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九年级化学第六单元碳和碳的氧化物教案 新课标 人教版
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碳和碳的氧化物 课题1
金刚石、石墨和C60.doc(1.54MB)
类别 : 教案
碳和碳的氧化物
海南省农垦中学陈良兴
金刚石、石墨和 C60
教学目的；1：了解金刚石、石墨、C60的物理性质，并联系性质了解它们的主要用途。通
过单质的性质学习有关实验，培养学生的观察能力和思维能力。思想教育：通过对金刚石、
石墨和 C60的学习，对学生 进行共性、个性关系的认识人和学习方法的培养与教育。
2：使学生初步掌握碳的化学性质——稳定性、可燃性、还原性。进一步培养学生的观察
能力和思维能力。思想教育：通过碳与氧在不同条件下反应的产物不同，渗透物质所发生的
化学反应既决定于物质本身的性质，又决定于反应条件的学习方法的指导。
重点： 金刚石、石墨和C60的重要物性和用途；金刚石和石墨物性差异很大的原因。碳的化
学性质---稳定性、可燃性、还原性
难点：金刚石、石墨和 C60的重要物性，碳的化学性质---稳定性、可燃性、还原性
本课题包括两部分：一、碳的单质；二、碳的化学性质。碳的单质主要介绍了金刚石
的“硬”、石墨的“软”和导电性以及 C60分子的结构特点。由于木炭主要是由石墨的
微小晶体和少量杂质构成的，因此木炭的吸附性放在有关石墨的内容中介绍。碳的化学
性质主要介绍了碳跟氧气及某些氧化物的反应，这是本课题教学重点，其中碳跟某些
氧化物的反应是本课题教学难点。
在介绍碳的单质时，教材注意图文结合及联系最新科技成就。例如，金刚石的
“硬”是从图 6－1金刚石的用途推测出来的；而图 6－2石墨的用途则是它的性质(软
及导电性)的具体应用。这样安排加上木炭的吸附性及其用途有利于学生树立物质的性
质决定用途的观点。图 6－4中将 C60分子的结构模型和足球放在一起作比较，使 C60分
子的结构特点一目了然。教材提到了 20世纪 90年代初发现的管状碳，目的是使学生以
发展的眼光来看待碳的单质，使他们认识到随着科技的发展，碳单质的一些新形态也
将被发现，碳单质的用途也将不断扩大。
在介绍碳的化学性质时，注意联系学生的生活实际和已有的知识。例如，首先提出
了一个问题：我国古代一些画家、书法家用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间而不
变色，这是为什么呢？由此引出在常温下碳的化学性质不活泼。继而提出：如果温度升
高，碳的活动性又如何呢？对于碳跟氧气的反应，可以应用前面学过的元素符号、化学
式和化学方程式等化学用语，让学生自己写出木炭在氧气里充分燃烧时的化学方程式。
教学建议如下：
1．在介绍金刚石、石墨和 C60分子时，只要说明它们都是碳组成的单质即可，不
介绍同素异形体的概念。
2．在介绍金刚石和石墨的性质及用途时，要紧密联系学生的生活实际。
3．要引导学生以发展的观点看待碳的单质。
4．木炭跟氧化铜的反应是学生学习的难点。实验时，要引导学生着重观察两个问
题：(1)石灰水发生了什么变化？(2)试管里的粉末发生了什么变化？根据实验现象，由
学生自己分析木炭跟氧化铜反应生成了什么物质，教师加以指导写出反应的化学方程
式。然后分析这个反应中反应物和生成物的关系，引出还原反应。
5．要求学生做好本课题后的家庭小实验，以激发学生的学习兴趣。
实验说明和建议
1．【实验 6－1】
用块状木炭脱色，需要较长时间，可作如下改进：在小烧杯中注入 30 mL～
40 mL蒸馏水，加入少许红墨水至呈现浅红色为止，将其均分入两个小锥形瓶(或
大试管)里。取 0.5g干燥木炭，在研钵中研细后，倒入其中一个小锥形瓶里，充分
振荡后过滤，可以得到无色溶液，再与另一个小锥形瓶中未加木炭的原溶液对比，
学生会对木炭脱色留下深刻的印象。
2．【实验 6－2】
木炭还原氧化铜的实验，要取得理想的实验效果，应当注意以下几点：
1．氧化铜与碳的配比：由化学方程式计算，氧化铜与碳的质量比应当是
