初中化学常见的化学物质碳及其化合物学生版.docx

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初中化学常见的化学物质碳及其化合物学生版

教师

日期

学生

课程编号

15

课型

专题

课题

常见的化学物质——碳及其化合物

教学目标

1．掌握常见的碳单质及其性质；

2．掌握碳的氧化物及其性质；

3．知道碳酸盐、碳酸氢盐及其主要性质；

4．知道碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验的异同。

教学重点

1．复习碳单质、碳化合物性质；

2．再次认识不同还原剂还原氧化铜的实验；

3．对碳及其化合物的性质有新的感悟及提高。

教学安排

版块

时长

1

知识精讲

40mins

2

例题解析

50mins

3

课堂小憩

5mins

4

课堂小结

10mins

5

课后作业

30mins

6

回顾中考

20mins

……

常见的化学物质—碳及其化合物

模块一：

碳单质的性质

知识精讲

1．碳的同素异形体：

金刚石、石墨与C60。

C60具有类似足球的三维空心球状结构

2．碳的单质主要物理性质和用途：

碳的单质

物理性质

用途

金刚石

硬度最大

用于钻探机的钻头、切割玻璃

石墨

质软滑腻、铁黑钢灰

可做铅笔芯

能导电

可做电极

活性炭

具有吸附性

可做滤毒剂、除味剂等

【思考】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么它们的物理性质和用途有很大的差别而化学性质相同？

由石墨制取金刚石的变化属于物理变化还是化学变化？

3．碳的化学性质：

碳在常温下性质稳定；在高温下，碳能跟许多物质起反应。

（1）可燃性（反应放热，可作燃料）：

（充分燃烧）

（不充分燃烧）

在氧气中燃烧现象：

发出白光，放出热量。

（2）还原性（冶炼金属，以还原氧化铜为例）

原理：

考点1：

碳单质的物理性质

【例1】（2014年上海中考）不属于碳元素的同素异形体的是（）

A．金刚石B．石墨C．碳60D．一氧化碳

【例2】（2012年上海中考）竹子可加工成具有吸附作用的物质，其作用与实验室中常用的________（填物质名称）相似。

【例3】（2011年上海中考）常见的实验只发生物理变化的是（）

A．活性炭吸附墨水中的色素B．氢气燃烧

C．无水硫酸铜检验水D．稀硫酸除铁锈

【例4】（2012年上海中考）物质的名称和俗名对应正确的是（）

选项

A

B

C

D

物质名称

碳60

氢氧化钾

氯化钠

硝酸钾

俗名

石墨

纯碱

食盐

草木灰

考点2：

碳单质的化学性质

【例1】（2011年上海中考）物质在氧气中燃

烧的现象叙述错误的是（）

选项

A

B

C

D

物质

木炭

硫粉

红磷

铁丝

现象

发出白光

淡蓝色火焰

大量白烟

火星四射

【例2】（2013年上海中考）铜是人类利用较早的金属，木炭与氧化铜反应生成二氧化碳的化学方程式是__________________________，反应后固体的质量________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

