第六单元碳和碳的氧化物(化学)人教实验版

【同步教育信息】一.本周教学内容：第六单元碳和碳的氧化物课题1金刚石、石墨和C60课题2二氧化碳制取的研究［主要内容］课题1金刚石、石墨和C60［教学目标］1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。2.知道碳单质的化学性质。3.知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的单质。［教学过程］同一元素可以组成不同的单质吗？同学们在前面的课程中曾经遇到过同一元素形成不同单质的现象。例如：磷元素可以组成红磷、白磷。氧元素可以组成氧气和臭氧。而碳元素则可以组成更多的单质，如：金刚石、石墨、足球状的C60等都是由碳元素形成的。下面我们将对它们分别进行探究。（一）碳的单质1.金刚石2.石墨3.C60分子金刚石、石墨物理性质及用途对比成份游离态碳游离态碳色态无色、透明、固体深灰色、磷片状固体光泽性加工后有光泽有金属光泽硬度最硬质软、滑腻熔点高高传热性传热易传热导电性不导电易导电用途钻头、玻璃刀、装饰品铅笔芯、坩埚、润滑剂、电极（二）碳的化学性质1.稳定性：单质碳常温下性质稳定，不易和其他物质发生反应。但随着温度的升高活动性大大增强。如由墨书写的字画，虽年久日长，但仍不变色等。2.可燃性：单质碳可以在氧气里燃烧，放出热量，燃烧充分时，生成二氧化碳气体；燃烧不充分时，产生一氧化碳气体。化学方程式为：COCO22点燃充分燃烧222COCO点燃不充分燃烧3.还原性：单质碳在高温下可以跟某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。例如：CCuOCuCO222高温现象：黑色固体变成亮红色，澄清石灰水变浑浊。分析：CuO失去氧，变成单质Cu，发生还原反应。木炭使CuO还原成Cu，它具有还原性，是还原剂。利用碳单质的还原性，可用于冶金工业，例如：用焦炭炼铁。2343232FeOCFeCO高温［探究题］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（如图1C所示），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（如图1D所示）。图1A、图1B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。图1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）。提示：分析题目时应将足球烯、碳纳米管的结构、性质与金刚石、石墨的结构性质相联系。由于碳原子排列的不同，导致它们的物理性质有较大差异。金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳原子构成的碳单质，它们的化学性质（常温下稳定性、可燃性、还原性）是相同的，而且由于碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子，决定了这些碳单质在常温下性质稳定。证明足球烯和碳钠米管都是由碳元素组成的，首先利用其可燃性说明其含有碳元素，其次通过定量测定证明其只含碳元素。答案：（1）碳原子的排列不同；（2）不活泼，因为碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子；（3）将足球烯放在充满氧气的密闭容器里使之燃烧，测定其生成物是二氧化碳，且二氧化碳里所含碳的质量等于燃烧前后足球烯所减少的质量。课题2二氧化碳制取的研究［教学目标］1.了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。2.探究实验室中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思路和方法。［教学过程］CO2与日常生活关系非常密切，空气中有CO2，人和动物的呼吸，煤等燃料的燃烧都产生CO2，那么在实验室里怎样制取CO2？（一）室验室制取CO2的药品，反应原理的探究。实验室用什么药品来制取CO2？制取时有什么现象发生？做如下几个实验：1.稀盐酸与大理石反应：有气泡产生，原理：CaCOHClCaClCOHO322222.稀硫酸和大理石反应：刚有气泡，马上又停止。CaCOHSOCaSOCOHO324422分析：生成CaSO4微溶物，覆盖在大理石或石灰石表面，阻止反应继续进行，不宜采用。3.用稀盐酸与碳酸钠反应立即有大量气泡产生，速度很快。NaCOHClNaClCOHO232222分析：速度太快，来不及收集，不宜采用。结论：实验室制取CO2的药品：大理石或石灰石与稀盐酸反应原理：CaCOHClCaClCOHO32222（二）实验室制取CO2装置的探究：1.实验室里制取气体的装置的确定。实验室里制取CO2的装置包括两部分：发生装置和收集装置。确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素。气体发生装置反应物的状态固体和固体反应固体和液体反应液体和液体反应…反应条件是否需要加热、加催化剂等()气体收集装置排空气法密度比空气的大——向上排气法密度比空气的小——向下排气法排水法不易溶于水、不与水发生反应()2.二氧化碳和氧气制取实验及相关性质比较反应物的状态反应条件气体密度比空气的大或小是否与水反应二氧化碳固体+液体常温大反应氧气固体、或固体+液体加热或常温略大不反应结论：CO2的发生装置不需要加热，CO2的收集不能用排水法。3.通过讨论，设计一套最佳装置来制取CO2以下仪器可供设计制取二氧化碳的装置时选择，你也可以另选或自制仪器，还可以利用代用品。设计气体制备的装置要本着安全、简便、易控的原则。实验室制取CO2可以用以下装置，或其他正确装置。4.探究实验室制取CO2的步骤：①检查装置的气密性；②加入石灰石或大理石；③加入稀盐酸；④收集CO2。5.怎样检验生成的气体是CO2？如何验满？①用澄清石灰水检验，CO2能使澄清石灰水变浑浊。②用燃着的木条接近集气瓶口，看其是否熄灭，可验满。［探究题］已知浓盐酸具有挥发性。某同学按图仪器装置与药品进行二氧化碳的制取及性质实验，在实验中观察到的现象与其他同学所观察的有两项明显不同。