初中化学常见的化学物质碳及其化合物教师版.docx
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初中化学常见的化学物质碳及其化合物教师版
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？
【答案】物理性质差异大是由于它们结构中所含碳原子的排列方式不同，物理性质不同，用途也就不同；它们都是由碳元素组成，所以它们的化学性质相同；由石墨制取金刚石是化学变化。
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
【难度】★
【答案】D
【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。
【难度】★
【答案】活性炭
【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
【难度】★
【答案】A
【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
【难度】★
【答案】C
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
【难度】★★
【答案】B
【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”）。
【难度】★
【答案】
，减小
【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
【难度】★★
【答案】D
【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____________________。
【难度】★★
【答案】
（1）黑色粉末变成红色；
（2）F中的液体通过导管流入E中，造成试管炸裂
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__________。
【答案】固体干冰
（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_______。
【答案】红；紫色
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
【难度】★
【答案】C
【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________。
【难度】★
【答案】CO2，CO
【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
【难度】★
【答案】C
【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
【难度】★★
【答案】
（1）氢氧化钠溶液，2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O；
（2）灼热的氧化铜，CO+CuO
Cu+CO2；
（3）D→C→（D→B→）A→D→E（第一次使用装置D目的是检验CO2；使用装置C吸收CO2，防止对CO的检验造成干扰；第二次使用装置D目的是检验CO2是否已经除尽，有些有些实验会省略此步骤；使用装置B的目的是干燥CO气体，大部分实验不呈现此步骤；使用装置A和第三次使用装置D的目的是检验CO，A中黑色固体变红，D中澄清石灰水变浑浊；使用装置E主要进行有毒尾气CO的处理）
【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。
【难度】★★
【答案】
（1）变红色；
（2）Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O；（3）红；
（4）A；氢氧化钠溶液（氢氧化钾溶液等）；澄清石灰水。
【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）．
【难度】★
【答案】
（1）石灰水变浑浊，产生白色沉淀；CO2+Ca（OH）2→CaCO3↓+H2O
【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______________________________________________________。
【难度】★★
【答案】
（1）红色；澄清的石灰水变浑浊；由黑色变为红色；
（2）它们的分子构成不同
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
【答案】CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O；固液不加热型；向上排空气法；将生成的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明是二氧化碳；将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明已满
【思考1】为什么不选择浓盐酸、硫酸而用稀盐酸？
【答案】因为浓盐酸具有挥发性，使生成的二氧化碳中混有HCl而不纯；因硫酸跟碳酸钙反应，会生成硫酸钙覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行。
【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？
【答案】①选用废弃的大理石（或石灰石）来源广，价格便宜；且块状与酸液接触面不大，反应速度适中；②不可选用粉末状的CaCO3或Na2CO3，更不可选Na2CO3溶液。
因跟酸液接触面太大，反应速度太快来不及收集，且Na2CO3来源少，价贵
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
【答案】
范围：
块状固体与液体反应，反应不需要加热，生成的气体难溶于水。
检查：
关闭启普发生器的导管活塞，向启普发生器中注入少量水，静置片刻。
观察漏斗中液面的变化情况，如果漏斗中的液面不下降则说明该启普发发器的气密性良好，否则说明气密性不好。
【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？
【答案】A、B、C、D均是启普发生器的简易装置，故关闭弹簧夹，一段时间之后由于压强差而使固体和液体分离。
E、F、G是通过人工移动而使固液分离，故原理不一样。
【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）
【答案】BD
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1】a是最简单的装置，操作简单；b相对a而言，便于添加液体，长颈漏斗下端管口应伸入液体内，防止气体逸出；c相对b而言．改用分液漏斗可调节液体流量，控制反应速度；d、e是启普发生器，优点是可随时使用，随时使反应停止，节约药品，便于操作；e．是具有启普发生器原理和优点的简易装置。
思考2：
e装置怎样控制反应的发生和停止？
【思考2】打开弹簧夹，添加液体至接触固体，反应开始；
关闭弹簧夹，一段时间之后，反应停止。
思考3：
怎样检查装置的气密性？
【思考3】把导管的一端浸入水里，用手掌紧捂着试管的外壁（如仪器较大，温度较高，可用酒精灯微热）。
如果装置不漏气，一开始会看到烧杯中导管口有气泡冒出，当手掌移开时，又看到烧杯的导管中有一段水柱。
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
【难度】★
【答案】D
【例2】不具有启普发生器的工作原理的装置是（）
【难度】★
【答案】A
【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?
【难度】★★
【答案】
（1）乙；
（2）长颈漏斗；试管，CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑，装置漏气；溶液中原溶质消耗完了；固体颗粒掉下去了
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）。
【难度】★
【答案】
（1）试管；
（2）CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O，向上排空气法；（3）C
【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_______________。
【难度】★
【答案】ad，长颈漏斗，在乳胶管处夹紧弹簧夹，CO2可溶于水
【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
【难度】★
【答案】D
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
【难度】★★
【答案】C
【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
【答案】
（1）试管，前；
（2）2H2O2
2H2O+O2↑或CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑，控制分液漏斗中液体的滴加速度；（3）不能，收集的气体不纯净；（4）C，n；（5）Ⅳ
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_____________________。
【答案】白色固体逐渐溶解，表面产生大量气泡；变浑浊
（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______________________。
【难度】★★
【答案】
（1）CO2，Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O
（2）石灰乳，Ca（HCO3）2（3）充分利用CO2
【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）：
_________________。
【难度】★★★
【答案】
（1）
；
；
；置换
（2）
（3）
；
【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___
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