【学习目标】
初步学习在实验室制取二氧化碳，知道二氧化碳的主要性质和用途；知道一氧化碳有损人体健康；了解自然界中的碳循环。
课题1 金刚石、石墨和C60
一、碳的单质
【学习导引】
1．还记得什么是单质吗？碳、氢、氧是组成物质世界的三种重要元素。你知道几种碳的单质？
同一种元素可能组成多种单质，______、______和______都是碳元素组成的单质。 2．回忆一下，常见的物理性质包括那些？观察金刚石和石墨以及它们的制品，整理金刚石和石墨的物理性质和用途。
(1)纯净的金刚石是______、______形状的固体，是天然存在的最硬的物质。石可以用来做装饰品和____________。
(2)石墨是一种______色的有______而不透明的细鳞片状固体。石墨很______，有滑腻感，有优良的______。石墨可以用来做______、电车的“电刷”和______。
木炭、焦炭、______和______等主要是由石墨的微小晶体构成的，它们都具有的____________结构，具有______能力，食品工业用活性炭制白糖和制作防毒面具都是应用了该能力。
3．由碳元素组成的单质为什么性质存在差异？
上图对应的碳单质分别是①______、②______、③______，它们的_______不同，因此碳元素组成的单质生质存在差异，用途也不一样。 【同步训练】
1．下列物质中，硬度最大的是( ) A．铁 B．玻璃 C．金刚石 D．石墨
2．2003年2月1日，美国“哥伦比亚号”航天飞机在空中失事。有专家分析认为，其原因可能是航天飞机机壳底部的石墨瓦在空气中脱落，击中机翼。航天飞机表面覆盖石墨瓦可以起隔热和保护作用，这主要是因为石墨( ) A．能导电 B．密度大 C．硬度小，有润滑作用 D．熔点高、耐高温
3．央视《每周质量日报》曾报道，市场上发现假冒的2B铅笔。下列说法错误的是( ) A．铅笔芯中含有石墨 B．铅笔芯是用铅做的
C．2B铅笔芯可以导电
D．铅笔芯粉末加入锁孔可以打开长期未用难以开启的铁锁 4．下列过程中属于化学变化的是( ) A．用木材制活性炭 B．石墨导电 C．木炭使红墨水褪色 D．用木材制筷子 5．只含有碳元素的物质( ) A．一定是金刚石 B．一定是石墨 C．一定是纯净物 D．可能是混合物
6．1999年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家，现在C70也制得。下列对C60和C70这两种物质的叙述中，有错误的是( ) A．它们都是碳元素组成的单质 B．它们是两种新型的化合物 C．它们都是由分子构成的
D．它们的相对分子质量差是120 7．下列符号中．既能表示一种元素，又能表示该元素的一个原子，还表示一种单质的是( ) A．O B．C C．N D．H
8．化学上把同种元素组成的不同单质互称为同素异形体，例如白磷和红磷。下列各组物质互为同素异形体的是( ) A．水和冰 B．金刚石和石墨 C．碳和硫 D．氧气和液氧
9．如图6－1所示，先在a、b两支相同的大试管中充满红棕色的NO2气体，然后分别向a、b试管中加入质量相等的足量的石墨和活性炭，迅速塞上带导管的胶塞，经过一段时间后，打开导管上活塞观察到的现象是
图6－1
(1)________________________________________________________________________； (2)________________________________________________________________________。 原因是
___________________________________________________________________________。
二、碳的化学性质
【学习导引】
1．见过北宋著名画家张择端绘制的《清明上河图》吗？它为什么能保存至今呢？古代的字画多用墨(用炭黑等制成)书写或绘制，而在常温下碳的化学性质_______。
2．如果在高温下碳的活动性是否变化呢？回顾木炭在氧气中燃烧的实验，燃烧产物与氧气的量又有何关系？
当碳在氧气中充分燃烧时，生成______，反应的化学方程式是________________________ ________；当氧气不足，燃烧不充分时生成______________________，反应的化学方程式是________________________。
3．我们知道物质与氧发生的反应属于氧化反应，而高温下木炭能夺取某些氧化物中的氧元
