人教版化学九年级上册教案-碳和碳的氧化物

碳和碳的氧化物

一、复习旧知

①质量守恒定律②化学方程式的配平方法③利用化学方程式的简单计算

二、新课讲解

       重难点：①金刚石和石墨的物理性质和主要用途②碳单质的化学性质③二氧化碳的性质④二氧化碳的制取

       考  点：①金刚石和石墨的物理性质和主要用途②碳单质的化学性质③C60分子的结构特点④木炭和活性炭的吸附性⑤二氧化碳的性质⑥二氧化碳的制取

【知识点】

         碳的几种单质

一、碳元素组成的的单质

1. 定义

由同一种元素碳组成的几种不同的单质：金刚石、石墨、C60、无定形碳等，这些单质的物理性质有较大的差异，其原因是碳原子的空间排列不同；但他们的化学性质相同，其原因是决定它们化学性质的是碳原子。

2. 碳单质物理性质及用途比较

（1）金刚石和石墨的物理性质与用途的比较：

（2）C60分子

金刚石．石墨都是由碳原子直接构成的物质，没有分子可言。但C60是由60个碳原子构成分子，由分子构成物质。60分子形状类似于足球，所以有人称其为“足球烯”。现在不仅仅发现C60。还发现C70、C80、C120……形成庞大的碳烯族。

（3）几种无定形碳的比较：

小结：结构性质用途。

说明：①木炭．焦炭．活性炭和炭黑都是由石墨的微小晶粒和少量杂质组成的，均属混合物，无一定几何形状，所以叫无定形碳。

②木炭．活性炭因具有疏松多孔的结构，表面积很大，所以吸附能力很强。吸附是被吸附物(有色液体．有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内)，这个过程是物理变化。

③“碳”和“炭”的区别：“碳”是指核电荷数为6的碳元素，在描述物质组成时用“碳”，如二氧化碳。“炭”是指由碳元素组成的几种无定形物质。如木炭．活性炭等。

二、单质碳的化学性质

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。

注：1.试验结束后先把导管移出液面，再熄灭酒精灯。

2. 从液体中拿出导管时，要加上止水夹。为了防止空气进入试管与热的铜继续反应生成氧化铜。

         二氧化碳的制取

一、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）

1.发生装置：由反应物状态及反应条件决定：

反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。

   反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。

 2.收集方法：气体的密度及溶解性决定：

难溶于水用排水法收集          CO（有毒）只能用排水法

密度比空气大用向上排空气法    CO2只能用向上排空气法

    密度比空气小用向下排空气法

二、二氧化碳的实验室制法

1.药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸。

2.原理：CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑。

注意：①不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，使制得的CO2不纯（混有氯化氢气体）；

②不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3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，阻止反应的进行；

③不能用Na2CO3或K2CO3代替大理石（或石灰石），因为Na2CO3、K2CO3与稀盐酸的反应速率太快，不便于收集。

3.装置的选择。

气体收集方法：向上排空气法（因为CO2能溶于水，密度比空气大）。

4.验证方法：将气体通入澄清的石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则该气体为CO2。

化学方程式：CO2 + Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O。

5.验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。

6.实验室制取CO2的实验操作过程：

①检查装置的气密性；

②装入大理石，塞紧胶塞；

③固定装置；

④从长颈漏斗加入稀盐酸至长颈漏斗下端管口液封；

⑤收集气体，导管一定要伸入集气瓶底部；

⑥检验是否集满。

三、二氧化碳的工业制法

高温煅烧石灰石：CaCO3 CaO+CO2↑。

生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2OCa(OH)2。

         二氧化碳和一氧化碳

一、二氧化碳

1.二氧化碳的物理性质

通常情况下，二氧化碳是无色、无味的气体，比空气重，溶于水，加压、降温时变成液态、固态，固态CO2又称“干冰”。干冰汽化时吸收大量的热。

2．二氧化碳的化学性质

(1)一般情况下，CO2既不能燃烧，也不支持燃烧。

(2)与水反应生成碳酸：

 CO2+H2O==H2CO3   生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红

   H2CO3 == H2O+ CO2↑ 碳酸不稳定，易分解。

(3)与Ca(OH)2、NaOH、Ba(OH)2等碱反应。

CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O   用于检验二氧化碳。

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O (可吸收CO2)

