碳的世界知识点20160302
碳的世界知识点
一、碳的单质
1.碳单质的物理性质
金刚石：无色透明正八面体形状的固体，不导电，天然存在的最硬物质，可作饰品、钻头等。 石墨：有金属光泽，柔软可导电的灰色片状固体，可作铅笔芯、石墨电极等。
C60分子：由60个碳原子组成的足球状碳分子，结构稳定，是一种新型材料，多用于研究中。
木炭：木材隔绝空气加强热后形成，作燃料，也具有吸附性和还原性。
活性炭：由木炭、焦炭经活化处理，吸附性强于木炭，用于精华水、制造防毒面具等。 注意：以上碳单质，除C60外均由C原子直接构成，不含分子，但C原子排布的结构不同，属于不同的物质。有些选择题中选项中所说只含一种元素的物质是纯净物，是错误的，同一种元素可形成多种单质，称为同素异形体，他们混合后得到只含有一种元素的混合物。
2.碳单质的化学性质
（1）常温下碳单质化学性质较稳定，不易发生化学反应（由于最外层4个电子的原因）。
（2）可燃性，在点燃条件下碳可以在氧气（或空气）中燃烧，放出热量，因此可以作燃料。 ①完全燃烧(氧气充足),生成CO2 : C+O2点燃CO2
②不完全燃烧 (氧气不充足),生成CO：2C+O2点燃2CO
（3）还原性，高温下C能与金属氧化物发生反应，生成二氧化碳和对应的金属单质，工业上利用这一性质可冶炼金属铁
C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑
2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑
另外，高温下碳还能与二氧化碳反应，生成一氧化碳
C+CO2高温2CO
二、二氧化碳的性质与用途
1.物理性质：无色无味，能溶于水的气体（1体积水溶解1体积CO2），固体二氧化碳俗名干冰，升华吸热，用作制冷剂，还可以用于人工降雨
2.化学性质
（1）二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸。
（2）与水反应生成碳酸： CO2+H2O==H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，H2CO3 == H2O+ CO2↑ 碳酸不稳定,易分解
（3)能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 本反应可用于检验二氧化碳。
（4）与灼热的碳反应：C+CO2高温2CO
3.二氧化碳的用途
（1）可用于灭火
（2）冷藏食品、人工降雨
（3）制作碳酸饮料（加压使得二氧化碳大量溶于水中，生成碳酸）
（4）化工原料，比如用于制纯碱
（5）气体肥料，促进植物光合作用，提高农作物产量
4.二氧化碳的危害
（1）二氧化碳无毒，但由于不能供给呼吸，含量超过正常时对人体造成影响，含量过高时导致窒息
（2）进入地窖、枯井、山洞时，积聚的二氧化碳可能导致人窒息，需要先用烛火试探
（3）大气中二氧化碳含量过高引起温室效应，导致地球温度升高，冰川融化，海平面上升
三、二氧化碳的实验室制法
1.反应原理：用大理石和稀盐酸反应： CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
2.发生装置：固液混合，无需加热型，与过氧化氢制氧气的实验装置相同
3.收集装置：由于密度大于空气，适用想上排空气法收集
由于二氧化碳能溶于水且与水反应，一般不用排水集气法（实践中是可以用排水法的，做习题按不能来处理）
4.验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如变浑浊，则是二氧化碳。
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。
注意：（1）不能用碳酸钠粉末替代块状碳酸钙，因为碳酸钠粉末和稀盐酸反应太快，反应难以控制。
（2）不能用浓盐酸代替稀盐酸，因为浓盐酸易挥发出HCl气体，且该反应是放热反应，会使浓盐酸挥发出更多的HCl气体，混在CO2中，使收集的CO2气体不纯。
（3）不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸和碳酸钙产生的硫酸钙属于微溶物，会附着在碳酸钙表面，阻止反应的进一步进行。
5.气体制取及收集装置的选择原理 反应物是固体需要加热的，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。 反应物是固体与液体或液体与液体，不需要加热，制气体时则过氧化氢用制O2的发生装置。 收集气体密度大于空气的，则用向上排空气法收集（O2、CO2）
收集气体密度小于空气的，则用向下排空气法收集（H2）
不溶于水且不与水反应的气体，可用排水集气法收集（O2、H2）
特殊：CO气体密度小于空气，但不用排空气法收集，一是因为密度与空气太接近，不易收集，二是因为是有毒气体，会造成空气污染，凡是有毒气体都不能直接排空气收集