素，我们将这种反应称之为还原反应，木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭还原氧化铜的化学方程式为_________________________________，反应过程中的实验_________________________________________________________________________。 【同步训练】
1．下列叙述中，正确的是( )
A．金刚石与石墨是由不同种元素组成的单质
B．金刚石与石墨中碳原子之间的排列方式不同，因而结构和性质完全不同 C．金刚石与石墨在纯氧气中完全燃烧，生成的产物都是二氧化碳 D．金刚石与石墨都是由碳元素组成的单质，因此性质完全相同
2．2002年底江苏省考古专家对“泗水王陵”进行保护性挖掘，在考古过程中发现在棺室外围的土层中有厚厚的一层一千多年前的木炭，这表明木炭常温下具有( ) A．可燃性 B．还原性 C．稳定性 D．吸附性 3．煤中含有碳和硫元素，煤如果不完全燃烧，则排放出来的有害气体是( ) A．SO2 B．CO C．CO和CO2 D．SO2和CO 4．相同质量的碳完全燃烧生成CO和CO2消耗O2的质量比是( ) A．2∶1 B．1∶2 C．14∶11 D．11∶14
5．图6－2是木炭还原氧化铜的装置，右侧试管内盛放的液体是_________________。该实验的现象主要有(1)__________________；(2)__________________。木炭还原氧化铜的化学方程式________________________。实验完毕，应当先__________________，然后再撤去__________________，停止加热。如果上述操作顺序颠倒将可能出现的后果是____ ___________________________________________________________________________。
图6－2
【能力拓展】
1．测定下列物质①刚玉 ②石英 ③石墨 ④金刚石的硬度的实验记录如下： (1)用金刚石刻划均使其它三种物质留有痕迹； (2)用石墨刻划其它物质，无痕迹；
(3)用石英刻划其它三种物质只有一种留有痕迹。 这四种物质的相对硬度由大到小的顺序依次是( ) A．①②③④ B．②④①③ C．③②①④ D．④①②③
2．某气体可能由初中化学常见的一种或多种气体组成，经测定其中只含有碳、氧两种元素，且碳、氧两种元素的质量比为1∶2，则关于该气体的说法正确的是( ) A．一定是CO2 B．一定是CO与CO2组成的混合物 C．一定是CO与O2组成的混合物 D．该气体可能由3种物质组成
3．在严寒的冬季用煤火取暖而造成煤气中毒的悲剧时有发生。试回答：煤气产生的条件为： ____________________________________________________________________________ ____________；用化学方程式表示为：______________________。预防煤气中毒的措施是_________________________________________________________________________。
4．继1985年科学家发现C60分子后，1991年科学家又发现了一种管状的碳单质——碳纳米管。(1)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管的物理性质有较大差异的原因是_____________ ___________。(2)请你推测在常温下C60和碳纳米管可能具有的化学性质_____________ __________________。简述你的理由_____________________________。
5．我国科学家陈乾旺等研究成果表明，在470℃和80MPa大气压条件下，二氧化碳和金属钠反应产生金刚石和碳酸钠，合成的金刚石颗粒大小完全可以满足工业用途。该反应的化学方程式为：___________________________________________________________。
课题2 二氧化碳制取的研究
【学习导引】
1．我们已学习过在实验室可以通过三种方式来制取氧气，也称为制取氧气的原理。在实验室任何气体的制取首先要考虑的是反应原理。
依质量守恒定律制取二氧化碳的反应物里一定含有______和______元素。在实验室里，二氧化碳常用______和______反应来制取，反应的化学方程式可以表示为___________ ____________。
