碳元素和氧元素在元素周期表中占有最中心的位置,是学习化学中涉及最多的两种元素。这两种元素在整个自然界中,也可以说无处不在。所以,“碳和碳的氧化物”这部分知识是初中化学核心素养的重要体现,也是近几年中考试题出现频率最高的重点内容。
1、碳单质的种类、结构、性质和用途:
碳元素可以形成多种单质。其中金刚石与石墨属于不同的单质(金刚石与石墨间的转化属于化学变化,而不属于物理变化)。碳的不同单质具有不同的物理性质,其原因是碳原子的排列方式不同,但化学性质具有相似性(碳原子的最外层电子数为4)。碳在常温下化学性质稳定,在加热或改变条件的情况下能与多种物质发生化学反应。除了金刚石和石墨以外,还有和石墨结构类似的木炭、焦炭和很具吸附能力的活性炭,还有一种由60个碳原子构成的形似足球的C足球烯。
一种元素形成多种单质的不多,除了上面说的“碳”以外,再就是本课涉及的另一个元素“氧”,只不过它不是因为原子排列方式不同而形成不同的单质,而是形成分子的原子个数不同而成为2个氧原子的“氧气”和3个氧原子的“臭氧”。
2、二氧化碳的性质、用途:
二氧化碳的性质:
①将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中溶液变红,大家不要误认为是二氧化碳可使紫色石蕊溶液变红,而真实原因是二氧化碳与水反应生成了酸性物质--碳酸,碳酸可以使紫色石蕊溶液变红。
②二氧化碳和一氧化碳都能使人窒息死亡,前者是由于其不支持呼吸,后者是由于其具有*性。
二氧化碳的检验与验满所用的试剂不同。检验二氧化碳用澄清石灰水,验满二氧化碳用燃着的木条。
二氧化碳的用途和性质的关系:
①二氧化碳可用于制碳酸饮料,既与二氧化碳的物理性质(能溶于水)有关,又与其化学性质(能与水反应)有关。
②二氧化碳可用于灭火,既与二氧化碳的物理性质(密度比空气大)有关,又与其化学性质(一般情况下不能燃烧,也不能支持燃烧)有关。
③二氧化碳是光合作用的原料之一,作为气体肥料,可以提高农作物的产量。
引起温室效应的气体除了二氧化碳,还有臭氧、甲烷、氟氯代烷等。另外,二氧化碳不是空气污染物,但能影响空气质量。
3、一氧化碳的性质、用途:
一氧化碳是一种无色无味,且难溶于水的气体,密度比空气略小。
考试中对一氧化碳物理性质的考查经常涉及收集方法和溶解性方面。在化学性质方面出题时,会考查一氧化碳的可燃性、还原性和*性。往往以选择、填空及实验题的形式出现。
在一氧化碳还原氧化铜的实验中,一氧化碳“早来”,酒精灯“迟到的目的是排净装置内的空气,防止因加热空气和一氧化碳的气体混合而引起爆炸。一氧化碳“晚走”,酒精灯“早退”的目的是防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化。同学们应注意,一氧化碳与氧化铜(金属氧化物)的反应不属于置换反应。
一氧化碳在生活中的应用:燃烧得很旺的煤炉上方能够看到蓝色火焰,这是一氧化碳在燃烧。如果煤炉上方的一氧化碳没有燃烧完全,就会逸散到空气中。因此冬天用煤火取暖时,一定要装烟囱,并注意室内通风,防止一氧化碳中*。
一氧化碳的检验方法:①点燃待检气体,先用干燥的小烧杯罩在火焰上方,无水珠出现,再用内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方,若出现白色浑浊物,则证明该气体为一氧化碳气体。②将待检气体通过灼热的氧化铜,若出现红色物质,且产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊,则证明该待检气体为一氧化碳。
4、氧化物之间的区别和相互转化:
CO与CO的化学性质不同。其可燃性、还原性、水溶性(与水反应)、与澄清石灰水接触的现象、和对人体的*性都有明显不同。
除去CO中的少量CO,可以通入澄清的石灰水中,使CO与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀。
除去CO中少量的CO,可以通过灼热的氧化铜,但不能用点燃的方法,因为CO含量太少不能被点燃。
除去氧化钙中少量的碳酸钙,只能煅烧。因为加入盐酸,氧化钙也参与反应。