教学内容：金刚石、石墨和C60
【学习目标】
1．了解金刚石、石墨、C60等都是由碳元素组成的单质．
2．了解木炭和活性炭的吸附性，并了解它们的吸附作用．
3．掌握碳的可燃性和碳的还原性．
4．建立物质的性质决定了物质的用途的观点．
【基础知识精讲】
※课文全解
一、碳的单质
1．金刚石
纯净的金刚石是无色透明的正八面体形状的固体，是天然存在的最硬的物质，所以金刚石可用来裁割玻璃；制作钻头，钻凿岩石；制作切割机械，切割大理石等．纯净的金刚石经过琢磨，能闪烁耀眼的光芒，可用来做装饰品，就是价格昂贵的钻石．
2．石墨
石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细磷片状固体．石墨是自然界中最软的矿石，有滑腻感，熔点很高，还有优良的导电性，所以石墨常与粘土粉末按一定比例混合制作铅笔芯；因为能导电，所以可用作干电池中的电极；因为熔点高，所以耐高温，又有滑腻感，所以可用作高温作业下的润滑剂．
从外观上来看，金刚石与石墨迥然不同，性质和用途上也存在着很大的差异，但如果研究一下它们的组成，你恐怕会大吃一惊的，金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，由于它们碳原子排列方式不同，所以有不同的物理性质．
生活中我们常常用到的木炭主要由微小的石墨晶体和少量杂质构成，它具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，可用它来吸附色素，除去异味，将木炭经隔绝空气加强热处理，就可以得到吸附能力更强的活性炭，防毒面具里滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用活性炭来脱色以制白糖．
3.C60分子
C60是近年来科学家研究发现的一种新物质，它与金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，1985年，美国Rice大学的H·W·Kroto等人用大功率激光照射等科技手段得到了C60，其组成、结构都得到了证明．C60分子是由60个碳原子构成的形似足球的分子，因此又被称为足球烯．
我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出了C60分子．目前，人们对C60分子的结构和反应认识正在不断深入，C60的化合物K3C60在18 K成为超导体，其非线性光学性能，有望用于光电计算机．
此外，C70、C80、C74等许多类似的分子也相继被发现，它们将有广阔的开发前景．
另外常见的碳的单质，还有焦炭、炭黑等，它们在生产生活中都有极广泛的应用．
二、碳的化学性质
1．常温下，单质碳的化学性质稳定
有一款钻石的广告词这样说：“钻石恒久远，一颗永留传”，另外我国古代一些书法家、画家用墨书写或绘制的字画历经千年仍然保存完好而不褪色，不变色，这些都能说明，常温下碳不易与其他物质发生化学反应，化学性质稳定．
2．但是在点燃或高温的情况下，碳的化学性质就表现的比较活泼．
（1）碳跟氧气的反应（可燃性）
碳充分燃烧（氧气充足）C＋O2CO2
碳不充分燃烧（氧气不充足）2C＋O22CO
（2）碳跟某些氧化物的反应（还原性）
［实验6—2］
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
现象：黑色粉末变为亮红色，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体．
分析：原来的黑色粉末是碳粉和氧化铜的混合物，红色粉末是反应后生成的铜，能使澄清石灰水变浑浊的无色气体是二氧化碳．
在这个反应中，氧化铜中的氧元素被碳夺走而变成单质铜，这种含氧化合物中的氧被夺去的反应，叫做还原反应，木炭是使氧化铜还原为铜的物质，叫做还原剂，它有还原性．单质碳的还原性在工业上可用于冶炼金属，例如：
2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑
※问题全解
1．怎样证明金刚石和石墨都是由碳元素组成的？
