245x?969.6g 245?9.6gx??24.5g96 答:参加反应的KClO3的质量为24.5g。
【注意】当反应前物质的总质量不等于反应后物质的质量时,说明有气体逸出。 三、 例题3:在做“氢气还原氧化铜”的实验中,将8g氧化铜放入试管中,通入足量的氢气并加热一段时间。再次称量固体时,发现剩余固体的质量为7.2g。问生成铜的质量为多少? 解:设生成Cu的质量为x。
参加反应的CuO的质量为0.8g?16?100%?4g
80第六单元 碳和碳的氧化物 第一节 金刚石、石墨和C60 一、 “碳”和“炭”的区别:“碳”指碳元素,不是具体指某种物质;而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。 二、 金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。 所以,在一定条件下,将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。 28 三、 金刚石、石墨的物理性质和用途 金刚石 C 石墨 化学式 颜色 形状 正八面体 硬度 最硬 最软之一 导电性 无 导热性 无 润滑性 无 高 优良 良好 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等 熔点 用途 划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等 H2?CuO
ΔCu?H2O
无色透明 80 64 4g x
804g?64x
64?4gx??3.2g80深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 【注意】对于这种题,先要注意(8g-7.2g)并不是生成水的质量,而是参加反应的氧元素的质量。 四、 带杂质的计算见第八单元。 五、 计算时的常见错误:
1.未知数带有单位。2.所设物质的质量包含杂质的质量,或者包含未参加反应的物质的质量。3.已知物质的质量没有单位。4.化学方程式书写错误或者没有配平(这个错误会使计算题的得分降为1,甚至为0)。5.关系式中的数据没有与物质的化学式对齐。6.步骤不完整、数值计算错误、所答非所问等在其他学科也能犯的错误。
? 金刚石是天然存在的最硬的物质。 ? 无定形碳:由石墨的微小晶体和少量杂质构成,没有固定形状。 常见的无定形碳:木炭、活性炭、焦炭、炭黑。 木炭 活性炭 颜色、状态 灰黑色的多孔性固体 灰黑色多孔颗粒状固体 制法 木材隔绝空气加强热 木炭在高温下用水蒸气处理 用途 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属 净化多种气体和液体、作防毒面具 冶炼金属 焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 墨、油墨、油漆、鞋油、燃料 21
等,作橡胶制品的填料 ? 木炭、活性炭具有吸附性(物理性质)。活性炭的吸附性更强。 四、 C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,这种足球结构的碳分子很稳定。 五、 金刚石、石墨、C60性质不同的原因:碳原子的排列方式不同。 六、 碳的化学性质 ? 单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同 ? 在常温下,碳的化学性质不活泼。 ? 碳具有可燃性:C+O2 2C+O2CO2(充分燃烧) 【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑
30 ? 反应开始的标志:澄清的石灰水变浑浊。 ? 在酒精灯上加网罩的目的:使火焰集中并提高温度。 ? 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的:防止已经还原的铜被氧气重新氧化。 ? 实验完毕后先熄灭酒精灯的后果:石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。 八、 还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫做还原反应。 木炭是使氧化铜还原为铜的物质,具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。 2CO(不充分燃烧) 碳在氧气中燃烧的现象:燃烧剧烈,发出白光;放热;生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 ? 碳具有还原性: 木炭+氧化铜 第二节 二氧化碳制取的研究 一、 实验室制取二氧化碳 ? 原料:大理石或石灰石、稀盐酸。 ? 不用稀硫酸代替稀盐酸的原因:稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙,阻碍反应的继续进行。 ? 不用浓盐酸代替稀盐酸的原因:浓盐酸易挥发,使生成的二氧澄清的石灰水 化碳中混有氯化氢气体而不纯。 ? 不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因:它们与稀盐酸反应速率太快,不容易控制和收集,且成本较高。 ? 反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ ? 发生装置:同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置(原因:固体和液体混合,在常温下反应生成气体) ? 收集装置:向上排空气法收集气体的装置(原因:二氧化碳能溶于水,且密度比空气密度大) ? 