一、碳單質(zhì)1.碳原子的結(jié)構(gòu)及碳元素的存在：C元素原子結(jié)構(gòu)示意圖：

，在自然界以化合態(tài)和游離態(tài)形式存在。2.常見碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)常見的碳單質(zhì)有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯、碳納米管等，它們互為同素異形體。3.碳單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)a．與O2的反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示)：①O2不足：2C＋O22CO②O2充足：C＋O2CO2。b．與氧化物反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示)：①與CuO反應(yīng)：2CuO＋C2Cu＋CO2↑；②與Fe2O3反應(yīng)：Fe2O3＋3C2Fe＋3CO↑；③與CO2反應(yīng)：CO2＋C2CO；④與水蒸氣反應(yīng)：C＋H2O(g)CO＋H2(制水煤氣)；⑤與SiO2反應(yīng)：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制粗硅)；SiO2＋3CSiC＋2CO↑(制金剛砂)c．與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)①與濃硫酸反應(yīng)：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。②與濃硝酸反應(yīng)：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。4.碳單質(zhì)的用途：①金剛石結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，作玻璃刻刀、機(jī)器鉆頭、裝飾品等；②石墨的細(xì)鱗片狀結(jié)構(gòu)質(zhì)軟、導(dǎo)電性、滑膩性、耐高溫

鉛筆芯、電極、潤滑劑、坩堝；③木炭和活性炭的疏松多孔的結(jié)構(gòu)吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味劑等；④作燃料，用于家庭取暖、做飯等；⑤作還原劑：冶煉金屬，如冶煉金屬銅、鐵等。二、碳的氧化物CO和CO21.碳的氧化物的物理性質(zhì)色態(tài)味密度(比空氣)水溶性毒性相互轉(zhuǎn)化CO無色、無味、氣體小難溶有(易結(jié)合血紅蛋白)CO2大能溶無(溫室效應(yīng))2.碳的氧化物的化學(xué)性質(zhì)①CO具有較強(qiáng)的還原性，可以與O2、金屬氧化物等發(fā)生反應(yīng)。如與Fe2O3反應(yīng)：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。②CO2是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。a.酸性氧化物①與水反應(yīng)：CO2＋H2OH2CO3②與堿反應(yīng)：CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3③與堿性氧化物反應(yīng)：CO2＋CaO=CaCO3④與Ca(ClO)2鹽溶液反應(yīng)：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO（CO2少量）；Ca(ClO)2＋2CO2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO（CO2過量）；b.氧化性①與C反應(yīng)：CO2＋C2CO；②與Mg反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C【特別提醒】溶液中通入CO2氣體產(chǎn)生沉淀的問題：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2氣體，由于鹽酸的酸性比碳酸的強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生BaCO3或CaCO3沉淀。3.CO、CO2氣體的除雜方法CO中混有CO2通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體CO2中混有CO通過盛有灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管CO2中混有O2通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管CO2中混有少量SO2通過盛有飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體CO2中混有少量HCl通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，然后干燥氣體【易錯(cuò)提醒】①澄清石灰水只用于檢驗(yàn)CO2，不能用于除去混合氣體中的CO2，應(yīng)用NaOH溶液除去；②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均無沉淀產(chǎn)生。三、碳酸和碳酸鹽1.碳酸二元弱酸、不穩(wěn)定，常用CO2＋H2O代替H2CO3，但酸性比苯酚、次氯酸強(qiáng)。2.碳酸的正鹽和酸式鹽的比較正鹽酸式鹽溶解性只有鉀、鈉、銨鹽可溶一般都可溶熱穩(wěn)定性正鹽＞酸式鹽溶液pH同濃度：正鹽＞酸式鹽相互轉(zhuǎn)化四、碳元素在自然界中的循環(huán)1.CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。2.自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3；b．光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；c．巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。五、CO2與堿、鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律1、與堿溶液的反應(yīng)(1)反應(yīng)原理(2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷也可用數(shù)軸來表示：①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO2、與鹽溶液的反應(yīng)(1)CO2與鹽溶液的常見反應(yīng)碳酸是一種弱酸，其酸性比鹽酸、醋酸要弱，因此，鹽酸、醋酸能與碳酸鹽反應(yīng)；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏鋁酸等強(qiáng)，因此，將CO2氣體通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等鹽溶液中，均能發(fā)生反應(yīng)而生成相應(yīng)的弱酸和碳酸(氫)鹽，這就是“強(qiáng)酸制弱酸”原理的應(yīng)用。如：①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO當(dāng)CO2過量時(shí)，發(fā)生反應(yīng)如下：2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO④CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3⑤CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2過量時(shí))CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量時(shí))(2)注意事項(xiàng)①“強(qiáng)酸制弱酸”是一個(gè)重要的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，但不可認(rèn)為弱酸就不能“制取”強(qiáng)酸。在某些條件下，當(dāng)弱酸的酸根陰離子被沉淀或被氧化后，H＋就被“釋放”出來，從而生成了強(qiáng)酸。如將H2S通入CuSO4溶液中或向氫硫酸中滴加氯水，均由氫硫酸這種弱酸生成了強(qiáng)酸：H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4(S2－與Cu2＋結(jié)合成難溶的CuS)，H2S＋Cl2===S↓＋2HCl(S2－被氧化)。②CO2與溶液反應(yīng)的產(chǎn)物與CO2的用量無