(4)与灼热的碳反应：  C+CO2高温2CO （吸热反应）

(5)不能供给动物和人呼吸，参与植物光合作用。

3.二氧化碳的用途

①CO2可用来灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）

②干冰是常用制冷刑，如人工降雨和冷藏食物等

③工业上用做制纯碱、尿素和汽水饮料

④农业上用做温室气体肥料。

二、一氧化碳

1.物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水

2.有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。

3.化学性质: （H2、CO、C具有相似的化学性质：①可燃性 ②还原性）

（1）可燃性：2CO+O2点燃2CO2   （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）

H2和O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。 CO和O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。

CH4和O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。

鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色）

（水煤气：H2与CO 的混合气体   C + H2O高温  H2 + CO）

（2）还原性： CO+CuO△  Cu+CO2 （非置换反应）   应用：冶金工业

 现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。

  Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）

除杂：CO[CO2] 通入石灰水 或氢氧化钠溶液：  CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O

         CO2[CO] 通过灼热的氧化铜  CO+CuO△  Cu+CO2

         CaO[CaCO3]只能煅烧（不可加盐酸）  CaCO3高温CaO+CO2↑

注意：检验CaO是否含CaCO3加盐酸 ：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

     （CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。）

三、自然界中碳的循环

1.大气中二氧化碳产生的主要途径：化石燃料的燃烧、动植物遗骸被生物分解、动植物呼吸

2.大气中二氧化碳的消耗：二氧化碳溶于水、植物的光合作用

3.C、CO、CO2的转化（推断题）

2CO+O22CO2      CO2+C2CO

【典型例题】

1.（2018湖南省湘西土家族苗族自治州）下列关于CO2性质和用途描述错误的是（  ）
A.CO2既不能燃烧也不能支持燃烧    B.CO2能从一个容器倾倒到另一个客器
C.CO2不溶于水                    D.CO2的固体(干冰)可作制冷剂

2.（2018湖北省黄石市） 下列有关碳和碳的氧化物的说法，错误的是（  ）

A.CO和CO2组成元素相同，所以它们的化学性质也相同

B.碳在空气中充分燃烧时生成CO2，不充分燃烧时生成CO

C.CO可用于冶炼金属，做气体燃料；CO2可用于人工降雨，灭火

D.清明上河图至今图案清晰可见，是因为在常温下单质的化学性质稳定

3.（2018山东省威海市）据《中国环境报》报道，为应对气候变化，落实《巴黎气候变化协定》，2017年国家建立了统一的碳排放权交易市场，按国际惯例，这里的“碳”是指（  ）

A.二氧化碳      B．单质碳    C．碳元素    D.所有含碳化合物

4.（2018山东省威海市）石墨烯是一种革命性材料，具有优异的光学、电学和力学特性。下图为金刚石、石墨和石墨烯的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法正确的是（  ）

①石墨烯是一种新型化合物

②三种物质分别在足量的氧气中完全燃烧的产物相同

⑨金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质

④石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似

A．①④    B．②③    C．①③    D.②③④

5.（2018浙江省宁波市）三氧化二碳（化学式C2O3）通常情况下是一种无色无味的气体，可溶于水，与水反应生成草酸，且常温下不稳定，其他化学性质与一氧化碳相似。下列有关三氧化二碳说法错误的是（  ）

A. C2O3中碳元素的化合价为+4价   B.三氧化二碳具有还原性

C.在空气中燃烧的产物为二氧化碳   D.与氢氧化钠溶液反应可生成盐

6.（2018北京）为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。

【查阅资料】①氧化铜（CuO）为黑色固体。

②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O + H2SO4 === CuSO4 + H2O + Cu。