检查装置的气密性:用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置,紧闭导气管出口,从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降,则表明漏气;若水面不下降,则表明不漏气。 C+2CuO2Fe2O3+3C2Cu+CO2↑ 4Fe+3CO2↑ 单质碳的还原性可用于冶金工业。 七、 木炭还原氧化铜的实验(见右图) 29 【实验操作】① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺放进试管; ② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管; ③ 集中加热; ④ 过几分钟后,先撤出导气管,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。 【实验现象】澄清的石灰水变浑浊;黑色固体逐渐变成红色。 22
? 一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧。 ? 二氧化碳不能供给呼吸。(注意:二氧化碳没有毒性) ? 二氧化碳能与水反应生成碳酸。
【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸,第二朵纸花喷上水,第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中,第四朵纸花喷上水之后,再放入盛满二氧化碳的集气瓶中,观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花取出,小心烘烤,观察现象。
【实验现象】① 第一朵小花变红;② 第二朵小花不变色; ③ 第
二、 二氧化碳和氧化钙的工业制法:CaCO3CaO+CO2↑ 三朵小花不变色; ④ 第四朵小花变红; ⑤ 第四朵小花被烘烤后 由红色变成紫色。 CO2 【实验分析】① 醋酸能使紫色小花变红,说明酸(溶液)可以使 第三节 一氧化碳和二氧化碳 紫色石蕊变红;② 水不能使紫色石蕊变红;③ 二氧化碳不能使紫一、 二氧化碳的物理性质及对应的探究实验: CO2 色石蕊变红;④ 二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊? 无色无味,常温常压下为气体。 变红;⑤ 说明碳酸被分解了。 ? 一般情况下,二氧化碳的密度比空气的密度大。 【化学方程式】CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2↑ 【实验操作】如右图(1),将CO2气体慢慢倒入杯中。 (1) 【注意事项】 【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。 31 【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下,先聚集在底部, (2) ① 第二朵、第三朵纸花可以说明:水不能使紫色石蕊变红,二氧然后逐渐上升,把杯内的空气自下而上排出。 化碳不能使紫色石蕊变红,二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使【实验结论】① 一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持紫色石蕊变红。 燃烧; ② 纸花必须是干燥的。如果纸花不是干燥的,那么在把第三朵纸② 一般情况下,二氧化碳的密度比空气的密度大。 花放入水中时,CO2会与纸花里的水分反应生成碳酸使纸花变红,? 二氧化碳能溶于水。 这样就起不到对照的作用。 【实验操作】如右上图(2)向一个收集满二氧化碳气体的质地较③ 二氧化碳不能使紫色石蕊变红,但二氧化碳能使紫色石蕊溶液软的塑料瓶中加入约1/3体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡。 变红。 【实验现象】瓶体变瘪。 ? 二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 【实验分析】二氧化碳溶于水时,使瓶内的气体体积减小,因而压强减小,外界大气压把瓶子压瘪了。 ? 二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳:CO2+C2CO
【实验结论】二氧化碳能溶于水。 该反应是吸热反应。该反应既是化合反应,又是氧化还原反应(CO2二、 二氧化碳的化学性质 ? 验满:把燃着的木条放在集气瓶口(不要伸入瓶内),如果火焰熄灭,证明二氧化碳已经收集满了。 ? 检验:把气体通入澄清的石灰水中,如果澄清的石灰水变浑浊,就证明收集的气体是二氧化碳。 ? 净化:如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时,可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶(除去氯化氢),再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(除去水蒸气并进行干燥)。 ? 注意事项见第二单元。 23
是氧化剂,C是还原剂)。
该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。
三、 二氧化碳的用途
? 灭火(既利用了二氧化碳的物理性质,又利用了二氧化碳的化学性
质)
原因:① 二氧化碳的密度比空气大;② 一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧。
灭火器原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ ? 干冰(固体二氧化碳):干冰升华吸收大量的热,因此干冰可用于
人工降雨、制冷剂。
? 光合作用:作气体肥料,可以提高农作物的产量。 四、 二氧化碳对环境的影响:造成温室效应
