专题培优讲解《碳单质及碳的氧化物》

专题培优讲解《碳单质及碳的氧化物》 【考点 图解 交通标志图片大全及图解交通标志牌图片大全及图解建筑工程建筑面积计算规范2013图解乒乓球规则图解老年人智能手机使用图解 】 【学法透析】 1．关于碳单质的几个思维误区 (1)金刚石和石墨都是由碳元素组成的，因此，石墨在一定条件下转化为金刚石是物理变化。这种认识是错误的，金刚石和石墨虽然都是由碳元素组成的，但它们是碳元素组成的不同的单质，是两种不同的物质，故石墨在一定条件下转化为金刚石是化学变化。 (2)单质是由同种元素形成的，一种元素只形成一种单质。这种认识是错误的，单质一定是由同种元素形成的，但一种元素不一定只形成一种单质，如碳元素可形成金刚石、石墨、C60等不同的单质；氧元素形成的单质有氧气(O2)和臭氧(O3)等；磷元素形成的单质有红磷和白磷等。 (3)含一种元素的物质一定是单质。这种认识是错误的，同种元素组成的纯净物叫单质，单质首先要是纯净物。由于一种元素可能形成多种不同的单质，如碳元素可能形成石墨、金刚石等，因而只含有一种元素的物质可能是单质，也有可能是一种元素组成的不同的单质混合而成的，这时该物质属于混合物。 例如：一瓶气体经化验只含有一种元素，则该气体 _______答案：AC。 A．可能是一种单质                B．不可能是混合物 C．不可能是一种化合物            D．一定是一种单质 (4)“碳”和“炭”没有区别。这种认识是错误的，“碳”是元素的名称，如碳元素、碳原子等；而“炭”是指碳元素组成的具体的单质，如木炭、活性炭等。 2．关于碳单质的三个因果关系 (1)金刚石、石墨和C60的物理性质有很大差异的原因是构成它们的碳原子的排列不同； (2)碳单质的物理性质各异，而各种碳单质的化学性质却相似，这是因为构成它们的碳原子的结构是相同的； (3)木炭、活性炭具有吸附性，这是因为它们具有疏松多孔的结构。 3．木炭还原氧化铜（或铁的氧化物）的实验操作中应注意的问题 (1)实验装置：如图所示 (2)酒精灯火焰上要加一网罩，其目的是提高酒精灯 火焰的温度，或直接使用酒精喷灯； (3)刚开始预热时，盛石灰水的试管中产生气泡，但石灰水 不变浑浊，原因是开始排出的是试管内的空气； (4)实验结束后，应先将导管从盛石灰水的试管中取出，再停止加热，以免盛石灰水的试管中的液体倒流回被加热的试管中，使该试管炸裂； (5)发生反应的化学方程式：C+2CuO 2Cu+CO2↑或3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑或2C+Fe3O4 3Fe+ 2CO2↑；CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 4．碳燃烧产物的分析讨论 充分燃烧：Ｃ＋O2 CO2      不充分燃烧：2C＋O2 2CO 12：32=3：8                      2×12：32=3：4 例如：在一密闭容器内盛有等质量的碳和氧气，高温加热使之充分反应，容器内的物质是    (    ) A．CO2            B．CO2和O2           C．CO            D．CO和C 由上述分析讨论的结果知：本题应选D。 【名题精讲】 考点1　常见碳单质的物理性质和用途 例1 　碳的单质中，质地较软，常用作电极的是    (    ) A．金刚石            B．活性炭        C．炭黑            D．石墨 【切题技巧】　石墨是一种深灰色、有金属光泽、不透明的细磷片状固体，质软，常作铅笔芯；能导电，可做电极；有润滑性，可做润滑剂。 【规范解答】　Ｄ 【借题发挥】　常见碳单质物理性质和用途的题在各类考试中经常出现，题目难度一般不大。虽如此，但对其它几种碳单质常见的物理性质和用途同学们还是应做到心中有数： 金刚石：常用于制装饰品——钻石、金刚石是自然界中最硬物质，常用于划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属、钻探机的钻头； C60：用于超导体、医学应用等； 木炭：吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质； 活性炭：吸附能力比木炭强，吸附毒气，制糖工业用于脱色制白糖； 炭黑：制墨、油墨等，还可以填充轮胎制品，增强其耐磨性； 焦炭：冶炼金属。 【同类拓展】　1．“轻轨电车”（如图）是近年来新兴的城市 高架交通工具，具有污染小的优点。当轻轨电车开动时，电车上裸 露的“电刷”沿架空电线滑动。电刷材料中含有石墨。选择石墨作电刷材料是因为其具有哪些性质：_______。 2．有A、B．C、D四种元素，A元素组成的单质是空气中含量最多的气体，B元 素组成的一种单质是自然界中最硬的物质；Ｃ是组成食盐中的金属元素；D的单质可使燃着的木条燃烧更旺，试推断： (1)A元素名称_______；    (2)B元素组成的一种单质的名称_______ (3)C离子的符号_______；    (4)D和B形成化合物的化学式_______、_______ 考点2　碳单质的化学性质 例2 王羲之是我国宋朝的 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 法家，他的墨宝保存至今，极其珍贵。