九年级化学周课题中考专题复习三碳和碳的化合物Word下载.docx
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无色、无味气体,可溶于水,密度比空气大,干冰易吸热升华。
无色无味气体,难溶于水,密度与空气接近,略小于空气密度。
化学性质
可燃性
一般情况下既不能燃烧,也不支持燃烧。
有可燃性
2CO+O2
2CO2
还原性
没有还原性,有较弱的氧化性
C+CO2
2CO
有还原性
CO+CuO
Cu+CO2
与水反应
与水反应CO2+H2O===H2CO3
不能与水反应
与石灰水的反应
与石灰水反应
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
不能与石灰水反应
毒性
无毒
有剧毒
主要用途
可制汽水,作制冷剂,灭火,气体肥料。
可作气体燃料和冶金工业的还原剂。
由于CO和CO2的分子构成不同,决定了二者性质的不同。
3、一氧化碳和单质碳性质的比较
C
相似点
都具有可燃性、还原性,常用作燃料和作还原剂冶炼金属
不同点
属于固体单质,常温下具有稳定性
属于气体化合物,具有毒性
4、实验室制取二氧化碳时需注意的几个问题
(1)正确选择制取二氧化碳的药品
实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸。
不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸,不用碳酸钠、纯净碳酸钙代替大理石或石灰石(要会分析原因)。
原因:
①用大理石或石灰石跟稀盐酸反应,速度适中,便于收集CO2气体;
大理石或石灰石原料价低易得。
②不用稀硫酸与大理石反应的理由:
刚开始二者反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石的表面,阻止了酸与大理石的接触,使反应不能持续进行下去。
③不用浓盐酸的原因:
浓盐酸易挥发出HCl气体,会使生成的CO2中混有HCl气体,使制得的CO2不纯。
④不用纯CaCO3或Na2CO3等代替大理石(或石灰石)是因为它们与稀盐酸反应速度太快,很难控制,且药品价格比石灰石要贵(成本较高)。
(2)掌握制取二氧化碳的发生装置选择的依据
制取二氧化碳的反应原理是:
CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O,反应物是块状固体和液体,在常温下进行反应,因此制取CO2的装置与用过氧化氢溶液和二氧化锰制取O2的发生装置相同。
一般情况下,由于制取CO2时所需反应物的量较大,常用下列仪器代替试管作为反应器(如:
大试管、锥形瓶、广口瓶、平底烧瓶、圆底烧瓶、启普发生器)。
CO2能溶于水,且密度比空气大,因此一般只用向上排空气法收集。
图38-1
(3)检验二氧化碳的方法
①准确检验该气体是否是CO2气体,可以把该气体通入到澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,证明生成的气体是CO2。
②验证CO2气体是否收集满时,可以将燃着的木条放在集气瓶口,利用CO2既不燃烧也不支持燃烧的性质,可以方便快捷地验满。
(4)除去二氧化碳气体中杂质的方法
根据二氧化碳的有关化学性质,对应选取试剂可将实验室制取CO2气体中混有的HCl气体、水蒸气除去。
如除去混有的HCl气体可用碳酸氢钠溶液,除去混有的水蒸气可用浓硫酸等。
5、实验室制取气体的设计思路和方法
(1)先要了解在实验室的条件下,可用什么药品,通过什么化学反应制取这种气体。
选择药品的一般原则是:
反应速率适中,便于控制,药品价格便宜,容易获得,尽量减少污染。
(2)根据反应物的状态、反应所需条件和生成气体的性质来设计实验装置。
实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。
选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件;
选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。
(3)需要通过什么实验来验证产生的气体是要制取的气体。
验证气体时,实验现象要明显。
[洞察考向]
1、碳单质的种类较多,有金刚石、石墨以及新研制的碳单质。
碳单质的知识充分体现了结构决定性质、性质决定用途这一规律,这将是重点考查的内容。
预计结合生产、生活实际考查碳单质用途的题、以C60、碳纳米管为背景的信息类考题以及有关还原性的实验题较多,一般多为选择题或填空题。
