2019-2020年中考化學專題復習三 碳和碳的化合物導學案學習目標：l 掌握碳單質的物理性質、化學性質和用途；l 掌握一氧化碳、二氧化碳的的物理性質、化學性質及用途；l 掌握二氧化碳的實驗室制法，并會分析實驗室制取氣體的設計思路和方法。學習策略：l 碳和碳的氧化物這部分知識內容多而雜，化學式多、化學方程式多、與其他各部分知識聯(lián)系多、在生產實踐中的應用多，需要掌握和記憶的內容多難記憶、難應用是這部分知識的特點在學習這部分內容時，一定要學會抓住核心“物質的性質”這一關鍵，并“以性質為中心”，“以結構為基礎”，從而引出物質的“制法、用途、檢驗”，要學會多歸納、多比較，才能使知識融會貫通，舉一反三。二、學習與應用知識點一：碳的單質（金剛石、石墨）的物理性質和用途金剛石石墨外 觀光 澤 加工琢磨后有光澤 略有金屬光澤硬 度導電性導熱性 良好 良好用 途 鉆探機鉆頭、刻刀、裝飾品等 電極、鉛筆芯、潤滑劑等注：由于碳原子排列方式不同，導致金剛石和石墨在物理性質上存在較大差異。知識點二：CO2和CO的比較CO2CO物理性質無色、 味氣體， 溶于水，密度比空氣 ，干冰易 。無色無 氣體， 溶于水，密度與空氣 ，略 空氣密度。化學性質可燃性一般情況下既 燃燒，也 支持燃燒。有 性2CO+O2 還原性沒有還原性，有較弱的 性C+CO2 有 性CO+CuO 與水反應與水反應 不能與水反應與石灰水的反應與石灰水反應CO2+Ca(OH)2= 不能與石灰水反應毒性無毒有劇毒主要用途可制汽水，作制冷劑，滅火，氣體肥料?？勺鳉怏w燃料和冶金工業(yè)的還原劑。注：由于CO和CO2的分子構成不同，決定了二者性質的不同。知識點三：一氧化碳和單質碳性質的比較CCO相似點都具有 性、 性，常用作 和 冶煉金屬不同點屬于 體單質，常溫下具有 性屬于 體化合物，具有 性知識點四：實驗室制取二氧化碳時需注意的幾個問題（一）正確選擇制取二氧化碳的藥品實驗室制取二氧化碳用 或 （主要成分是 ）和 。不用 、濃 代替 ，不用 、純凈 代替 或 （要會分析原因）。原因：（1）用 或 跟 反應，速度 ，便于收集CO2氣體；大理石或石灰石原料價低易得。（2）不用 與 反應的理由：剛開始二者反應生成微溶于水的 覆蓋在大理石的表面，阻止了酸與大理石的接觸，使反應不能持續(xù)進行下去。（3）不用 的原因： 易揮發(fā)出 氣體，會使生成的CO2中混有 氣體，使制得的CO2不純。（4）不用純 或 等代替大理石（或石灰石）是因為它們與稀鹽酸反應速度太快，很難控制，且藥品價格比石灰石要貴（成本較高）。（二）掌握制取二氧化碳的發(fā)生裝置選擇的依據制取二氧化碳的反應原理是： ，反應物是塊狀固體和液體，在常溫下進行反應，因此制取CO2的裝置與用 和 制取 的發(fā)生裝置相同。一般情況下，由于制取CO2時所需反應物的量較大，常用下列儀器代替試管作為反應器（如： 、錐形瓶、 、 、 、啟普發(fā)生器）。CO2 溶于水，且密度比空氣 ，因此一般只用 法收集。（三）檢驗二氧化碳的方法（1）準確檢驗該氣體是否是CO2氣體，可以把該氣體通入到 中，若 ，證明生成的氣體是CO2。（2）驗證CO2氣體是否收集滿時，可以將 ，利用CO2 的性質，可以方便快捷地驗滿。（四）除去二氧化碳氣體中雜質的方法根據二氧化碳的有關化學性質，對應選取試劑可將實驗室制取CO2氣體中混有的HCl氣體、水蒸氣除去。