（A中药品为石灰石和浓盐酸、B中为澄清石灰水、C中为紫色石蕊试液）（1）将制得的气体通入滴有紫色石蕊试液的蒸馏水中，溶液很快变红色，但加热该红色溶液不能恢复紫色。（2）将制得的气体通入澄清石灰水中，较长时间后仍看不到有浑浊现象。请分析原因。提示：浓盐酸具有较强的挥发性，用浓盐酸与石灰石反应生成的二氧化碳中混有大量的氯化氢气体，氯化氢气体溶于水形成盐酸，盐酸受热不分解。答案：（1）因为浓盐酸挥发出的氯化氢气体随同二氧化碳一起通入紫色石蕊试液中，溶于水形成盐酸、碳酸，因此紫色石蕊试液变红；受热后碳酸分解了，但盐酸还存在，故红色溶液不能恢复紫色。（2）将混有大量氯化氢气体的二氧化碳，通入澄清石灰水，氯化氢气体溶于水得盐酸，抑制了二氧化碳与氢氧化钙溶液反应，当氯化氢气体被完全反应后，二氧化碳才与溶液中残存的氢氧化钙反应产生沉淀。【模拟试题】（答题时间：90分钟）课题1金刚石、石墨和C60一、填空题：1.碳的单质有___________、___________和___________等，其中___________是天然存在的最硬的物质，___________是最软的矿物之一，金刚石和石墨性质的差异是因为___________。由此说明___________决定物质的性质。2.我国北京大学化学系和物理系研究小组研制出了C60分子，它形如足球。它的一个分子是由___________个___________原子构成的，相对分子质量是___________。3.根据物质性质和用途的对应关系填写下表：性质用途金刚石①天然物质中硬度最大①②琢磨成许多面，对光折射和散射②①①作高温润滑剂石墨②②制铅笔芯③③作电极4.选用下列物质：炭黑、木炭、活性炭、焦炭填在有关用途的空格内：冰箱去味剂____________，制墨汁____________，用于冶金工业____________，用来除去食品和工业产品里的色素____________，制造防毒面具里的滤毒罐____________，加入橡胶里增强轮胎的耐磨性____________，上述用途都是利用了物质的____________性质。5.木炭具有吸附作用，是因为它有____________的结构，它是由____________在____________的条件下加强热制得的。二、选择题1.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是（）A.金刚石和石墨是由不同种元素组成的B.金刚石是单质，石墨是化合物C.金刚石不含杂质，而石墨含有杂质D.金刚石和石墨里碳原子的排列不同2.下列关于金刚石和石墨的说法正确的是（）A.金刚石和石墨都能导电B.金刚石很硬，石墨很软C.金刚石和石墨都很名贵D.金刚石和石墨的外观很相似3.下列几种情况，能证明“金刚石和石墨是由相同元素组成的”是（）A.它们的熔点相同B.都不溶于水C.燃烧后都得同一产物二氧化碳D.石墨在一定条件下可转化为金刚石4.下列说法中正确的是（）A.由一种元素组成的物质，一定是纯净物B.吸附是化学变化C.在一定条件下，石墨可转化为人造金刚石，这个变化是化学变化D.一种元素只能形成一种单质5.关于C60的下列叙述不正确的是（）A.它是一种化合物B.它是由碳元素组成的单质C.相对分子质量为720D.每个C60分子由60个碳原子构成6.以美国为首的北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输电线短路，这是因为石墨（）A.质软B.耐高温C.具有导电性D.具有润滑性7.商店出售的黑底橡胶运动鞋，鞋底具有良好的耐磨性能，这是因为在橡胶中加入了一种耐磨的填料。这种填料是（）A.石墨粉B.木炭粉C.活性炭D.炭黑8.下列物品中有用金刚石做成的是（）A.装饰品B.耐高温的坩埚C.电池中的电极D.冰箱中的除异味剂9.防毒面具中用来除去有毒气体的物质是（）A.焦炭B.炭黑C.活性炭D.石墨10.木炭、活性炭具有很强的吸附性，是由于（）A.它们都是固体B.它们的密度小C.疏松多孔，表面积大D.常温下，化学性质稳定11.用墨书写的字或绘的画能保存多年不褪色，是由于常温下碳（）A.化学性质不活泼B.具有吸附性C.具有还原性D.具有氧化性12.影响碳的化学活动性的主要原因是（）A.空气B.水C.日光D.温度13.有关碳的化学性质的叙述错误的是（）A.碳和氧气反应时，产物可以是CO2也可以是COB.碳和氧气的反应无论产物是什么，都是吸热反应C.碳和氧气的反应无论产物是什么，都是放热反应D.灼热的碳能还原二氧化碳14.下列说法正确的是（）A.碳元素形成的单质均是黑色的B.碳和氧气反应时生成物一定是二氧化碳C.碳的几种单质具有相同的化学性质D.碳的几种单质具有相同的物理性质和化学性质15.下列物质中，既有可燃性，又有还原性的固体单质是（）A.氢气B.二氧化碳C.木炭D.二氧化硫16.在CCuOCuCO222反应中，还原剂是（）A.CB.CuOC.CuD.CO217.在下列各种碳单质的用途中，利用其化学性质的是（）A.石墨用作电极B.焦炭用于金属的冶炼C.活性炭用于某些气体或液体的净化D.炭黑用于制造油墨、鞋油和颜料三、实验题在木炭还原氧化铜的实验中：（1）反应开始后，盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是__________________________________，说明反应中有____________________生成，被加热的试管中发生的化学反应方程式是________________________________________。（2）反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有__________________色的铜，这是由于____________________________________________________________。（3）图1中的酒精灯上加一金属网罩的作用是______________________________。图1（4）实验结束时，应先__________，再撤掉__________。课题2二氧化碳制取的研究一、填空题1.实验室制取二氧化碳气体常用的药品是