一、单质碳的结构和性质

1、碳元素的存在形态

(1)游离态：金刚石、石墨

(2)化合态：二氧化碳、碳酸钠、淀粉、纤维素

2、碳元素的作用

(1)形成化合物种类最多的元素

(2)构成生物体的基本元素

(3)构成地壳中岩石和化石燃料的主要元素

3、碳的三种同素异形体

4、几种常见的碳单质的用途

(1)木炭：制黑火药

(2)活性炭：防毒面具

(3)石墨：制作电极

(4)焦炭：冶炼金属

(5)金刚石：切割玻璃

(6)炭黑：制造油墨

5、化合价：最高正价为＋4，最低负价为－4

6、碳的还原性

(1)可燃性：

(2)与氧化物的反应

(3)与氧化性酸的反应

①浓硝酸：

②浓硫酸：

二、一氧化碳的结构和性质

1、结构

(1)结构式：

，

电子式：

(2)化学键

①按共用电子对来源：共价键和配位键

②按电子云重叠程度：

2、毒性：

与血红蛋白(HB)通过配位键结合，使其失去携氧功能，同NO

(1)提供孤电子对的原子：C

(2)配合物稳定性：

3、还原性(高温还原剂)

(1)可燃性：

①蓝色火焰：CO燃烧

②淡蓝色火焰：氢气、甲烷、酒精燃烧、硫在空气中燃烧

③蓝紫色火焰：硫在纯氧中燃烧

④紫色火焰：钾元素的焰色试验

⑤黄色火焰：钠元素的焰色试验

⑥苍白色火焰：氢气在氯气中燃烧

(2)还原氧化物：

4、工业制法：

吸热反应

三、实验室制一氧化碳

1、反应原理及装置

(1)装置类型：

①反应：

②信息：H₂C₂O₄·2H₂O在101.5℃熔化，150℃左右分解

(2)装置类型：

③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂

2、气体净化装置(假设含CO₂和H₂O杂质)

(1)先用NaOH溶液除CO₂

(2)再用浓硫酸或P₂O₅或硅胶或无水CaCl₂或碱石灰除水蒸气

(3)最好用碱石灰将二者全部除去

3、气体收集装置：只能用排水法

4、检验方法

(1)图示

(2)方法：先将气体通过灼热的CuO，变红，再将产生的气体通入澄清石灰水，变浑浊

5、尾气处理

(1)点燃法

(2)袋装法

(3)强氧化剂法(信息型)

①银氨溶液：

②PdCl₂溶液：

③热的高锰酸钾溶液：

6、CO还原CuO的实验

(1)开始时

①先点燃酒精灯B(尾气处理)

②再通入CO排尽装置内的空气，防止不纯的CO在点燃时发生爆炸

③最后点燃酒精灯A，进行CO还原CuO的实验

(2)结束时

①先熄灭酒精灯A，停止反应

②再停止通入CO，防止水倒吸入热的硬质玻璃管中使其炸裂

③最后熄灭酒精灯B

7、确定CO、CO₂混合气体中含有CO的实验

(1)各装置的作用

①A装置：除去混合气体中的CO₂气体。

②B装置：检验混合气体中的CO₂是否除尽。

③C装置：检验气体有无还原性或初步检验是否有CO

④D装置：检验有无CO₂生成，进一步确认是否有CO

⑤E装置：除去尾气中的CO₂气体。

⑥F装置：除去尾气中的CO气体、防止污染空气。

(2)确定有CO的现象：B中无明显现象，C中的物质由黑色变成红色，D中的澄清石灰水变浑浊

四、二氧化碳的结构和性质

1、分子结构

(1)结构式：

(2)共价键：

(3)分子类型：非极性分子

(4)晶胞结构

①晶胞名称面心立方，配位数12

②中心原子的杂化方式sp

2、物理性质

(1)溶解性：可溶于水(1∶1)，不溶于饱和NaHCO₃溶液

(2)固体CO₂俗称干冰，可用于人工降雨

3、酸性氧化物

(1)与碱溶液反应

(2)与碱性氧化物反应

4．氧化性

5、工业制法：

，吸热反应

6、CO₂在自然界中的循环

(1)CO₂的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。

(2)自然界消耗CO₂的主要反应：

①溶于江水、海水中：CO₂＋H₂O===H₂CO₃

②光合作用将CO₂转化为O₂；

③岩石的风化：CaCO₃＋H₂O＋CO₂===Ca(HCO₃)₂。

五、CO₂与常见盐溶液的反应

1、CO₂与弱酸盐溶液的反应：同时满足“强酸制弱酸，强碱制弱碱”原理

2、与CO₂量无关的酸式盐

3、CO₂与饱和Na₂CO₃溶液反应

(1)现象：有白色晶体析出

(2)反应：

(3)原因：NaHCO₃的溶解度比Na₂CO₃的小，而且反应消耗水

4．CO₂通入CaCl₂或BaCl₂溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。

六、实验室制二氧化碳

1、制备原理

(1)碳酸钙和稀盐酸：

(2)不用大理石和稀硫酸的原因：在CaCO₃表面生成微溶的CaSO₄沉淀，阻止反应继续进行

2、发生装置：“块状固体＋液体→气体”型

3、气体净化装置

(1)试剂：先用饱和NaHCO₃溶液除去HCl，再用浓硫酸、P₂O₅、硅胶、无水CaCl₂除去水蒸气

(2)装置：洗气瓶，导气管口长进短出

4、气体收集装置

(1)排空气法：向上排空气法

①带橡胶塞的集气瓶正放：导气管口长进短出

②带橡胶塞的集气瓶倒放：导气管口短进长出

(2)排液体法：排饱和NaHCO₃溶液法，导气管口短进长出

5、检验方法：

先将气体通入品红溶液，不褪色；再通入澄清石灰水，变浑浊

6、注意事项

(1)稀盐酸应从长颈漏斗加入，长颈漏斗的下端管口要伸入液面以下，防止反应生成的气体从长颈漏斗逸出

(2)不能用酒精灯加热制CO₂

(3)不可用稀硫酸和大理石或石灰石反应，会生成微溶性固体硫酸钙，它覆盖在大理石

或石灰石表面，阻止反应的进行

(4)不可用硝酸与大理石或石灰石反应，由于硝酸是一种不稳定性的酸，在见光或受热

时易分解，从而使制得的CO₂，中混有NO₂和O₂等杂质。

(5)不易用浓盐酸和大理石或石灰石反应，由于浓盐酸具有挥发性，使制得的CO₂中混

有较多的氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液除去

七、CO、CO₂气体的除杂方法

八、碳酸

1、物理性质：

弱酸性、不稳定性。碳酸(H₂CO₃)只能在水中存在。H₂CO₃在水中与CO₂共存，因此常把CO₂＋H₂O当碳酸用。

2、碳酸的酸式盐和正盐的比较

(1)在水中的溶解性

①含K^＋、Na^＋、NH₄^＋的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。

②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO₃)₂＞CaCO₃；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na₂CO₃＞NaHCO₃。

(2)水溶液酸碱性强弱

物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na₂CO₃溶液＞NaHCO₃溶液。

(3)热稳定性

一般来说，热稳定性顺序为正盐＞酸式盐＞碳酸，如稳定性Na₂CO₃＞NaHCO₃＞H₂CO₃。可溶性正盐＞难溶性正盐，如CaCO₃高温分解，而K₂CO₃不易分解。

(4)与酸的反应

(5)与碱的反应