你认为他的书法能保存完好的原因是    (    ） A．因为王羲之的书法苍劲有力，不易褪色 B．因为书法所用的纸质地优良，经久耐用 C．因为墨的主要成分是碳，在常温下化学性质稳定 D．因为现代科学技术发达，能够把古代书法还原本色 【切题技巧】　墨的主要成分是碳，在常温下化学性质稳定，因此古代墨宝保存时间很久，仍不变色。 【规范解答】　Ｃ 【借题发挥】　虽然碳单质的物理性质有很大的差别，但各种碳单质的化学性质却是相同的，碳单质的化学性质主要体现在以下三个方面： 1、稳定性：碳原子最外电子层上有4个电子，既不易获得电子，也不易失去电子，故常温下碳单质的化学性质比较稳定。但随着温度的升高，碳的化学活泼性会大大增强，在高温或点燃的条件下，碳能与很多物质发生化学反应。 2、可燃性：完全燃烧（氧气充足），生成CO2：C＋O2 CO2 不完全燃烧（氧气不充足），生成CO：2C＋O2 2CO 3、还原性：C＋2CuO 2Cu＋CO2↑  C＋CO2 2CO 碳的还原能力是有限度的，它不能还原活泼金属的氧化物（如氧化镁等），通常能被它还原的金属氧化物有：Zn、Fe、Cu等的氧化物。 【同类拓展】　3．由下列实验现象可知，黑色粉末可能是    (    ) A．CuO和C    B．Fe和CuO    C．MnO2和CuO    D．Fe粉和C 考点3　木炭还原金属氧化物的实验操作及其探究 例3 　已知木炭粉（假设木炭粉中不含其它杂质）和Fe2O3在加热条件下发生化学反应，兴趣小组同学对该实验进行如下探究。 I  生成固体组成分析 （温馨提示：Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑） (1)实验过程中可以观察到有黑色固体生成，小亮认为生成了铁粉，但小灵却有不同看法，理由是______________。 (2)为进一步确定黑色固体成分，小欢将生成的固体溶于足量稀硫酸，发现有大量气泡产生，若同时出现_______的现象，则生成的黑色固体全部是铁。 Ⅱ  生成气体成分分析 【提出假设】生成气体的可能组成有三种： 假设1：生成气体是二氧化碳； 假设2：生成气体是一氧化碳； 假设3：生成气体是_______。 【 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验】为确定生成气体的组成，小组同学设计实验装置如图所示： (1)实验中通入的气体是纯净干燥的N2，分析不用空气的主要理由是_______。 A．空气中的二氧化碳会使石灰水变浑浊 B．空气中的氧气会和木炭粉反应生成CO或CO2而干扰实验结果 C．空气中的二氧化碳、水蒸气会和木炭粉反应生成CO而干扰实验结果 (2)定性研究：若实验过程中可以观察到澄清石灰水变浑浊，则证明反应生成的气体中一定含有_______。 (3)定量研究：现准确称取2.4g木炭粉混合，在上述装置中完全反应。测得剩余固体质量为11.2g，且能完全溶于稀硫酸。 【实验结论】处理上述实验数据后可知，假设_______正确。 【拓展与延伸】合成氨工业生产中所用的a－Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9：20时，其催化活性最高。现以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量木炭粉，发生如下反应：2Fe2O3＋C 4FeO＋CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂，应向240gFe2O3粉末中加入木炭粉的质量是_______g。 【切题技巧】　本题的难点是Ⅱ中的定量研究部分，对【实验结论】的分析如下：因为反应后剩余固体能完全溶于稀硫酸，所以2.4g木炭粉都反应完了，没有剩余。根据碳元素质量守恒知：若生成的气体全部是二氧化碳，则m(CO2)＝2.4g÷12/44＝8.8g，若生成的气体全部是一氧化碳，则m(CO)＝2.4g÷12/28＝5.6g，而最后产生的气体是16.0g＋2.4g－11.2g＝7.2g，故生成气体是CO和CO2的混合物；其【拓展与延伸】的分析如下： 设240gFe2O3粉末中参加反应的质量为x，需要木炭粉的质量是y 2Fe2O3  ＋  C＝4FeO＋CO2↑ 【规范解答】　I (1)有木炭粉剩余　(2)固体全部溶解； Ⅱ【提出假设】生成气体是CO和CO2的混合物【设计实验】(1)BC  (2)CO2 【实验结论】假设3　【拓展与延伸】3 【借题发挥】　木炭还原金属氧化物的实验探究通常是围绕三个问题而展开，一是探究生成气体的成分；二是探究剩余固体的成分；三是利用木炭还原金属氧化物的化学方程式进行计算。解答前两个问题时，思路要开放，要围绕题意而思，顺藤摸瓜。千万不能生搬硬套，被课本上的反应困住了手脚。教材上的反应是一定条件下物质恰好完全反应的最终结果。而化学反应的过程是复杂的，随着条件（如温度等）的改变，在反应过程中，往往会出现中间反应和中间产物，如氧化铜还原成铜的过程中常常出现氧化亚铜等。解答第三个问题时，常常要抓住“一个守恒”（即碳元素、铜元素或铁元素质量守恒）和“一个差量”（即反应前后固体的质量差等于生成气体的质量），使计算过程简单、明了。