【例3】（2012年上海中考）在隔绝空气情况下，用木炭还原氧化铜。

下列叙述正确的是（）

A．反应前后固体中氧原子的物质的量保持不变

B．反应后固体减轻的质量等于氧化铜中氧元素的质量

C．反应中消耗的氧化铜与碳的物质的量一定相等

D．反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大

【例4】（2014年上海中考）一定量碳粉还原氧化铜并检验产物，装置如下图所示：

（1）实验过程中，观察到F中溶液变浑浊，E中的现象是____________________。

（2）反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是____________________。

模块二：

碳的氧化物及其性质

知识精讲

1．二氧化碳

（1）物理性质：

可溶于水，密度比空气密度大，加压降温易变为__________。

（2）化学性质：

①与水反应：

CO2+H2O→H2CO3

现象：

二氧化碳通入紫色石蕊试液，石蕊试液变______，加热又变为_______。

②与碱反应生成盐和水【用Ca（OH）2溶液（澄清石灰水）鉴定CO2】：

通入少量CO2时，Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O，澄清石灰水变浑浊；

继续通入CO2时，CaCO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2，浑浊溶液又变澄清。

用NaOH溶液吸收CO2：

CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O

③通常情况下，CO2不支持燃烧，也不能燃烧。

但是金属镁能在二氧化碳中燃烧，所以跟镁有关的火灾，不能用二氧化碳灭火：

④高温时，二氧化碳还能与和碳反应：

（3）制备方法

①工业制法：

高温煅烧石灰石：

②实验室制备：

在实验室里常用大理石或石灰石（主要成分都是碳酸钙）跟稀盐酸起反应制得。

CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O

（4）用途：

①作灭火剂；

②做工业原料；

③干冰用于人工降雨和制造舞台效果；

④植物光合作用的主要原料；

⑤可用于制饮料等。

2．一氧化碳

（1）物理性质：

无色、无味、密度比空气小、难溶于水的有毒气体。

（2）化学性质：

①可燃性：

现象：

发出蓝色火焰，放出热量。

②还原性：

（可还原金属氧化物）

（3）用途：

①作燃料；②作金属冶炼的还原剂

例题解析

【例1】（2011年上海中考）本市公共场所已全面实施禁烟。

香烟烟雾中易与血红蛋白结合的物质是（）

A．水蒸气B．二氧化碳C．一氧化碳D．二氧化硫

【例2】（2012年上海中考）“化学使天更蓝，水更清”，汽车尾气处理装置能使某些有毒气体转化为无毒气体：

2NO+2CO→N2+2CO2。

该反应涉及的物质中，_________是光合作用的原料，能与血红蛋白结合的是________。

【例3】（2013年上海中考）镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式为：

2Mg+CO2

C+2MgO，所属基本反应类型为（）

A．化合反应B．分解反应C．置换反应D．复分解反应

【例4】思考并回答下列问题：

（1）要除去CO中混有少量的CO2，应将混合气体通过______，反应方程式为________________；

（2）要除去CO2中混有少量的CO，应将混合气体通过______，反应方程式为________________；

（3）如果某混合气体中同时含有CO和CO2，利用下列所给装置设计检验实验。

A

B

C

D

E

【例5】为了探究氧化铜与碳反应生成的气体产物，甲同学设计并进行了如下实验：

取一定量氧化铜和碳的混合粉末，在不含氧气的高温条件下反应，将生成的气体通入澄清石灰水，发现石灰水变浑浊。

由此得出结论，生成的气体产物一定是CO2。

（1）甲同学加热混合粉末时观察到的现象是：

黑色粉末___________________________。

（2）澄清石灰水变浑浊时发生反应的化学方程式是_______________________________。

（3）检验气体产物是CO2的另一种方法是：

将生成的气体通入石蕊溶液中，溶液变__________色。

（4）乙同学认为，甲同学的实验不能证明反应的气体产物只有CO2，乙同学推测气体产物中可能还有CO。

请你从下列A、B、C中选择实验装置，用于验证乙同学的推测。

将所选装置的编号填入方框，并在方括号内写出相应装置内盛放的化学试剂。

【例6】（2013年上海中考）利用如图所示进行实验，同时将针筒内全部的液体迅速注入容器中，实验内容如下表所示。

容器I

针筒I

容器II

针筒II

红墨水液面位置

二氧化碳

（充满）

10mL

澄清石灰水

二氧化碳

（充满）

10mL

水

保持

左高右低

实验开始前红墨水左右两端液面保持相平，容器I、II体积相同，装置气密性良好。

实验a中，容器I内产生的现象是___________________________。

红墨水液面位置发生变化的原因是____________________________________（用化学方程式表示）．

【例7】对比学习是一种重要的学习方法。

某小组的同学对CO和CO2的性质进行了对比学习。

（1）以下是他们实验报告的一部分，请将其补充完整。

实验内容

实验装置

实验现象

分析与结论

将充满CO和CO2的试管倒置于滴有紫色石蕊的水中

A试管内无明显现象，B试管内液体变为_____色，试管内液面上升

结论：

CO难溶于水且不与水反应

CO2能溶于水且可与水反应

将充满CO和CO2的试管倒置于入饱和石灰水中

C试管中无明显现象，D试管中可观察到_______

____________________，试管内液面上升。

结论：

CO不能与碱溶液反应，

CO2能与碱溶液反应．

将两根灼热、表面已氧化变黑的铜丝分别伸入充满CO和CO2的试管中

E中可观察到灼热的铜丝表面___________，

F中无明显现象。

CO与CuO反应的化学方程式为：

______________

结论：

CO具有还原性，CO2无还原性。

（2）同学们通过实验探究发现，CO和CO2都是碳的氧化物但性质却有很大的差异，请从微观角度分析原因______________________________________________________。