如除去混有的HCl氣體可用 溶液，除去混有的水蒸氣可用 等。知識點五：實驗室制取氣體的設計思路和方法（一）先要了解在實驗室的條件下，可用什么藥品，通過什么化學反應制取這種氣體。選擇藥品的一般原則是：反應速率 ，便于控制，藥品價格 ，容易獲得，盡量 。（二）根據反應物的狀態(tài)、反應所需條件和生成氣體的性質來設計實驗裝置。實驗室制取氣體的裝置包括 裝置和 裝置兩部分。選擇氣體發(fā)生裝置要根據反應物的狀態(tài)和反應條件；選擇氣體的收集裝置應考慮氣體的 和氣體的 及氣體是否與水反應。（三）需要通過什么實驗來驗證產生的氣體是要制取的氣體。驗證氣體時，實驗現(xiàn)象要明顯。洞察考向：考點一：碳單質的性質例1下圖是金剛石、石墨、C60、碳納米管結構示意圖，下列說法正確的是（ ） 石墨 C60 碳納米管圖382A這四種物質都很軟，可作潤滑劑B這四種物質碳原子的排列方式相同C這四種物質完全燃燒后的產物都是CO2D這四種物質的結構中都是每個碳原子連接3個碳原子解析：本題以圖文并茂的新穎形式綜合考查了碳單質的結構、性質及用途等知識。常見碳單質中 質軟，且有潤滑性，可作潤滑劑，而 是自然界中最硬的物質，因此A ；觀察圖示可以看出這四種物質碳原子的排列方式不同，因此B ；同時結合碳原子的結構示意圖可知，碳原子的最外層有 個電子，因此這四種物質的結構中都是每個碳原子連接 個碳原子，D 。碳單質的 性質是相同的，都具有 性和 性，完全燃燒的產物是 ，不完全燃燒的產物是 ，因此C 。舉一反三：【變式1】碳與碳的化合物在工農業(yè)生產及日常生活中有廣泛的用途。（1）下圖383是碳原子結構示意圖，碳原子的質子數(shù)是 ，碳元素在元素周期表中位于第 周期。（2）古代用墨書寫或繪制的字畫雖年久仍不變色，原因是墨中主要成分碳具有 性。下圖384是木炭還原氧化銅的實驗，大試管中的反應體現(xiàn)了碳的還原性，其反應的化學方程式是 ，單質碳的還原性可以用于冶金工業(yè)。（3）二氧化碳能參與光合作用完成大氣中的“碳循環(huán)”，但是大氣中二氧化碳的含量不斷上升，會使全球變暖，從而導致 。蔬菜大棚用作氣肥的二氧化碳，可用多種方法制得，例如可以用稀硫酸與碳酸氫銨（NH4HCO3）反應制得，反應后生成硫酸銨、水和二氧化碳，這一反應的化學方程式是 。（4）研究發(fā)現(xiàn)：物質的結構決定性質，物質的性質決定用途。如：一氧化碳也能還原氧化銅，也有還原性。從化學反應前后碳元素化合價的變化特點分析，一氧化碳和碳都具有還原性的原因是 ?？键c二：二氧化碳的性質和制取例2我市某校研究性學習小組在老師指導下，對呼吸作用是否產生二氧化碳進行探究?，F(xiàn)請你一同參與：提出問題：呼吸作用是否產生二氧化碳？設計方案并進行實驗：小雪：在試管中加入2mL蒸餾水，用一支玻璃導管插入水中吹氣，結果未發(fā)現(xiàn)明顯的現(xiàn)象。小寧：在試管中加入2mL澄清石灰水，用玻璃導管向試管中的溶液吹氣，產生的現(xiàn)象是： ，反應的化學方程式為： 。解釋與結論：根據他們的方案和實驗，小雪方案中的實驗原理用化學方程式表示為： ；小寧的結論為： 。評價與反思：小雪的方案若繼續(xù)實驗，也能得到小寧同樣的結論。請你設計方案 （要求寫出實驗操作及產生的現(xiàn)象）。解析：此題借呼出氣體的探究情景考查了CO2的化學性質及碳酸的性質。