九年级化学第七章 碳人教四年制版知识精讲

用心 爱心 专心 九年级化学九年级化学第七章第七章 碳碳人教四年制版人教四年制版 同步教育信息同步教育信息 一 本周教学内容 第七章 碳 1 4 碳的几种单质 碳及二氧化碳的化学性质 二氧化碳的实验室制法 二 重点 难点 1 重点 1 金刚石 石墨等碳单质及木炭等无定形碳的主要物理性质与用途 2 碳单质的化学性质 3 二氧化碳的化学性质及制法 2 难点 对同素异形体概念的理解 三 知识要点 1 碳的几种单质 1 金刚石和石墨 金刚石石墨 外观 无色透明 正八面体形状的固 体 深灰色 有金属光泽 细鳞片状的固 体 光泽加工琢磨后有夺目光泽有金属光泽 硬度天然存在的最硬的物质软 滑 最软的矿物之一 熔点很高 3550 高 耐高温 导电导热 性 不导电 导热导电 导热性良好 用途钻石 玻璃刀 钻头润滑剂 铅笔芯 电极 组成都是由碳元素组成的单质 金刚石 石墨由于原子排列不同 所以物理性质差异较大 由此说明 一种元素可以形成多种不同的单质 由同种元素组成的纯净物才叫单质 因此目前已经发现 112 种元素 而已发现的单质要多于 112 种 多种单质可能由同种元素组成 如 红磷和白磷 O2和 O3 金刚石和石墨 它 们互称为同素异形体 2 无定形碳 木炭 焦炭 活性炭 炭黑是碳元素形成的单质 它们是由石墨的微小晶体和少量杂 质构成的 因为含有少量杂质 所以它们没有固定的几何形状 所以叫无定形碳 同时在 用心 爱心 专心 这里用 炭 而无 石 字旁 木炭活性炭焦炭炭黑 色态灰黑色 疏 松 多孔固体 灰黑色多孔颗 粒状固体 浅灰色多孔固体黑色粉末 制法木材隔绝空 气加热 木炭在高温下 用水蒸气处理 烟煤隔绝空气加 强热 含碳物质不完 全燃烧 用途作燃料 冶 炼金属 制 黑火药 作 吸附剂 净化多种气体 和液体 作防 毒面具 冶炼生铁 制造油墨 油 漆 颜料 作 橡胶制品的填 料 注 注 木炭和活性炭的吸附性是将被吸附物 有色液体 气体 有毒气体等 吸在表面 细管道内 这个性质是物理性质 3 其它的碳单质 近年来 科学家们发现 除金刚石 石墨以外 还有一些新的 以单质形式存在的碳 如 C60 如图 就是由 60 个碳原子形成的形状似足球的碳分子 因此又称足球烯 C60 是单纯由碳原子结合成的稳定分子 它具有 60 个顶点 20 个正六边形 12 个正五边形 共 32 个面 此外还有其它一些碳单质如 C70等 2 碳的化学性质 C 常温下碳的化学性质不活泼 碳受日光照射或跟空气 水分接触 都不容易起变化 但随着温度的升高 碳的活动性大大增强 在高温或点燃条件下能跟多种物质发生化学反 应 1 碳与氧气的反应 可燃性 在氧气中 C O2CO2 氧气充足 发生充分燃烧 点燃 2C O22CO 氧气不足 发生不充分燃烧 点燃 实际反应中 二者往往同时发生 注 注 碳在氧气中燃烧的现象 剧烈燃烧 发出白光 放出热量 生成使澄清石灰水变浑 浊的气体 一般情况下 如果没有特别说明是碳的不完全燃烧 都是指碳与氧气生成 CO2的 反应 2 碳与氧化物的反应 还原性 a 还原金属氧化物 2CuO C2Cu CO2 高温 现象 黑色粉末逐渐变成光亮的红色 并生成使澄清石灰水变浑浊的气体 b 还原非金属氧化物 CO2 C2CO 高温 用心 爱心 专心 现象 炭粉不断减少 