2．其次要考虑的是如何确定制取装置。发生装置由反应物的______和反应______决定，收集装置由气体的______和______决定。
下图是制取氧气时的两种不同发生装置和两种不同收集装置
实验室制取二氧化碳的发生装置选用______，这是因为反应物的状态为______，并且反应______加热；收集时选用______，原因是二氧化碳密度______，______溶于水。 3．最后要通过实验来验证制得的气体。
如果产生的气体能__________________，则证明产生的气体为氧气；如果产生的气体能__________________，则证明产生的气体为二氧化碳。 【同步训练】
1．实验室制取二氧化碳的常用的方法是( ) A．燃烧木炭 B．用大理石与稀盐酸反应 C．用大理石与稀硫酸反应 D．用木炭还原氧化铜
2．一氧化氮在常温常压下难溶于水，密度比空气略大，它能与氧气迅速反应生成二氧化氮。收集一瓶一氧化氮气体，可采用的方法是( ) A．向上排空气法 B．排水法 C．向下排空气法 D．排水法或向上排空气法 3．检验二氧化碳是否充满集气瓶的正确方法是( ) A．将澄清石灰水倒入集气瓶内振荡 B．将点燃的木条伸入集气瓶内 C．将点燃的木条放在集气瓶口 D，将带火星的木条接近集气瓶口
4．实验室制取二氧化碳时应选用的仪器是( ) A．漏斗、集气瓶、水槽、导管 B．酒精灯、试管、导管、集气瓶 C．酒精灯、长颈漏斗、集气瓶、导管 D．大试管、单孔塞、集气瓶、导管 5．下列各组气体都能用向上排空气法收集的是( ) A．O2、H2 B．H2、CO2 C．O2、CO2 D．H2、O2、CO2 6．实验室制取CO2一般有五个步骤：①检查装置的气密性②按要求装配好仪器③向漏斗中注入酸液④向广口瓶放入小块的大理石⑤收集气体。下列操作顺序中，正确的是( ) A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①④②③⑤ D．②③④①⑤ 7．根据图6－3所示实验装置回答下列问题：
图6－3
(1)写出标号仪器的名称①______；②______；③______；
(2)用加热固体的方法产生气体，应选发生装置______(填序号，下同)，收集较纯净的难溶性气体应选______。
(3)B装置中长颈漏斗末端应伸至液面以下，可以防止______________________________。 伸进D、E中的导管均应接近集气瓶底部是为了________________________________。 8．某石灰石样品中含有80 g的碳酸钙，用此石灰石与足量的盐酸完全反应，可生成多少g CO2？
【能力拓展】
1．图6－4装置具有多种用途，请回答：
图6－4
(1)当气体由a管进b管出时，可用于收集密度比空气______(填“大”或“小”)的气体；当气体由b管进a管出时，能收集的气体有______(至少填2种气体的化学式)。若用其测定气体体积时，可在瓶中充满水，并在b处添加______(填仪器名称)。 2．实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳而不能用硫酸的原因是( ) A．这两种物质间不能反应 B．反应太剧烈来不及收集
C．因为硫酸易挥发，因而产生的气体中混有杂质
D．生成了微溶性物质覆盖在石灰石表面，阻止了反应的进一步进行
3．图6－5所示为实验室常用的实验装置：
图6－5
据此回答下列问题：
(1)用A和E组合装置制取氧气，发生反应的化学方程式为________________________， 将药品加入装置A中的试管前，应进行的操作是______________________________。 (2)常温下，可用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，应选用的发生装置是______(填序号，下同)，收集装置是______；
(3)实验室通常用稀盐酸和石灰石反应制取CO2，该反应的化学方程式为______________ __________；此外，CO2也可以用碳酸氢钠(NaHCO3)固体加热分解(产物为碳酸钠、二氧化碳和水)来制取，该反应的化学方程式为________________________，若用此法来制取CO2，应选用的发生装置是______，收集装置是______；
（4）F装置可用来测量生成的CO2气体的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是________________________，植物油上方原有的空气对实验的结果______(填“有”或“没有”)明显影响。
