2.碳的其他單質(zhì)

木炭和活性炭都具有___________，木炭可以吸附有顏色的大的粒子，也可以吸附有臭味的氣體。活性炭比木炭的吸附性更強(qiáng)，所以一般使用___________作為防毒面具里的濾毒劑。炭黑在常溫時(shí)非常穩(wěn)定，故用炭黑墨汁繪的畫和書寫的字久不變色。

1.三種碳單質(zhì)的物理性質(zhì)及用途

5.2　 組成燃料的主要元素--碳

知識(shí)梳理

4.學(xué)好化學(xué)的關(guān)鍵是提出和發(fā)現(xiàn)問題，怎樣才能發(fā)現(xiàn)和提出問題呢？

(1)時(shí)刻保持一顆好奇心；

(2)從實(shí)際生活中發(fā)現(xiàn)問題;

(3)善于觀察，從不同的角度看問題;

(4)學(xué)會(huì)質(zhì)疑，對(duì)現(xiàn)成的結(jié)論不能輕信;

(5)對(duì)任何事物要認(rèn)真思考其現(xiàn)象，提出本質(zhì)的問題。

疑難突破

　　 為什么在“對(duì)蠟燭及其燃燒的探究”過程中發(fā)現(xiàn)，吹滅蠟燭后很易在熄滅時(shí)形成一縷白煙？

剖析：蠟燭是由石蠟和棉線做的燭芯組成的，普通蠟燭的外觀為圓柱形、固體、乳白色，特殊用途的蠟燭因加入配料而顯各種顏色，形狀也因需要做成各種形式。

　　 蠟燭被點(diǎn)燃時(shí)，最初燃燒的火焰較小，逐漸變大，火焰分為三層(外焰、內(nèi)焰、焰心)。焰心主要為蠟燭蒸氣，溫度最低，內(nèi)焰石蠟燃燒不充分，溫度比焰心高，因有部分碳粒，火焰最明亮，外焰與空氣充分接觸，燃燒充分，溫度最高，因此，當(dāng)把一根火柴梗迅速平放入火焰中，約1秒鐘后取出，火柴梗接觸外焰部分首先變黑。該實(shí)驗(yàn)對(duì)蠟燭的要求是：質(zhì)量要好，含雜質(zhì)要少。蠟燭剛熄滅時(shí)，燭心會(huì)冒出由蠟燭蒸氣形成的白煙，點(diǎn)燃這白煙，可以燃燒并再次點(diǎn)燃蠟燭。

問題探究

問題 使用的一些塑料物品，能找到比這些塑料更好的材料嗎？小麗同學(xué)決定以日常用的水盆為例展開探究。

探究：小麗發(fā)動(dòng)幾名同學(xué)一起收集了相關(guān)的資料

　　 得出結(jié)論：制作日常生活使用的水盆，目前沒有比塑料更適合的材料了，因?yàn)樗�質(zhì)輕，價(jià)廉，堅(jiān)固耐用。

　　 了解到了正在研制中的納米塑料可能制作出性能更好的生活用品。

典題精講

例 為探究綠色植物光合作用這一變化，某中學(xué)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)紛紛提出了假想，并在老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，如圖所示，(各裝置透明、密閉)，在陽(yáng)光下放置數(shù)天后進(jìn)行觀察。

　　 小明同學(xué)認(rèn)為:植物的光合作用只與二氧化碳有關(guān)，并設(shè)計(jì)了如圖A所示的實(shí)驗(yàn)方案，其中濃硫酸能吸收水。

　　 小美同學(xué)認(rèn)為:植物的光合作用只與水蒸氣有關(guān)，并設(shè)計(jì)了如圖B所示的實(shí)驗(yàn)方案，其中氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳?xì)怏w。

　　 小剛同學(xué)認(rèn)為:植物的光合作用與水和二氧化碳都有關(guān)，并設(shè)計(jì)了如圖C所示的實(shí)驗(yàn)方案。

圖1-1

　　 你認(rèn)為誰(shuí)的假設(shè)最合理呢?_______________。數(shù)天后，植物生長(zhǎng)最茂盛的是_________。(填序號(hào))

