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2019-2020年中考化學總復習單元復習教學案 第六單元碳和碳的氧化物 三維點擊 1.了解金剛石和石墨的物理性質和主要用途;C60的分子結構和應用;木炭、活性炭的吸附性;掌握碳單質的化學性質。了解實驗室制取二氧化碳的反應原理，初步解釋選擇所用試劑的原理；掌握二氧化碳和一氧化碳，掌握兩種氣體重要的化學性質，了解它們的物理性質和用途，知道自然界的氧循環(huán)和碳循環(huán)。 2.初步認識結構與性質及用途之間的關系；通過對二氧化碳制取的探究，提高收集、加工信息的能力；認識開展科學探究是學好化學的重要途徑，探究中培養(yǎng)集體協(xié)作精神和互動學習能力；通過二氧化碳和一氧化碳的對比，領悟量變可引起質變的思維方法。 3.領悟物質的多樣性和復雜性，并以發(fā)展的眼光看待碳的單質；認識一氧化碳的毒性，增強自我保護意識和環(huán)保意識，了解溫室效應對人類可能產(chǎn)生的危害，形成熱愛地球、保護家園的觀念。 命題指津 1.對單質碳物理性質的考核側重于它們的用途，尤其是活性炭的吸作用，更是中考中的熱點。另外金剛石的硬度，石墨的各個物理性質及用途也常以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)。而對單質碳的化學性質的考核側重于碳的還原性，常以實驗題的形式出現(xiàn)，分值較大。另外碳的穩(wěn)定性在歷年的中考中都出現(xiàn)，基本上是選擇題，比較容易。 2.二氧化碳制取是歷年中考的熱點，xx年中考也不例外，與二氧化碳的制取密切聯(lián)系的碳酸根離子的檢驗，也在歷年中考中頻頻出現(xiàn)，xx年也不例外，基本上都是選擇題，分值隨省份不同，一般在1—3分。 3.預測一氧化碳的重要化學性質可燃性、還原性和毒性，還將是中考命題的熱點。還原性主要是以實驗題的形式進行考核，考核的內容可以是實驗裝置、操作步驟、反應現(xiàn)象以及尾氣的處理等多方面。分值較大，中等難度。關于一氧化碳的毒性，歷年中考中常出現(xiàn)，今后仍是中考的熱點。 教材精梳理 知識清單 1.碳的單質 (1)同一種元素可以組成不同的單質 如：金剛石和石墨 (2)金剛石、石墨、C60的性質比較及用途 具有不同的物理性質，相似的化學性質 (3)木炭、活性炭的吸附性用在生活生產(chǎn)的各個方面 (4)碳和炭的區(qū)別 由碳元素組成的單質，用“炭”字 2.碳的化學性質 (1)常溫下的穩(wěn)定性 (2)隨著溫度的升高具有： ①可燃性 ②還原性 3.二氧化碳的制取 (1)實驗室制取二氧化碳的原理 CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O (2)裝置的設計與選擇 (3)收集的方法及驗滿 (4)操作順序 4.二氧化碳的性質及用途 (1)CO2的物理性質 無色無味，密度比空氣大，能溶于水。固態(tài)的二氧化碳叫干冰，可以升華，升華時吸收大量的熱，可以作制冷劑。 (2)CO2的化學性質 不供給呼吸，不支持燃燒；能與水發(fā)生反應；能使澄清的石灰水變渾濁。 (3)CO2的用途 滅火、工業(yè)原料、干冰可作制冷劑、溫室里的氣體肥料。 5.一氧化碳的性質及用途 (1) CO的物理性質 無色無味，密度與空氣非常接近，難溶于水。 (2)CO的化學性質 可燃性、還原性、毒性 (3) CO的用途 作燃料、冶煉金屬 基礎示例 1.下列過程中發(fā)生化學變化的是( ) A.石墨導電 B.金剛石切割金屬 C.用鉛筆寫字 D.用焦炭冶煉金屬 2.同一種元素可以形成不同的單質。