课题3 二氧化碳和一氧化碳
一、二氧化碳的性质
【学习导引】
1．二氧化碳和一氧化碳都是由碳、氧两种元素组成的化合物，性质是否相同？
物质的性质是由其______决定的，1个CO2分子比1个CO分子多1个______，因此它们的性质有很大的不同。
2．分析下面两个实验，整理二氧化碳的性质。
实验一 实验二
实验一的现象为：___________________________________________________________。 实验二的现象为：___________________________________________________________。 CO2 颜色 状态 气味 密度(与空气比较) 溶解性 是否支持燃烧 是否能燃烧 3．我们为什么通常将汽水叫作碳酸饮料，二氧化碳溶于水的过程是否发生了化学变化？通过实验进行探究过程中要考虑哪些影响因素？振荡汽水瓶为什么有大量气体冒出？
______和干燥的______不能使紫色石蕊小花变色，而二氧化碳溶于水后能使紫色石蕊小花变色。一氧化碳与水反应生成______，反应方程式为_____________________，它不稳定易分解，分解反应方程式为____________________________。
4．还记得检验二氧化碳气体的方法吗？这也是利用了二氧化碳的化学性质。
二氧化碳能使_______变浑浊，反应方程式为____________________________。 【同步训练】
1．下列关于二氧化碳组成的说法中，正确的是( ) A．二氧化碳是由碳原子和氧原子组成的 B．二氧化碳是由碳原子和氧分子组成的 C．二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的 D．二氧化碳是由碳和氧气组成的
2．下列事实中，能说明CO2存在的是( ) A．集气瓶正放在桌上，瓶中没有颜色 B．移开集气瓶上玻璃闻气味，没有气味 C．将燃着的木条伸入瓶口，木条熄灭
D．向集气瓶中倒入适量的澄清石灰水，振荡，变浑浊 3．CO2的主要物理性质是( )
A．通常状况下无色，密度大于空气，能溶于水 B．它能溶于水生成碳酸
C．它不支持燃烧，且密度大于空气 D．CO2能使紫色石蕊试液变红
4．鉴别氧气、氢气和二氧化碳3瓶气体时，最简便的方法是( ) A．用燃着的木条伸入集气瓶中
B．测定3种气体在标准状况下的密度 C．将3种气体分别通过澄清的石灰水 D．用带火星的木条伸入集气瓶内
5．下图6－6有关CO2的实验中，只能证明CO2物理性质的实验是( )
图6－6
6．下列各组物质，不能直接相互转化的是( ) A．CO2、H2CO3 B．CO2、CaCO3 C．CO2、Ca(OH)2 D．H2、H2O
7．向石蕊试液中通入二氧化碳，石蕊试液由______色变成______色。此现象说明了二氧化碳______溶于水且与水反应生成了______。取上述变色了的溶液少许放入试管中并用带导管的胶塞塞住管口，导管通入澄清的石灰水中，给试管加热可看到溶液由______色变成了______色同时澄清的石灰水______。说明______不稳定，易分解，澄清的石灰水变化说明了______分解后又生成了______。
8．长期存放石灰水的试剂瓶内壁上常附有一层白色固体物质是(填化学式)______生成该物质的原因是(用方程式表示)__________________若欲将其除去，应先加入的适量试剂为
______，然后再用______冲洗干净，在该过程中发生反应的化学方程式为____________ ____________________________________。
二、二氧化碳对生活和环境的影响、一氧化碳
【学习导引】
1．我们知道物质的性质决定用途，二氧化碳有哪些性质和用途呢？
利用二氧化碳__________和__________的性质，可以灭火；绿色植物的光合作用吸收二氧化碳，二氧化碳在农业上用作______，在工业上还可用作______的原料；固体二氧化碳叫______，升华时吸热，可用作______和______。
2．你知道全球在逐渐变暖吗？我们如何保护人类赖以生存的环境呢？
大气中的______像温室的玻璃或塑料薄膜那样，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫______。为了防止该现象的发生，人类应减少使用______，更多利用清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。
