教学过程

一、复习预习

氧气的制取有几种方法？

2、知识讲解

课堂导入

2019年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和克斯特亚·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。

考点1：碳单质的物理性质和用途比较

(1)金刚石和石墨的物理性质与用途的比较见下表：

(2)C60分子

金刚石、石墨都是由碳原子直接构成的物质，没有分子可言。但C60是由60个碳原子构成分子，由分子构成物质。60分子形状类似于足球，所以有人称其为“足球烯”。现在不仅仅发现C60。还发现C70、C80、C120……形成庞大的碳烯族。

(3)几种无定形碳的比较见下表：

小结：结构性质用途。

说明：①木炭、焦炭、活性炭和炭黑都是由石墨的微小晶粒和少量杂质组成的，均属混合物，无一定几何形状，所以叫无定形碳。

②木炭、活性炭因具有疏松多孔的结构，表面积很大，所以吸附能力很强。吸附是被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内)，这个过程是物理变化。

③“碳”和“炭”的区别：“碳”是指核电荷数为6的碳元素，在描述物质组成时用“碳”，如二氧化碳。“炭”是指由碳元素组成的几种无定形物质。如木炭、活性炭等。

考点2：单质碳的化学性质

考点3：二氧化碳的性质和用途

1.二氧化碳的物理性质

通常情况下，二氧化碳是无色、无味的气体，比空气重，溶于水，加压、降温时变成液态、固态，固态CO2又称“干冰”。干冰汽化时吸收大量的热。

2．二氧化碳的化学性质

(1)一般情况下，CO2既不能燃烧，也不支持燃烧。

(2)与水反应生成碳酸，碳酸不稳定，易分解。

CO2+H2OH2CO3

H2CO3H2O+CO2↑

(3)与Ca(OH)2、NaOH、Ba(OH)2等碱反应。

Ca(OH)2+CO2CaCO3↓H2O(可鉴定CO2)

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O (可吸收CO2)

(4)弱氧化性。2Mg+CO22MgO+C

(5)不能供给动物和人呼吸，参与植物光合作用。

3：二氧化碳的用途

CO2可用来灭火，干冰是常用制冷刑，如人工降雨和冷藏食物等；工业上用做制纯碱、尿素和汽水饮料；农业上用做温室气体肥料。

考点4：一氧化碳的性质

1.一氧化碳的物理性质

无色、无味的气体，密度比空气略小；难溶于水，在通常状况下，1体积的水仅能溶解约0.02体积的一氧化碳。

注意：气体密度大小的比较：在同温同压条件下，气体密度与气体分子的相对分子质量成正比。所以，ρ(CO2)>ρ(O2)>ρ(空气)> ρ(CO)>ρ(CH4)>ρ(H2)。

2．一氧化碳的化学性质

在CO分子里每个碳原子与一个氧原子结合(碳元素的化合价为+2价)，它能进一步与氧(氧气或某些氧化物中的氧)结合(碳元素的化合价变为+4价)而被氧化，故CO具有可燃性和还原性。

(1)可燃性

2CO+O22CO2(淡蓝色火焰)

燃烧时放出大量的热，是重要的燃料。点燃前必须检验CO的纯度，否则，容易发生爆炸。

(2)还原性

CuO+COCu+CO2 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

工业上常用CO冶炼铁。

注意

2CO+O22CO2 CO2+C2CO

二者的相互转化往往在推断题中出现。

(3)毒性

CO和人体血红蛋白的结合能力比氧与血红蛋白的结合能力强200～300倍，而碳氧血红蛋白的解离比氧合血红蛋白缓慢约3600倍，人吸入CO易造成人体缺氧，严重者致死。

