合 个碳原子;在石墨片状结构中，1个碳原子结合 个碳原子， 个碳原子构成结构。C60是由 构成的，1个 由 个碳原子构成。 2.木炭、活性炭、焦炭、炭黑是由 的微小晶体和少量杂质构成的，均属混合物。没有固定的 ，所以称为无定形碳。3.木炭、活性炭因具有 的结构，表面积很大，所以能力很强，吸附是被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内)，这个过程是 变化。活性炭是木炭经过 处理得到的，它具有很大的表面积，因此活性炭的吸附能力比木炭强。木炭、活性炭的吸附性属于 性质。4.碳”和“炭”的区别:“碳”是指 ，在描述物质组成时用“碳”，如二氧化碳，“炭”是指 5.结构组成、性质、用途。 (1)O2和O3 相同， 不同，O2比O3稳定性差，氧化性强，用作消毒剂。 (2)H2O和H2O2组成元素相同，分子结构不同，H2 O2比H2O稳定性 ，氧化性 ，用作消毒剂。 (3)白磷和红磷组成元素相同，分子结构不同，白磷比红磷着火点 ，红磷是安全火柴的材料。(着火点:达到燃烧所需的最低温度) (4)金刚石、石墨相同 ， 不同，金刚石坚硬，石墨软滑、有导电性。金刚石常用作钻头、玻璃刀，石墨常用作电极。【考点精讲】考点一 碳单质的性质及用途 例题1 下图是金刚石、石墨、C6。的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是 A.构成它们的原子大小不同 B.构成它们的原子数目不同 C.金刚石、石墨、C6。由不同种原子构成 D.金刚石、石墨、Cp。里碳原子的排列不同 差异的原因是碳原子的排列不同造成的，而化学性质相似的原因是都是由碳元素组成的。 例题2 为了探究不同物质、时间、数量等因素对吸附作用的影响，某校化学探究小组的同学设计了“木炭和活性炭吸附性的对比研究”实验。请你根据下列实验现象回答有关问题: 【实验探究过程】 实验一:用量筒量取l0mL红糖溶液注人烧杯中，加人5g活性炭，充分搅拌静置5min，过滤，得滤液。另取l0mL红糖溶液加人l0g活性炭，充分搅拌静置5min，过滤，得滤液。 实验二:用量筒量取10 mL红糖溶液注人烧杯中，加人5g木炭，充分搅拌静置5min，过滤，得滤液。另取l0mL红糖溶液加人5g木炭，充分搅拌静置l0min，过滤，得滤液。 【有关现象】 (1)四种滤液都比原红糖溶液的颜色浅; (2)滤液比滤液的颜色浅; (3)滤液比滤液的颜色浅; (4)滤液比滤液的颜色浅; 从上述实验探究过程和有关现象中，你能得到哪些结论? 答题点拨 从两个探究实验中可看出，实验的目的是“主究不同物质、时间、数量等因素对吸附作用的影响”。实验-和实验二分别选取活性炭和木炭，和在吸附剂的数量上作对比，和在时间上作比较。 由现象(1)可得:木炭和活性炭都具有吸附性由现象(2)可得:吸附的效果与吸附剂的用量有关，用量走大，吸附效果越好;由现象(3)可得:吸附的效果与吸附的日间长短有关，时间越长，吸附效果越好;由现象(4)可得:吸肠的效果与吸附剂本身的性质有关，吸附剂不同，吸附效果不同。 【变式训练】 1. 纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米(lnm=10-9m)的空心管。下列说法中错误的是( )。 A.碳纳米管是一种新型化合物材料 B.碳纳米管材料具有管道多、表面积大、吸附能力强的性质 C.碳纳米管因吸附能力强，可用于储氢 D.碳纳米管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 2.金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是( )。 A.都是黑色固体 B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳 C.碳原子的排列方式相同 D一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化3.(1)如图6-1-2所示，先在a、c两支相同的大试管中充满红棕色的NO2气体，然后分别向a、c试管中加人质量相等的足量的石墨和活性炭并塞紧胶塞，经过一段时间后，打开弹簧夹，所观察到的现象是（）A. c试管中的颜色消失，水往c试管流，a试管无变化B. B. a试管中的颜色消失，水往a试管流，c试管无变化C. C. a,c两支试管中的颜色都消失，水往两支试管中流D. D. a,c两支试管都无明显变化 考点二 碳的化学性质 知能清单 1.根据常温下单质碳的稳定性，单质碳有很多应用。例如我国古代用 书写、绘制字画，可保存几百年而不褪色;我们填写的档案资料均要求用 书写。 2.木炭和木片不同的燃烧现象。 木炭:不易点燃，在空气中燃烧发出，无(火焰); 木片:易点燃，燃烧时有 ，冒 。 木炭是由 ，而木片主要由纤维素组成，其组成元素有C、H、O等。3. (1)木炭还原Cu0的实验中:首先要;试管口略向 倾斜;CuO粉末和木炭粉要均匀混合，为提高温度，可在酒精灯灯芯外加上 (2)木炭还原Cu0的产物:实际反应过程中有CO和CO，生成;若Cu0还原不完全，可生成 。 4.C与CO2的反应，验证了碳的 ，同时也证明二氧化碳具有 。 规律总结 1.稳定性:碳在常温下性质稳定。 原因:原子结构示意图为 ，最外层电子数为4，既不容易得电子，也不容易失电子，所以碳在常温下性质稳定，但随温度的升高，碳的活性增强，在点燃、加热、高温等条件下，碳能跟很多物质起反应。 2.可燃性:在点燃或加热条件下碳能与氧气发生化学反应。 可燃性 C+O2CO2 充分燃烧 2C+O22CO 不充分燃烧 3.还原性:在高温条件下碳可与某些氧化物反应，即它夺取氧化物中的氧生成碳的氧化物。 (1)碳还原某些金属氧化物 高温下碳与氧化铜的反应:C+2CuO2Cu+CO2 现象:黑色固体变成红色固体，生成可使澄清石灰水变浑浊的气体。 工业上，可用焦炭和铁的氧化物反应来冶炼金属铁:Fe3O4+4CO3Fe+4CO2(2)碳还原某些非金属氧化物如碳与二氧化碳的反应:CO2+C2CO 现象:黑色粉末红热，并逐渐减少，吸收热量。 考题3 山西是全国煤炭大省。在煤炉里，煤燃烧时由下至上会发生一系列化学反应。如图所示中A、B、C处分别发生不同的化学反应，请依次写出它们的化学反应方程式: A处 B处 C处 考题4如图6-1-4所示是木炭还原氧化铜的实验装置示意图。在实验前后对两个试管里的物质进行了称量，并检查了装置的气密性，肯定不漏气。某次实验数据记录如下:反应前反应后质量差(试管十固体混合物)的质量69. 8g 65. 4gm1(试管十石灰水)的质量118. 8g 122. 6gm2 (1)m1与m2的关系在理论上应该是:m1 m2 (填“”、“，关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a,COZ被活性炭完全吸附时，看到的现象是:气囊 ，澄清的石灰水 ;若活性炭不吸附COZ，看到的现象是 （2）若气囊中所充为O,.用上述装置验证O:是否被吸附的操作方法、现象和结论是 。 (8分)现有甲、乙两种黑色粉末，在一定条件下发生一系列的反应.如图6-1-11所示。 (1)写出混合物粉末中.甲、乙的化学式:甲 乙 (2)写出下列两步转化的化学方程式:甲+乙 A + B; A十甲 C 6. (16分)李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，反应的化学方程式为:C+2CuO2Cu+CO2 他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。 查阅资料:CO气体能使湿润的黄色氯化把试纸变蓝色。 实验验证: 装置如图: （1)点燃A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，该红色物质是 (2)装置B中的实验现象是 该反应的化学方程式是 （3)C装置中湿润的黄色氯化把试纸变蓝色，说明有 气体生成，证明李洋同学的判断是正确的。 实验反思: (4)李洋同学对CO产生的原因进行了分析: 原因一:木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应产生CO; 原因二:反应C+2CuO2Cu+CO2。中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了 CO;原因三： 。 请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理: 。 (5)在设计装置时还要考虑环保因素，因此要在装置C处 添加装置。 【中考真题】 1. 我国古代一些书法家、画家用墨(用炭黑等制成)书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳具有( )。 A.可燃性 B.还原性 c.在常温下，化学性质不活泼 D.吸附性 2.下列对一些事实的解释错误的是( ) 事实解释A书写档案规定必须使用碳素墨水碳的化学性质稳定B石墨能够做电池的电极材料石墨能够导电C焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来焦炭具有氧化性D制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖活性炭具有吸附性 3.图6-1-13是碳的几种单质的结构示意图，图中小圆圈均代表碳原子。 （1)在物质甲的结构中，每个碳原子最多连有 个碳原子。 （2)根据乙物质层与层之间能发生滑动，具有滑腻感的特点，写出它的一种用途 （3)图中物质丙的化学式为C60，已知硅的一种单质也有与物质丙相同的原子数和类似的结构，有科学家尝试把物质丙的一个分子放进硅的这种单质的一个分子中，反应形成一种新型分子，该分子的化学式为 。 4.某中学化学兴趣小组按照课本实验方法(如图甲)，做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。 【提出问题】暗红色的固体是什么?如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显? 【查阅资料】铜有十1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为一2,碳的化合价为+4或一4。 【猜想与假设】 （1)同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为 (2)同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。 【分析与交流】 (1)小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原因是 。 (2)小周建议用图中的乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是 (3)对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择 (填选项序号)的比例。A. 32:3 B.40:3 C.48：3你认为小施这样选择的理由是 。 【实验与结论】 同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检查了乙装置