思路解析　 光合作用的實(shí)質(zhì)是綠色植物通過葉綠體，利用光能將二氧化碳和水合成有機(jī)物，并放出氧氣。光照、葉綠體、二氧化碳、水都是光合作用必不可少的條件，該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在滿足光照和葉綠體的前提下，限制某一反應(yīng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)了符合假設(shè)的實(shí)驗(yàn)，其中小明同學(xué)認(rèn)為植物光合作用只與二氧化碳有關(guān)，因此利用濃硫酸的吸水性，只供給植物二氧化碳，沒有供給水分;而小美同學(xué)恰好相反，她實(shí)驗(yàn)用的植物只供給水而不供給二氧化碳。由于他們的假設(shè)不符合植物進(jìn)行光合作用的條件，因此植物都不能很好生長(zhǎng)。小剛同學(xué)的方案利用雪碧飲料既能提供二氧化碳，又能供給水分，因此他的方案最合理，當(dāng)然他種植的植物也就生長(zhǎng)得最茂盛了。在探究過程中，如果有多個(gè)因素對(duì)事物的變化有影響，可以通過控制某些因素不變化，改變其中的一個(gè)因素來(lái)進(jìn)行探究，這種探究的方法叫控制變量法。控制變量法是進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)的一個(gè)常用的方法。

答案：小剛　 C

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

　　 化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及變化規(guī)律的科學(xué)�；瘜W(xué)的概念隨著化學(xué)這門課的學(xué)習(xí)會(huì)不斷加深對(duì)它的理解。

　　 化學(xué)是一門實(shí)用的自然科學(xué)，提高了我們的生活質(zhì)量，促進(jìn)了人類社會(huì)文明的進(jìn)步。我們衣食住行的各個(gè)方面，都離不開化學(xué)制品。在生活中使用的物品，絕大多數(shù)是通過化學(xué)方法制得的合成材料。在環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)利用、功能材料研制、生命過程探索等重大問題上，也都與化學(xué)密切相關(guān)。學(xué)習(xí)本節(jié)課要充分聯(lián)想生活中了解到的各種物質(zhì)，從化學(xué)的角度去認(rèn)識(shí)它們，從而認(rèn)識(shí)到化學(xué)與社會(huì)、科技、生活的關(guān)系非常密切，我們每天接觸的營(yíng)養(yǎng)與食物、空氣質(zhì)量、水資源、材料和能源等衣食住行的諸多問題都離不開化學(xué)。

　　 提出一個(gè)好的問題比回答一個(gè)問題更可貴。要善于在生活中發(fā)現(xiàn)問題，利用已有的知識(shí)來(lái)解決這些問題，用科學(xué)探究的方法來(lái)尋找答案，這樣就能日積月累地學(xué)習(xí)到更多的科學(xué)知識(shí)。從古至今，每一個(gè)有作為的科學(xué)家都善于發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，最后解決問題。化學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，在學(xué)習(xí)的過程中養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)于學(xué)好化學(xué)是至關(guān)重要的。

正確的觀察方法：

(1)變化前:裝置特點(diǎn)、儀器名稱、反應(yīng)物的物理性質(zhì)(顏色、氣味、狀態(tài))和類別。

(2)變化中：操作方法、反應(yīng)條件、產(chǎn)生現(xiàn)象:是否發(fā)光放熱，顏色改變，是否有氣體或沉淀產(chǎn)生。

(3)變化后：生成物的物理性質(zhì)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作方法與程序。

疑難導(dǎo)析

　　 要描述蠟燭的結(jié)構(gòu)，普通蠟燭的形狀、狀態(tài)、顏色等，蠟燭燃燒時(shí)的現(xiàn)象主要有哪些。

要說明蠟燭被點(diǎn)燃時(shí)，最初燃燒的火焰情況，火焰分為幾層，每層火焰的主要成分，形成原因，溫度的高低，明亮程度。

　　 可以用一根火柴梗迅速平放入火焰中以觀察各火焰層燃燒狀況的不同。

　　 還要說明蠟燭剛熄滅時(shí)，白煙是如何形成的。

　　 首先要明確“煙”的概念，是固體的小顆粒形成的，因此點(diǎn)燃蠟燭蒸氣可以燃燒，并再次點(diǎn)燃蠟燭。

問題導(dǎo)思

　　 收集更多的化學(xué)材料的知識(shí)，如生活中常見的鐵、銅、木材、玻璃、塑料等，同時(shí)了解它們的一些性能以及其中包含的化學(xué)知識(shí)。