答：将金刚石和石墨分别在氧气里燃烧，均只生成二氧化碳一种产物，从而证明金刚石、石墨的主要成分都是碳，它们是由碳元素组成的两种单质．
2．我国古代用墨书写、绘制字画，虽然年深日久，为什么不变色呢？
答：墨灰即炭黑是制造墨的主要原料，色黑，写在纸上黑白分明，字迹清晰，永保本色不褪便于珍藏．之所以保存数代，正是由于碳单质在常温下的化学性质稳定的缘故．
碳原子核外最外层有4个电子，要达到8电子稳定结构，既不易得电子，又不易失电子，只能靠电子对相互结合形成单质，且键能较大，只有在高温下才能断键发生化学反应，因此常温下很稳定．
3．“火锅城”为什么都必须有通风设备呢？
答：火锅是中华民族的传统美食，现在多数火锅城以木炭为燃料，在火刚刚点上或快熄灭之前，由于空气不充足或燃烧温度不高往往会产生一氧化碳，一氧化碳有剧毒，吸入肺里跟血液里的血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合，吸入较多人就会因缺氧而死亡．因此，增加通风设备是十分必要的．
4．在烧的很旺的炉火里，添上大量的新煤后，为什么会有煤气（CO）产生？
答：煤的主要成分是碳．在烧的很旺的炉火中，碳基本上能完全燃烧生成二氧化碳．此时，添上大量的新煤，会使生成的二氧化碳与碳在高温下反应，生成一氧化碳，反应方程式为：CO2＋C2CO，因此，产生了煤气．由于此反应是吸热反应，此时炉温也会慢慢地降低，从反应来看，碳夺取了二氧化碳中的氧，碳起了还原剂的作用．值得注意的是，在给炉火添煤后，要及时盖好炉盖，打开烟道，避免发生煤气中毒事件．
5．为什么金刚石很硬，而石墨很软？
答：金刚石和石墨都是由碳元素组成的，为什么它们的硬度有如此大的差别呢？这与它们的结构排列有关．
石墨中的碳原子是一层一层排列的，虽然每一层中的碳原子结合得非常紧密，但层与层之间的结合力却很弱．因此，常在层间发生断裂，表现出较软的性质．
金刚石的原子却是交错排列的，每一个碳原子都紧密地和其他4个碳原子直接连接，形成一个牢固的立体结构，因而显得十分坚硬．
化学的学习最主要的是为了让大家更好地了解生活，改善生活，大家可以从生活中再找一下碳的单质还有哪些应用，并用我们刚学过的知识解释它，试一试，你一定行！
【学习方法指导】
1．学会从物质的结构出发研究物质的性质．
［例1］金刚石和石墨的物理性质不同是由于
A．构成它们的碳原子结构不同
B．构成它们的碳原子的排列方式不同
C．构成它们的碳原子的核外电子排布不同
D．构成它们的碳原子核内中子数不同
答案：选B
点拨：金刚石和石墨都是由碳原子构成的物质，决定它们物理性质的是原子的排列方式，如金刚石是立体网状结构，不易变形，所以金刚石坚硬，不易导电；而石墨是层状滚珠结构，所以它质软，有滑腻感．
2．建立起物质的性质决定物质的用途的观点．
［例2］下列关于石墨的性质和用途的说法中，不正确的是
A．熔点高，有滑腻感，可用于制润滑剂
B．质软，在纸上划过留痕迹，可用它制铅笔芯
C．有良好的导电性，可用于制干电池中的电极
D．耐高温，可用于制作刻划玻璃的工具
答案：选D
点拨：此题考查的是石墨的物理性质和用途之间的联系．怎样寻找性质与用途之间的联系是解答本题的关键，应切记结构决定性质、性质决定用途这一规律，同时我们还应掌握学习化学的正确方法，那就是把物质的用途和性质联系起来学习，做到理论与实际相结合．
［例3］商店里出售的橡胶运动鞋，鞋底有黑、白两种，黑色橡胶鞋底耐磨，这是因为在橡胶里加入了一种耐磨的填料，这种耐磨的填料是
A．石墨粉
B．活性炭
C．木炭粉
D．炭黑
答案：选D
点拨：本题涉及到生活中的一些知识：根据已学碳的相关知识得知石墨做鞋底太滑；活性炭不够黑；木炭粉组织太疏松，只有炭黑既黑又耐磨．
3．在研究碳的化学性质时，应牢牢掌握物质间反应的现象及特征．
［例4］将A、B两种黑色固体粉末装入大试管中加热，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体C，若将C通过炽热的固体A，则转变成一种可燃性气体D．当试管里的物质反应完毕后，墨色粉末变成了红色的E，根据上述内容填空：
（1）用化学式表示：A__________B__________C__________E__________
