第六單元碳和碳的氧化物第一節金剛石、石墨和C60“碳”和“炭”的區別：“碳”指碳元素，不是詳細指某種物質；而“炭”指詳細的、由碳元素構成的單質。金剛石、石墨、C60是由碳元素構成的三種不一樣的單質。因此，在一定條件下，將石墨轉化為金剛石的變化是化學變化。金剛石、石墨的物理性質和用途化學式顏色形狀硬度導電性導熱性潤滑性熔點用途金剛石C無色透明正八面體最硬無無無高劃玻璃、切割金屬、鉆探機鉆頭、制裝飾品等石墨深灰色、有金屬光澤、不透明細鱗片狀最軟之一優良良好良好金剛石是天然存在的最硬的物質。無定形碳：由石墨的微小晶體和少許雜質構成，沒有固定形狀。常見的無定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。顏色、狀態制法用途木炭灰黑色的多孔性固體木材隔絕空氣加強熱燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體木炭在高溫下用水蒸氣處理凈化多種氣體和液體、作防毒面具焦炭淺灰色多孔性固體煙煤隔絕空氣加強熱冶煉金屬炭黑極細的黑色粉末含碳物質不完全燃燒墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡膠制品的填料木炭、活性炭具有吸附性（物理性質）。活性炭的吸附性更強。C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，這種足球構造的碳分子很穩定。金剛石、石墨、C60性質不一樣的原因：碳原子的排列方式不一樣。碳的化學性質單質碳的物理性質各異，而多種單質碳的化學性質卻完全相似在常溫下，碳的化學性質不活潑。碳具有可燃性：C+O2CO2（充足燃燒） 2C+O22CO（不充足燃燒）碳在氧氣中燃燒的現象：燃燒劇烈，發出白光；放熱；生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。木炭+氧化銅澄清的石灰水碳具有還原性：

C+2CuO2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑單質碳的還原性可用于冶金工業。木炭+氧化銅澄清的石灰水木炭還原氧化銅的試驗（見右圖）【試驗操作】①把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管；②將試管固定在鐵架臺上。試管口裝有通入澄清石灰水的導管；③集中加熱；④過幾分鐘後，先撤出導氣管，待試管冷卻後再把試管裏的粉末倒在紙上。觀測現象并分析。【試驗現象】澄清的石灰水變渾濁；黑色固體逐漸變成紅色。【化學方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑反應開始的標志：澄清的石灰水變渾濁。在酒精燈上加網罩的目的：使火焰集中并提高溫度。配制混合物時木炭粉應稍過量的目的：防止已經還原的銅被氧氣重新氧化。試驗完畢後先熄滅酒精燈的後果：石灰水倒吸入熱的試管中使試管炸裂。還原反應：含氧化合物裏的氧被奪去的反應，叫做還原反應。木炭是使氧化銅還原為銅的物質，具有還原性。木炭在反應C+2CuO2Cu+CO2↑中作還原劑。第二節二氧化碳制取的研究試驗室制取二氧化碳原料：大理石或石灰石、稀鹽酸。不用濃鹽酸替代稀鹽酸的原因：濃鹽酸易揮發，使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體而不純。不用純碳酸鈣或碳酸鈉等替代大理石、石灰石的原因：它們與稀鹽酸反應速率太快，不輕易控制和搜集，且成本較高。反應原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑發生裝置：同分解過氧化氫溶液制取氧氣的發生裝置（原因：固體和液體混合，在常溫下反應生成氣體）搜集裝置：向上排空氣法搜集氣體的裝置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空氣密度大）檢查裝置的氣密性：用長頸漏斗插入液面內的氣體發生裝置，緊閉導氣管出口，從漏斗中加水。假如液面穩定後水面下降，則表明漏氣；若水面不下降，則表明不漏氣。驗滿：把燃著的木條放在集氣瓶口（不要伸入瓶內），假如火焰熄滅，證明二氧化碳已經搜集滿了。檢查：把氣體通入澄清的石灰水中，假如澄清的石灰水變渾濁，就證明搜集的氣體是二氧化碳。凈化：假如制取的二氧化碳中混有少許氯化氫氣體和水蒸氣時，可先將氣體通過盛有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶（除去氯化氫），再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶（除去水蒸氣并進行干燥）。