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碳和碳的氧化物by徐思哲
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碳和碳的氧化物
3.二氧化碳和一氧化碳
二氧化碳
性质
物理性质
通常情况下没有颜色、没有气味、气体，标准状况下，密度比空气大能溶于水，有三态变化(其中，固态二氧化碳俗称"干冰")。
教材中的重要实验实验
二氧化碳与水的反应
在紫色纸花上喷稀醋酸
醋酸能使紫色石蕊溶液变红
在紫色纸花上喷水
水不能使紫色石蕊溶液变色
将紫色纸花放入二氧化碳中
CO2气体不能使紫色石蕊溶液变红
在上个纸花的基础上喷水
CO2与H2O反应生成碳酸， 碳酸能使紫色石蕊溶液变红色
烘干第四朵花
碳酸很不稳定，容易分解
化学性质
(1)一般情况下C0.不能燃烧，也不支持燃烧; (2)C02能与水反应: (化学方程式CO2+H2O =H2C03)实验现象:紫色石蕊变红 (碳酸很不稳定，容易分解，H2CO3=H20+CO2↑) （3)CO,能与氢氧化钙反应:C02+Ca(0H)2=CaC03↓+H20 澄清的石灰水是氢氧化钙溶于水形成的混合物，C02能使澄清的石灰水变白色浑浊的原因是: C02与Ca(0H)2反应生成了白色难溶于水的CaC0.沉淀。 此反应常用于实验室检验CO2 (4)具有一定的氧化性 如:C02能与灼热的碳反应 C+CO2 高温 2CO (此反应中，CO,是氧化剂，C是还原剂)
用途
二氧化碳气体的用途
1.灭火(原理:C02密度比空气大，覆盖在可燃物表面，并且CO2 不能燃烧也不能支持燃烧，使可燃物与氧气隔绝)，此过程中不发生化学变化; 2.光合作用(发生化学变化); 3.气体肥料(发生化学变化); 4.化工产品的原料(发生化学变化); 5.制碳酸饮料(原理:C02，能溶于水，增大压强会溶得更多）
干冰的用途------可作制冷剂
广泛用于食品的冷藏保鲜和冷藏运输、医疗上血液制品的储藏运输等方面,干冰还可用于人工降雨、营造影视舞台上云雾缭绕的景象等。
(1)干冰可作制冷剂的原因是:干冰升华时，吸收大量的热。 (2)干冰用于人工降雨的奥秘: 如果用飞机向云层中撒布干冰，由于干冰升华吸热， 空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴，于是就开始下雨了。
二氧化碳对生活环境的影响
二氧化碳过多对环镜的影响
1.二氧化碳本身没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。 当二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响。
(1)在人群密集的地方应该注意通风换气的原因是: 氧化碳本身没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响。
(2)进入久未开启的菜窖或干涸的深井之前，如何检验这些场所中二氧化碳的含量是否对进入的人的生命构成威胁? 利用燃着的蜡烛做灯火实验，如果蜡烛火焰熄灭，说明二氧化碳含量过高不能进入。
温室效应
(6)全球气候变暖的防治措施
（1）什么是温室效应：大气中的二氧化碳气体就像温室的玻璃或塑料薄膜一样， 既能让太阳光透过，又能使地面吸收的太阳光的热量不易向外散失， 起到了对地球保温的作用，这种现象叫做温室效应 (2)产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有臭氧(0)，甲烷(CH)、氖氯代烷 (商品名为氟利昂)等 （3）空气中的二氧化碳的含量是相对稳定的原因： 人和动植物的呼吸，煤、石油和天然气体等化石燃料的燃烧都会产生二氧化碳， 而绿色植物的光合作用却吸收二氧化碳，放出氧气。因此空气中二氧化碳含量是相对稳定的。 （4）近几十年来，二氧化碳含量不断上升的原因是(全球气候变暖原因): ①一方面，随着工业生产的高速发展和人们生活水平的不断提高，人类所消耗的化石能源急剧增加，排入大气中的二氧化碳越来越多; ②另一方面，能够吸收二氧化碳的森林却因为天灾和人类的乱砍滥伐等各种因素而不断减少，结果空气中二氧化碳的含量不断上升(从而温室效应增强，使全球气候变暖)。 (5)全球气候变暖可能导致的危害 ①全球变暖可能导致两极冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市; ②使土地沙漠化，造成农业减产; ③引起暴雨、洪水等灾害性和极端气候事件发生频率和强度增强; ④影响自然生态系统，改变生物多样性;等等。