3．观察过家里做饭时煤气(含有一氧化碳)燃烧的现象吗？煤气厂为什么常在家用煤气中掺入微量难闻的气体？
一氧化碳能燃烧并放出大量的______，火焰呈______色，反应方程式为_____________ _____；由于一氧化碳是没有______、没有______的气体，并且有剧毒，为防止煤气泄漏时被及时发现，因此掺入微量难闻的气体。
4．比较CO和CO2可发现CO分子还可夺走含氧化合物中氧后变成CO2分子，表现出还原性。一氧化碳和木炭一样能使氧化铜还原成______，同时生成二氧化碳，反应的方程式为______________________________，CO这一性质可用于冶金工业中炼铁。 【同步训练】
1．下列属于同种物质的是( ) A．红磷与白磷 B．金刚石和石墨 C．干冰与冰 D．干冰与CO2 2．CO2的下列用途，既跟它的物理性质有关，又跟它的化学性质有关的是( ) A．人工降雨 B．利用CO2进行光合作用 C．作致冷剂 D．灭火
3．地球大气中二氧化碳含量增加会引起温室效应，下面关于大气中二氧化碳的主要来源的说法中，最合理的一种是( )
A．全球人口增多后呼出的二氧化碳 B．只是煤的燃烧 C．植物呼吸作用的结果 D．含碳燃料的大量使用 4．根据二氧化碳的性质，下列有关其用途的叙述中错误的是( ) A．干冰升华吸热，可用于人工降雨
B．二氧化碳能参与光合作用，可用作温室里的肥料 C．二氧化碳含碳元素，可用作燃料
D．二氧化碳无毒且溶于水，可用于制汽水 5．下列关于一氧化碳的叙述正确的是( ) A．一氧化碳是有刺激性气味的毒气
B．在炉子上放盆水可以避免一氧化碳中毒 C．可夺取氧化铜中的氧因而有氧化性 D．实验室中只能用排水法收集
6．木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是( ) A．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化 C．反应都不须在加热或高温的条件下就能进行
D．反应导出的气体都有毒，需进行处理以防止空气污染 7．下列判断正确的是( )
A．将燃着的木条伸入充满某气体的集气瓶中，木条熄灭，则该气体一定是二氧化碳 B．二氧化碳有毒，空气中含量过高，会使人中毒死亡
C．某物质完全燃烧后生成二氧化碳和水，则该物质一定是由碳、氢、氧三种元素组成 D．用石灰水浸泡鸡蛋可以保鲜
8．用纯净的CO还原CuO时，试管中的粉末由______色逐渐变为______色；将生成的气体通入澄清的石灰水中，可以看到澄清的石灰水______。 9．2005年2月16日生效的《京都议定书》，要求发达国家限制二氧化碳等温室气体的排放量，以控制日趋严重的温室效应。请回答下列问题： (1)绿色植物通过______作用吸收二氧化碳；
(2)科学家采用“组合转化”技术将CO2和H2以一定比例混合，在一定条件下反应，生成一种重要的化工原料X和H2O，其化学方程式是：2CO2＋6H2＝X＋4H2O，则X的化学式是______；
(3)为了减缓大气中CO2含量的增加，下列建议不可行的是______ (填序号)。 A．开发太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等新能源 B．使用煤、石油、天然气等矿物燃料 C．大量植树造林，禁止乱砍滥伐 【能力拓展】
1．除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳，应采取的方法是( ) A．点燃混合气体
B．把混合气体通入澄清的石灰水中 C．把混合气体通过足量的灼热氧化铜 D．把混合气体通入足量的水中
2．在CO和CO2的混合气体中，含氧元素64％，将该混合气体5 g通过足量灼热的氧化铜，完全反应后，气体再通入足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀质量是( ) A．5g B．10 g C．15 g D．20 g
3．如图6－7所示，将一截两端不封口的玻璃管，一端系上一个小气球，另一端穿过双孔橡皮塞；橡皮塞和一个U形管相连，关闭止水夹，向一个盛满二氧化碳的锥形瓶中加入足量的石灰水，迅速塞紧橡皮塞。
图6－7
(1)观察气球变化现象是( ) A．没有明显变化 C．膨胀后又瘪下去
(2)打开止水夹，U形管左右的水位( ) A．左高右低 C．左右水位不变
B．膨胀变大
D．比原来更瘪了 B．右高左低
D．水全部进入到锥形瓶中
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