（2）写出下列两步转化的化学方程式：
A＋BC＋E______________________________
C＋AD_________________________________
解：根据题给条件“使澄清石灰水变浑浊的气体C”可判定C是二氧化碳气体，将此作为突破口扩展开来，推导出其他物质：A可能是单质碳，由于C＋AD，因此，D是一氧化碳．另一种黑色粉末应是易与碳反应的金属氧化物，如氧化铜、四氧化三铁等，本题中黑色粉末B与碳反应生成E，E是红色粉末，所以是铜，因此B应是氧化铜．
答：A：C B：CuO C：CO2 E：Cu
C＋2CuO2Cu＋CO2↑ C＋CO22CO
点拨：本题是一道物质的推断题，解答此题的关键是弄清物质间的转化关系，抓住题目中给出的条件特征最充分的一种物质C作为突破口，并扩展将其他物质一一推出来，这也是解答推断题的基本方法，当然要准确而迅速地判断出各物质的化学式，必须熟练地掌握单质碳的化学性质，特别应重视物质的某些特征反应．
【拓展训练】
一、防毒面具
防毒面具主要由面罩、呼吸管和滤毒罐三部分组成．
面罩是橡皮和橡皮布制成的，上有眼镜，在鼻口处有二通道，一接吸气管，受入气活瓣的控制（只能吸气不能呼气）；另一通道呼出气体，受吐气活瓣控制（只能排气不能进气）．
滤毒罐里起主要作用的有活性炭层、化学吸收剂层和防烟滤层，在不同滤毒罐里各层排列顺序不尽相同，活性炭层主要用于吸附毒气，化学吸收剂层主要是用来中和毒气的．因为一般毒气多显酸性，故用碱性物质，如特制的碱石灰作为吸收剂（或称中和剂），防烟滤层通常用多层的纱布棉花制成．
二、金刚石“不翼而飞”
18世纪以前，印度是金刚石的惟一产地，后来巴西、非洲等地也相继发现了金刚石，如今，在我国也有了大的突破．1971年9月25日，在江苏发现的一颗金刚石重达52.71克拉；1977年9月21日在山东发现了一颗重达158.786克拉的“常林钻石”，是世界上较大的一颗钻石（世界上已出土的最大的一颗金刚石是在南非的阿扎尼亚发现的，其重量为3025.75克拉）．1983年10月14日，又发现了重119.01克拉的“蒙山一号”钻石．近年来，我国发现的金刚石矿区日益增多．
天然金刚石经过加工便成了贵重的装饰品——钻石，自古以来一直被视为稀世珍宝．据传伊朗巴列维国王的王冠上镶嵌了3380颗钻石，王后冠上镶嵌有1469颗钻石，然而钻石也没有什么了不起，可以“一烧了之”．
17世纪，意大利佛罗伦萨科学院的院士们用取火镜把日光聚焦在金刚石上，金刚石被烧红，体积缩小但不熔化，最后消失了．俄国科学家也曾在日光下用凸透镜照射在金刚石上，最后金刚石也变成一缕青烟不见了．后来拉瓦锡又在玻璃罩内重复了燃烧金刚石的实验，并将得到的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，与木炭燃烧的结果一样，证明金刚石的成分是碳．定量实验的结果也完全相同，看来在化学性质方面，它们就没有高低贵贱之分了．教学内容：二氧化碳和一氧化碳
【学习目标】
1．了解二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，而一氧化碳能够燃烧．
2．理解二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊的原理．
3．了解一氧化碳的还原性和毒性．
4．了解温室效应及防止温室效应增强应采取的措施．
【基础知识精讲】
※课文全解
一、二氧化碳
(一)二氧化碳的性质
通常情况下，二氧化碳是一种无色无味的气体，它有如下的化学性质：
1．二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧
可以用燃着的木条放在集气瓶口，来检验二氧化碳是否集满，将二氧化碳倒入放有燃着的蜡烛的烧杯中，会使蜡烛熄灭．所以我们可以利用二氧化碳的这个性质来灭火．
2．二氧化碳与水反应生成碳酸
将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，会使紫色石蕊试液变成红色，原因是CO2＋H2O H2CO3．碳酸不稳定，容易分解成二氧化碳和水．