1.制度层面-----世界各国应制定旨在限制二氧化碳排放的政府和国际规定，公约并严格执行。 2.技术层面-----采取措施控制二氧化碳的排放量， a.减少煤、石油和天然气等化石燃料，更多利用太阳能、风能、地热等清洁能源; b.促进节能产品和技术的进一步开发和普及， c.大力植树造林，严禁乱砍乱伐森林 d.采用物理或化学方法 3.个人层面-----在生活中我们每一个人都应该传播低碳
一氧化碳
物理性质
通常情况下无色、无味、气体，标准状况下密度比空气略小，难溶于水
化学性质
可燃性
①化学方程式：2CO+O2 点燃 2CO2 (可燃性气体点燃前一定要检验纯度) ②燃烧现象:无色气体燃烧产生蓝色火焰，放热。 ③煤炉中发生的化学反应 上部:2C0+O2 点燃 2CO2(煤层上方的蓝色火焰的原因) 中部:C+CO2 高温 2CO 2C+02 点燃 2C0 下部:C+O2 点燃 CO2
★鉴别三种气体氢气、一氧化碳、甲烷燃烧: (不可根据火焰颜色)通过检验燃烧的产物
还原性
CO+Cu0 加热 Cu+C02
有毒性
①C0使入中毒的原理;一氧化碳极易与血液中的血红蛋自结合， 从而使血红蛋白不能再与氧气结合，造成生物体内缺氧窒息死亡
②如果发生一氧化碳中毒时，处理方法： 轻度的应呼吸大量新鲜空气，严重的要立即送到医院进行救
③煤气厂常在家用煤气(含有一氧化碳)中掺入微量具有难闻气味的气体的原因: C0是无色无味的气体，泄漏后不易被人觉察，CO有毒，可引起中毒。 掺入具有难闻气味的气体若发生泄漏时，可起到警示作用，避免发生危险。
④如发生煤气泄露应立即关闭煤气阀，开窗通气，禁止开关电器，严禁烟火，并避免在行动时产生火花。
⑤冬天煤炉取暖时，一定要装烟肉，并且注意室内通风，防止C0中毒。
用途
(1)一氧化碳是许多气体燃料，如水煤气的主要成分。
(2)一氧化碳的还原性可用于冶金工业，可以用一氧化碳来炼铁。 例如:3C0+Fe203 高温 2Fe+3C02 4C0+Fe203 高温 3Fe+4C02
一氧化碳与二氧化碳性质不同的根本原因
1个二氧化碳分子比1个一氧化碳分子多1个氧原子
2.二氧化碳的制取
实验室制取气体的装置选择
收集装置的选择
排空气法:向上排空气法---密度比空气大 向下排空气法---密度比空气小 【优缺点:收集到的气体纯度不高，但较干燥】
排水法:不易溶于水或难溶于水，且不与水反应 【优缺点:收集到的气体较纯，但含水蒸气】
实验室制取二氧化碳的方法
化学方程式：CaC03+2HCl=CaCl2+H20+C02↑
注意事项
(1)不能用浓盐酸代替稀盐酸： 因为浓盐酸易挥发，挥发出氯化氢气体，使制得的CO,不纯。 (2)不能用稀硫酸代替稀盐酸 因为稀硫酸与CaC03反应生成微溶于水的硫酸钙， 覆盖在大理石(或石灰石)的表面，阻止反应继续进行。 (3)不能用CaC03粉末代替大理石(或石灰石) 因为CaCO3与稀盐酸的反应速度太快不利于观察和收集。
收集方法
向上排空气法 (原因是:C02密度比空气大)
实验室制二氧化碳的实验操作过程
(1)检查装置气密性; ★检查此装置气密性的方法: 连接仪器，用弹簧夹夹紧胶皮管，从长颈漏斗中加水， 当长颈漏斗内的液面高于锥形瓶内的液面，且一段时间内高度差不变，证明装置气密性良好。 (2)装入大理石，塞紧胶塞; (3)从长颈漏斗加入稀盐酸没过长颈漏斗下端管口形成液封 (4)收集气体;导管要伸入接近集气瓶底部，且不接触瓶底，以便排净瓶内空气。 (5)检验CO2：将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变白色浑浊，则是C02 (6)检验是否集满; 将燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明已集满二氧化碳气体 ;反之，则二氧化碳气体没有集满。
除杂、干燥
6.「能力提升]除杂、干燥 若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足量的硝酸银溶液(或饱和碳酸氢钠溶液)的洗气瓶 (目的是除去氯化氢气体)，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(目的是除去水蒸气)。
1.金刚石，石墨和C60
碳的单质
相关概念
碳与炭的区别及联系
(1)“碳”:宏观上指碳元素或碳单质;微观上指碳原子。
(2)“炭”指含有碳单质的物质，如木炭、活性炭、炭黑、焦等。
同种元素可以组成不同种单质
例如透明的金刚石、深灰色的石墨、 足球状的C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