2、预计二氧化碳的性质考查将密切联系实际,用途密切联系性质。
如植物的光合作用、温室效应等。
对二氧化碳性质的探究也是热点之—,如二氧化碳与水反应的探究、石灰浆抹墙问题的探究。
另外还有人体呼出的气体与空气组成的探究等。
本考点主要以填空题、选择题、实验探究题的形式出现、分值较高。
3、二氧化碳的实验室制法在注重基础题的前提下,综合实验将是考查的热点,它将集气体的制备、除杂、干燥、证明于一体,全面考查学生的综合实验能力。
本考点主要以实验题形式出现。
4、对CO的化学性质将作为重点考查,如实验尾气的处理、煤气泄漏、煤气中毒的正确处理;
CO与氧化铜或氧化铁的反应也将是考查的热点。
本考主要以选择题、实验题的形式出现。
[真题剖析]
【例1】下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图,下列说法正确的是()
a
石墨 C60 碳纳米管
图38-2
A.这四种物质都很软,可作润滑剂
B.这四种物质碳原子的排列方式相同
C.这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D.这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
解析:
本题以图文并茂的新颖形式综合考查了碳单质的结构、性质及用途等知识。
常见碳单质中石墨质软,且有润滑性,可作润滑剂,而金刚石是自然界中最硬的物质,因此A不对;
观察图示可以看出这四种物质碳原子的排列方式不同,因此B不对;
同时结合碳原子的结构示意图可知,碳原子的最外层有四个电子,因此这四种物质的结构中都是每个碳原子连接4个碳原子,D也不对。
碳单质的化学性质是相同的,都具有可燃性和还原性,完全燃烧的产物是CO2,不完全燃烧的产物是CO,因此C对。
答案:
C。
【例2】碳与碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途。
(1)右图38-3是碳原子结构示意图,碳原子的质子数是_______________,碳元素在元素周期表中位于第_________________周期。
(2)古代用墨书写或绘制的字画虽年久仍不变色,原因是墨中主要成分碳具有_________性。
右图38-4是木炭还原氧化铜的实验,大试管中的反应体现了碳的还原性,其反应的化学方程式是_____________,单质碳的还原性可以用于冶金工业。
(3)二氧化碳能参与光合作用完成大气中的“碳循环”,但是大气中二氧化碳的含量不断上升,会使全球变暖,从而导致________________。
蔬菜大棚用作气肥的二氧化碳,可用多种方法制得,例如可以用稀硫酸与碳酸氢铵(NH4HCO3)反应制得,反应后生成硫酸铵、水和二氧化碳,这一反应的化学方程式是_______________________。
(4)研究发现:
物质的结构决定性质,物质的性质决定用途。
如:
一氧化碳也能还原氧化铜,也有还原性。
从化学反应前后碳元素化合价的变化特点分析,一氧化碳和碳都具有还原性的原因是_____________。
(1)在原子结构示意图中,圈内的数字表示质子数,电子层数与元素在周期表中的周期数相同。
所以碳原子的质子数为6,位于第二周期。
(2)由于墨的主要成分碳在常温下具有稳定性,不易与空气中的氧气、水等物质发生反应,所以用墨书写或绘制的字画年久也不易变色。
C与氧化铜反应的化学方程式为2CuO+C
2Cu+CO2↑。
(3)温室效应是由于大气中二氧化碳的含量不断上升,从而使全球变暖。
稀硫酸与碳酸氢铵(NH4HCO3)反应后生成硫酸铵、水和二氧化碳,反应物为H2SO4、NH4HCO3,生成物为(NH4)2SO4、H2O、CO2,所以其化学方程式是H2SO4+2NH4HCO3==(NH4)2SO4+H2O+CO2↑。
(4)根据题给信息“反应前后碳元素化合价的变化特点”,进行分析可知CO和C中碳元素的化合价均升高或反应后碳元素均变成了+4价。
(1)6二
(2)常温下的稳定(或常温下化学性质稳定或常温下化学性质不活泼);
C+2CuO
2Cu+CO2↑;
(3)温室效应H2SO4+2NH4HCO3==(NH4)2SO4+H2O+CO2↑
(4)碳元素的化合价升高(或碳元素的化合价由低到高或反应后碳元素变成+4价)
【例3】
(2008·
达州)我市某校研究性学习小组在老师指导下,对呼吸作用是否产生二氧化碳进行探究。
现请你一同参与:
[提出问题]呼吸作用是否产生二氧化碳?