注意事項見第二單元。二氧化碳和氧化鈣的工業制法：CaCO3CaO+CO2↑CO2（2）第三節一氧化碳和二氧化碳CO2（2）二氧化碳的物理性質及對應的探究試驗：CO2CO2（1）一般狀況下，二氧化碳的密度比空氣的密度大。【試驗操作】如右圖（1），將CO2氣體慢慢倒入杯中。【試驗現象】蠟燭自下而上依次熄滅。【試驗分析】【試驗結論】①一般狀況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒；②一般狀況下，二氧化碳的密度比空氣的密度大。二氧化碳能溶于水。【試驗操作】如右上圖（2）向一種搜集滿二氧化碳氣體的質地較軟的塑料瓶中加入約1/3體積的水，立即旋緊瓶蓋，振蕩。【試驗現象】瓶體變癟。【試驗分析】二氧化碳溶于水時，使瓶內的氣體體積減小，因而壓強減小，外界大氣壓把瓶子壓癟了。【試驗結論】二氧化碳能溶于水。二氧化碳的化學性質一般狀況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。二氧化碳不能供應呼吸。（注意：二氧化碳沒有毒性）二氧化碳能與水反應生成碳酸。【試驗操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的紙花。第一朵紙花噴上稀醋酸，第二朵紙花噴上水，第三朵紙花直接放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，第四朵紙花噴上水之後，再放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，觀測四朵紙花的顏色變化。然後將第四朵紙花取出，小心烘烤，觀測現象。【試驗現象】①第一朵小花變紅；②第二朵小花不變色；③第三朵小花不變色；④第四朵小花變紅；⑤第四朵小花被烘烤後由紅色變成紫色。【試驗分析】①醋酸能使紫色小花變紅，闡明酸（溶液）可以使紫色石蕊變紅；②水不能使紫色石蕊變紅；③二氧化碳不能使紫色石蕊變紅；④二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅；⑤闡明碳酸被分解了。【化學方程式】CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2↑【注意事項】①第二朵、第三朵紙花可以闡明：水不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅。②紙花必須是干燥的。假如紙花不是干燥的，那么在把第三朵紙花放入水中時，CO2會與紙花裏的水分反應生成碳酸使紙花變紅，這樣就起不到對照的作用。③二氧化碳不能使紫色石蕊變紅，但二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅。二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O二氧化碳能與灼熱的碳反應生成一氧化碳：CO2+C2CO該反應是吸熱反應。該反應既是化合反應，又是氧化還原反應（CO2是氧化劑，C是還原劑）。該反應是二氧化碳變為一氧化碳的一種措施。二氧化碳的用途滅火（既運用了二氧化碳的物理性質，又運用了二氧化碳的化學性質）原因：①二氧化碳的密度比空氣大；②一般狀況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。滅火器原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑干冰（固體二氧化碳）：干冰升華吸取大量的熱，因此干冰可用于人工降雨、制冷劑。光合作用：作氣體肥料，可以提高農作物的產量。二氧化碳對環境的影響：導致溫室效應【能導致溫室效應的氣體】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。一氧化碳的物理性質：無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。一氧化碳只能用排水法搜集，不能用向下排空氣法搜集。一氧化碳的化學性質一氧化碳具有可燃性：2CO+O22CO2【燃燒的現象】煤爐從上至下，常發生的三個反應：2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2一氧化碳具有毒性。原因：一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結合，導致生物體內缺氧，嚴重時會危及生命。正常的血液呈深紅色，當通入一氧化碳後，血液由深紅色變成淺紅色。一氧化碳具有還原性。一氧化碳的用途：可燃性：作氣體燃料（2CO+O22CO2）。還原性：冶煉金屬（3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2）。一氧化碳的還原性②①③④⑤⑥⑦一氧化碳還原氧化銅的試驗：【試驗裝置】見下圖（這是整套裝置，但只需掌握虛線框中內容，并且下文的操作、現象、結論僅針對虛線框內的試驗裝置）。