CO轻度中毒者，应该吸入大量新鲜空气或进行人工呼吸；医疗上常采用静脉注射亚甲基蓝进行解毒。

考点5：二氧化碳的实验室制法

（1）药品：石灰石（或大理石）和稀盐酸。

（2）原理：CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑。

注意：①不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发，使制得的CO2不纯（混有氯化氢气体）；

②不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的表面，阻止反应的进行；

③不能用Na2CO3 或K2CO3代替大理石（或石灰石），因为Na2CO3、K2CO3与稀盐酸的反应速率太快，不便于收集。

（3）装置的选择。

①发生装置：选用与过氧化氢溶液制O2相同的发生装置。

②气体收集方法：向上排空气法（因为CO2能溶于水，密度比空气大）。

（4）验证方法：将气体通入澄清的石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则该气体为CO2。

化学方程式：CO2 + Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O。

（5）验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。

实验室制取CO2的实验操作过程：

①检查装置的气密性；

②装入大理石，塞紧胶塞；

③固定装置；

④从长颈漏斗加入稀盐酸至长颈漏斗下端管口液封；

⑤收集气体，导管一定要伸入集气瓶底部；

⑥检验是否集满。

考点6：二氧化碳的工业制法

煅烧石灰石：CaCO3 CaO+CO2↑。

生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2OCa(OH)2。

要练说，得练看。看与说是统一的，看不准就难以说得好。练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。三、例题精析

【例题1】我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳具有 （ ）

A．可燃性 B．还原性 C．在常温下，化学性质不活泼 D．吸附性

【答案】C

【解析】A、B项是碳的化学性质，但都与题干无关，D项是碳的物理性质，只有C项切合题意，墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是因为单质碳在常温下的化学性质不活泼。

【例题2】不能用来鉴别二氧化碳和氧气的是 ( )

A．燃着的木条 B．颜色、气味

C．紫色石蕊试液 D．澄清石灰水

【答案】B

【解析】氧气能支持燃烧，二氧化碳既不燃烧，又不支持燃烧，用燃着的木条能鉴别二氧化碳和氧气。二氧化碳能使紫色石蕊试液变红色，氧气不能，用紫色石蕊试液也能鉴别二氧化碳和氧气。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，氧气不能，用澄清石灰水也能鉴别二氧化碳和氧气。氧气和二氧化碳都是无色、无味的气体，通过颜色、气味无法鉴别二氧化碳和氧气。

【例题3】在实验室里制取二氧化碳气体，可选择的药品是(　　)

A．碳酸钠粉末与浓盐酸

B．块状石灰石与稀硫酸

C．石灰石

D．块状大理石和稀盐酸

【答案】D

【解析】

四、课堂运用

【基础】

1、二氧化碳能灭火是因为 ( )

A．它是一种能溶于水的气体 B．加压、降温，它可以变成干冰

C．它的密度比空气大 D.它不能燃烧，也不支持燃烧

唐宋或更早之前，针对“经学”“律学”“算学”和“书学”各科目，其相应传授者称为“博士”，这与当今“博士”含义已经相去甚远。而对那些特别讲授“武事”或讲解“经籍”者，又称“讲师”。“教授”和“助教”均原为学官称谓。前者始于宋，乃“宗学”“律学”“医学”“武学”等科目的讲授者；而后者则于西晋武帝时代即已设立了，主要协助国子、博士培养生徒。“助教”在古代不仅要作入流的学问，其教书育人的职责也十分明晰。唐代国子学、太学等所设之“助教”一席，也是当朝打眼的学官。至明清两代，只设国子监（国子学）一科的“助教”，其身价不谓显赫，也称得上朝廷要员。至此，无论是“博士”“讲师”，还是“教授”“助教”，其今日教师应具有的基本概念都具有了。【答案】CD

【解析】用二氧化碳灭火是利用了二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧的化学性质，但是氮气不燃烧也不支持燃烧，为什么不用氮气来灭火呢?由于氮气的密度比空气小，不能覆盖在燃烧的物体上，不能隔绝空气，而二氧化碳的密度比空气大，使燃烧物质与空气隔离。因此用二氧化碳灭火，既利用了二氧化碳的物理性质，也利用了二氧化碳的化学性质。