13∶1，在实际操作中，氧化铜粉与炭粉的质量比以限制在(9～13)∶1的范围内效
2．反应物要研细混匀。为了使氧化铜和木炭这两种反应物充分接触，要把刚
烘烤过的木炭放在研钵中研细，再加入氧化铜，一起混匀，能否混合均匀是本实
验成败的关键之一。
3．为了缩短实验时间，可以在课前用水把混匀的氧化铜和木炭粉调成糊状，
用玻璃棒把糊状物均匀涂在薄壁试管底部内壁上，晾干后进行还原操作，在试管
内壁可见紫红色的铜镜出现。
4．用新制氧化铜进行实验。往试管里放入少量
硝酸铜晶体，在通风橱中加热使其熔化，一边转动
试管，一边继续加热，直至试管底部形成均匀的氧
化铜薄层；然后，把刚烘烤过并研细的木炭粉倒入，
并高出氧化铜薄层 1cm～2cm，按图 6－1所示装置
好。用带有网罩的酒精灯加热，经 4min～5min后，
可见黑色氧化铜薄层变成光亮的铜镜，盛有石灰水
的试管里产生白色沉淀。
【要点 1】碳的单质
1．金刚石和石墨
我们可以通过列表对比，更明确地看出金刚石和石墨的物理性质和用途的差异．
金刚石和石墨物理性质及用途的比较
金刚石 石墨
无色透明的
正八面体固体
琢磨后有光泽
最硬(天然存在)
深灰色细磷
有金属光泽
用途 钻头、刻刀、装饰品等 铅笔芯、电极、润滑剂等
思考：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么物理性质会有很大的差异
一种元素可以组成多种单质，金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但是组成
单质时原子的排列不同(见课本图 6－1、图 6－2)，所以物理性质会有很大的差异．
2．C60分子
C60也是由碳元素组成的单质．C60分子是一种由 60个碳原子构成的分子，它形似
足球(见课本图 6－4)，有人因此称它为“足球烯”．
说明：C60是美国休斯顿大学的克罗脱(Kroto, H. W.)和史沫莱(Smalley, R. E.)等人
在 1985年发现的．我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出了 C60分子．
1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成
的管状大分子(如图 6－1)，它的直径只有几个纳米．
讨论：同种元素组成的物质是否一定为单质？
不是，一种元素可以组成几种单质，只有一种元素组成的纯净物才是单质，如果
金刚石和石墨混合在一起，经检测，虽然只有碳元素，但金刚石和石墨不属于同种物
质，所以应该是混合物．
我们应该说同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物．
【要点 2】木炭
木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，具有疏松多孔的结构，与木炭
类似的，还有焦炭、活性炭和炭黑．
说明：木炭和活性炭因为具有疏松多孔的结构，所以具有很强的吸附能力，活性
炭的吸附能力比木炭的还要强．在吸附的过程中，只是把物质的微小粒子吸附到疏松
多孔的表面上，并没有生成新的物质，是物理变化．
【要点 3】碳的化学性质
1．常温下：碳的化学性质不活泼(稳定性)
说明：碳受日光照射或跟空气、水分接触，都不容易起变化．例如我国古代用墨汁
书写、绘制的字画，可以保存多年而不褪色(如图 6－2)；我们填写的档案资料均要求用
碳素墨水书写，碳素墨水写字不易褪色．
讨论：木桩做电线杆埋入地下之前，通常将其表面部
分微烤焦，为什么？
烤焦的表面形成一层木炭，减慢电线杆的腐烂速度，
使其经久耐用．
2．碳跟氧气的反应(可燃性)
(1)充分燃烧生成二氧化碳
C O CO2 2＋ 点燃
说明：这个反应过程中，放出大量的热，所以碳可以用作燃料．
(2)不充分燃烧生成一氧化碳
2C O 2CO2＋ 点燃
说明：这个反应过程中也放热．
注意：反应的生成物一氧化碳有剧毒，对人体有害，室内用煤取暖时要注意
3．碳跟某些氧化物的反应(还原性)
C 2CuO 2Cu CO2＋ ＋ ↑高温