H2CO3 H2O＋CO2↑当加热时，碳酸分解，二氧化碳从溶液里逸出，所以红色石蕊试液又变为紫色．
3．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
这是以前我们常用来鉴别二氧化碳气体的一种方法，想知道石灰水为什么变浑浊了吗？我们来看一下反应原理：CO2＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O，碳酸钙是一种白色粉末，难溶于水，所以悬浮在反应后的液体中，使液体呈现白色浑浊．
(二)二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳的用途
二氧化碳是燃烧和呼吸产生的气体，有人以为它是“废气”，其实不然，它是化学工业上很重要的原料，除了可用来制取甲醇、乙醇、乙酸、汽油、工业清洗剂外，还有许多新的用途．
(1)气体肥料
二氧化碳是植物进行光合作用的原料，在光的作用下，二氧化碳和水可以转化为碳水化合物(淀粉)和氧气．因此，科学家设想，在广阔的田野上施放二氧化碳，并且设法延长光照时间，那么二氧化碳就成了理想的气体肥料．有的科学家认为，大气中二氧化碳加倍，将使粮食平均增产超过30%，棉花增产80%以上，小麦和水稻一类作物增产36%．在温室蔬菜种植过程中增加室内二氧化碳的浓度，会收到十分显著的增产效果．二氧化碳在植物进行光合作用的过程中起着重要作用．在温室内水、肥、温度、光照等条件都很适宜的情况下，二氧化碳的浓度对植物的生长具有十分重要的影响．
(2)贮藏粮食、水果、蔬菜
用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用，可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长，避免变质和有害健康的过氧化物产生，并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分．二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染．用二氧化碳通入米仓24小时，能使99%的虫子死亡．
2．二氧化碳与温室效应
在过去一个世纪，地球大气中的二氧化碳含量基本上是一个定值，约为0.029%，然而随着工业的发展，煤炭、石油、天然气等燃料的燃烧，释放出大量的二氧化碳和大量的热，加之人口的巨量增长和对森林的不断砍伐，使地球大气中二氧化碳的含量大约增加了25%以上．
二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能．如果没有二氧化碳，地球的平均气温会比现在降低20℃；但超量的二氧化碳却使地球仿佛焐在一口锅里，温度逐渐升高，这就是所谓的“温室效应”．
电脑模拟结果显示，今后50年，二氧化碳将增加一倍，地球气温将升高3℃～5℃，两极地区可能升高10℃，这就是说，地球气候将明显变暖．地球气温的升高，将会造成气候形态的重大改变，导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，飓风力量增强，出现频率也将提高．更令人担忧的是，由于气温升高两极地区冰川将融化，海平面升高，全世界将有不少的沿海城市、岛屿、平原、低洼地区面临海水上涨，甚至被海水吞没的威胁．因此，“温室效应”可能带来的巨大灾难是一个具有全球性影响的重大问题，已引起各国科学家的注意．
二、一氧化碳
1．一氧化碳的物理性质
一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水．
2．一氧化碳的化学性质
(1)可燃性
一氧化碳能够燃烧，火焰为蓝色，燃烧时放出大量的热，生成二氧化碳．化学方程式为：2CO＋O22CO2，一氧化碳是许多气体燃料的主要成分．如煤气、水煤气等．
(2)还原性
将一氧化碳气体通过灼热的氧化铜，发现黑色粉末变成亮红色，将产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此可知一氧化碳可将氧化铜还原成铜，有还原性．化学方程式为：
