碳和碳的化合物

碳和碳的化合物
教学内容：
碳和碳的化合物
教学目标：
认识常见的碳的单质，了解其用途
掌握二氧化碳的实验室制法
掌握二氧化碳和一氧化碳的主要物理性质和化学性质
学会运用观察、实验等方法获取信息，能用文字、图标和化学语言表述有关信息，及对获取信息进行加工。
教学重难点：
二氧化碳的实验室制法以及二氧化碳与一氧化碳物理性质与化学性质的差别
教学过程：
知识点：碳的单质
常见的碳单质有__________、______________、____________、________________、___________________。
碳单质性质存在差异的原因是：碳原子的_____________________________。如金刚石是四面体结构，石墨是六边形结构等。
石墨与金刚石性质与用途比较
金刚石 石墨
外观 无色透明、正八面体形状 深灰色、有金属光泽、细鳞片状
硬度 天然物质中嘴硬 最软的矿物之一
导电性 无 优良
熔点 很高 很高
主要用途 钻石、玻璃刀、钻头 铅笔芯、做电极、电刷、高温润滑剂
木炭具有____________________的结构，具有________________能力，能吸附_______________和_________________的物质。活性炭的吸附能力更强，常用于防毒面具、制糖工业脱色制白糖。
每个C60分子由60个碳原子构成，主要用于超导体材料领域。
知识点：碳的化学性质
_______________
常温下碳的化学性质__________________。如：古代用墨书写的字画保存至今不褪色，书写档案必须用碳素笔。
_______________
氧气充足时： 点燃
C + O2 === CO2
点燃
氧气不足时：C + O2 ======= 2CO
________________(以木炭还原氧化铜)
步骤：组装仪器、检查气密性、装药品、加热、 ( http: / / www.21cnjy.com )________________________________________________（防止试管冷却，石灰水倒吸入试管，炸裂试管）。
现象：__________________________________________________________________________
高温
化学方程式：C + 2CUO ==== 2CU + CO2 ↑
CO2 +Ca(OH)2 ===== CaCO3↓ + H2O
【友情提示】(1)将木炭粉与氧化铜粉末混合均与，调成糊状，涂于试管内壁晾干，效果更好。高温
(2)反 ( http: / / www.21cnjy.com )应中粉末变红不一定是生成了铜，有可能生成了________ __ 。C + 4CuO==== 2CU2O + CO2↑
(3)酒精灯加网罩，可使火焰更加集中，________________。 高温
(4)木炭不仅能与金属氧化物反应，也能与非金属氧化物反应，如：C + CO2 ===== 2CO
知识点：二氧化碳和一氧化碳
物理性质
颜 色 状 态 气 味 密 度 溶解性
CO2 无 气 无 1.977 能溶
CO 无 气 无 1.250 难溶
二氧化碳的化学性质
二氧化碳的化学性质
既不燃烧也不支持燃烧
蜡烛_______________一次熄灭，说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，
且密度比空气________。
【友情提示】做该实验，往烧杯内倾倒二氧化碳时，一定要沿烧杯内 壁从没有蜡烛的一侧缓缓倒入，不可直接倒在蜡烛上。
能与水反应
将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，试液变为红色，说明二氧化碳与水
反应生成了酸。
【友情提示】使紫色石蕊试液变红的是碳酸而不是二氧化碳
与澄清的石灰水反应
将二氧化碳通入澄清的石灰水，石灰水会变浑浊。
【友情提示】该反应常用于二氧化碳气体的鉴别。
一氧化碳的化学性质
_________________________________
纯净的CO在空气中能安静地燃烧，产生蓝色的火焰，并放出大量的热。
__________________________________
一氧化碳和木炭一样具有还原性，能将氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
一氧化碳和二氧化碳的用途
二氧化碳的用途
用于______________________________。（因为它不燃烧也不支持燃烧，密度比空气大）
________________________________。（固态二氧化碳叫做干冰，升华会吸收大量的热）
作_____________________________。（光合作用的原料之一）
___________________________。（制碱业）
一氧化碳的用途