【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烷等。 五、 一氧化碳的物理性质:无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气略小。
一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集。 六、 一氧化碳的化学性质
? 一氧化碳具有可燃性:2CO+O2
2CO2
【燃烧的现象】① 发出蓝色火焰; ② 放热; ③ 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
煤炉从上至下,常发生的三个反应:2CO+O22CO2、
CO2+C
2CO、C+O2
CO2
? 一氧化碳具有毒性。
原因:一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合,造成生物体内缺氧,严重时会危及生命。
正常的血液呈深红色,当通入一氧化碳后,血液由深红色变成浅红色。
? 一氧化碳具有还原性。
七、 一氧化碳的用途:
? 可燃性:作气体燃料(2CO+O2
2CO2)。
? 还原性:冶炼金属(3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2、
CO+CuO
Cu+CO2)。 32
八、 一氧化碳的还原性
? 一氧化碳还原氧化铜的实验:
【实验装置】见下图(这是整套装置,但只需掌握虚线框中内容,并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置)。
①
⑤
⑥
②
③ ④
⑦
? 1-稀盐酸 2-大理石 3-碳酸氢钠溶液 4-浓硫酸 5-木炭 6-氧化铜 7-氢氧化钙溶液 【实验操作】
① 先通入一氧化碳,在加热前必须先检验一氧化碳的纯度; ② 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热; ③ 实验完毕,先熄灭酒精灯;
④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。
【实验现象】黑色粉末变成红色,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。 【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜,同时生成二氧化碳。 【化学方程式】CO+CuO
Cu+CO2
24
【注意事项】
① 检验一氧化碳纯度的目的:防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
② 一氧化碳“早来晚走”,酒精灯“迟到早退”。
③ 一氧化碳“早来”,酒精灯“迟到”的目的:排净装置内的空气,防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④ 一氧化碳“晚走”,酒精灯“早退”的目的:防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化 (2Cu+O2
2CuO)。
物理性质 无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水 无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水 ① 二氧化碳能和水反应生成碳酸 ② 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水 ③ 二氧化碳能和碳单质反应 ④ 二氧化碳能参与光合作用 通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊 灭火、制汽水、人工降雨 化学性质 可燃性、还原性、毒性 ⑤ 因为一氧化碳有剧毒,随意排放会造成空气污染,所以必须进行尾气处理。
⑥ 7溶液的目的:① 证明反应生成二氧化碳; ② 除去装置内的二氧化碳。
? 一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似(⑥ 下的酒精灯要换成酒精喷灯)
【实现现象】红色粉末逐渐变黑,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
检验方法 主要用途 通过灼热的氧化铜粉末,粉末由黑色逐渐变成红色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 做燃料、冶炼金属
十、 三大还原剂:H2、C、CO——共同性质:可燃性、还原性。 十一、 三大可燃性气体及燃烧时的火焰颜色:H2(淡蓝色)、CO(蓝色)、
CH4(明亮的蓝) 十二、 当碳与氧化剂不充分反应时,会生成一氧化碳。
【注意事项】铁块是银白色的,但铁粉是黑色的。 ? 水煤气(一氧化碳和氢气的混合气体):C+H2O
CO+H2 33
第七单元 燃料及其应用
第一节 燃烧和灭火
① 白磷 ② 红磷 ? 在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中,只有两个反应的条
件是“加热”,其他的都是“高温”:
H2+CuO
Cu+H2O 和 CO+CuO一氧化碳 Cu+CO2 二氧化碳 九、 一氧化碳和二氧化碳的性质比较 一、 燃烧
? 定义:通常的燃烧是指可燃物跟氧气发生的一种发光、放
热水 热的剧烈的氧化反应。
? 探究燃烧的条件(本实验要在通风橱或抽风设备下进白磷 行): 氧气 ③ 【实验操作】a. 如右图(1),在500mL的烧杯中注入400mL热水,并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。在
(1)
热水
25
白磷
(2)