现象：黑色粉末逐渐变成红色，能生成使澄清石灰水变浑浊的气体．
分析：红色物质应该是铜，使澄清石灰变浑浊的气体应该是 CO2．
讨论：在上面的反应中，哪种物质具有还原性？
C 2CuO 2Cu CO2＋ ＋ ↑高温
在上述反应中，碳是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性．
说明：碳能够夺取金属氧化物中的氧，碳的还原性可以用在冶金工业上．
2Fe O 3C 4Fe 3CO2 3 2＋ ＋ ↑高温
教学过程：
使学生认识物质的组成具有多样性，是初中化学的基本任务之一。认识物质组成具有多样
性有两层含义：第一层含义，知道目前已知的 3 000多万种化合物是由 100多种元素组成
的，不同种类、不同数量元素的原子按照特定的方式互相组合就组成了不同的物质；第二层
含义，不仅使学生认识到不同元素可以组成不同的物质，还要使学生认识到同一种元素也
可以组成不同的物质。
在初中化学阶段，碳的三种单质——金刚石、石墨和 C60是同一种元素组成不同物质非
常好的例子。介绍碳的三种单质对学生初步建立化学元素观、认识元素在化学中的地位和作
用是大有帮助的，这就是本单元安排课题 1的原因。
关于碳的单质
要引导学生以发展的眼光来看待碳的单质。
教材中不仅介绍了碳的 3种单质：金刚石、石墨和 C60分子，而且还提到了 20世纪 90年代
初发现的一些以新的形态存在的单质碳如管状碳（碳纳米管），教参中还介绍了一些类似
洋葱形状的碳等。其实，1985年 C60的发现就引起了许多科学家的反思，像碳这样的在 19～
20世纪已经被化学家详细研究过了的元素，居然在它的基本研究领域还存在着如此重大的
遗漏，应该引起研究工作者的奋起直追。教师可利用这些素材，引导学生认识随着科技的发
展，碳单质的一些新形态也可能被发现，碳单质的用途可能将不断扩大，使学生以发展的
眼光来看待碳的单质，从而增强对化学学习的兴趣，以及献身化学的信心。
碳元素有两种同素异形体－金刚石，石墨。1970年，日本科学家小泽预言，自然界中碳
元素还应该有第三种同素异形体存在。经过世界上各国科学家 15年的不懈努力和艰苦探索
终于在 1985年由美国Rice大学的Kroto等人在激光汽化石墨实验中首次发现含有 60个碳
原子的原子簇命名为C60及含有 70个碳原子的原子簇命名为C70，C60及C70均具有笼形结构，
在物理及化学性质上可看作三维的芳香化合物，分子立体构型属于D5h点群对称性。C60中
20个正六边形和 12个正五边形构成圆球形结构，共有 60个顶点，分别由 60个碳原子所占
有，经证实它们属于碳的第三种同素异形体，命名为富勒烯(Fullerene）．以后又相继发现
了C44、C50、C76、C80、C84、C90、C94、C120、C180、C540。等纯碳组成的分子，它们均属于富勒烯家族，
其中C60 的度丰约为 50% ,由于特殊的结构和性质，C60在超导、磁性、光学、催化、材料及生
物等方面表现出优异的性能，得到广泛的应用。特别是 1990年以来Kratschmer和Huffman
等人制备出克量级的C60，使C60的应用研究更加全面、活跃。
1985年，英国科学家克罗托(H.W.Kroto)等人发现了 C60。目前世界上关于 C60的研究热
潮一浪高过一浪，有关 C60的研究在化学界、物理学界和材料科学界等是经久不衰。由于C60
在超导领域、材料科学、催化剂研究，包括在治疗癌症、艾滋病等与人类健康关系非常密切的
领域都有着广阔的应用前景，因此，美国和日本等经济发达国家为 C60的研究提供了非常
强劲的经费支持。我国北京大学、中科院物理所、浙江大学等在 C60应用于超导领域的研究也
达到了国际先进水平，取得了很多成果。
C60 与足球
1996年诺贝尔化学奖的得主是两位美国科学家和一位英国科学家。他们是美国的罗伯
特·柯尔、理查得·斯莫利和英国的哈罗德·克罗特。
　　他们在 1985年一同发现了一种新的碳原子结构——富勒氏球。这种结构的碳原子
排列在封闭的球形壳体上。它的表面为 20个六角形和 12个五角形，这同欧洲足球的形状恰