CO＋CuOCu＋CO2
一氧化碳和单质碳一样可以用于冶金工业．例如，可利用一氧化碳的还原性进行工业炼铁．
※问题全解
1．CO和CO2的鉴别
答：鉴别CO和CO2两种物质，要从CO和CO2的性质着手，因为两者都是无色、无味的气体，一般不从物理性质进行鉴别，而应通过两者化学性质的不同进行鉴别．常用以下方法．
方法一：用点燃的木条放在瓶口，能燃烧且有蓝色火焰的是CO，木条熄灭的是CO2．
方法二：分别将两种气体通过灼热的氧化铜，黑色粉末变为红色的是CO，无明显现象的是CO2．
方法三：分别将两种气体通入澄清石灰水中，使石灰水变浑浊的气体是CO2，无明显现象的是CO．
方法四：分别将两种气体通入紫色石蕊试液，能使溶液变红的是CO2，不变色的为CO．
2．为什么煤气能使人中毒？
答：我们知道，人要吸进氧气，呼出二氧化碳，氧气进入人体后，与血液中的血红蛋白结合，并通过它输送到各个器官．
煤气是一种无色无味的气体，其中含有一氧化碳．一氧化碳也能和血红蛋白结合，而且它的结合能力比氧气高200倍．当煤气存在时，一氧化碳被大量输送到人体器官中，时间一长，人就会因缺氧而窒息死亡．所以使用煤气时，一定要注意安全，防止煤气泄漏，同时保证室内通风．
【学习方法指导】
本节的重点是掌握二氧化碳和一氧化碳的性质．学习物质的性质要掌握三个方法．
1．要结合实际生活、密切地联系生活实际，既可调动自己的学习积极性，又可以学会用所学的知识解释、解决一些实际问题．
［例1］实验室长期存放的石灰水表面易形成一层白膜，白膜成分是什么？如何形成？
答案：石灰水的主要成分是Ca(OH)2，在空气中长期放置，会与空气中的二氧化碳反应，生成的碳酸钙是一种难溶于水的物质，故溶液表面的一层白膜的成分是CaCO3．有关化学方程式为Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O
2．第二个方法就是要仔细观察实验现象，通过实验的分析去掌握二氧化碳、一氧化碳的化学性质．例如二氧化碳的许多性质，例如密度，是否支持燃烧，与水反应，与石灰水反应都是通过实验事实来证明的．
［例2］如图6—6所示，将CO2沿烧杯内壁倒入盛有两支燃烧蜡烛的烧杯中，可观察到的现象是______________________________，说明CO2具有__________和__________的性质，因此CO2可用来__________．
答：下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，一般情况下，CO2既不能支持燃烧也不能燃烧；相同条件下密度比空气大；灭火．
点拨：此题是典型的考查对实验的观察能力．有些同学往往只注意观察了蜡烛的熄灭，而忽略了蜡烛熄灭的顺序有先后，还有些同学注意到了下面的蜡烛先熄灭，但往往未去思考为什么．在化学的学习中，实验的观察与思考是学习的关键，大家一定要养成敏锐观察、勤于思考的好习惯．
3．第三个方法就是将O2、CO2、CO的性质作对比，加深理解和记忆．
［例3］如何除去CO中少量的CO2杂质？如何除去CO2中少量的CO杂质？
答案：除去CO中的CO2是将气体通入石灰水中，CO2杂质被吸收；除去CO2中的CO，最佳方法是利用CO的还原性，将混合气体通过加热的氧化铜粉末，CO将CuO还原，而自身被氧化成CO2．
点拨：除去杂质气体所选用的试剂不能与主体物质反应，使主体物质损失．最佳除杂质的办法是通过反应使杂质转化为所需要的主体物质．
【拓展训练】
一、二氧化碳的一些新用途
1．人体呼吸的有效刺激因素
它通过对人体外化学感受器的刺激，兴奋呼吸中枢．如果一个人长时间吸入纯氧，体内二氧化碳浓度过低，可导致呼吸停止．因此，临床上把5%二氧化碳与95%氧的混合气体，应用于一氧化碳中毒、溺水、休克、碱中毒的治疗和麻醉上．液态二氧化碳低温手术的用途也较广泛．
2．制造二氧化碳激光器
1992年5月，我国中科院合肥分院组织等离子体物理所和安徽光机所共同研制成功我国第一台千瓦级射频转轴流二氧化碳激光器．通过专家鉴定．
3．制造二氧化碳激光手术刀