碳的單質有_________、_________和_________等，其中__________是天然存在的最硬的物質，_________是最軟的礦物之一，它們的性質差異是因為_________，由此可知_________決定物質的性質。 3.實驗室制取二氧化碳用不到的儀器是( ) A.長頸漏斗 B.廣口瓶 C.酒精燈 D.集氣瓶 4.為什么不能用稀硫酸和碳酸鈣反應來制取二氧化碳？ 5.實驗室用高錳酸鉀加熱分解制取O2和用大理石與鹽酸反應制取CO2相比較，下列說法中，正確的是( ) A.都需要加熱 B.前者反應物是固體，后者反應物是固體和液體 C.都是分解反應 D.前者可用向下排氣法收集，后者可用向上排氣法收集 6.用向上排氣法收集二氧化碳如何驗滿？ 7.一氧化碳和二氧化碳雖然都是由_________元素和_________元素組成的，但是，一個二氧化碳分子比一個一氧化碳分子多一個_________，這種不同的分子構成，使得它們性質_________。 8.一氧化碳主要化學性質是_________ 性、_________性和性。它的主要用途是做_________和在冶金工業(yè)中作_________劑。 9.用純凈的CO還原CuO時，試管中CuO由_________色逐漸變?yōu)開________色；將生成的氣體通入澄清的石灰水中，可以看到澄清的石灰水_________。 10.現(xiàn)有一氧化碳和二氧化碳的混合氣20 g，其中氧元素的質量分數(shù)為64%。先使該混合氣體通過灼熱的氧化銅再通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀的質量為_________。 示例提示 1.D 2.金剛石 石墨 C60 金剛石 石墨 碳原子的排列不同 結構 3.C 4.如果用稀硫酸跟碳酸鈣反應來制取二氧化碳，在反應開始時生成不易溶解的硫酸鈣，會包住碳酸鈣，使它不能接觸到稀硫酸，因而反應很難繼續(xù)進行。 5.B 6.將燃著的木條放在瓶口 7.碳 氧 氧原子 有很大的不同 8.可燃 還原 毒 燃料 還原 9.黑 紅 變渾濁 10.60 g 知識點點通 重難透析 重點1 金剛石的石墨 (1)金剛石 ①晶體結構：正八面體形狀的固體，其空間結構如典題1右圖所示。 ②物理性質：無色透明，不導電，硬度很大，天然存在的最硬的物質。 ③主要用途：a.雕琢作裝飾品;b.玻璃刀;c.鉆頭。 (2)石墨 ①晶體結構：細鱗片狀，碳原子是層狀排列。如典題1左圖所示。 ②物理性質：深灰色，有金屬光澤，不透明，質軟，有滑膩感，導電。 ③用途：鉛筆芯，電極，潤滑劑等。 (3)組成：金剛石和石墨都是由碳原子構成的單質，由于碳原子的排列不同，所以物理性質差異很大。 注：從組成上認識金剛石和石墨，不同的元素可以組成不同的單質，同種元素也可以組成不同的單質，金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的不同的單質。 從結構上認識金剛石和石墨：金剛石是空間網(wǎng)狀結構，石墨是層狀結構，結構不同，決定了金剛石和石墨的性質不同，又決定了其用途不同。 重點2 單質碳的化學性質 碳在常溫下化學性質比較穩(wěn)定，但隨著溫度的升高碳的化學活性將大大增強。表現(xiàn)為可燃性和還原性。 (1)碳的可燃性 碳與充足的氧氣反應 C＋O2(充足)CO2 碳不充分燃燒時 2C＋O2(不足)2CO 碳和氧氣在不同的質量比時，產(chǎn)物不同，也就是氧氣的量是否充分的問題。在解題中應具體考慮二者的質量比。 (2)碳與某些氧化物的反應(碳的還原性) 能夠奪取某些金屬氧化物或非金屬氧化物中的氧元素，表現(xiàn)出還原性，特別是碳與氧化銅的反應以及碳與二氧化碳的反應。 