好相同，而且与美国艺术家富勒所设计的 1967年加拿大蒙特利尔世界博览会的建筑物顶部
相同。所以就以这位艺术家的名字命名为富勒氏球。球碳（C60）的发现开始在化学界激起千
层浪。当今，全世界科学界有两大热点：超导热和球碳热。C60是由 60个碳原子相互结合成
为类似英式足球的笼状球壳。它的出现， 使其成为材料科学的新星。
　　一、超导体
C60分子本身是不导电的绝缘体，但当碱金属嵌人C60分子之间的空隙后，C60与碱金属的
系列化合物将转变为超导体，如K3C60即为超导体，且具有很高的超导临界温度。与氧化物
超导体比较，C60系列超导体具有完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于展成线
材等优点，是一类极具价值的新型超导材料。
二、有机软铁磁体
与超导性一佯，铁磁性是物质世界的另一种奇特性质。Allemand等人在C60的甲苯溶液
中加入过量的强供电子有机物四(二甲氨基)乙烯(TDAE)，得到了C60(TDAE)0.86的黑色微晶
沉淀，经磁性研究后表明是一种不含金属的软铁磁性材料。居里温度为 16.1K,高于迄今报道
的其它有机分子铁磁体的居里温度。由于有机铁磁体在磁性记忆材料中有重要应用价值，因
此研究和开发C60有机铁磁体，特别是以廉价的碳材料制成磁铁替代价格昂贵的金属憋铁
具有非常重要的意义。
三、光学材料
由于C60分子中存在的三维高度非定域(电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光
学性能。如它的光学限制性在实际应用中可做为光学限幅器。C60还具有较大的非线性光学系
数和高稳定性等特点，使其做为新型非线性光学材料具有重要的研究价值，有望在光计算、
光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用。还有人研究了C60化合物的倍频响应及荧光现
象，基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功。C60与花生酸混合制得的C60－
花生酸多层 LB膜具有光学累积和记录效应。
四、功能高分子材料
由于C60特殊笼形结构及功能，将C60做为新型功能基团引入高分子体系，得到具有优
异导电、光学性质的新型功能高分子材料。从原则上讲，C60可以引人高分子的主链、侧链或
与其它高分子进行共混，Nagashima 等人报导了首例C60的有机高分子C60Pdn 并从实验和
理论上研究了它具有的催化二苯乙炔加氢的性能，Y.Wany报道C60/C70的混和物渗入发光
高分子材料聚乙烯咔唑（pvk）中，&/P& p&
得到新型高分子光电导体，其光导性能可与某些最好的光导材料相媲美。这种光电导材料在
静电复印、静电成像以及光探测等技术中有广泛应用。C60掺入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
可成为很有前途的光学限幅材料。另外，C60掺杂的聚苯乙烯的光学双稳态行为也有报道。
五、生物活性材料
Nelson等人报道C60对田鼠表皮具有潜在的肿瘤毒性。Baier等人认为C60与超氧阴离子之
间存在相互作用。1993年 Friedman等人从理论上预测某些C60衍生物将具有抑制人体免疫
缺损蛋白酶HIVP活性的功效，而艾滋病研究的关键是有效抑制HIVP的活性。日本科学家
报道一种水溶性C60羧衍生物在可见光照射下具有抑制毒性细胞生长和使DNA开裂的性能，
为C60衍生物应用于光动
力疗法开辟了广阔的前景。1994年Toniolo等人报道一种水溶注C60—多肽衍生物，可能在
人类单核白血球趋药性和抑制HIV-1 蛋白酶两方面具有潜在的应用，黄文栋等人制得水溶
性C60－脂质体，发现其对癌细胞具有很强的杀伤效应。台湾科学家报道多羟基C60衍生物
—富勒酵具有吞噬黄嘌呤／黄嘌呤氧化酶产生的超氧阴离子自由基的功效，还对破坏能力
很强的羟基自由基具有优良的清除作用。利用C60分子的抗辐射性能，将放射性元素置于碳
笼内注射到癌变部位能提高放射治疗的效力并减少副作用。
六、其它应用
