金刚石、石墨和C60 二氧化碳制取的研究.docVIP

周课题：金刚石、石墨和C60 　二氧化碳制取的研究【学习目标集成】重点：难点：[知识要点梳理]知识点一：碳的单质 金刚石 石墨 C60 外观 无色透明、正八面体形状的固体，有璀璨夺目的光泽 深灰色不透明的细鳞片状的固体，有金属光泽 C60分子形似足球。有金属光泽的固体，其微晶粉末呈黄色 导电性 几乎不导电 良好 几乎不导电 硬度 天然存在的最硬的物质 质软（最软的矿物之一） 质脆 导热性 很差 良好 很差 用途 钻头、刻刀、装饰品等 电极、铅笔芯、润滑剂等 制备新材料、超导材料、医学应用等 　　（注：人们对C60性质的认识正在不断的深入）　　【要点诠释】　 　　　　金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列不同（见图16－1），物理性质有很大的差异，用途也有较大不同。　　　　　　　3．木炭、活性炭的吸附性：知识点二：碳的化学性质 CO2　　（2）如果燃烧不充分，则生成CO，同时也放出热。2C＋O2 2CO3．还原性：　　高温下碳能跟某些氧化物反应，夺取某些氧化物中的氧元素，使这些氧化物失去氧而发生还原反应。如图16－2所示可用木炭还原氧化铜。　　 　　　　　　　　　　　　　　　注意问题：　　①酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度；　　②试管口要略向下倾斜；　　③装置的气密性要好；　　④实验结束时，先撤出导气管，然后再熄灭酒精灯（防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂），待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止生成的铜再被氧化成氧化铜）。　　实验现象：黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生。　　实验结论：2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 　　【要点诠释】　　1．所有碳单质的化学性质都相同。比如金刚石、石墨和C60以及木炭等都是由碳元素组成的，其碳原子的最外层电子的数目一样多（都是4个），因此，不同碳单质的化学性质相同。　　2．碳单质的化学性质在常温下稳定。但随着温度的升高，能和许多物质发生化学反应。反应的条件不同，产物也不同。如：碳和氧气在点燃条件下反应，氧气充足时生成的是CO2，而氧气不充足时主要生成CO。　　3．性质决定用途：　　①碳在常温下具有稳定性，所以古代用墨写的字经久不褪色。　　②碳具有可燃性，可用作燃料。　　③碳具有还原性，用作还原剂，可用来冶炼金属。如2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑，在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铁失去氧、被还原成铁，是氧化剂 。　　4．碳的还原性还体现在反应CO2＋C2CO中，该反应吸收大量的热。知识点三：实验室制取二氧化碳的研究CO2　　b．碳在高温下还原金属氧化物：2CuO+C2Cu+CO2↑　 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑　　c．石灰石高温分解： CaCO3 　CaO+CO2↑　　d．大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑　　e．蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。……有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳，这里首先要考虑可操作性，在可操作的前提下，再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。碳单质及含碳物质的燃烧（a、e两类方法）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差。b、c需在高温下进行，实验室也不容易达到其条件。d方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。2．装置的设计与选择：　　（1）任何实验装置的设计都是由反应物的状态、反应时所需的条件、反应过程和生成物的性质等方面的因素决定的。　　（2）以下装置（图16－3）都可以用来制取二氧化碳：　 　 　　　　　　　　可根据实验室的条件以及你所要制取气体的量来选择，若制取的量很少，可选用试管；量多时，可选用其他大容量的容器。　　（3）装置连接注意的问题：　　①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉。　　②导管深入容器内无需太长，更不能插入到液面以下。若伸入到液面下，气体就无法从导管口排出。3．收集、检验、验满的方法：　　（1）收集：二氧化碳能溶于水，密度比空气的大，所以通常采用向上排空气法收集。收集时要注意将导管插到瓶底。如图16－4所示。　 （2）检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明有CO2生成。　　（3）验满：由于二氧化碳是无色气体，是否收集满了观察不到，因而常用燃烧的木条置于集气瓶口来验满。　　（4）存放：验满后要用玻璃片盖住集气瓶口正放在桌上。4．