模块三：

二氧化碳的实验室制法

知识精讲

一、二氧化碳的实验室制法

二氧化碳的实验室制法

反应原理

____________________________________________________

气体发生装置

____________________________________________________

气体收集方法

____________________________________________________

检验方法

____________________________________________________

验满方法

____________________________________________________

实验操作

①连接仪器

②检查装置的气密性（检查原理）

③装入固体药品

④装入液体药品

⑤收集气体

⑥检验集气瓶中是否收集满气体

【思考1】为什么不选择浓盐酸、硫酸而用稀盐酸？

【思考2】为什么不用碳酸钠或者粉末状碳酸钙而用块状碳酸钙？

二、启普发生器

1．原理：

荷兰科学家启普（Kipp）设计的气体发生器，使用时打开导气管上的活塞，不断产生气体。

不用时关闭导气管上的活塞，在气体的压力下，酸液下降，大理石和盐酸脱离接触，反应停止。

2．装置：

3．使用范围：

_____________________________。

4．装置气密性的检查：

_____________________________。

5．简易的启普发生器

【结论】简易的启普发生器仍能控制反应的发生和停止

【思考】下列装置均能控制反应的发生和停止，那么他们的原理有什么不同之处？

【练一练】右图是实验室制备CO2的装置图。

该装置的特点是：

打开弹簧夹，大理石和盐酸接触，发生反应；关闭弹簧夹后，盐酸被反应产生的CO2气体压回长颈漏斗，与大理石分离，停止反应。

用该装置制备CO2可起到节约药品和取用方便的效果。

下图装置中哪些可以起到与右图装置相同的效果？

_________（填写编号）

三、发生装置的选择

思考1：

上述五种发生装置，b与a；c与b；d、e与c相比较各有什么优点?

思考2：

e装置怎样控制反应的发生和停止？

思考3：

怎样检查装置的气密性？

例题解析

考点1：

启普发生器原理

【例1】能用于实验室制二氧化碳，且符合启普发生器原理的装置是（）

A

B

C

D

【例2】不具有启普发生器的工作原理的装置是（）

【例3】思考并回答下列问题：

（1）荷兰科学家启普（Kipp）发明的气体发生器如图（甲、乙），其中正在产生气体的是______（填写“甲”或“乙”）。

（2）图丙是一种简易启普发生器。

请写出：

I．仪器a和c的名称：

a.___________，c.___________。

II．实验室用丙可制取CO2气体，反应的化学方程式是__________________________________。

Ⅲ．若收集了一定量气体后夹紧b，c内反应物固体与液体无法分开，可能有哪些原因?

考点2：

CO2的实验室制法

【例1】（2011年上海中考）实验室制取二氧化碳，结合下列实验装置图回答有关问题：

（1）仪器a的名称是________________；

（2）用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式是________________________________。