C60的衍生物C60F 60俗称“特氟隆”可做为“分子滚珠”和“分子润滑剂”在高技术发
展中起重要作用。将锂原子嵌人碳笼内有望制成高效能锂电池。碳笼内嵌人稀土元素铕可望
成为新型稀土发光材料。水溶性钆的C60衍生物有望做为新型核磁造影剂．高压下C60可转
变为金刚石，开辟了金刚石的新来源。 C60及
其衍生物可能成为新型催化剂和新型纳米级的分子导体线、分子吸管和晶须增强复合材料 。
C60与((环糊精、环芳烃形成的水溶性主客体复合物将在超分子化学、仿生化学领域发挥重要
作用。&/P& p&
与碱金属作用，成为三维超导体。
化合物 临界温度（Ｋ）
K3C60 19.3
Rb2KC60 27
RbCs2C60 33
Rb2CsC60 31
(NH3)4Na2Cs
（2） 可以进行气体储存；制造有感觉功能的传感器；增强金属材料的强度；新型高
效催化剂；有特殊的光学特性；对癌细胞具有杀伤效应和清除人体内自由基的功效。
不仅是 C60，就是人们非常熟悉的碳的单质——金刚石的应用也有新的发展。自 20世
纪 80年代以来，在金刚石的应用方面突破了一贯认为金刚石是坚硬无比的固体的概念，科
学家把金刚石制成了薄膜，使得金刚石在高新科技领域的应用远远超出了人们所熟悉的范
围。这就是说，有关碳单质的研究在科学技术领域取得了许多新成果，这些新的科技发展动
态应该及时地反映到教材内容当中。但是旧教材中只介绍了碳的两种同素异形体：金刚石和
石墨，而 C60分子是作为阅读材料出现的。因此，从教材内容现代化、及时反映化学学科的
发展趋势的角度应该介绍碳元素的三种单质：金刚石、石墨和 C60。
世界上最著名的金刚石产地在南部非洲。这个地区的金刚石常常存在死火山的喷井中。
人们认为它们是在极高的温度和压强下慢慢地形成的。开采出来的金刚石并没有宝石的外形
和光彩，通过切割和磨光等工艺才给它们以光耀的外形。
世界最大钻石--库里南一号。1905年，南非的总理矿区，发现了一块重 3106克拉（计
算钻石大小重量的单位，1 克拉＝0.2克）的钻石原石，这一发现震惊世界，于是把此钻石
以矿主之名--托马斯·库里南爵士命名。当时南非尚为英国殖民地，人们决定将
此钻石运回英国，朝贡英王爱德华七世。为安全起见，保了 75万英镑的保险。但实际保
的是一只空盒，而真正的钻石却用另外一只纸盒，只用普通挂号就寄回英国了。
这颗 3106克拉的钻石运回英国后，皇家请了当时最负盛名的荷兰切割师安斯切尔兄弟，
经过多月的揣摩研究，终于决定如何切割这颗钻石。定夺之后，将此钻石运到荷兰去切，英
王派军舰护航，仍用了&金蝉脱壳&之计，军舰所护的只是空柜，而真正的钻石，却被安斯
切尔放在裤袋内，坐普通火车和渡轮，安全到了荷兰工厂。当安斯切尔凝神屏住呼吸，正要
一锤敲下去把钻石切开时，因紧张过度，当场晕倒，最后经多次努力终于成功，两兄弟把
它切成 9颗大钻石和 96颗较小的钻石。这 9颗大钻石中，最大的一颗被切成梨形，重 530克
拉，镶在英王权杖上，取名为&库里南一号&，并被称为&非洲之星&。
人造金刚石与天然金刚石在化学上是完全等同的，但它们是在实验室中生产出来的。它
们是在对石墨以及作为溶剂和催化剂的金属施以极高的压强（5500大气压）和高温
（2000℃）约一天的时间后制得的。
金刚石是最硬的物料。它是碳的最密集的形式，密度大约是水的 3.5倍。它的硬度（抗
磨性）和密度都可以用它的结构来解释。注意，每个碳原子都与其它的四个最靠近的近邻形
成四面体的取向，这种类型的结构能使晶体在三维空间中有很高的强度。这种刚性结构给金
刚石以硬度。由于原子之间的小距离而造成的紧密性给金刚石以极高的密度。金刚石的共价
网状结构是它具有极高熔点的原因。由于所有的价电子都被用来形成了共价键，因而没有一
个可以自由移动。这解释了金刚石为什么是电的非导体。由于它极高的硬度，金刚石被用于
切割、钻孔和研磨。金刚石常被用来作为经久耐用的唱机针头。 金刚石是最好的热导体。完整
的金刚石单晶的导热性是银和铜的导热性的 5倍（银和铜是最好的金属导体）。在金刚石中，
热是通过振动的能量从一个碳原子到第二个碳原子的传递进行传导的。在完整的金刚石单晶