舉一反三：【變式2】根據以下裝置回答下列問題：圖385（1）寫出標有字母儀器的名稱：a ；b 。（2）實驗室制取和收集二氧化碳氣體所有的裝置是 （填字母），有關該反應的化學方程式為 。（3）驗證二氧化碳氣體已收集滿的方法是 。（4）氨氣（NH3）在通常狀況下是一種無色有強烈刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，極易溶于水，其水溶液為氨水。實驗室可用加熱氯化銨和熟石灰兩種固體混合物的方法制取氨氣。實驗室制取氨氣應選用的發(fā)生裝置是_（填字母），若用右圖386裝置收集氨氣，氣體應從_端導氣管進入瓶中（填字母）。【變式3】某研究小組在實驗室制取二氧化碳的研究中發(fā)現(xiàn)，通常不選用大理石與稀硫酸反應制取二氧化碳，其原因是反應生成硫酸鈣微溶物覆蓋在固體的表面，阻礙了大理石與稀硫酸的接觸，反應速率逐漸減慢甚至停止。為此，該小組設立研究課題：選擇合適濃度的硫酸和適當?shù)姆磻獪囟戎迫《趸肌嶒炓唬哼x擇合適濃度的硫酸操作：在28時，用裝有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中注入硫酸，記錄15分鐘內生成氣體的體積，見下表：試管編號12345硫酸濃度（%）1520253035氣體體積（mL）3547555142實驗二：選擇合適的反應溫度操作：往盛有1g直徑為2mm大理石的大試管中分別加入5mL相同合適濃度而不同溫度的硫酸溶液，觀察反應的情況，記錄如下表：試管編號ABCDE溫度（）4050607080現(xiàn)象和比較有少量氣泡氣泡比A號試管多氣泡明顯比B號試管多大量氣泡產生，與常溫用鹽酸反應相似反應激烈，迅速產生大量氣體請根據本次活動的研究目的，分析處理以上兩個表中數(shù)據，得出結論：（1）稀硫酸與大理石反應，在28時，選用硫酸的濃度最合適為 %，因為濃度小于或大于合適濃度對反應的影響是 。（2）在合適的硫酸濃度下，應選擇最合適的反應溫度為 ，因為溫度高于或低于該溫度對反應的影響是 。在最合適反應溫度時硫酸與大理石反應的化學方程式為 。（3） 除選用適當?shù)臏囟群秃线m濃度的硫酸之外，在反應過程中，為防止硫酸鈣覆蓋在大理石上，應增加 操作，更有利于氣體的制備。（4）你認為該研究小組還可以研究 對該反應速率的影響。（5） 在以下硫酸和大理石反應的裝置中，最佳選用 （填編號）?？键c三：一氧化碳的性質例3 下列說法中，正確的是（ ）A.煤爐上放一壺水可以防止CO中毒 B.金剛石、石墨都是由碳原子構成的，所以都很堅硬C.用活性炭可以除去水中的氯化鈉雜質 D.用澄清石灰水可區(qū)分CO、CO2 解析：碳的單質金剛石和石墨組成元素相同，但由于碳原子 不同，導致它們的 有很大差異，金剛石是自然界中最硬的礦物質，而石墨質地較軟；所以答案B不對；活性炭的主要成分是石墨具有疏松多空的結構，具有 性，能吸附一些色素和一些氣體，以及可以吸附溶液中的一部分不溶性雜質但不能吸附一些無機化合物的離子，如不能吸附食鹽水中的鈉離子和氯離子，所以答案C也不對； 碳氧化物中的CO和CO2，它們組成元素相同，但由于 構成不同，因此，它們性質差別很大。CO的性質：物理性質：密度小于空氣、難溶于水?；瘜W性質：可燃性、還原性、毒性。CO2的性質：物理性質：密度大于空氣、能溶于水。化學性質：不可燃、不助燃、與堿反應、無毒等。