在迅速烧坏恶性肿瘤方面有极佳效果，而且手术后患部的损伤非常轻微．
4．保护电弧焊接
既可避免金属表面氧化，又可使焊接速度提高大约9倍．
5．代水染布
染料有毒、带有染料的大量水排放前必先净化，困难很多，在31℃和73个大气压下，二氧化碳变成液体，并起溶剂作用，可以替代水．布染好后降压，二氧化碳液体重新变成为气体．
6．合成叶绿素
现在，有的科学家正在研究人工合成叶绿体，一旦研究成功，水可以通过它制造出氢和氧，再用氢与二氧化碳进行化学反应，最后用它们制成糖类．此外，二氧化碳通过光合作用，还能变成油脂、氨基酸等，再用它们进一步转化成蛋白质与脂肪．这样宇航员在太空就可以利用自己呼出的二氧化碳，加上一定的水，在太空生产粮食了．
二、与水无关的“冰”
谁都知道，冰是由水凝结而成的，可是，还有一种与水无关的冰，这就是干“冰”．干冰是由二氧化碳气体凝结而成的．
如果把二氧化碳装在一个钢筒里加压，它就能变成水一样的液体．如果温度再低一些，那它就能变成宛如冬天雪花一样的白色固体，有时它比雪花更细，这就是干冰．不过，千万不能直接用手去拿，因为它的温度低到－78.5 ℃，会把手冻伤的．冻伤后，皮肤上出现黑色斑点过几天就开始溃烂．
在美国得克萨斯州，曾发生过一件怪事．有一天，几个地质勘探队员用钻探机往地下打孔，钻到很深的地方时，突然，地下的气体以很强的压力从钻孔中喷出，并立即在钻孔口积起一大堆白色的“雪花”，这就是干冰．好奇的勘探队员用手去摸它，结果，手上不是起了泡就是变黑了．在地层深处，有的地方聚集了大量二氧化碳，在地壳的巨大压力下变成了液态，钻孔机打到那个地方，高压气体便迅速喷出，液态二氧化碳急速汽化，吸收很多热量，一部分二氧化碳就变成了干冰．
干冰升华时吸收的热量是同质量冰的二倍，用它作冷冻剂，获得的低温效果比普通的冰要好的多．干冰升华变成的二氧化碳气体使细菌难以生存，因此防腐效果也比普通的冰要好．
干冰有“呼风唤雨”的本领，用飞机把干冰洒入空中，干冰迅速升华，向云层夺取大量的热，使云层冷到－40℃．每千克干冰升华后，能在云层里形成1亿亿个小晶粒，周围云雾碰到了小冰晶，就凝聚其上，成为大水滴，化作雨点下坠．从撒布干冰起，不消20分钟，便下了一场好雨．一时雨过天晴，庄稼在湿润的空气里又欣欣向荣了．
在电影、电视、戏剧舞台上，可以看到仙女在云雾缭绕的天堂翩翩起舞，这又是干冰的出色表演．在舞台上撒些干冰，它迅速升华吸热，空气温度骤然降低，水蒸气凝结，形成大量白雾，舞台上便出现了白云翻腾，云雾缭绕的奇妙景象．
三、液化气和煤气
家庭中有的用煤气，有的使用液化气烧水做饭，二者都是气体燃料，却不是一回事．
煤气是用煤作原料制造的，它来自城市的煤气厂．一般有三种，一种是焦炉煤气，主要成分是甲烷、氢气、一氧化碳；另一种是水煤气，主要成分是一氧化碳和氢气；第三种是高炉煤气，主要成分是一氧化碳和氮气．
液化气的全称是“液化石油气”．它是石油炼制厂的副产品，经加压液化装入钢瓶里．打开阀门时压强减小，液化气由液体变成气体，点火后燃烧生成二氧化碳和水，放出大量的热．
液化气跟煤气相比有以下特点：
第一是热值高．同体积的液化气和煤气完全燃烧，液化气的热值是煤气的20倍．第二它没有毒，而煤气成分中一氧化碳有毒．第三是易爆炸，在空气里混入12.5%～74.2%的一氧化碳或4%～74.2%的氢气，遇明火才会发生爆炸，而空气里只要混入2%～17%的液化气，遇明火就会爆炸而且爆炸时的破坏性大，所以液化气有易爆炸的缺点．
四、为什么吸烟有害？
香烟是用烟叶经过加工制造出来的．将香烟点燃后，烟气中含有数百种有害物质，如砷化物、铅和汞的化合物、亚硝酸盐、酚类、一氧化碳、氢氰酸、尼古丁等．砷铅汞都是重金属，不易被排出体外；一氧化碳易与血红蛋白结合，使人体组织缺氧；尼古丁会使人对烟草产生依赖性．长期吸烟会使人患上支气管炎、肺气肿、哮喘、肺癌等疾病．教学内容：二氧化碳制取的研究
【学习目标】
1．掌握实验室制取CO2的反应原理、实验装置、收集方法．
2．会根据实验原理确定仪器装置，根据气体密度、水溶性确定收集方法．
3．掌握二氧化碳的鉴别方法．
【基础知识精讲】
※课文全解
一、实验室制二氧化碳的药品和原理
实验室里，常用稀盐酸和大理石(或石灰石)制二氧化碳，化学反应方程式为：