中，进行这个过程的效率很高。碳原子的质量很小，把原子束缚在一起的力很强，因此能够
容易地把振动的运动从一个原子传给另一个原子。它的不导电性结合着它的优良的导热性使
金刚石在半导体装置方面很有用。
金刚石在普通溶剂中是不溶解的。在 1722年，法国化学家拉瓦锡在纯氧中燃烧了一块
透明的金刚石，得到了产物二氧化碳。这个实验向他证明金刚石中含有碳。英国化学家史密
森·坦纳物特在 1797年重复了这个实验，他称了金刚石和生成的二氧化碳的质量，从二氧
化碳的质量表明，金刚石是纯净的碳。 人造金刚石和金刚石薄膜
早在 20世纪３０年代就已经有了生产人造金刚石的工厂，只是传统工艺所用的原料一
直是石墨。由于石墨的密度大约只有金刚石的２／３，所以完成这个变化需要高温和高压的
条件。遗憾的是，这样做成的人造金刚石虽然和天然金刚石硬度相当，但是透明度和外形都
达不到天然金刚石的水平。
２０世纪 ８０年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因
为计算机芯片的基体材料硅的导热性不好，这成为进一步提高技术时的难题。而金刚石在导
热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种
需求推动了人造金刚石的研究。
人们想到，金刚石既然是碳的一种单质，为什么不可以用碳原子作为构建金刚石晶体
的原料，而一定要通过破坏石墨的晶体来完成呢？灵巧的化学家很快就完成了这项研究。透
明的、晶莹璀璨的人造金刚石就这样在实验室里诞生了。
虽然还没有能够制造出大颗粒的金刚石晶体（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连
城），但是已经制成了金刚石的薄膜。
目前，金刚石用作芯片仍处于研究阶段，但是金刚石膜和金刚石粉已经在其他领域中
获得了应用，如激光窗口涂层、高速转动轴承的涂层等。最有趣的是，当扩音器的纸盒上涂
敷金刚石粉后，音质可以大为改善。我们期待着大颗粒人造金刚石的商品化。那时不仅计算
机会因此变得更小、更快，而且金刚石也会像２０世纪初的铝一样进入平民百姓家。
天然的石墨矿床在世界各地都有发现。主要的产地是韩国、奥地利、朝鲜和俄罗斯。
石墨的柔软性几乎与金刚石的硬性同样著称。它很容易被粉碎，并有滑腻的感觉。石墨
晶体的横断面呈六角（六边）形，密度是 2.26克/厘米 3。石墨虽然是一种非金属，但它是
电的相当好的导体。
石墨的同一层中碳原子的键合情况：在同一层中，每个碳原子仅与那层中的其它三个
碳原子成键。这些键由碳原子之间的共价单键和双键组成。当用这样的成键形式表示时，会
出现三种不同的等效的模型。在这三种的每一种中，某些是碳－碳单键，而另一些则是双键。
但是，并没有任何实验证据证明在同一石墨层中有这样截然不同的两种键型。相反，证据表
明，所有这些键都是等同的。石墨的各层具有共振结构，其中碳－碳键介于单键和双键之间。
石墨的每一层都是强烈键合的共价网状结构。正同金刚石的情况一样，这种结构使石墨具有
很高的熔点，约3600℃。由于同层中碳原子之间的强共价键，使其很难沿层的方向拉开。因
此，所含的碳原子以石墨形式存在的碳纤维的强度是很高的。
在石墨中，各碳原子层之间的距离太大，难于生成共价键，它们是通过弱色散力结合
在一起的。这种力是由各层中电子的运动所产生的，各层间的这种弱引力说明了石墨的柔软
性，而它的滑腻感则是由于一层在另一层上滑动的结果。
平均说来，石墨中的层间距离比它们在金刚石中的距离要长一些，因此石墨具有较低
的密度。每个碳原子层中的流动电子使石墨成为电的相当好的导体。同金刚石一样，石墨不
溶于任何的普通溶剂中。同样，当在氧中燃烧时，它生成二氧化碳。
天然石墨的最重要的用途是涂在浇铸金属用的铸模上。石墨还可以增加钢中的含碳量，
制造用于熔炼钢和其它金属的粘土－石墨坩埚。
所有这些用途都利用了石墨具有极高熔点这个性质。石墨是非常好的润滑剂，有时把石
墨与凡士林或马达油混和在一起制成石墨润滑剂，它可以用来代替石油润滑剂润滑在高温
下运行的机器部件。当石墨在纸上划过时，就能留下灰色条纹或痕迹，在制造&铅&笔时，先