二氧化碳的收集方法是________________________。

（3）符合启普发生器原理的装置是________________（填编号）。

【例2】（2013年上海中考）实验室制备二氧化碳时，要求能随时控制反应进行或停止，以下符合该条件的发生装置是_________（填编号）。

用所选装置制备二氧化碳，能用于添加液体的仪器名称是_________，能使反应暂时停止的实验操作是__________________。

实验不适宜用排水集气法收集二氧化碳的理由是_______________。

【例3】甲乙是某同学设计的两套制取二氧化碳的发生装置，对两套装置分析不正确的是（）

甲乙

A．此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态

B．甲装置气体导出过程中容器内外气压相等

C．甲装置具有启普发生器的功能

D．乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能

考点3：

气体的制备方案设计

【例1】右图是实验室常用的一个装置，相关说法正确的是（）

A．M中盛放硫酸，N中隔板上放大理石，可以制二氧化碳

B．关闭弹簧夹，在M中不断加水，水面不断下降，证明该装置气密性良好

C．该装置可以控制反应的发生和停止，其原理与启普发生器相同

D．N中储满气体后，通过M将水注入N，一定可以排出N中的气体

【例2】下图是实验室制取气体的发生装置：

（1）仪器a的名称是____，用D装置制取气体时，固体应在液体之___（选填“前”或“后”）加入。

（2）写出能用C装置制取气体的化学方程式___________________________，能使气体较平稳产生的操作是____________________________________。

（3）已知反应：

C+2H2SO4（浓）

2H2O+2SO2↑+CO2↑。

实验室______（选填“能”或“不能”）用此反应来制取二氧化碳，理由是____________________________________。

（4）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速率，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂。

你认为上图中最适合制取乙炔气体的发生装置是________；如果用右图所示装置收集乙炔，气体应从________（填“m”或“n”）端管口通入。

（5）对A、C装置的比较，分析正确的是____________________________________。

Ⅰ．都能控制加入液体的速度

Ⅱ．都能控制反应的发生与停止

Ⅲ．都不能用于粉末状大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳

Ⅳ．装置A图示的是反应停止状态

模块四：

碳酸钙

知识精讲

1．物理性质：

难溶于水的白色固体

2．化学性质：

（1）碳酸钙的高温分解：

（2）碳酸钙与盐酸的反应：

现象：

______________________，产生的气体可使澄清石灰水_____________________。

（3）碳酸钙和碳酸氢钙互相转化（溶洞形成的原理）（只要求现象，不要求方程式）

①形成溶洞，溶解过程：

岩石（主要成分：

碳酸钙）与二氧化碳和水缓慢反应，生成可溶于水的碳酸氢钙

②形成钟乳石、石笋，沉积过程：

碳酸氢钙不稳定，受热易分解，重新变回碳酸钙沉淀

例题解析例题解析

【例1】牙膏中的轻质碳酸钙可用石灰石来制备，某化学兴趣小组设计了如下转化流程：

已知：

CaCO3＋CO2＋H2O

Ca（HCO3）2；Ca（HCO3）2

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

（1）气体A的化学式为_______，写出反应池1中发生反应的化学方程式__________________。

（2）为了提高生产效率，制取轻质碳酸钙时，B最好为______（选填“石灰乳”或“澄清石灰水”）；将气体A通入反应池1中时，最好对池中物质进行微热，目的是防止生成_____（写化学式）。