[设计方案并进行实验]
小雪:
在试管中加入2mL蒸馏水,用一支玻璃导管插入水中吹气,结果未发现明显的现象。
小宁:
在试管中加入2mL澄清石灰水,用玻璃导管向试管中的溶液吹气,产生的现象是:
_________________,反应的化学方程式为:
___________________。
[解释与结论]根据他们的方案和实验,小雪方案中的实验原理用化学方程式表示为:
_________________;
小宁的结论为:
_________________。
[评价与反思]小雪的方案若继续实验,也能得到小宁同样的结论。
请你设计方案_____________________________(要求写出实验操作及产生的现象)。
此题借呼出气体的探究情景考查了CO2的化学性质及碳酸的性质。
由题意知,此探究实验的目的是证明人呼出的气体是CO2,因此小宁向澄清石灰水中呼气,会观察到石灰水变浑浊,因为发生了反应CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
而小雪往蒸馏水中吹气,由于发生反应CO2+H2O=H2CO3,而无明显现象,所以可以用检验碳酸存在的方法来证明CO2的存在,向所得溶液中滴入1~2滴紫色石蕊试液,溶液若变红即可。
澄清石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2OCO2+H2O=H2CO3呼吸作用有CO2产生向所得溶液中滴入1~2滴紫色石蕊试液,溶液变红。
【例4】
鸡西)根据以下装置回答下列问题:
图38-5
(1)写出标有字母仪器的名称:
a_________;
b______。
(2)实验室制取和收集二氧化碳气体所有的装置是__________(填字母),有关该反应的化学方程式为__________________________。
(3)验证二氧化碳气体已收集满的方法是_______________。
(4)氨气(NH3)在通常状况下是一种无色有强烈刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水,其水溶液为氨水。
实验室可用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气。
实验室制取氨气应选用的发生装置是__________(填字母),若用右图38-6装置收集氨气,气体应从_______端导气管进入瓶中(填字母)。
解析:
本题考查了实验室制取CO2的有关知识。
(1)此问考查仪器的识别,比较简单,要注意不要出现错别字。
(2)实验室制取CO2的反应原理为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,由于反应物状态为固体+液体且不需要加热,因此发生装置应选择B,由于CO2密度比空气大且易溶于水,收集装置只能选择向上排空气法,即E。
(3)验满CO2的方法是把燃着木条放在集气瓶口,如果木条火焰熄灭则证明二氧化碳已收集满。
(4)实验室用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气,由于反应物的状态为固体+固体,反应条件为需要加热,所以发生装置应该选择A。
由于氨气密度比空气小,应用向下排空气法收集氨气,气体应从C端导气管进入瓶中,把空气从d端导管口处排出。
(1)酒精灯长颈漏斗
(2)BECaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(3)用燃着木条放在集气瓶口,如果木条火焰熄灭则证明二氧化碳已收集满。
(4)A,C
【例5】
雅安)某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现,通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳,其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止。
为此,该小组设立研究课题:
选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
[实验一]选择合适浓度的硫酸
操作:
在28℃时,用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸,记录15分钟内生成气体的体积,见下表:
试管编号
1
2
3
4
5
硫酸浓度(%)
15
20
25
30
35
气体体积(mL)
47
55
51
42
[实验二]选择合适的反应温度
往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液,观察反应的情况,记录如下表:
A
B
D
E
温度(℃)
40
50
60
70
80
现象和比较
有少量气泡
气泡比A号试管多
气泡明显比B号试管多
大量气泡产生,与常温用盐酸反应相似
反应激烈,迅速产生大量气体
请根据本次活动的研究目的,分析处理以上两个表中数据,得出结论:
(1)稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用硫酸的浓度最合适为_______________%,因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是_________________。
(2)在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为__________℃,因为温度高于或低于该温度对反应的影响是___________。
在最合适反应温度时硫酸与大理石反应的化学方程式为____________。
(3)除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外,在反应过程中,为防止硫酸钙覆盖在大理石上,应增加_______________操作,更有利于气体的制备。
(4)你认为该研究小组还可以研究_________________________对该反应速率的影响。
(5)在以下硫酸和大理石反应的装置中,最佳选用_________________(填编号)。
本题命题形式新颖,综合程度较高,对大家分析处理实验数据的能力、实验操作能力以及提出猜想、选择仪器装置等的探究能力进行了综合考查。
分析[实验一]中表格数据,可知硫酸浓度为25%时,15分钟内生成气体的体积最多为55mL,而其它浓度的硫酸反应时生成气体的体积都较少,所以最好还是硫酸浓度为25%时。
分析[实验二]中表格数据,可知70℃时有大量气泡产生,与常温用盐酸反应相似,而温度低于70℃时反应过慢,温度过高时则又反应剧烈,不利于收集气体,因此选择最合适的反应温度为70℃,在此温度下反应的化学方程式为CaCO3+H2SO4====CaSO4+CO2↑+H2O。
(3)通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳,其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止,因此也可以通过不断摇动试管(或摇动装置)操作,尽量使大理石与稀硫酸充分接触,从而更有利于气体的制备。
(4)反应物的状态如碳酸钙固体颗粒大小或反应物的纯度均会影响反应速率。
(5)由于丙装置可以通过上下移动铜丝的方式使得药品大理石发生振动,不利于生成的硫酸钙微溶物覆盖在其表面,从而有利于大理石与稀硫酸的充分接触,利于反应的进行,所以最佳选择为丙装置。
(1)25;
生成气体体积较少。
(2)70;
温度过低反应过慢,温度过高反应剧烈,不利于收集气体。
CaCO3+H2SO4
CaSO4+CO2↑+H2O(未写反应条件不扣分)
(3)摇动试管(或摇动装置)。
(4)碳酸钙固体颗粒大小(其它合理回答也给分,例如“大理石纯度”等)
(5)丙。
【例6】下列区别CO和CO2气体最好的方法是()
A.用动物试验它们的毒性 B.能否使带火星的木条复燃
C.通入澄清的石灰水中 D.观察它们在水中的溶解性
碳氧化物中的CO和CO2,它们组成元素相同,但由于分子构成不同,因此,它们性质差别很大。
CO的性质:
物理性质:
密度小于空气、难溶于水。
化学性质:
可燃性、还原性、毒性。
CO2的性质:
密度大于空气、能溶于水。
不可燃、不助燃、与碱反应、无毒等。
从性质上看,区别两种气体的方法很多,但化学中区别物质的方法一般要求:
操作简便安全,现象明显可靠,结论清晰无争议。
结合题中选项,ABD的区别方法很显然不可靠,只有通入澄清石灰水后,CO2与溶质Ca(OH)2反应使其变浑浊,而CO则无任何现象。
【例7】
山东威海)如图38-8所示,某同学用一氧
化碳代替氢气还原氧化铜制取金属铜,请你参与他的探究过程,并回答下列问题。
(1)试写出一氧化碳和氧化铜反应生成金属铜和二氧化碳的化学方程式_________________;
(2)该装置中,右边的酒精灯的作用是_________________;
(3)实验结束后,该同学对A处残留固体的组成进行探究,查阅资料得知,由于给氧化铜加热温度不够或通入一氧化碳不足,反应可能生成中间产物氧化亚铜(化学式为Cu2O)氧化亚铜是一种红色固体,难常溶于水,可与稀硫酸发生如下反应:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O
①在氧化亚铜中铜元素的化合价为_________________;
②残留固体的组成有几种可能?