要把石墨研成粉末并与粘土混和，然后制成棒状，铅笔的硬度取决于制造过程中粘土的相
人造石墨最重要的用途是制造电弧炼钢炉中的电极。人造石墨电极也被用于电解食盐水
溶液来生产氯和氢氧化钠。石墨不与酸、碱、有机溶剂或无机溶剂起反应，这个特点使它广泛
应用于食品、化工、石油等工业的各种工艺过程的设备中。石墨还被用于核反应堆中。
如果把某些人造纤维与塑性树脂混和并在压力下加热，它们就能成为碳纤维。这些纤维
中的碳是以石墨的形式存在的。碳纤维的密度比钢低，但是强度和硬度都比钢好。它们被用
于收音机的舱板和折翼，以及用在气象卫星和通讯卫星中。在体育用品中，碳纤维用于制造
高尔夫球的棍棒、网球拍、钓鱼竿和自行车的三角架。
[提问]　 我们都见过晶莹璀灿的金刚石，也经常使用铅笔、碳棒，冬日里还可用木炭取
暖，可你们知道它们各是由什么成份组成的？它们有什么联系吗？
[讲解]　 铅笔芯、碳棒的主要成份是石墨，金刚石、石墨、木炭，还有活性炭、焦炭等都
是由碳元素组成的不同单质。这节课主要学习金刚石、石墨及木炭的物理性质和用途。
[阅读]　 课本金刚石和石墨的物理性质。
一、金刚石、石墨和 C60的成份、物理性质及用途
[讲解]　 金刚石和石墨物理性质上的差异决定了用途上的差异。
1．利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石
对光有折射散射作用，可做装饰品。
2．利用石墨质软可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做耐高温的润滑剂。
3．石墨可导电，可以做电极，又耐高温可做高温电炉的电极。
4．利用石墨传热性能好，并在温度骤然升高时不易炸裂，可做石墨坩埚。
5．利用石墨耐酸碱的耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。
[小结]　 金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，性质上有如此大的差异是由于二者
中碳原子的排列顺序不同，即结构决定性质，性质决定用途。
[讲解]　 在碳元素组成的单质中，还有一类单质是无定形碳，包括木炭、焦炭、活性炭及炭
黑等。（交待：“炭”与“碳”的不同写法）
下面着重介绍木炭。
[演示]　 1．将一个装有半瓶带浅红色水的锥形瓶，配上胶塞。把两块木炭放入带红色的水
中后，塞上塞子再摇动锥形瓶，注意观察带红色的水中颜色的变化。
2．把木炭放入盛满NO2气体的锥形瓶，塞好塞子，摇动片刻，观察现象。再加热锥形瓶，
红棕色气体NO2又重出现，说明什么问题。
（讨论实验后，得出结论）
[小结]　 木炭能吸附红色和棕红色物质，说明木炭具有吸附性，能把大量气体或染料小微
粒吸附在其表面。加热后，红棕色又出现，说明以上过程属于物理变化。
为什么活性炭可用作防毒面具？　
木炭、骨炭等的许多用途是它们对于气体或溶解物质吸附性能的利用。具有高吸附能力
的炭称为活性炭。吸附性是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸在固体或液体物质表面
上的现象。具有吸附性质的物质叫吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。吸附作用实际是吸附剂
对吸附质质点的吸引作用。吸附性能的大小是由吸附剂的性质、吸附剂表面的大小、吸附质的
性质和浓度的大小、温度高低而决定的。因为吸附作用既然是表面作用，所以吸附剂的表面
积愈大、吸附量也愈高。一定重量物体表面积的大小决定于其粒子的粗细或其孔隙的多寡。棱
长 1cm的立方体如分裂为棱长 1mm的立方粒子，面积就由 6cm2增大为 6000m2。活性炭由
于孔性充分发展，1g中的总面积可达7000m2。故粉末状和多孔性活性炭常有很高的吸附能
防毒面具主要分面罩、呼吸管
和滤毒罐三部分。滤毒罐里起主要作用的有活性炭层、化学吸附层和防烟滤层。在不同滤毒罐
里各层排列顺序不尽相同。活性炭层主要用于吸附毒气。由于活性炭具有巨大的表面积，吸
附能力很强，所以用于防毒面具。活性炭与防毒面具