（3）结合整个转化流程，对比反应池1和反应池2制取碳酸钙的方法，前者更加能体现绿色化学的理念，理由是______________________。

【例2】工业上用沉淀法生产的轻质碳酸钙是极细的粉末，是制造牙膏的原料之一。

某学生设计了一种用沉淀法制备碳酸钙的实验方案：

（1）上述方案中发生的化学方程式是________________________、___________________________、

________________________，未涉及的化学反应基本类型是___________反应。

（2）请你仍用石灰石为原料（其他试剂自选），设计另一种用沉淀法制备碳酸钙的实验方案，要求原料中各原子的利用率尽可能达到100%。

（3）检验牙膏中是否含有轻质碳酸钙的实验方法是（用化学方程式表示）：

_________________。

【例3】石灰石是常用的建筑材料。

（1）甲乙同学设计了如下实验方案进行探究：

I．甲同学取石灰石按图所示进行实验（煤气灯能达到石灰石分解的温度），观察到烧杯内壁石灰水变浑浊，由此甲同学认为石灰石已分解。

甲同学结论不合理的理由是：

__________________。

写出石灰水变浑浊的化学方程式________________________。

II．乙同学进行如下实验，完成下表

实验步骤

实验现象

实验结论

取少量煅烧后固体于试管中，加水振荡，过滤，取滤液，滴加_________溶液

溶液变红

证明固体中

含有_________

取滤渣滴加足量的稀盐酸

_________

含有碳酸钙

（2）为了测定石灰石中碳酸钙的质量分数（假设杂质不参加反应），乙同学设计称取石灰石样品100g，高温煅烧至质量不再改变。

实验中固体的质量变化如下：

高温煅烧

Ⅰ．生成二氧化碳的质量是_________g。

Ⅱ．求石灰石中碳酸钙的质量分数。

（根据化学方程式列式计算）

模块五：

还原氧化铜的实验

知识精讲

比较项目

木炭还原氧化铜

一氧化碳还原氧化铜

氢气还原氧化铜

实验装置

实验步骤

将木炭粉和CuO粉末混合均匀，铺在试管底部，用酒精喷灯加热，充分反应后，冷却，倒出残留物

①先通一会CO，然后加热，同时点燃尖嘴管排出的CO；②反应结束后，先熄灭酒精灯；继续通CO并点燃尾气直至铜冷却

①先通一会H2，然后加热；

②反应结束后，先熄灭酒精灯；继续通入氢气直至铜冷却

反应物

黑色的木炭粉和黑色CuO粉末

有毒的CO气体和黑色的CuO粉末

无毒的氢气和黑色的CuO粉末

生成物

红色的铜和CO2气体

红色的铜和CO2气体

红色的铜和液态的水

实验现象

黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊

黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊

黑色粉末变红色，试管口有水滴，无水硫酸铜变蓝色

化学方程式

尾气处理

若混有CO则需要点燃

始终点燃尖嘴管排出的CO

不进行尾气处理

例题解析

【例1】对下图实验的分析说明不正确的是（）

A．该实验说明一氧化碳具有还原性和可燃性

B．该实验说明一氧化碳能与石灰水反应，且密度比空气小

C．该实验开始时，要先通一会儿CO再加热，同时点燃尾气，以防止爆炸和污染

D．该实验可以防止有毒的一氧化碳气体对空气的污染，同时又可以充分利用能源

【例2】某兴趣小组用木炭还原氧化铜制取铜。

该小组对生成的气体提出了质疑，根据碳与氧气反应后产物可能是CO2和CO，联想到碳与氧化铜反应是否有可能会产生CO。

基于上述思考，为探究产物中气体的组成，设计如下实验：

（1）请写出A装置试管中的化学方程式：

______________________________。

（2）装置B、D中盛放的足量的试剂名称及作用是______________________________。

（3）若在____________________________________的现象，说明有一氧化碳气体生成。

（4）当装置B中的石灰水里不再冒气泡时，反应停止，待A装置中试管冷却后倒出残留的固体物，固体残留物中一定含有铜，可能还含有物质有__________________（用化学式表示）。

（5）兴趣小组对CO产生的原因进行了分析：

原因一：

木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应生成CO和Cu；

原因二：

用化学方程式表示还可能产生CO的反应：

________________________。

【例3】兴趣小组同学用氧化铜与足量的碳粉利用图甲所示装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。

【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？

（1）【实验设计】

①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，通入氮气的目的是__________________。

②关闭K，加热至一定温度使之反应，用_________收集气体样品。

③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是______。

（2）【实验求证】

将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，A中的固体应选用________，B中溶液为澄清石灰水，若A中__________，B中澄清石灰水变浑浊，可说明气体样品中含有一氧化碳。

（3）【实验反思】

①本实验设计中存在的不足之处是_________________；

②炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比________（填“大于”、“等于”或“小于”）3︰8．

【例4】（2013年上海中考）某混合气体中可能含有CO、H2、CO2和H2O（气）中的一种或几种。

为验证其组成，同学们进行实验的装置和现象如下（夹持仪器已省略，假设气体均吸收完全）：

结论

甲

乙

丙

含有CO、H2、H2O（气）

含有CO、H2、CO2

含有CO、H2、CO2、H2O（气）

（1）仪器a的名称是________。

（2）装置D中溶液变浑浊的化学方程式是________________。

点燃尾气，火焰呈________色。

（3）丁认为，由于他们对装置________（填编号）中的实验现象分析不同而导致结论有差异。

根据碳酸盐可转变为CO2的性质，丁利用上述实验结束后装置内药