(1)金刚石和石墨的物理性质存在明显差异的原因是:碳原子的排列方式不同。
(2)一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化， 原因是微观角度看碳原子排列方式发生改变， 即宏观角度看有新物质生成。
碳的单质
金刚石
(1)物理性质:无色、透明、正八面体形状的固体、硬度大。
(2)用途:裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属， 以及装在钻探机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等(发生物理变化); 加工后可成为璀璨夺目的装饰卫钻石。
石墨
(1)物理性质 深灰色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体，很软，有滑腻感，有优良的导电性。
(2)用途 ①可用于制铅笔芯(铅笔芯是由石墨和粘土混合制成) 铅笔芯在纸上画过会留下痕迹的原因: 铅笔芯主要成分是石墨，石墨很软，且为深灰色。 ②做干电池的电极(正极) 原因是:石黑有优良的导电性。 ③用于做电车的电刷主要利用石墨有滑腻感、优良的导电性。
无定形碳
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等 (这些物质主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似)
(1)木炭:具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力 用于吸附一些食品和工业产品里的色素，吸附有异味的物质。
(2)活性炭:活性炭的吸附作用比木炭还要强 防毒面具的滤毒罐是利用活性炭来吸附毒素的， 制糖工业利用活性炭来脱色以制白糖。 城市污水、工业废水和引用水在深度净化处理时都要用到活性炭。 人们还利用活性炭来吸附装修产生的对人体有害的气体。
(3)焦炭:用于冶炼金属。
(4)炭黑:可制墨汁、制鞋油，是橡胶轮胎中的填充剂之一。
C60
C60由分子构成， 每个C60分子由60个碳原子构成，形似足球结构稳定。
他有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。
其他的碳单质
(1)碳纳米管 且右尺寸小、机械强度高、导电性好等特点， 在材料、催化、信息等诸多领域中具有重要的应用前景。
(2)单层的石墨片目前世界上人工制得的最薄的材料具有优异的导电、导热性和其他奇特性质。
(3)金刚石薄膜 金刚石在导热性方面远远超过了硅(甚至超过铜和银)。 将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面，能极大地延长刀具的使用寿命;金刚石薄膜透光性能好，又是超硬保护膜，可广泛用作光学窗口和透镜的涂层地等。更为重要的是，在解决超大规模集成电路芯片的散热这一技术难题方面，金刚石薄膜是理想的材料。
单质碳的化学性质
常温下化学性质不活泼
(1)碳原子的最外层电子数为4，发生化学反应时既不容易得到电子， 也不容易失去电子，所以常温下碳的化学性质不活泼。
(2)我国古代一些书法家、画家用墨(用炭黑等制成的)书写或绘制的字哉禾画能够保存很长时间而不变色的原因: 发黑中含有碳单质，常温下碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。
可燃性
(1)充分燃烧(氧气充足):C+O2 点燃 CO2
(2)不充分燃烧(氧气不充足);2C+O2 点燃 CO2
★说明; ①反应物种类及反应条件均相同时，因反应物的量不同，而导致生成物种类不同 当碳与氧气的质量比为3:8时，两者恰好完全反应只生成CO2 当碳与氧气的质量比为3:4时，两者恰好完全反应只生成CO; 当碳与氧气的质量比在3:8和3:4之间时，生成CO2和CO。 ②燃烧均放热，但充分燃烧比不充分燃烧放热多。 ③把冷碟子放在蜡烛火焰上方，可制得炭黑， 说明:石蜡中含有碳元素，石蜡(即含有碳元素的物质)不充分燃烧产生炭黑。
还原性
(1)木炭还原氧化铜
①反应的化学方程式 C+2Cu0 高温 2Cu+C02↑
②实验现象:黑色固体中有光亮的紫红色固体生成， 液面下导管口有气泡冒出，澄清石灰水变白色浑浊
③实验注意事项 a.所示酒精灯加网罩的原因是: 使火焰集中并提高温度。 b.待试管冷却后再倒出试管中的粉末的原因: 防止生成的灼热的铜被空气中的氧气氧化。
④分析 木炭具有还原性，做还原剂，发生氧化反应; 氧化铜具有氧化性，做氧化剂，发生还原反应。 (还原反应--指含氧化合物里的氧被夺去的反应)