(用化学式表示)_________________
③请你设计实验,证明氧化铜是否全部转化成金属铜。
实验内容和步骤
观察到的实验现象和结论
本题考查了CO的还原性、毒性以及根据新信息设计方案进行探究的灵活应变能力,综合程度较高,对大家的探究能力进行了很好的考查。
(1)图中由于酒精灯上面加了网罩,提高了温度,所以反应条件为高温,一氧化碳和氧化铜反应的化学方程式为CO+CuO
Cu+CO2。
(2)由于CO有毒,直接排到空气中会污染空气,所以必须对尾气CO进行处理,右边的酒精灯的作用便是将未参加反应的CO燃烧掉,防止污染空气。
(3)
①根据化合物中正负化合价的代数和为0,已知氧的化合价为-2,所以氧化亚铜中铜元素的化合价为+1价,注意不要丢掉正号,否则不对。
②残留固体的组成有几种可能应该从氧化铜、氧化亚铜、铜三种物质中任意取出一种(单独是氧化铜除外)、二种或三种做即可。
③证明氧化铜是否全部转化成金属铜,其实是证明氧化亚铜是否存在即可,根据题意Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O,可用稀硫酸滴加到残留固体中,若溶液变为蓝色,说明氧化亚铜存在,氧化铜没有全部转化为金属铜,若溶液不变蓝色,证明氧化亚铜不存在,氧化铜全部转化成了金属铜。
(1)CO+CuO
Cu+CO2
(2)将未参加反应的CO燃烧掉,防止污染空气
①+1价
②a.CuO、Cu2O(氧化铜、氧化亚铜);
b.Cu2O(氧化亚铜);
c.Cu、CuO(铜和氧化铜);
d.Cu、Cu2O(铜和氧化亚铜);
e.Cu、Cu2O、CuO(铜、氧化铜和氧化亚铜);
f.Cu(铜)
③
取残留固体少量于试管中,加入少量稀硫酸,充分振荡。
(或按图1装置,在通入CO的同时,继续加热A处的残留固体。
)
若溶液不变蓝色,证明氧化铜全部转化为金属铜。
(若溶液变成蓝色,证明氧化铜没有全部转化为金属铜。
(若石灰水不变浑浊,证明氧化铜全部转化为金属铜,若石灰水变浑浊,证明氧化铜没有全部转化为金属铜。
[备考技法]
随着课程改革的全面实施,今后命题中以生产、生活实际、社会热点问题为背景,运用所学知识解答这些问题,将是中考设计题目的热点之一。
1、本部分知识与生活、生产联系紧密,因此要注意性质和用途之间的关系,进一步建立“结构决定性质,性质决定用途”这一化学思想,善于运用所学知识解释、解决生产生活中的实际问题。
2、熟练掌握单质碳及氧化物之间的转化关系,简称“碳三角”,如图38-9,可联系生活实际,运用已有知识分析煤炉内的化学反应,从而顺利完成对知识的理解。
3、以二氧化碳的化学性质为切入点,掌握检验二氧化碳气体的方法。
(1)将二氧化碳通入紫色石蕊试液时,石蕊试液变成红色的实质是二氧化碳与水反应生成了碳酸,碳酸能使紫色石蕊试液变成红色,而不是二氧化碳气体的作用。
(2)由二氧化碳能与石灰水反应,可拓展到二氧化碳能与所有碱溶液反应。
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,用于检验二氧化碳气体的存在,其反应实质是二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成了难溶于水的碳酸钙。
4、运用二氧化碳的性质解释一些化学现象:
(1)二氧化碳既不燃烧,也不支持燃烧,密度比空气大的性质,可解释二氧化碳灭火的原理和适用范围。
(2)利用二氧化碳的性质解释一些生活问题。
如打开盛汽水的瓶盖后有大量液体冒出的原因;
人进入二氧化碳含量过高的山洞或菜窖导致窒息死亡,要与一氧化碳中毒的原因区别开。
5、确立二氧化碳在碳和碳的化合物知识体系中的桥梁地位,掌握好碳和碳的化合物之间的转化关系:
从关系图中不难看出,在这一知识体系中,二氧化碳起着“承上(单质碳)启下(碳酸、碳酸钙,乃至有机物甲烷、乙醇等)”的角色。
6、做好实验帮助对知识的消化理解
在做一氧化碳还原氧化铁的实验中,注意正确的操作顺序:
①验纯;
②通CO;
③加热;
④停
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