第六单元 碳和碳的氧化物
【知识网络】
金刚石 碳单质 石墨 C60 化学性质 常温下的稳定性 完全反应：C＋O2可燃性 不完全反应：2C＋O2还原性 C＋2CuO物理性质 碳 一氧化碳 2CO 2Cu＋CO2↑ 2CO2 CO2 可燃性 2CO＋O2 △ 化学性质 还原性 CO+CuO毒性 Cu+CO2 物理性质：通常状况，无色无味气体，密度比空气大，能溶于水 碳的氧化物 性质 一般情况下，不燃烧，也不支持燃烧 化学性质 与水反应：CO2+H2O=H2CO3 与石灰水反应：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 工业制法：CaCO3CaO+CO2↑ 制法 二氧化碳 实验室制法 收集方法：向上排空气法 验满方法：燃着的木条放在集气瓶口 检验方法：通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 气体发生装置：固液反应，不加热型
用途：灭火、工业原料、温室肥料、致冷剂 课题1 金刚石、石墨和C60
【考点透视】
一、考纲指要
1．知道不同元素可以形成不同物质，同种元素也可以形成不同物质；了解金刚石、石墨和C60都是由碳元素形成的单质。
2．了解木炭、活性炭的吸附性。
3．掌握单质碳的化学性质，并能根据碳单质的物理性质、化学性质开发其不同用途。 二、命题落点
1．金刚石与石墨物理性质的差异及其原因，或以足球烯C60、C70、碳纳米管等新型材料为试题背景，推测它们的结构，如例1。
2．利用金刚石、石墨、木炭、活性炭的性质来考查它们在日常生活和生产的用途，如例2。
3．对单质碳相关性质和用途的推测和探究，可根据题中所给条件推断反应物、生成物，也可以实验题的形式来考查反应的现象，如例3。
【典例精析】
例1：（南通市中考）下图是金刚石、石墨、C60的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是（ ） A．构成它们的原子大小不同 B．构成它们的原子数目不同
C．金刚石、石墨、C60由不同种原子构成 D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列不同
解析 物质的结构决定了物质的性质。由图可知，金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的单质，但碳原子的排列方式不同。
答案：D
例2：（宜昌市课改区中考）“轻轨电车”（如右图）是近年来新兴的城市高架交通工具，具有污染小的特点。当轻轨电车开动时，轻轨电车上裸露的“电刷”沿架空电线滑动。电刷材料中含有石墨。选择石墨作电刷材料是因为其具有下列性质：
① ；② ； ③ 。
解析 电刷沿架空电线长时间滑动，因摩擦产生大量的热，这就要求电刷材料具有润滑、导电和耐高温的性能。而
石墨恰好具有润滑、导电和耐高温的性质，因此石墨是制作电刷的理想材料。
答案：①导电 ②润滑 ③耐高温（或不易氧化；或化学性质不活泼……） 例3：(潍坊市中考)小强、小明和小梅三同学在学习了木炭还原氧化铜的实验后，提出如下问题：“木炭与一氧化铅(化学式为PbO)反应生成铅的同时产生的气体一定全部为二氧化碳吗?”请你和他们一起对产物中气体的成分进行研究，并回答有关问题。
（1）猜想：小强认为：反应产生的气体全部为二氧化碳。小明认为：反应产生的气体全部为一氧化碳。小梅认为：反应产生的气体既有二氧化碳又有一氧化碳。
（2）设计实验：根据各自的猜想，他们共同设计了实验，实验装置如右图 (他们在实验中进行了规范操作和细致的观察)。 （3）现象与结论：如果小强猜想正确，装置B、C中的实验现象是 ；
如果小明猜想正确，装置B、C中的实验现象是 ；
如果小梅猜想正确，装置B、C中的实验现象是 。
（4）此实验装置有不足之处，请你对该装置进
行改进，具体措施是 。
（5）根据上述实验及学习的木炭与CuO、Fe2O3的反应，请你归纳出单质碳的一项重要用途是 。
解析 根据澄清的石灰水是否变浑浊，就可知是否有CO2 产生；根据新鲜的鸡血是否变色，可判断反应过程中是否有CO 产生；尾气中含有CO，一般用点燃的方法来处理；木炭能还原CuO、Fe2O3的，说明用木炭可冶炼金属。
答案：（3）石灰水变浑浊，鸡血颜色不变；石灰水无明显变化，鸡血颜色发生变化；石灰水变浑浊，鸡血颜色发生变化
（4）在装置C的出气口接一个尖嘴玻璃管和燃着的酒精灯（或在装置C的出气口用气球或塑料袋收集尾气） （5）冶炼金属 【常见误区】
1．对同一元素不一定只组成一种单质的说法理解不透。如氧元素可组成O2 和O3 两种单质，所以说只含一种元素的物质不一定是单质，也可能是几种单质组成的混合物。
2．“炭”和“碳”两字容易混淆、写错。“碳”是元素名称，在书写含碳元素的物质的名称时使用，如二氧化碳；而“炭”表示物质，如“活性炭”。
3．所有碳单质的化学性质都相同吗？比如金刚石、石墨和C60以及木炭等都是由碳元素组成的，其碳原子的最外层电子的数目一样多（都是4个），因此，不同碳单质的化学性质相同。
4．反应物相同，但反应物的量不同、反应物间接触面积不同或反应条件不同，则生成的产物或反应中产生的现象有可能不同。如：碳和氧气在点燃条件下反应，氧气充足时生成的是CO2，而氧气不充足时主要生成CO。
【基础演练】
一、选择题
1．2002年底某省考古专家对“泗水王陵”进行保护性挖掘，在考古过程中发现在棺室外围的土层中有厚厚的一层一千多年前的木炭，这表明木炭具有（ ） A．可燃性 B．还原性 C．稳定性 D．吸附性
2 .据报道：今年高考、中考临近时，个别不法商贩唯利是图，制造、销售假冒伪劣的\铅笔，此类铅笔石墨含量低，光电阅读机读不出答案，会严重影响考生成绩，给家庭、社会带来危害。用石墨制铅笔，除了颜色外主要是利用石墨的（ ） A．质硬 B.吸附性 C. 还原性 D. 质软
3.2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在空中失事。有专家分析认为，其原因可能是航天飞机壳底部的石墨瓦在空中脱落，击中机翼。航天飞机表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨（ ）
A.能导电 B.熔点高、耐高温，化学性质稳定 C.密度小 D.硬度小，有润滑作用
4.中国科学技术大学钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700℃制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界最权威的《科学》杂志上，立即被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。同学们对此的一些“理解”，不正确的是（ ）
A.金刚石属于金属单质 B.制造金刚石过程中发生了化学变化 C.CCl4是一种化合物 D.这个反应是置换反应 5．纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米（1纳米=10-9米）的空心管。下列说法错误的是（ ）
A．纳米碳管是一种新型的有机化合物 B．纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 C．纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强 D．纳米碳管在常温下化学性质稳定 6.在一定温度下，1cm3活性炭所能吸附某些常见气体的体积如下表。根据表中的数据，以及有关物质的组成和性质推断，下列说法中正确的是（ ） 气体的沸点/℃ 被吸附的体积/ml H2 -252 CO2 -78 O2 -183 N2 -196 Cl2 -34 4.5 97 35 11 494 A.气体分子所含原子个数越多越容易被吸附 B.沸点越高的气体，越容易被吸附 C.化合物的气体比单质的气体更容易被吸附D.气体的相对分子质量越大，越容易被吸附 二、填空题
7．在物质的各大家族中，有一家兄弟多：老大骨头硬，光彩照人，身价百万；老二又软又滑，生活学习都有它；老三似足球，科研工作者喜欢它。(1)举出老大的一种用途 ；(2)请你猜出老三是 。 三、实验与探究题
8.1985年科学家发现的Ｃ60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球（图Ｃ），因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成的管状大分子（图Ｄ）图Ａ、图Ｂ分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。
用你所学到的化学知识回答下列问题。 （1）金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是什么？
（2）常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？简要说明理由。
（３）请你设计一个方案，证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的（以足球烯为例，用文字简要叙述）。
课题2 二氧化碳制取的研究
【考点透视】
一、考纲指要
1．掌握实验室制取二氧化碳的反应原理。
2．探究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳。 3．了解实验室中制取气体的一般思路和方法。 二、命题落点
1．实验室制取二氧化碳的反应原理的选取，如例1。 2．实验室制取二氧化碳装置的探究，如例2。
3．实验室中制取气体的一般思路和方法的探究，如例3。
【典例精析】
例1：（临祈市中考）可生成二氧化碳的反应很多，例如：①酒精的燃烧 ②木炭在空气中燃烧 ③碳与氧化铜反应 ④高温煅烧石灰石 ⑤石灰石（块状）与稀硫酸 ⑥石灰石（块状）与稀盐酸 ⑦碳酸钙粉末与浓盐酸 ⑧人和动物的呼吸作用其中可用于实验制CO2的是（ ） A.④⑥ B.⑤⑥ C.⑥ D.全部
解析 ①②两类方法虽然能生成CO2，但燃烧需在空气中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧生成的气体也能收集，故在实验室里操作性差；③④两类方法在高温下进行，操作不便；⑤反应生成微溶于水的碳酸钙，覆盖在石灰石的表面，反应逐渐停止；⑦反应剧烈，不易收集，并且浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使CO2气体不纯；⑧中CO2气体不纯，含量低，不易收集。
答案：C
例2：（大连市中考）实验室里制取二氧化碳气体，有如下图所示的仪器可供选用
请你回答下列问题：
?制取二氧化碳气体所需的药品是 ； ?收集二氧化碳气体的方法是 ；
?制取并收集二氧化碳气体所需的仪器是(用仪器的序号回) ； ?检验二氧化碳气体是否收集满的方法是 ；
?制取二氧化碳的化学方程式是 。
解析 这是一道实验室制二氧化碳的基础题，考查了学生组合装置的能力。根据实验室制二氧化碳的原理、装置、及验满方法，我们很容易得到答案。
答案：?石灰石或大理石和稀盐酸；?向上排空气法；?ACDE；?将燃着的木条放在集气瓶口；?CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O ＋CO2↑
例3：（福州课改区中考）在实验台上摆放着供你选择的如下药品和仪器(实验常备用品图中略)：
请你设计一种制备某气体的实验方案，填写实验报告中的以下几项：
制备气体名称 实验药品(填写序号) 实验仪器(填写序号) 实验原理 收集方法 反思与评价 (从装置的优、缺点方面说明) 解析 本题是一道考查气体制取的一道实验题。不但考查了学生对于仪器和药品的选择，还考查了学生对于实验方案的评价意识，培养学生的一种“选优”思想。
要解答好本题，要熟知实验室制取气体的思路：①根据反应物和生成物的状态、反应条件选择实验仪器和药品；②根据气体的密度和溶解性决定气体的收集方法等。
本题分为两大类制取方案，涵盖了初中化学中气体制备的所有类型，
即：固体＋液体
气体；固体＋固体
△ 气体。