该反应为吸热反应 注 注 在现有的学习水平上 可简记 碳还原金属氧化物一般生成 CO2 碳还原非金属氧 化物一般生成 CO 反应条件均为高温 碳和氢气一样 在与氧化物反应时 可以夺取氧化物中的氧表现出还原性 3 H2和 C 化学性质及用途的比较 碳氢气 常温时稳定 埋木桩 写字画 稳定 保护气 与氧气 C O2CO2 点燃 可作燃料 2C O22CO 点燃 2H2 O22 H2O 点燃 点燃时需验纯 作高能燃料 与氧化物 2CuO C2Cu CO2 高温 CO2 C2CO 用于冶金工业 高温 CuO H2Cu H2O 冶金 制高纯度金属等 4 碳单质及其化合物间的相互转化 在烧得很旺的煤炉里 添上大量新煤后 温度会明显降低 同时会有煤气 主要成分 是 CO 产生 这是由于在煤炉里发生 下层 C O2CO2 放热 点燃 中层 CO2 C2CO 吸热 高温 上层 2CO O22CO2 放热 点燃 5 二氧化碳的性质 制法和用途 2 CO 1 主要物理性质 通常状况下 a 无色 无味的气体 b 比空气重 c 能溶于水 d 有三态变化 气体 加压 降温 液体 再减压 升温减压 升温 再加压 降温 固体 干冰 无色 无味 无色 雪状 用心 爱心 专心 1 大气压 升华C 5 78 2 化学性质 a 一般情况下 不支持燃烧 不能燃烧 且不助呼吸 b 跟水反应 H2O CO2 H2CO3 弱酸 不稳定 H2CO3 H2O CO2 因此 CO2能使紫色石蕊试液变红 稍加热则又由红色变成紫色 注 注 CO2能溶于水与 CO2能与水反应 这两者之间有着本质的区别 前者属于物理变 化 后者属于化学变化 c 跟碱液反应 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O CO2通入澄清石灰水后可使其变浑浊 实验室用此法鉴别 CO2的存在 其它 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O d 氧化性 CO2 C2CO 高温 3 制法 a 工业制法 高温煅烧石灰石 CaCO3CaO CO2 高温 b 实验室制法 药品 大理石 或石灰石 和稀盐酸 可用稀硝酸代替稀盐酸 反应原理 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 实验室制备二氧化碳为什么常用大理石和稀盐酸 在众多碳酸盐中只有大理石 石灰石在天然矿物中广泛存在且价格低 如装饰墙体 或地面的大理石 铺路的小石块 它们的主要成分都是碳酸钙 且反应速率适中 碳酸钠 Na2CO3 碳酸钾 K2CO3 和稀盐酸反应时速率太快 适于灭火器的反 应原理 而在实验室不利于收集二氧化碳 也容易发生事故 所以实验室制备二氧化碳常 用大理石和稀盐酸做原料 浓 稀硫酸也不能选用 因为碳酸钙和硫酸反应时 生成硫酸钙是一种细小粘性物 质 在碳酸钙的表面形成一层致密的粘膜而使碳酸钙和硫酸中的氢离子与硫酸根离子无法 接触 阻断了反应的进行 即使生成微量的二氧化碳也都溶于水 因为二氧化碳与水溶解 的体积比为 1 1 超过此体积比的二氧化碳才能收集到 也就是若用硫酸 一是生成硫酸钙 阻止反应进行 二是收集不到二氧化碳 若用浓盐酸能制备和收集到二氧化碳 但收集的二氧化碳中混入大量氯化氢气体 混有杂质无法使用 