作____________________________。（煤气的主要成分）
作冶金工业的_______________________，如炼铁。
知识点：对环境的影响
二氧化碳对环境的影响
大气中的二氧化碳会像温室的塑料薄 ( http: / / www.21cnjy.com )膜那样，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使地球变暖。能引起温室效应的气体除了二氧化碳，还有_________________________________等。
___________________：土地沙漠化、两级冰川融化，海平面上升，淹没部分岛屿和沿海城市。
___________________：减少使用煤、石油、等天然气化石燃料；更多的利用太阳能、风能、地热能等清洁能源；大力植树造林，禁止乱砍乱伐等。
一氧化碳对环境的影响
由于世界各国交通运输事业、工矿企业不断发展， ( http: / / www.21cnjy.com )煤和石油等燃料的消耗量持续增长，一氧化碳的排放量也随之增多。其中一半以上来自汽车废气。一些自然灾害，如火山爆发、深林火灾、款坑爆炸和地震等灾害事件，也会造成局部地区一氧化碳浓度的增高。吸烟也会造成一氧化碳污染危害。
知识点：制取二氧化碳
工业制法
高温煅烧石灰石，反应方程 ( http: / / www.21cnjy.com )式为：________________________________________________________________
实验室制法
化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
长颈漏斗下端管口应插入________________________，以防止气体从长颈漏斗逸出；
导气管应插到集气瓶____________________，便于排净瓶内空气；
导气管深入锥形瓶不可太长，_______________________________________________。
收集方法：________________________排空气法。
验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能___________________，则是二氧化碳。
验满方法：用一根燃着的小木条__________________________，木条熄灭，证明已集满。
课堂例题
例１　甲、乙、丙、丁是初 ( http: / / www.21cnjy.com )中化学常见的化合物，甲和乙中含有碳元素，丙能做干燥剂。它们之间有如右图所示的转化关系(部分物质和反应条件已略去)。则甲的化学式为 ；丙转化为丁的化学力。程式为 。
( http: / / www.21cnjy.com )
例２　某化学课外兴趣小组探究氢气还原氧化铜的反应，有如下实验装置：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）上述A装置可用于实验室制取氢气和 ( http: / / www.21cnjy.com )二氧化碳，请分别写出实验室制取氢气和二氧化碳的化学方程式 ； ；
上述可用于收集二氧化碳装置是 （用装置字母序号填空）。
（2）请你参与探究氢气还原氧化铜得到的红色固体的成分，完成下列各题：
已知信息：Ⅰ．氢气还原氧化铜除生成铜外 ( http: / / www.21cnjy.com )还可能生成氧化亚铜（Cu2O）；Ⅱ．Cu和Cu2O均为不溶于水的红色固体；Ⅲ．Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O
提出问题：红色固体含有什么物质？
①猜想假设：
假设一：红色固体只含Cu；假设二：红色固体只含Cu2O；
假设三： （请补充完成假设三）。
②实验探究：（填写表中空格）
实验操作 实验现象 实验结论
ａ．取少量红色固体加入到足量硫酸溶液中 无明显现象 假设　　　　成立
b．取少量红色固体加入到足量硫酸溶液中 　　　 假设二和假设三均成立
③数据处理：甲同学称取Wg红色固体 ( http: / / www.21cnjy.com )加入到足量硫酸溶液中使其充分反应后， （填操作名称）、洗涤、干燥，称量剩余红色固体质量为mg，通过计算，若m 　（选填＞、＜或＝），则假设二成立；若m __ （选填＞、＜或＝），则假设三成立。
④交流与反思：只要假设合理，实验方法正确，根据实验现象和数据就能得出结论。
例３　该小组设计了如下图所示的实验装置，既可用于制取气体，又可用于探究物质性质。
①当打开K1、关闭K2时，利用I、Ⅱ装置，可进行的实验是
(填字母)。
a．大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳
b．锌与稀硫酸反应制取氢气