碳與氧化銅反應的裝置如下圖： 注：①首先要明確裝置的特點和操作注意事項：試管口要略向下傾斜，是為了防止水蒸氣冷凝倒流到試管底部，炸裂試管。用酒精燈(可加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度)加熱時應先均勻加熱，然后固定在有藥品的部位加熱。實驗結束后，先把導管從澄清石灰水中拿出，再熄滅酒精燈，防止澄清石灰水倒流到試管底部，引起試管炸裂。②注意反應前后的實驗現(xiàn)象，反應前碳和氧化銅都是黑色粉末，加熱后，會發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁，證明反應已經(jīng)開始，黑色粉末變?yōu)榧t色光亮的金屬。 智慧火花 碳元素是一種非金屬元素，但在化學反應中，主要作還原劑，顯還原性。碳元素能形成多種單質，常見為石墨、金剛石和無定形炭。這三種不同單質，物理性質不同，但化學性質相似。碳元素是形成化合物最多的元素，因碳是有機物的骨架，而有機物種類繁多，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)2千多萬種。不過，我們把碳的單質、氧化物、碳酸及其碳酸的鹽一般都稱無機物。 重點3 實驗室制取二氧化碳的藥品和反應原理 (1)實驗室制取二氧化碳通常選用石灰石(或大理石)和稀鹽酸反應制取。 ①明確石灰石(或大理石)的主要成分是CaCO3，是塊狀固體和液體反應，速率適中，原料價廉易得，便于氣體收集。②實驗室一般不選用粉末狀的碳酸鈉、碳酸鉀代替石灰石做反應物，是因為反應劇烈，產(chǎn)生的二氧化碳不利于收集。③實驗室也不選用稀硫酸與石灰石反應，因為生成物CaSO4微溶，會附著在石灰石表面，使反應很快停止。④選擇稀鹽酸，不應選用濃鹽酸做反應物，因為濃鹽酸有揮發(fā)性，揮發(fā)出氯化氫氣體導致制取的CO2氣體不純。 (2)反應原理 CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O 有CO2生成的化學反應都適應實驗室制取二氧化碳。實驗室制取首先要考慮可操作性，其次要考慮操作是否簡便，原料是否易得，是否利于收集氣體等。 重點4 總結制取氣體的思路和方法，并應用于氣體的制取 具體思路和方法：(1)了解在實驗室條件下，運用什么反應原理制取這種氣體，在此原理的基礎上，選擇合適的藥品：反應速率適中、便于控制、原料易得、不污染等；(2)根據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇氣體發(fā)生裝置；(3)根據(jù)生成氣體的密度和水溶性選擇氣體的收集裝置；(4)需要檢驗產(chǎn)生的氣體就是要制取氣體。 具體操作：氣體發(fā)生裝置的選擇：根據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件。 (1)固體加熱制氣體，如:實驗室用高錳酸鉀加熱制氧氣的裝置。 特點：①試管口略向下傾斜，以免水倒流炸裂試管；②鐵夾夾在離試管口的1/3處；③導管在試管內不宜太長，否則不利于氣體導出。 (2)固液不需加熱制氣體，例如：實驗室用過氧化氫和二氧化錳制氧氣的裝置。 特點： ①長頸漏斗下端管口必須插在液面以下，用液體密封；②反應器可以選擇錐形瓶，大試管或廣口瓶等。 氣體收集裝置的選擇：根據(jù)氣體的密度和水溶性確定。 (1)排水集氣法：適用于不易溶于水或難溶于水且不與水發(fā)生反應的氣體。 (2)向上排空氣集氣法：密度比空氣大，且不與空氣中任一成分發(fā)生反應的氣體。導器管要接近集氣瓶底部，便于排出空氣。 (3)向下排空氣集氣法：密度比空氣小且不與空氣中任一成分發(fā)生反應的氣體，導管口要接近集氣瓶底部。 注：比較密度的大小，可用相對分子質量大小來比較?？諝獾钠骄鄬Ψ肿淤|量為29，相對分子質量大于29的氣體密度比空氣大，相對分子質量小于29的氣體密度比空氣小；相對分子質量接近29的氣體，不能用排空氣法收集，如：CO、N2等，因為密度相差很小，很難將空氣全部排除。 重點5 二氧化碳的化學性質 (1)CO2能溶于水并與水反應生成碳酸，使紫色石蕊試液變成紅色： CO2+H2O====H2CO3 H2CO3又是一種不穩(wěn)定的酸，易分解重新釋放出CO2 H2CO3====CO2↑＋H2O (2)CO2可使澄清的石灰水變渾濁，此反應常用于檢驗CO2的存在： CO2＋Ca(OH)2====CaCO3↓＋H2O (3)CO2中碳為＋4價，可被某些強還原劑還原，如與赤熱的碳作用還原成CO，CO2與活潑金屬作用被還原成碳： CO2＋C2CO (4)綠色植物的光合作用，把CO2和H2O合成碳水化合物： 6CO2+6H2O(CH2O)6+6O2 重點6 一氧化碳的化學性質 (1)可燃性 一氧化碳能夠燃燒，產(chǎn)生藍色火焰，放出熱量，因此常用作氣體燃料，煤氣的主要成分為一氧化碳。 ①一氧化碳的可燃性特別注意與氫氣和碳可燃性的區(qū)別；②鑒別H2和CO常利用燃燒產(chǎn)物的不同進行鑒別；③工業(yè)上利用煤和水蒸氣高溫生成水煤氣(主要成分是H2和CO)。 (2)還原性 與氫氣和碳的不同之處是一定要進行尾氣的處理。常設計在實驗題中。 典題詮釋 典題1 (經(jīng)典好題)下圖是金剛石、石墨、C60的結構示意圖，它們的化學性質相似，物理性質卻有很大差異。其原因是( ) A.構成它們的原子大小不同 B.構成它們的原子數(shù)目不同 C.金剛石、石墨、C60由不同種原子構成 D.金剛石、石墨、C60里碳原子的排列不同 解析：本題考查碳單質的結構決定它們性質的差異。物質的性質決定于物質的組成和結構。組成物質的粒子在空間排列方式的不同造成結構上的不同。同一種碳原子，其核內質子數(shù)和核外電子一定相同，中子數(shù)可能不同，屬于原子內部結構，不會引起其宏觀物質物理性質的差異。 答案：D 典題2 (經(jīng)典好題)我國的黑白山水畫用的墨汁主要成分為炭黑的微粒，用這種墨汁畫的國畫千百年都不易褪色，這是因為墨汁中的碳( ) A.具有氧化性 B.具有還原性 C.具有吸附性 D.常溫下化學性質穩(wěn)定 解析：本題考查炭黑的化學性質。歷經(jīng)千百年的國畫和陽光、空氣充分接觸而不褪色，這說明它沒有發(fā)生化學反應，化學性質比較穩(wěn)定。 答案：D 典題3 (創(chuàng)新題型)在密閉容器中盛有6 g碳和12 g氧氣，加熱時它們充分反應后，容器內的氣體是( ) A.CO2 B.CO C.CO2、CO D.CO2、O2 解析：本題考查的重點是碳的可燃性以及氧氣的量與生成氣體的關系。解題時要考慮周全，一般是先把碳的量固定，只考慮氧氣量的變化與所得氣體成分的關系。一定質量的碳和一定質量的氧氣，在參加化學反應時，可能會發(fā)生的反應有： C＋O2(充足)CO2 2C＋O2(不足)2CO 所以容器中氣體可能有四種情況： (1)O2過量，反應完全后，容器內剩余的氣體是CO2和O2的混合氣體，這時碳和氧氣的質量比應該小于 3:8。 (2)氧氣剛好與碳完全反應生成二氧化碳，容器中剩余的氣體是二氧化碳氣體，這時碳和氧氣的質量比為3:8。 (3)O2的量不足，只能和碳反應生成一氧化碳氣體，容器中剩余的氣體是一氧化碳，這時碳和氧氣的質量比應該大于或等于3:4。 (4)當碳和氧氣的質量比在3:8和3:4之間時，碳和氧氣反應就會生成一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。 