　　 從日常的生活出發(fā)，提出問題，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)。結(jié)合對(duì)常見材料的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行對(duì)比分析探究。探究的方法多種多樣，對(duì)于本問題，適合采用收集資料的方法。對(duì)收集的資料進(jìn)行分析總結(jié)，得出結(jié)論。同時(shí)在探究中解決問題，在探究中學(xué)習(xí)新的知識(shí)，如納米材料等。

典題導(dǎo)考

綠色通道　 化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要途徑，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)探究的重要環(huán)節(jié)。為保證實(shí)驗(yàn)的客觀性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候必須明確：①實(shí)驗(yàn)?zāi)康?想探究的問題是什么)；②實(shí)驗(yàn)自變量(需要改變的因素是什么)；③實(shí)驗(yàn)因變量(需要觀察測(cè)量的因素是什么)；④控制變量(需要保持不變因素是什么)。

典題變式　 某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲利用下圖所示的裝置探究綠色植物呼吸過程中是否有CO₂氣體產(chǎn)生，設(shè)計(jì)的探究過程如下，請(qǐng)回答其中的有關(guān)問題。

圖1-2

(1)假設(shè)：綠色植物在呼吸過程中有CO₂氣體產(chǎn)生。

(2)設(shè)計(jì)方案：使綠色植物在避光的黑暗處發(fā)生呼吸作用，檢驗(yàn)呼吸過程中產(chǎn)生的氣體。

(3)查閱資料：①綠色植物光合作用過程：二氧化碳+水有機(jī)物+氧氣②綠色植物呼吸作用過程：有機(jī)物+氧氣二氧化碳+水+能量

(4)實(shí)驗(yàn)：

答案：除去二氧化碳　 驗(yàn)證二氧化碳已經(jīng)除盡　 不讓植物進(jìn)行光合作用　 石灰水變渾濁　 石灰水變渾濁

3.化學(xué)與生活

請(qǐng)從以下方面舉例生活中與化學(xué)有關(guān)的物品和現(xiàn)象：

衣________________________________________；

食________________________________________；

住________________________________________；

行________________________________________；

生命現(xiàn)象__________________________________；

其他______________________________________。

2.學(xué)習(xí)化學(xué)的作用

(1)認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)及變化規(guī)律，弄清生活和生產(chǎn)中的一些化學(xué)現(xiàn)象，使人們更好地認(rèn)識(shí)和利用自然界中的物質(zhì)。

(2)研制新的材料，研究新能源，探索生命現(xiàn)象，合理利用資源，防止污染和保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，促進(jìn)人體健康等。

1.化學(xué)是研究物質(zhì)的__________、__________、__________以及__________的科學(xué)。

1.1　 社會(huì)生活與化學(xué)

知識(shí)梳理

3.化合反應(yīng)

化合反應(yīng)：由____________________________________的反應(yīng)。

疑難突破

　　 能與氧氣發(fā)生反應(yīng)的很多物質(zhì)(如H₂、C)，為什么在通常情況下都能與氧氣“和平共處”而不發(fā)生反應(yīng)?