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
二、制取装置的选择和探究
实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，发生装置主要根据反应原理来选择，一般分为两种情况
1．反应物只有固体，并且反应条件需要加热生成气体的，需要的主要仪器有铁架台、大试管、酒精灯、导管、单孔橡皮塞，组装如图6—1所示：
2．反应物为液体和固体，反应过程中无需加热生成气体的，可选用简易启普发生器，所用的仪器主要有反应器(一般为广口瓶或锥形瓶、烧瓶等)、长颈漏斗、双孔橡皮塞、导管等．如图6—2所示：
将固体放在反应容器内，将塞子塞紧，将液体从长颈漏斗倒入反应容器中，使固液接触反应制气体，为了防止气体从长颈漏斗下端逸出，应使长颈漏斗下端没入液面．
气体的收集方法取决于该气体在水中的溶解性和与空气相比较密度的大小．
难溶于水或不易溶于水的气体可用排水集气法来收集；能溶于水或易溶于水的气体则不能用这种收集方法．密度比空气大的气体，可以用向上排空气法收集，密度比空气小的气体可以用向下排空气法收集．
根据二氧化碳的制取原理：固＋液气不需加热，所以它的发生装置可选用简易启普发生器，又因为二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，所以收集方法只能采用向上排空气法．如图6—3
※问题全解
1．如何理解实验室制CO2最适宜的药品是石灰石(或大理石)和稀盐酸？
答：(1)实验室制二氧化碳一般不用碳酸钠粉末与稀盐酸反应，因为反应太快，不利于控制．
(2)一般也不用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使二氧化碳不纯．
(3)不用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙(CaSO4)，沉积在大理石或石灰石表面，阻止了反应继续进行．
(4)不用硝酸，因为硝酸易挥发，易分解使二氧化碳不纯．
2．二氧化碳为什么不宜用排水取气法收集？
答：二氧化碳能够溶于水，在1.01×105 Pa压强，10℃时，100体积水中能溶119体积的二氧化碳，体积比约为1∶1．溶解在水中的二氧化碳只有很少一部分与水反应生成碳酸：CO2＋H2O＝H2CO3正是由于二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集二氧化碳．
3．怎样在实验室里制取和收集气体？
答：(1)实验室里制取气体．
一般根据所用药品的状态和反应条件，可分为下列几种情况：
a.固体相互反应需要加热，如果反应物都是固体，而且在反应时需要加热，均可采用硬质大试管和配有单孔橡皮塞的导气管组成的气体发生装置．例如，在实验室里用高锰酸钾制取O2等．
操作应注意的事项：①首先要检查装置的气密性；②试管口略向下倾斜；③药品要平铺在试管底部；④铁夹应夹在距试管口处；⑤导气管稍露出橡皮塞；⑥先预热试管，再集中在有药品的部位加热．
b.固液相互反应，不需加热．如果反应物是不溶于水、不跟水反应的块状固体和液体，而且反应时不需要加热的，可采用启普发生器，或简易启普发生器等装置．例如用过氧化氢制O2、制CO2等．
操作时应注意的事项：①首先要检查装置的气密性；②长颈漏斗必须插入液面下边；
③导气管口稍露出橡皮塞；④块状固体沿管壁滑下．
(2)气体的收集方法
气体的收集方法，主要取决于气体的密度和溶解性等．
a.排水集气法．凡是难溶于水(或微溶)且不与水发生化学反应的气体，均可采用排水集气法，如氧气、氢气的收集．
操作时应注意的事项：①集气瓶应装满水垂直倒立于水槽中，并用手按牢；②等有连续气泡发生时，再将导气管口置于集气瓶口；③当收集完需要加热才能制得的气体时，应先移去导管，再熄灭酒精灯．
b.向上排空气集气法．此法适用于密度大于空气，且不与空气中的氧气反应的气体，例如收集CO2．
c.向下排空气集气法．此法适用于密度小于空气，且不与空气中的氧气反应的气体，例如收集H2等．