②当打开K2、关闭K1时，可以利 ( http: / / www.21cnjy.com )用工、Ⅲ装置制得二氧化碳并验证其性质。实验室制取二氧化碳的化学方程式是 ；若要证明二氧化碳能与水发生反应，应向烧杯的水中加入 。
课后练习
《碳和碳的化合物》
1、在实验操作考查中，小明抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。下图是他的主要实验步骤，其中操作有误的是 （ ）
2、实验室制取二氧化碳可以选用的发生装置是 （ ）
A B C D
3、下列有关盛放某些气体的集气瓶，其摆放情况正确的是 （ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
４、下列装置用于实验室里CO2的制备、净化、检验，最后收集一瓶干燥的CO2。请回答下列问题：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验，记录如下：
组别 药品 实验现象
① 碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止
③ 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中
从制取和收集的角度分析，一般选择第 ( http: / / www.21cnjy.com ) （填序号）组药品，所发生反应的化学方程式为 。
（2）把C、D中的液体名称填入下表：
B（盐） C（碱） D（酸）
液体名称 碳酸氢钠溶液
（3）B中反应的化学方程式是 。
（4）C中反应的化学方程式是 。
（5）反应过程中将弹簧夹关闭，在A中看到的现象是 。
（6）E收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是 。
５、实验室通常不选用稀硫酸和石灰石反应 ( http: / / www.21cnjy.com )制取二氧化碳，因生成的微溶物硫酸钙会阻碍反应的进一步进行。某小组经研究，用图Ⅱ所示方法成功制得了大量CO2（反应物为稀硫酸和石灰石）。
①该方法中加热仪器名称是 ；
②推测：在硫酸溶液中加入氯化铵和对溶液加热，目的都是
③思考图Ⅱ方法，你认为相比用稀盐酸和石灰石反应，其改进的出发点是
对比两种方法，你认为要进行实验改进，关键是 。
６、某气体由H2、CO中的一种或两种组成，某化学兴趣小组对该气体的组成进行探究。
【提出问题】该气体由什么物质组成？
【提出假设】猜想Ⅰ：只有氢气；
猜想Ⅱ：只有一氧化碳；
猜想Ⅲ： ；
【提供信息】由H2、CO中的一种或两种组成的气体能在氧气中安静地燃烧。
【设计实验】将该气体在氧气中完全燃烧的产物依次通过装置A、B，根据装置A、B中物
质质量的变化情况来推测该气体的组成。
【现象与结论】
现象 结论
①. 装置A质量增加， 装置B质量无变化 猜想 成立
②. 装置A质量 ，装置B质量增加 猜想Ⅱ成立
③. 装置A质量增加，装置B质量 猜想Ⅲ成立
【分析讨论】
（1）装置A质量增加，说明气体 ( http: / / www.21cnjy.com )燃烧的产物中有 生成，推知该气体成分中一定含有 元素；装置B质量增加，说明该气体燃烧的产物中有 生成，推知该气体成分中一定含有 元素。
（2）装置A中浓硫酸的作用 。
【反思】若某纯净物完全燃烧，将其产物依 ( http: / / www.21cnjy.com )次通过该套实验装置A、装置B，发现装置A、B的质量都增加了，则该纯净物可能是 （任写一种物质的化学式或名称）。
７、小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动：
【对气体猜想】猜想I：全部是CH4； 猜想Ⅱ：全部是CO；
猜想Ⅲ：是CO和CO2的混合气体； 猜想Ⅳ：是CH4和CO2的混合气体。【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A B C D ① ② ③
图1 图2
(1)要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的 (填序号)“注水装置”。
(2)若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有 气体。
(3)装置C作用是 。
(4)若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想
”可能成立；若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH4，理由是 _；要排除这种干扰可采取的措施是 。
(5)采取(4)中的排除干扰措施后 ( http: / / www.21cnjy.com )：若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想 ”成立。