剖析：能與氧氣反應(yīng)的物質(zhì)之所以在通常情況下都能與氧氣“和平共處”，只是因?yàn)槿狈Πl(fā)生反應(yīng)所必需的條件，如:“點(diǎn)燃”“加熱”等。物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)變化受到內(nèi)因和外因兩方面因素的影響，內(nèi)因(能與氧氣發(fā)生反應(yīng))是變化的根本，外因(點(diǎn)燃或加熱)是變化的條件，外因通過內(nèi)因而起作用，二者缺一不可。人們控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的途徑之一就是控制反應(yīng)條件。

問題探究

問題 我們知道氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，那么使帶火星的木條復(fù)燃是否一定需要純氧呢?為了弄清這個(gè)問題，某化學(xué)探究小組進(jìn)行了探究。

猜想：使帶火星的木條復(fù)燃不需要純氧。

探究：①取5個(gè)大小相同的集氣瓶，分別編號(hào)為1、2、3、4、5并分別使瓶?jī)?nèi)留有占集氣瓶容積10%、20%、30%、40%、50%的水(余下為空氣)，用玻璃片蓋住，并倒扣于裝有水的水槽中。

②分別用排水法向上述5個(gè)瓶子中通入氧氣，小心地把5個(gè)瓶?jī)?nèi)的水排完后，用玻璃片蓋住瓶口，取出正立放好。

③分別將帶火星的木條伸入5個(gè)瓶中，將觀察到的現(xiàn)象記錄如下：

　　 數(shù)據(jù)分析和結(jié)論：從觀察到的現(xiàn)象可知，使帶火星的木條復(fù)燃所需氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)介于3號(hào)瓶與4號(hào)瓶之間。4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為52.6%，所以使帶火星的木條復(fù)燃不需要純氧。

典題精講

例1下列反應(yīng)中屬于化合反應(yīng)的有(　　 )，屬于氧化反應(yīng)的有(　　 )，既是化合反應(yīng)又是氧化反應(yīng)的有(　　 )，是氧化反應(yīng)但不是化合反應(yīng)的有(　　 )

A.鎂+氧氣氧化鎂

B.硫+氧氣二氧化硫

C.蠟燭+氧氣二氧化碳+水

D.高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣

思路解析　 本題考查反應(yīng)類型的相關(guān)知識(shí)。首先明確各反應(yīng)類型的概念�；�合反應(yīng)的特點(diǎn)是“多變一”，分解反應(yīng)的特點(diǎn)是“一變多”，物質(zhì)和氧氣的反應(yīng)則屬于氧化反應(yīng)。一個(gè)反應(yīng)既可以是化合反應(yīng)也可以是氧化反應(yīng)，但氧化反應(yīng)不屬于基本反應(yīng)類型。在學(xué)習(xí)中，善于把學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行對(duì)比、歸納，有助于記憶和掌握知識(shí)。

答案：AB　 ABC　 AB　 C

例2有四個(gè)集氣瓶，分別盛有氧氣、氮?dú)狻⒍�氧化碳和空氣四種無(wú)色氣體，試用簡(jiǎn)單的方法加以鑒別。

思路解析　 氣體的鑒別應(yīng)依據(jù)氣體性質(zhì)的不同。常用的鑒別方法是用燃著的木條來(lái)試驗(yàn)氣體能否燃燒、能否支持燃燒。氧氣能支持燃燒，空氣中因氧氣的濃度不如純氧中大，可燃物在空氣中燃燒不如純氧中燃燒得劇烈;氮?dú)�、二氧化碳均不能支持燃燒，可利用二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁的特性加以鑒別。

答案：用燃著的木條分別伸入四個(gè)集氣瓶中，使木條劇烈燃燒的是氧氣，燃燒情況與原來(lái)相同的是空氣，火焰熄滅的是氮?dú)夂投�氧化碳。再分別向盛有氮?dú)夂投�氧化碳的集氣瓶中倒入澄清的石灰水，振蕩，石灰水變渾濁的是二氧化碳，不變的是氮�(dú)狻?/p>

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

　　 驗(yàn)法、對(duì)照法、觀察法、歸納法等是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。

　　 識(shí)氧氣的物理性質(zhì)時(shí)，注意氧氣的三態(tài)變化是物理變化，由此說明物質(zhì)在物理變化過程中也會(huì)有顏色的改變，因而有顏色改變的變化不一定是化學(xué)變化。這一事例進(jìn)一步說明化學(xué)變化的特征，是否有新物質(zhì)生成。伴隨的現(xiàn)象只能作輔助分析。