操作时应注意事项：①集气瓶必须干燥；②导管插到接近容器底部；③容器用硬纸片盖住；④气体集满后，则要用毛玻璃片盖住瓶口正放或倒放于桌面．
凡是可以用排水法收集的气体，最好不要用排气法收集，因为排水法收集到的气体纯度较高，又可清晰看到气体充满集气瓶，若收集有毒气体，还可防止污染环境．
4．如何证明产生的气体是二氧化碳，用向上排空气法收集二氧化碳时怎样证明二氧化碳已集满？
答：鉴别二氧化碳的试剂可选用澄清石灰水，具体操作为将产生的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明该气体是CO2，用排空气法集气，难以清晰地看到气体充满集气瓶，可利用CO2不支持燃烧的性质来验满．具体操作是：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已集满．
【学习方法指导】
本课题主要是培养大家的探究意识，提高动手能力，应当是非常生动有趣的，学习本节课应回顾实验室制氧气的两种原理所用药品的状态和反应条件，从中探讨制取气体实验装置的设计思路．在此基础上掌握实验室制取二氧化碳气体的反应原理和实验装置．
［例1］实验室制取二氧化碳，选用的反应物最好的是
A．碳酸钠和稀硫酸
B．石灰石和稀硫酸
C．大理石和稀盐酸
D．石灰石和浓盐酸
解：A反应速度太快，难以控制；B反应中生成CaSO4微溶物覆盖在石灰石的表面，阻碍了反应的进行；D中浓HCl有挥发性，能挥发出氯化氢气体，导致收集到的气体不纯；只有C反应制取CO2速度适中，来源方便，价格便宜，故实验室常用它来制取CO2．
答案：选C
点拨：本题考查如何选择适当的药品制取CO2气体，从实验室制取气体的实际出发，根据常用试剂的稳定性、挥发性、溶解性等来选择制取CO2气体的反应物是解答本题的关键．从本题的解答中可以看出：实验室制取气体选择试剂必须考虑以下几点：①能否产生该气体；②原料易得，价格便宜；③操作简便，易于收集；④产生的气体尽量少混入杂质．
［例2］阅读下文：硫化氢(H2S)是一种无色且有臭鸡蛋气味的气体，能溶于水，可形成氢硫酸．实验室用硫化亚铁(FeS)跟稀硫酸通过复分解反应来制取硫化氢气体，试回答：
(1)硫化氢气体具有臭鸡蛋气味，这是硫化氢的(填物理或化学)性质．
(2)实验室制取H2S气体选择与__________相同的制取装置，收集H2S气体用_____法．
(3)H2S气体可以燃烧，当氧气不充足时，燃烧产物是单质硫和水，写出该条件下H2S燃烧的化学方程式____________________．
答案：(1)物理性质；(2)选取与制二氧化碳相同的制取装置，用向上排空气法收集；
(3)化学方程式为2H2S＋O22S＋2H2O
点拨：本题为一道综合考查题目，第一问考查的是物质的性质，颜色、气味、状态都是物理性质；第二问是气体的发生装置和收集方法的活学活用，关键是把握反应原理和气体的密度及溶解性；第三问是化学方程式的书写的考查，配平可采用最小公倍数法，以氧原子为基准点．
【拓展训练】
一、水垢的形成和清除
烧水的水壶及热水瓶里，常常会积有一层厚厚的土黄色固体，俗称“水锈”，化学上则叫“水垢”，它是怎样形成的呢？
我们所使用的水，一般溶有碳酸氢钙［Ca(HCO3)2］、碳酸氢镁［Mg(HCO3)2］、硫酸钙(CaSO4)、硫酸镁(MgSO4)等，这种水称为硬水．如果用这种水烧开水，碳酸氢钙和碳酸氢镁会分解成二氧化碳、水和碳酸钙、碳酸镁，碳酸钙、碳酸镁不溶于水，沉淀下来形成水垢．
为了除去水垢，我们可以利用化学知识，让水垢跟酸(如稀盐酸、食醋等)起反应，生成可溶性的物质而除去．值得注意的是，用稀盐酸除水壶的水垢，应特别当心，因为盐酸不仅能“吃”掉水垢，还会把“铝”吃掉．所以，一般不用盐酸除水壶水垢，即使要用，所用盐酸的质量分数也一定要在5%以下，时间不宜过长，而且除垢后应立即用清水冲洗干净．用食醋除垢时，为了加快反应，可适当加热并延长浸泡时间，水垢也会受腐蚀而软化，最终除去．
另外，除去水垢也可用物理方法．先准备一盆冷水，再把水壶里的水倒干净，然后把水壶放在火上干烧，烧到水壶不再冒热气时，取下水壶立即浸入冷水盆里，厚厚的水垢就会自动开裂，从壶壁和壶底上脱落下来，这是利用了热胀冷缩的原理来除去水垢．