死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。

2、下图为自然界中碳循环示意图。

图2-91

(1)海洋能够吸收二氧化碳，其原因之一是二氧化碳可以与水反应，请写出该反应的化学方程式_________。

“教书先生”恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼，从最初的门馆、私塾到晚清的学堂，“教书先生”那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。只是更早的“先生”概念并非源于教书，最初出现的“先生”一词也并非有传授知识那般的含义。《孟子》中的“先生何为出此言也？”；《论语》中的“有酒食，先生馔”；《国策》中的“先生坐，何至于此？”等等，均指“先生”为父兄或有学问、有德行的长辈。其实《国策》中本身就有“先生长者，有德之称”的说法。可见“先生”之原意非真正的“教师”之意，倒是与当今“先生”的称呼更接近。看来，“先生”之本源含义在于礼貌和尊称，并非具学问者的专称。称“老师”为“先生”的记载，首见于《礼记?曲礼》，有“从于先生，不越礼而与人言”，其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”，与教师、老师之意基本一致。(2)请验证人和动物呼出的气体中含有二氧化碳(用化学方程式表示)______________。

(3)请根据上图简述二氧化碳对人类生活和环境的影响(各写出1条即可)。

利：___________，弊：___________。

【答案】(1)CO2+H2OH2CO3

(2)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O

(3)光合作用(或做化工产品原料或用于灭火等) 温室效应(或含量过高影响人体健康等)

【解析】此题应从CO2的产生和消耗两个方面进行分析，充分认识CO2对人类生活和环境的影响。CO2能溶于水且与水反应生成H2CO3，检验CO2常用澄清石灰水，现象为澄清石灰水变浑浊。空气中CO2的体积分数约为0.03％，是绿色植物光合作用的主要原料。CO2含量过多会影响人体健康，造成温室效应，引起气候异常。

3、实验室制取氧气、氢气、二氧化碳等气体，可以共同使用的仪器装置是（　 ）

A．简易气体发生装置　　

B．试管并附有带塞导管 

C．酒精灯　　　　

D．带导管的烧瓶

【答案】B

【解析】将三种气体氧气、氢气、二氧化碳的制取装置用图或用文字表达出来，通过归纳整理，以便于记忆、比较。制取气体的装置由反应物状态、反应条件和生成气体的物理性质来决定的。实验室制氧气是加热固体制气体，用酒精灯、试管并附有带胶塞导管。实验室制取二氧化碳、氢气是固体、液体接触反应，不需加热，用简易气体发生装置，需要试管、带导管的烧瓶。因此，制备氧气、氢气、二氧化碳所共同使用的仪器是试管并附带塞导管。

【巩固】

1、石墨烯是新发现的二维空间材料，它是由石墨制成的新型碳单质。金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图如下所示，下列关于这四种物质的说法中正确的是(　　)。

A．都是黑色固体

B．都质软，可作润滑剂

C．碳原子排列方式都相同

D．在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳

【答案】D

【解析】金刚石是无色晶体，A错；金刚石的硬度很大，不能作润滑剂；石墨质软，可作润滑剂，B错；在这些单质中碳原子的排列方式不同，使得物理性质差别很大，C错；这四种物质均是由碳原子直接构成的，因此完全燃烧生成物都是二氧化碳。

2、二氧化碳能灭火是因为 ( )

A．它是一种能溶于水的气体 B．加压、降温，它可以变成干冰

C．它的密度比空气大 D.它不能燃烧，也不支持燃烧

【答案】CD

【解析】用二氧化碳灭火是利用了二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧的化学性质，但是氮气不燃烧也不支持燃烧，为什么不用氮气来灭火呢?由于氮气的密度比空气小，不能覆盖在燃烧的物体上，不能隔绝空气，而二氧化碳的密度比空气大，使燃烧物质与空气隔离。因此用二氧化碳灭火，既利用了二氧化碳的物理性质，也利用了二氧化碳的化学性质。