　　 做鐵、硫、磷等物質(zhì)在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，盛有可燃物的燃燒匙等儀器應(yīng)自上而下慢慢伸入到集氣瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物質(zhì)燃燒放出的熱量使氧氣受熱膨脹，瓶中大量的氧氣擴(kuò)散到空氣中，可燃物將不能持續(xù)燃燒。

　　 合氧氣的性質(zhì)可以認(rèn)識(shí)其用途。

　　 合反應(yīng)可以簡(jiǎn)單理解為A+BAB的形式。

疑難導(dǎo)析

　　 否能與氧氣發(fā)生反應(yīng)要看是否具備反應(yīng)條件；要知道具備了反應(yīng)的條件后，還要看氧氣的濃度。要清楚物質(zhì)在空氣里燃燒，實(shí)際上是物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生的什么過程，是什么原因使得在空氣里能燃燒得物質(zhì)在氧氣里燃燒得更旺，在空氣里不能燃燒的物質(zhì)，如鐵絲，在氧氣里卻能燃燒。

問題導(dǎo)思

　　 究能使帶火星木條復(fù)燃的氣體中氧氣的濃度時(shí)，一定要掌握正確的方法。要清楚向空氣中鼓入氧氣時(shí)，是否很難控制氧氣的量，為什么先讓集氣瓶中充入不同體積分?jǐn)?shù)的水，然后用排水法通入氧氣排盡空氣，即可達(dá)到目的。集氣瓶中充入水的體積分?jǐn)?shù)是否是氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)。

　　 驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到或接近4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，帶火星木條就會(huì)復(fù)燃，這說明帶火星木條復(fù)燃所需氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)在什么范圍內(nèi)。4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是加入的氧氣體積與原有空氣中氧氣體積之和與整體1的百分比，這能得出使帶火星木條復(fù)燃的氧氣體積分?jǐn)?shù)在什么范圍內(nèi)，若需得到更準(zhǔn)確的休積分?jǐn)?shù)范圍，還要如何做。

　　 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)探究方案，可以看出實(shí)驗(yàn)次數(shù)設(shè)置越多，即氧氣的含量設(shè)置的數(shù)值在30%-40%之間越多，越能得準(zhǔn)確的體積分?jǐn)?shù)范圍。

典題導(dǎo)考

綠色通道　 氧化反應(yīng)與化合反應(yīng)不是并列的，而是交叉的關(guān)系，氧化反應(yīng)與化合反應(yīng)是從不同的角度看待反應(yīng)的，氧化反應(yīng)是從反應(yīng)物是否有氧的角度定義，化合反應(yīng)則是從反應(yīng)物和生成物種類多少的角度定義的。有的反應(yīng)不是氧化反應(yīng)卻是化合反應(yīng);有的反應(yīng)是氧化反應(yīng)卻不是化合反應(yīng);有的反應(yīng)既是氧化反應(yīng)又是化合反應(yīng)。

典題變式　 下列反應(yīng)中，不屬于化合反應(yīng)也不屬于分解反應(yīng)，而屬于氧化反應(yīng)的是(　　 )

A.碳酸鈣氧化鈣+二氧化碳

B.鐵+氧氣四氧化三鐵

C.甲烷+氧氣二氧化碳+水

D.堿式碳酸銅氧化銅+二氧化碳+水

答案：C

綠色通道　 首先回顧一下這些氣體的性質(zhì)，根據(jù)他們不同的性質(zhì)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒別物質(zhì)時(shí)，要注意方法正確、語(yǔ)言表述層次清晰、準(zhǔn)確。鑒別題一般按照“實(shí)驗(yàn)操作步驟--發(fā)生的現(xiàn)象--得出的結(jié)論”的順序來(lái)描述實(shí)驗(yàn)。

典題變式　 現(xiàn)有無(wú)標(biāo)記的四瓶無(wú)色氣體A、B、C、D，按下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象確定它們分別是空氣、氮?dú)�、二氧化碳和氧氣中的哪一種。

答案：A.氧氣　 B.氮?dú)狻?C.二氧化碳

2.氧氣的用途

氧氣的主要用途是____________和____________，例如：__________________________。