11、在实验室中，老师用下面 ( http: / / www.21cnjy.com )所示的装置进行实验(图中固定试管的仪器已略去)：加热一段时间后，观察到木炭粉的质量明显减少；氧化铜粉下部出现了一层红亮的铜；澄清石灰水变浑浊。停止加热并冷却到室温。
(1)写出硬质大试管中发生的化学反应方程式。
(2)B装置的作用是_____________________________；
(3)实验后要从硬质大试管的剩余固体中回收金属铜，写出操作步骤(要求过程中要用到“湿法冶金”的原理)。
12、某小型火力发电厂（以煤为燃料）排 ( http: / / www.21cnjy.com )放大量的废气，对周围的空气产生了严重污染，并导致当地常降酸雨。为探究废气的成分，实验中学化学课外活动小组的同学将收集来的气体样品用如下装置进行实验。已知装置的连接顺序是丙→甲→乙，且其中的药品均足量。
【猜想与假设】A同学认为：废气中一定含有CO2 B同学认为：废气中可能含有CO
C同学认为：废气中可能含有SO2 D同学认为：废气中一定不含有N2
你认为其中不合理的是 （填写同学代号）。
【交流与评价】经过讨论，大家一致认为： ( http: / / www.21cnjy.com )电厂的燃煤中含有较多的硫元素和氮元素。理由是 。
【活动探究】在用上述装置进行的实验中，B同学的观点得到证实：废气中确实含有CO。那么丙装置的作用是 ，装置甲的玻璃管中发生反应的化学方程式为
。
13、某化学兴趣小组在刷洗试管时，用力过 ( http: / / www.21cnjy.com )猛。造成试管底被穿通，留下圆形小孔。在老师的启发下。兴趣小组变废为宝，将细铜丝揉成小球垫在试管底部，配上带单孔橡皮塞的导管和烧杯，装配了一个在实验室制取气体的装置，如右图所示。
（1）若用此装置制取二氧化碳，在试管内的铜丝 ( http: / / www.21cnjy.com )球上方应盛放块状__________ (填药品名称。下同)， 发生反应的化学方程式 ________________________________________；若用此装置制取氢气．在试管内的铜丝球上方应盛放__________发生反应的化学方程式______________________________。
（2）制备气体之前，都必须要捡查装置的气密性。写出你检查该装置气密性的方法：
_________________ _____ 。
14、水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体有哪些成分？某化学兴趣小组在老师的指导下，对此进行了实验探究。
【提出猜想】1．该混合气体只含有一氧化碳、氢气
2．该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气
3．该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸气
4．该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气
【查阅资料】a．无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。b．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
c．浓硫酸具有强烈的吸水性，常用作某些气体的干燥剂
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。
（1）装置A中无水硫酸铜变蓝，装置B ( http: / / www.21cnjy.com )中澄清石灰水变浑浊，由此得出的结论为混合气体中有 。B中变化的化学方程式为 。
（2）装置C中的药品为 。
（3）E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊，说明混合气体中还存在的气体是 ； E中的变化说明氧化铜具有 性。
【实验结论】猜想 正确。
【实验反思】
经过讨论，同学们将上图中装置C~H进行 ( http: / / www.21cnjy.com )了简化，只 用下图所示装置并自选必要试剂就能完成探究。其中，干燥管中碱石灰的作用为 ， 烧杯上能观察到的现象是 。最后一步的实验操作及现象是 。
15、某同学设计右图装置分离CO2和CO ( http: / / www.21cnjy.com )。实验开始时关闭活塞b，打开活塞a，让混合气体从导管口进入，所得纯净气体从导管c逸出(假设完全反应)，此时逸出的气体是 。混合气体通人完毕后，再关闭活塞a，打开活塞b，使分液漏斗中的稀硫酸进入广口瓶，此时逸出的气体是 。
课后记：
氢氧化钠溶液液
澄清石灰水
Fe2O
3粉末
丙
a
乙
甲
f
e
d
c
b