3、在实验室里分别用集气瓶收集O2、CO2、H2三种气体，如下图所示，由此可得，a中是_______，b中是_______，c中是_______。

【答案】H2 O2 CO2

【解析】通过对比三个集气瓶放置的方式看出，不同之处是瓶口向下或向上、瓶内是否装水，抓住这个主要问题，联系已学过的知识，主要是由气体的物理性质决定，就可找到解题的思路和方法，得出以上答案，并且还可归纳出凡是要收集某种气体都可从密度和在水中的溶解性去考虑和设计收集装置。根据三种气体的物理性质可知，O2密度比空气大，难溶于水，可用向上排空气法或者排水法收集，放置时瓶口要向上；H2密度比空气小，不溶于水，可用向下排空气法或排水法收集，放置时瓶口要向下；CO2密度比空气大，可溶于水，只能用向上排空气法收集，集气瓶中不能有水，且放置时瓶口向上。

【拔高】

1、纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米（1 nm=10-9 m）的空心管。下列说法错误的是（ ）

A.纳米碳管是一种新型的有机化合物

B.纳米碳管如果完全燃烧，生成物是二氧化碳

C.纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强

D.纳米碳管在常温下化学性质稳定

【答案】A

【解析】本题是信息给予题。结合题目所给信息，并迁移课本中关于碳单质的性质来解答。

依题意，纳米碳管是由碳原子构成的。所以，它的化学性质在常温下很稳定；如果完全燃烧，生成物为CO2；纳米碳管又是一个空心管，所以表面积大，吸附能力强。

2、实验室按下图所示装置制取二氧化碳，并试验二氧化碳的性质。试回答以下问题：

(1)实验前应检查装置A的___________。

(2)装置A中发生反应的化学方程式是___________________。

(3)若要用装置B鉴定二氧化碳，在B中应盛放的试剂名称是_________，当将①和②的导管口连接时，B中看到的现象是__________________。

(4)若要用装置C证明二氧化碳能与水反应生成碳酸，C中除有少量水外，还应加入的试剂是___________，当将①和③的导管口连接时，C中看到的实验现象是___________。

(5)烧杯D中放有燃着的蜡烛，当将①和④的导管口连接时，D中看到的现象是_____________，证明二氧化碳具有______________的性质。

【答案】(1)气密性 (2)CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O (3)澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 (4)石蕊试液 溶液变红 (5)下面的蜡烛先熄灭、上面的蜡烛后熄灭 不燃烧、不支持燃烧、密度比空气大

【解析】此题全面考查二氧化碳的性质，突出二氧化碳在本单元的重要地位。(1)考查装置的气密性检验。(2)书写实验室制取二氧化碳气体的反应原理。(3)中涉及了二氧化碳与澄清石灰水反应。(4)中证明二氧化碳能与水反应生成碳酸，(5)中说明二氧化碳灭火时，既利用了其化学性质，也利用了二氧化碳的密度比空气大这一物理性质．

3、某课外小组的同学们收集了含一氧化碳和二氧化碳的废气，为了确认这种废气的组成，他们在实验室按如下装置进行了实验。

(1)B装置中盛放是量浓氢氧化钠溶液，其作用是________。

(2)C装置中发生反应的化学方程式是____________。

(3)A装置和D装置完全相同，其作用的不同之处是________________。

(4)该小组同学认为废气中的一氧化碳可以利用，于是设计如下页装置除去废气中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，准备进行后续探究。其中最合理的装置是___________(填序号，瓶内为氢氧化钠溶液)。

【答案】(1)充分吸收残留的CO2气体 (2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (3)A用来检验CO2的存在，D用来确定是否有CO2气体生成而推知废气中是否有CO气体 (4)③

【解析】(1)为确定含有CO和CO2，一般用澄清石灰水检验CO2的存在，用氧化铁和澄清石灰水检验CO的存在，这样在进入C装置前的气体应为纯净CO，故B用来充分吸收残留的CO2气体。(3)A、D装置相同但作用大相径庭，A用来检验CO2的存在，而D用来确定是否含有CO气体。(4)既将CO2完全吸收(应“长”进)，又需将集气瓶内NaOH溶液排出(应“长”出)，即应选③。

课程小结

碳单元是开始综合大题就已经出现了，大家一定要多对比多分析

生活中常见的物质碳和碳的氧化物 - 教案