又因为浓盐酸有挥发性 浓硝酸 稀硝酸都有挥发性也不宜选用 综上所述 实验室制备二氧化碳常选用大理石 石灰石和稀盐酸为宜 装置 同氢气一样 制取二氧化碳可以使用启普发生器 也可使用简易装置 如图 反应容器还可选用 大试管 锥形瓶 平底烧瓶 操作步骤 同氢气 收集方法 向上排空气法 用心 爱心 专心 验满 燃着木条放在瓶口 若木条熄灭 则示已满 4 用途 a 灭火剂 b 致冷剂 c 人工降雨 d 化工原料等 典型例题典型例题 例 1 下列物质属于纯净物的是 A 金刚石 石墨的混合物 B 冰 水混合物 C 无定形碳 D 加热高锰酸钾后的剩余物 解析 解析 本题进一步深化了物质的分类 A 金刚石和石墨都是自然界存在的碳的单质 但是它们是两种不同的物质 虽然他们 的组成元素都是碳 但是同一种元素可以组成物理性质不同的多种单质 也就是说同一种 元素组成物质时 由于原子的排列方式不同 或者构成分子的原子数目不同时 可以形成 不同的单质 所以同种元素组成的物质不一定是纯净物 可能是几种单质的混合物 所以 金刚石和石墨的混合物不属于纯净物 B 冰是水的固体形式 是同种物质 所以冰和水的混合物是纯净物 C 无定形碳包括木炭 焦炭 活性炭和炭黑 这些都是人工制造的产物 它们都是石 墨的微小晶体和少量杂质构成的 所以燃烧后会留下少量的灰分 严格地说他们也不是纯 净物 D 高锰酸钾是纯净物 但高锰酸钾受热后生成的是锰酸钾 二氧化锰和氧气 氧气 跑了 剩余的固体是锰酸钾和二氧化锰即是混和物 答案 答案 B 例 2 下列变化属于化学变化的是 A 干冰在空气中逐渐消失 B 活性炭吸附有毒气体 C 二氧化碳通入水中 D 金刚石切割玻璃 解析 解析 化学变化的实质是有新物质生成 干冰在空气中逐渐消失 只是状态的改变 是一种升华现象 属于物理变化 活性炭是利用其多孔性能吸附有毒气体 二氧化碳可与 水发生反应生成碳酸 金刚石切割玻璃是利用金刚石的硬度使玻璃发生形状的改变 属于 物理变化 答案 答案 C 例 3 由碳 氧两种元素组成的气体中 碳与氧的质量比为 3 5 则该气体可能是 A 由 CO 或 CO2单独组成的纯净物 B 由 CO 和 CO2共同组成的混合物 C 由 CO 和 O2共同组成的混合物 D 由 CO2和 O2共同组成的混合物 解析 解析 由碳 氧元素组成的纯净物有 CO 和 CO2 CO 中碳 氧元素质量比是 3 4 CO2中碳 氧元素质量比为 3 8 因此不可能是 CO 或 CO2中的一种组成 A 错误 选项 B CO 与 CO2组成的混合气体 碳 氧元素质量比肯定小于 3 4 而大于 3 8 有可能是 3 5 正确 选项 C CO 与 O2的混合物 碳 氧元素质量比小于 3 4 而大于 0 有可能是 3 5 正确 选项 D 碳 氧元素质量比会小于 3 8 不可能是 3 5 错误 答案 答案 BC 用心 爱心 专心 例 4 下列说法中正确的是 A 埋在地下的一段木桩 常常要使表面烧焦这样做的原因是因为烧黑以后不怕虫 B 在木炭粉和氧化铜混和加强热的反应中只产生有毒气体 C 碳和氧气反应生成二氧化碳 这是吸热反应 D 在 CO2 C2CO 的反应中 碳是还原剂 CO 是还原产物 高温 E 在氧气充足的情况下 碳和氧气反应生成二氧化碳 F 氧化铜由黑色变成红色一定是被还原了 解析 解析 