從性質上看，一氧化碳不溶于水，煤爐上放一壺水不能防止CO中毒 ，答案A錯，選項D中區(qū)別兩種氣體的方法很多，但化學中區(qū)別物質的方法一般要求：操作簡便安全，現(xiàn)象明顯可靠，結論清晰無爭議。綜合考慮只有通入澄清石灰水后，CO2與溶質Ca(OH)2反應使其變渾濁，而CO則無任何現(xiàn)象。舉一反三：【變式4】如圖388所示，某同學用一氧化碳代替氫氣還原氧化銅制取金屬銅，請你參與他的探究過程，并回答下列問題。（1）試寫出一氧化碳和氧化銅反應生成金屬銅和二氧化碳的化學方程式 ；（2）該裝置中，右邊的酒精燈的作用是 ；（3）實驗結束后，該同學對A處殘留固體的組成進行探究，查閱資料得知，由于給氧化銅加熱溫度不夠或通入一氧化碳不足，反應可能生成中間產物氧化亞銅（化學式為Cu2O）氧化亞銅是一種紅色固體，難常溶于水，可與稀硫酸發(fā)生如下反應：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O在氧化亞銅中銅元素的化合價為 ；殘留固體的組成有幾種可能？（用化學式表示） 請你設計實驗，證明氧化銅是否全部轉化成金屬銅。實驗內容和步驟觀察到的實驗現(xiàn)象和結論三、總結與測評要想學習成績好，總結測評少不了！課后復習是學習不可或缺的環(huán)節(jié)，它可以幫助我們鞏固學習效果，彌補知識缺漏，提高學習能力。隨著課程改革的全面實施，今后命題中以生產、生活實際、社會熱點問題為背景，運用所學知識解答這些問題，將是中考設計題目的熱點之一。（一）本部分知識與生活、生產聯(lián)系緊密，因此要注意性質和用途之間的關系，進一步建立“結構決定性質，性質決定用途”這一化學思想，善于運用所學知識解釋、解決生產生活中的實際問題。（二）熟練掌握單質碳及氧化物之間的轉化關系，簡稱“碳三角”，如圖389，可聯(lián)系生活實際，運用已有知識分析煤爐內的化學反應，從而順利完成對知識的理解。 389（三）以二氧化碳的化學性質為切入點，掌握檢驗二氧化碳氣體的方法。（1）將二氧化碳通入紫色石蕊試液時，石蕊試液變成 色的實質是二氧化碳與水反應生成了 ，碳酸能使紫色石蕊試液變成紅色，而不是 的作用。（2）由二氧化碳能與石灰水反應，可拓展到二氧化碳能與 溶液反應。二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，用于 ，其反應實質是二氧化碳與石灰水中的 反應生成了難溶于水的 。（四）運用二氧化碳的性質解釋一些化學現(xiàn)象：（1）二氧化碳既不燃燒，也不支持燃燒，密度比空氣 的性質，可解釋二氧化碳 的原理和適用范圍。（2）利用二氧化碳的性質解釋一些生活問題。如打開盛汽水的瓶蓋后有大量液體冒出的原因；人進入二氧化碳含量過高的山洞或菜窖導致窒息死亡，要與一氧化碳中毒的原因區(qū)別開。（五）確立二氧化碳在碳和碳的化合物知識體系中的橋梁地位，掌握好碳和碳的化合物之間的轉化關系： 從關系圖中不難看出，在這一知識體系中，二氧化碳起著“承上（單質碳）啟下（碳酸、碳酸鈣，乃至有機物甲烷、乙醇等）”的角色。（六）做好實驗幫助對知識的消化理解在做一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，注意正確的操作順序：（1） ；（2） ；（3） ；（4） ；（5） 。注意一般用 方法處理尾氣。