本題中碳和氧氣的質量比1:2在3:8和3:4之間，所以最后容器中剩余的氣體應該是一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。 答案：C 典題4 (xx江蘇徐州，25) 為了研究CO2的性質，需要制取并收集干燥的CO2氣體。以下是老師提供的一些實驗裝置。 (1)制取并收集干燥的CO2氣體，可采用的裝置組合是_________(填字母)。 (2)實驗室制取CO2的化學方程式為__________________。 (3)若在上述實驗中氣體無法收集滿，則可能的原因是___________________________。 解析：本題考查CO2的實驗室制法。CO2的密度比空氣大，能溶于水，所以只能用向上排空氣法收集。要收集干燥的氣體需經(jīng)濃硫酸干燥，即氣體從A裝置出來要經(jīng)過D裝置。無法收集滿可能是藥品量不足或裝置漏氣。 答案：(1)A、D、B (2)略 (3)藥品量不足或氣密性不好等 典題5 (xx河南課改區(qū)，20)下圖A、B、C是實驗室常用的氣體發(fā)生裝置，裝置A中①為分液漏斗，通過分液漏斗活塞的“開”“關”，可以向錐形瓶中滴加液體。 請完成下列問題： (1)請寫出在裝置B中放入氯酸鉀和二氧化錳混合物加熱制取氧氣的化學方程式： __________________ 。 (2)已知過氧化鈉(Na2O2)是一種淡黃色固體，常溫下可與水反應生成氫氧化鈉和氧氣。如果在實驗室中用A作氣體發(fā)生裝置，用過氧化鈉和水反應來制取一瓶干燥的氧氣，所選裝置的正確連接順序是(填寫管口字母) _________。若只改變A裝置中的藥品，仍采用已連接的整套裝置，還可以用來制取的氣體是_________。 (3)通過上述兩種制取氧氣的方法所選用發(fā)生裝置的對比，可總結出選擇氣體發(fā)生裝置應考慮的因素有哪些？ (4)裝置A和C都可以作為實驗室制取氫氣的發(fā)生裝置，A和C相比，A具有哪些優(yōu)點？(答出一條即可) 解析：本題考查如何選擇氣體發(fā)生裝置及具體的操作。過氧化鈉是固體，水是液體，固液反應不需加熱，所以選擇A或C裝置制取，A與C比較A能控制反應速率。 答案：(1)2KClO32KCl+3O2↑ (2)a接d、e接hCO2 (3)反應物的狀態(tài)和反應條件等。(4)可隨時加液體反應物(或通過滴加液體的快慢,控制反應的速率等)。 典題6 (經(jīng)典好題)某同學用如下圖裝置，利用碳酸飲料(如雪碧)中溶解的二氧化碳氣體進行下列實驗。請完成問題： (1)寫出圖中a儀器的名稱_________。 (2)如果a中盛有紫色石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是_________產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是_________。 (3)如果a中盛有澄清的石灰水，觀察到的現(xiàn)象是_________，反應的化學方程式為__________________。 (4)實驗過程中，若要使CO2迅速冒出，應怎樣操作? 解析：本題考查CO2的性質和檢驗方法，驗證的是CO2的化學性質，(1)(2)精解見左欄；CO2的溶解度與溫度和壓強有關，所以升溫或振蕩會迅速放出二氧化碳。 答案：(1)試管 (2)紫色石蕊試液變紅 二氧化碳與水反應生成碳酸 (3)澄清石灰水變渾濁 Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O (4)振蕩飲料瓶或將飲料瓶放入熱水中