要正确答此题 就要熟练地掌握碳单质及相关物质的化学性质 并能正确分析 所给题目的内涵 A 错 因为烧焦木桩表面不是因为怕不怕虫 而是因为碳在常温比较稳定 变黑是被 炭化得结果 这样可以保存多年而不腐烂 B 错 木炭粉和氧化铜混合加热生成的气体主要是二氧化碳 而不是有毒的一氧化碳 所以可以为人类造福 C 错 C O2CO2 这个反应是放热而不是吸热 因为碳燃烧时会放出大量得热 点燃 所以可以为人类造福 D 错 这个反应中 C 是还原剂 CO2是氧化剂 C 被氧化一氧化碳 CO2被还原成一 氧化碳 所以一氧化碳既是还原产物也是氧化产物 E 正确 F 正确 氧化铜由黑色变成红色说明氧化铜失去了氧 变成了单质铜 而含氧化合物 中的氧被夺去发生的反应是还原反应 氧化铜被还原了 例 5 实验室制取二氧化碳气体时 若反应物之一是浓盐酸 那么把制得的 CO2气体通入 澄清的石灰水中 可能会出现什么现象 为什么 如要避免该现象的发生可采取什么措施 解析 解析 关于实验室制取 CO2气体 有很多题目是围绕着其制取原理 反应装置 收集 方法 药品选择等展开的 对此同学们要有明确的认识 该题的关键是浓盐酸具有挥发性 及盐酸能与碳酸钙反应 即实验室制二氧化碳的反应原理 答案 答案 看不到澄清的石灰水变浑浊的现象 因为浓盐酸具有挥发性 使制得的二氧化 碳气体中混有较多的氯化氢气体 通入澄清石灰水中 氯化氢气体溶于水 则发生如下的 反应 OHCaCOOHCaCO 2322 OHCOCaClHClCaCO 2223 2 所以 看不到澄清的石灰水变浑浊的现象 若要避免该现象的发生 可将制得的二氧化碳气体 含有氯化氢气体 先通过碳酸氢 钠溶液即可 因为 NaHCO3 HCl NaCl CO2 H2O 可除去氯化氢气体而得到较纯的二氧 化碳气体 模拟试题模拟试题 一 选择题 每小题有 1 2 个正确答案 将正确答案填在题后的括号里 1 下列性质中 属于物理性质的是 A 氧化性 B 还原性 C 可燃性 D 吸附性 2 下列物质中属于能导电的非金属单质是 A 汞 B 金刚石 C 石墨 D 铜 用心 爱心 专心 3 除去电冰箱中的异味 除去糖浆里的色素 最好选用 A 石墨 B 焦炭 C 活性炭 D 炭黑 4 木炭的下列性质中不属于化学性质的是 A 可以燃烧 B 可以吸附食物中的一些色素 C 高温下可以还原氧化铜 D 加热条件下夺取二氧化碳中的部分氧 5 在碳还原氧化铜的反应里叙述错误的是 高温 CCuO2 2 2COCu A 氧化铜是氧化剂 碳是还原剂 B 氧化铜发生氧化反应 C 碳发生氧化反应 D 是氧化 还原反应 又属于置换反应类型 6 试管中盛有黑色粉末 加热后变为红色固体 同时生成无色气体 它可使澄清的石灰 水变浑浊 这黑色粉末是 A CuO B Fe3O4 C C CuO C D Fe2O3 C 7 CO2 在水中的溶解性是 A 难溶于水 B 能溶于水 C 微溶于水 D 易溶于水 8 下列操作中只发生物理变化的是 A 将 CO2通入水中 B 将 CO2 通入澄清石灰水中 C 将 CO2倾倒入放着燃着蜡烛的烧杯中 D 将 CO2加压降温压缩成干冰 9 二氧化碳的水溶液 能使紫色石蕊液变成 A 红色 B 紫色 C 蓝色 D 无色 10 实验室制二氧化碳 最好选用 A 石灰石和稀硫酸 B 锌和稀硫酸 C 大理石和稀盐酸