1-稀鹽酸2-大理石3-碳酸氫鈉溶液4-濃硫酸5-木炭6-氧化銅7-氫氧化鈣溶液【試驗操作】①先通入一氧化碳，在加熱前必須先檢查一氧化碳的純度；②點燃酒精燈給玻璃管內的物質加熱；③試驗完畢，先熄滅酒精燈；④再通入一會兒一氧化碳直到試管冷卻。【試驗現象】黑色粉末變成紅色，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。【試驗結論】一氧化碳能使氧化銅還原成銅，同步生成二氧化碳。【化學方程式】CO+CuOCu+CO2【注意事項】①檢查一氧化碳純度的目的：防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。②一氧化碳“早來晚走”，酒精燈“遲到早退”。③一氧化碳“早來”，酒精燈“遲到”的目的：排凈裝置內的空氣，防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。④一氧化碳“晚走”，酒精燈“早退”的目的：防止灼熱的銅重新被空氣中的氧氣氧化（2Cu+O22CuO）。⑤由于一氧化碳有劇毒，隨意排放會導致空氣污染，因此必須進行尾氣處理。⑥7溶液的目的：①②①③④⑤⑥⑦一氧化碳還原氧化鐵【試驗裝置和試驗操作】與上面的試驗類似（⑥下的酒精燈要換成酒精噴燈）【實現現象】紅色粉末逐漸變黑，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。【化學方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2【注意事項】鐵塊是銀白色的，但鐵粉是黑色的。水煤氣（一氧化碳和氫氣的混合氣體）：C+H2OCO+H2在我們學過的還原劑還原金屬氧化物的反應中，只有兩個反應的條件是“加熱”，其他的都是“高溫”：H2+CuOCu+H2O和CO+CuOCu+CO2一氧化碳和二氧化碳的性質比較一氧化碳二氧化碳物理性質無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水化學性質可燃性、還原性、毒性①二氧化碳能和水反應生成碳酸②二氧化碳可以和四大強堿反應生成鹽和水③二氧化碳能和碳單質反應④二氧化碳能參與光合作用檢查措施通過灼熱的氧化銅粉末，粉末由黑色逐漸變成紅色，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁重要用途做燃料、冶煉金屬滅火、制汽水、人工降雨三大還原劑：H2、C、CO——共同性質：可燃性、還原性。三大可燃性氣體及燃燒時的火焰顏色：H2（淡藍色）、CO（藍色）、CH4（明亮的藍）當碳與氧化劑不充足反應時，會生成一氧化碳。第七單元燃料及其應用第一節燃燒和滅火白磷熱水氧氣白磷熱水氧氣（2）（1）白磷白磷紅磷熱水①②③定義：一般的燃燒是指可燃物跟氧氣發生的一種發光、放熱的劇烈的氧化反應。探究燃燒的條件（本試驗要在通風櫥或抽風設備下進行）：【試驗操作】a.如右圖（1），在500mL的燒杯中注入400mL熱水，并放入用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯上蓋一片薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸去表面上水的白磷，觀測現象。

b.如右圖（2），用導管對準上述燒杯中的白磷，通入少許氧氣（或空氣），觀測現象。【試驗現象】a.銅片上的白磷燃燒，銅片上的紅磷和水中的白磷沒有燃燒。b.白磷在水下燃燒。【試驗分析】如右圖（1）。①與②對比，闡明：物質與否發生燃燒與可燃物燃燒所需要的溫度有關。①與③對比，闡明：物質與否發生燃燒與與否與氧氣（空氣）接觸有關。③與圖（2）對比，再次闡明：燃燒必須有氧氣（空氣）。【試驗結論】燃燒的條件：可燃物、與氧氣（或空氣）接觸、溫度到達著火點通風櫥是一種不完善的尾氣處理裝置，若改善上述試驗，可將紅磷和白磷裝入密閉的容器內（還要套一種氣球），這樣便于進行尾氣處理。燃燒的條件：①可燃物；②與氧氣（或空氣）接觸；③溫度到達著火點。【注意事項】①著火點不是固定不變的。對固體燃料來說，著火點的高下跟表面積的大小、顆粒可惜的粗細、導熱系數的大小等均有關系。②并非所有的燃燒都需要氧氣，如氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫。③只有三個條件所有滿足，燃燒才能發生。自燃：由緩慢氧化引起的自發燃燒。滅火滅火的原理：①清除可燃物或使可燃物與其他物品隔離；②隔絕氧氣（空氣）；③減少可燃物的溫度，使其減少到著火點如下。【注意事項】①著火點是可燃物著火燃燒時所需的最低溫度，是物質的一種性質，不隨外界條件的變化而變化。②在燃燒的三個條件中，只需破壞一種條件就可以使燃燒停止。滅火器泡沫滅火器的反應原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑干粉滅火器的反應原理：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑二氧化碳滅火器內盛裝的是液態二氧化碳，使用時不會留下任何痕跡。爆炸鼓氣定義：可燃物在有限的空間內急劇地燃燒，就會在短時間內聚積大量的熱，使氣體的體積迅速膨脹而引起爆炸。鼓氣爆炸還包括物理爆炸，它們是物理變化。除了可燃性氣體能發生爆炸外，可燃性粉塵如面粉、煤粉等也能發生爆炸。粉塵爆炸試驗【試驗操作】取一空金屬罐和小塑料瓶，剪去金屬罐和小塑料瓶的上部，并在金屬罐和小塑料瓶的底側各打一種比橡皮管外徑略小的小孔。像右圖那樣連接好裝置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，點燃蠟燭，用塑料蓋蓋住罐。從橡皮管一端迅速鼓入大量的空氣，使面粉充斥罐，觀測現象并分析原因。【試驗現象】“砰”地一聲響，伴隨一團火光產生；放熱；塑料蓋被掀起。【試驗分析】面粉被吹起後與空氣充足接觸，又被蠟燭點燃。在有限的空間內發生急劇燃燒并放出大量熱，產生的氣浪將塑料蓋掀起，闡明可燃性的粉塵在有限的空間內急劇燃燒能發生爆炸。【注意事項】①面粉應當是干燥的；②氣囊的作用：使面粉與空氣充足混合。③鼓氣球與金屬罐之間的連接管可稍長某些，人距離該裝置遠某些，以防危險。油庫、面粉加工廠、紡織廠和煤礦的礦井內等地方必須做的安全措施：通風、嚴禁煙火。第二節燃料和熱量三大化石燃料：煤、石油、天然氣（均為混合物，并且均為不可再生能源）煤——“工業的糧食”煤中重要含碳元素。煤燃燒排放的污染物：SO2、NO2、CO、煙塵等。（SO2、NO2可導致酸雨）為了使煤得到綜合運用，可以將煤干餾，即隔絕空氣加強熱，使煤分解為焦炭、煤焦油、煤氣等有用的物質。（干餾是化學變化）石油——“工業的血液”石油中重要含碳、氫元素。汽車尾氣中的污染物：CO、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵。運用石油中各成分的沸點不一樣，可以將石油分餾，使石油中各成分分離。（分餾是物理變化）由石油煉制的部分產品和重要用途：溶劑油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青。天然氣天然氣的重要成分是甲烷（沼氣）。甲烷是最簡樸的有機物、相對分子質量最小的有機物。甲烷的物理性質：無色無味的氣體，密度比空氣小，很難溶于水。甲烷的化學性質：可燃性。甲烷燃燒的化學方程式：CH4+2O2CO2+2H2O（甲烷燃燒會產生明亮的藍色火焰。）在我國農村，使用沼氣的好處如下：①可以處理生活用燃料問題；②改善農村環境、衛生狀況；③提高肥效。可燃冰：科學家們在海底發現了大量可燃冰，它是一種甲烷水合物，是甲烷與水在低溫高壓下形成的。可燃冰的長處：能量高、熱值大，是替代化石燃料的新能源。可燃冰的缺陷：假如在開采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中，會導致愈加嚴重的溫室效應。我們看待化石燃料的態度：合理開采、減少使用、綜合運用。化學反應中的能量變化探究化學反應中的能量變化【試驗操作】在一支試管中加入幾小段鎂條，再加入5mL鹽酸，觀測現象，并用手觸摸試管外部。【試驗現象】劇烈反應，產生大量氣泡；放熱；鎂條逐漸變小或消失。【試驗結論】鎂條與鹽酸發生化學反應并放出熱量。【化學方程式】Mg+2HCl=MgCl2+H2↑有些化學反應可以產生熱量，如：可燃物的燃燒；鋁、鎂等金屬和鹽酸反應等。有些化學反應會吸取熱量，如某些條件為“高溫”的反應。使燃料充足燃燒的措施：①加大空氣的量；②增大燃料與空氣的接觸面積。實例：將塊狀的煤加工粉碎成煤粉，或者制成蜂窩煤等。燃料充足燃燒的意義：①使有限的能源發揮最大的作用（放熱多、節省能源）；②減少環境污染的程度。燃料不充足燃燒的後果：①使燃料燃燒產生的熱量減少，揮霍資源；②產生大量的CO等物質，污染空氣。第三節使用燃料對環境的影響燃料燃燒對空氣的影響酸雨危害的模擬試驗【試驗操作】向一種空集氣瓶和一種充斥SO2的集氣瓶中各加入少許水。分別將表中所列物質放入上述兩種液體中，觀測