【进行实验】

实验1：取质量比1:11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g，进行实验。

实验2：取一定量的混合物，用1—2装置进行实验。

【解释与结论】

（1）配平化学方程式：    C+   CuO  Cu+    CO2↑。

（2）实验1—2中，证明产生了CO2的现象是                          。

（3）实验1的目的是                                                           。

（4）实验2的结论是                                                           。

【反思与评价】

（5）实验2没有进行质量比为1:14的实验，理由是                                  。

（6）为检验2—4的红色固体中是否含Cu2O，所需试剂是          。

【课堂练习】

课题1 金刚石、石墨和C60

1.金刚石、石墨和C60都是由     元素组成的单质。

2.根据下列物质的性质，写出其对应的一种或几种用途：

（1）金刚石的硬度很大：                              

（2）石墨的导电性能好：                              

（3）活性炭的吸附性强：                                

（4）单质碳具有还原性：                              

（5）常温下碳的化学性质不活泼：                      

（6）碳燃烧时放出大量的热：                          

3.金刚石、石墨和C60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、石墨和C60由不同种原子构成

D.金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同

课题2 二氧化碳制取的研究

1. 实验室里制取二氧化碳的反应原理是                              （用化学方程式表示）；收集二氧化碳的方法是            ，因为              ；检验二氧化碳的方法是                                              ；用集气瓶收集二氧化碳时，证明是否集满的方法是                             

2.右图所示实验室制取二氧化碳的装置有哪些错误？为什么？

3.写出下列物质间转化的化学方程式。其中，哪些属于化合反应？哪些属于分解反应？

课题3 二氧化碳和一氧化碳

1.选择氧气、一氧化碳或二氧化碳填空，并写出有关反应的化学方程式：

（1）能使带火星的木条复燃的是        ；

（2）能用于灭火的是               ；

（3）属于有毒气体的是               ；

（4）绿色植物进行光合作用吸收的是       ，释放的是             ；

（5）能在空气中燃烧的是         ，反应的化学方程式是                    ；

（6）能使澄清石灰水变浑浊的是          ，反应的化学方程式是        

（7）能使紫色石蕊溶液变成红色的是            ，它与水反应的化学方程式是                    

（8）能使氧化铜还原成铜的是一氧化碳，反应的化学方程式是                 （9）干冰是              。

2.吸烟对人体有害。燃着的香烟产生的烟气中含有一种能与血液中血红蛋白结合的有毒气体，它是                 。

3.影视舞台上经常见到云雾缭绕，使人如入仙境的景象。产生这种景象可用的物质是     。

【家庭作业】

1.铅笔芯是用不同比率的石墨粉末和黏土粉末混合而制成的。为什么铅笔芯在纸上画过会留下黑色痕迹？

2.在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水。为什么？

3.如右图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，为什么红棕色会消失？

4.写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？

5.列举你所知道的能生成二氧化碳的反应，能用化学方程式表示的，写出化学方程式。然后与同学讨论这些反应能否用于在实验室里制取二氧化碳，并说明理由。

6.实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸，以及下列仪器：

（1）利用上述仪器和药品可以制取二氧化碳，你选择的仪器是          （填序号），药品是           ，反应的化学方程式为                               

（2）若补充一种仪器     （填仪器名称），再利用上述仪器和药品还可以制取氧气，你选择的仪器是              （填序号），药品是               ，反应的化学方程式为                               。

7.足量盐酸与250g碳酸钙反应，生成二氧化碳的质量是多少？

8.设计实验证明二氧化碳的有关性质，完成下列表格（文字或图示均可）。

9.有人说在煤炉上放一壶水就能防止一氧化碳中毒。这种说法对吗？为什么？

10.长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体。这层白色固体是怎样形成的？主要成分是什么？石灰水用完以后，如何除瓶壁上的白色固体？写出有关反应的化学方程式。

11.在牙膏中，常用轻质碳酸钙粉末作摩擦剂。人们通常用下列方法生产轻质碳酸钙：将石灰石煅烧制得氧化钙，再将氧化钙加水制成石灰乳〔主要成分是Ca(OH)2〕，然后将净化后的石灰乳与二氧化碳作用得到碳酸钙。试用化学方程式表示上述反应的原理。

12.某石灰水中含有氢氧化钙1.48g，要使该石灰水中的氢氧化钙全部转化为碳酸钙沉淀，至少需要二氧化碳的质量是多少？

13.碳及其氧化物的性质和用途

14.氧气和二氧化碳实验室制法的比较

15.本单元知识间的联系

写出图中所示反应的化学方程式：

①__________________________________；

②_____________________________

③__________________________________；

④_____________________________

⑤__________________________________；

⑥_____________________________

⑦_________________________________；

⑧_____________________________

16.为防止温室效应进一步增强，人类应采取的措施是_______________________________。