防毒面具作为一种防御性的保护器具问世几十年来，不仅广泛应用于军事上，而且也
是我们科学实验在某险恶环境中从事工作的一个不可缺少的工具。说起它的诞生，还有一段
有趣的故事呢！
早在第一次世界大战的 1915年，欧洲各参战国军事力量相差无几，使战争表面上处于
相持状态。德帝国主义为了在军事上取得进展，首先在战场上施放了一种有毒气体--氯气，
使英法两国军队吃亏不小。为了惩罚德军的这种行径，英法两国就以同样的方法&回敬&了德
军，一时间整个欧洲战场毒气滚滚，一场化学战就这样开始了。
怎样使自己的士兵不被毒气伤害而更有效地消灭敌人呢？这一严重而又急迫的问题摆
在各国军队的指挥者面前。
能否找到一种物质来同时对付多种毒气以减轻士兵的负担而赢得战争的胜利呢？各国
化学家都在致力研究。俄国化学家谢宁斯基首先想到了制糖工业中用来吸附杂质和色素的木
炭。他冒着生命危险进行了实验。他用装有木炭的布包堵住自己的呼吸道，钻进充满氯气和
光气实验室，他的两个助手屏住呼吸守候在门边，只要听见门铃响，说明他们的导师已坚
持不住了，应赶快抢救出来，然而铃却迟迟未想响。&该不是他已经出事了吧？&一个助手已
沉不住气了。&不会的，若是那样，他早该拉铃了。&另一个与教授共事多年的助手不相信有
　可是，铃，还是一动不动！
　正在两位助手都感到害怕而欲打开房门时，门开了，谢宁斯基举着两只被木炭染黑
的手高兴地跑出来，&成功了，成功了……&兴奋地与两位助手拥抱成一团。
用活性炭作吸附剂的轻型防毒面具就这样诞生了，它的样子虽说不中看，可是每当敌
人施放毒气时，俄国士兵就立即戴上它在毒气中打退敌人的一次次冲锋。
今天的防毒面具和它问世的时候不大一样，它主要由橡皮面罩、呼吸管、滤毒罐三部分
组成。面罩上有眼镜，橡皮管内有两个通道，一根吸气管受入气活瓣的控制，只能吸气不能
呼气，另一根呼气管刚好相反，受出气活瓣控制，只供出气而不能吸气。滤毒罐内有活性炭
层、化学吸收层及过滤层。活性炭主要用于吸附毒气，化学层用来中和毒气，过滤层用多层
纱布做成，用于清除空气中的尘埃。活性炭是碳的另一种形式，它具有多孔性，有很大的内
表面，其表面积可以高达2000米 2/克。这个很大的表面积使活性炭可用来吸附液体的或气
体的实物。活性炭可以由各种各样含碳物料制得，这些物料先要进行干馏。
用来吸附气体的活性炭必须具有微孔结构，椰子和其它坚果是制取这类活性炭的最好
原料。活性炭气体吸附剂被用在防毒面具中；它也用在工业生产过程中以回收挥发性溶剂的
蒸气和除去气体中的杂质；还可以用来除去办公室、餐馆、剧场等大型空气调节系统中环流
空气中的气味；也常用在人们的日常生活中。
用于吸附液相中的杂质的活性炭，可用于食品和化学产品加工过程中，被用来精制蔗
糖、甜菜糖和玉米糖浆；它也用于城市生活用水和工业用水的水处理中，以吸附会给水带来
讨厌气味和味道的的有害物料和杂质。
木炭可作燃料、黑火药、制铅笔和做吸附剂等。
黑火药爆发时主反应之一是：2KNO3+3C+S点燃 K2S+N2↑+3CO2↑
C60分子是作为阅读材料出现的。因此，从教材内容现代化、及时反映化学学科的发展趋势的
角度应该介绍碳元素的三种单质：金刚石、石墨和C60。C60的超导性、C60的命名和 C60的潜在
应用前景，以及碳单质研究的新进展等资料，这些资料是拓展教师视野的，
金刚石、石墨
和 C60的比较：
名称 金刚石 石墨 C60
外观 纯净的金刚石是一种无色透
明、正八面体形状的晶体
石墨是一种深灰色有金属
光泽不透明的细磷片状的
固体。质软，有滑腻感，
分子形似足球状。有
金属光泽，其徵晶粉
末呈黄色。
导电性 几乎不导电 良好 几乎不导电
硬度 天然存在的最硬物质 质软 质脆
导热性 很差 良好 很差
用途 钻头、刻刀、装饰品 电极、铅笔芯、润滑剂 制备新材料、新配件、
物质的组成结构 ???→←??定反映 物质的性质 ???→←??定反映 物质的用途
二：碳的化学性质
复习提问：请写出氢气还原氧化铜的化学方程式：常温下：
（讲解）在常温下碳的化学性质稳定（阅读书上图 6－6说明碳在常温下的稳定性）
点燃或高温的条件下：
１、可燃性：提问：回忆木炭在氧气中燃烧的实验现象，并写出相关的化学方程式
讲述：木炭充分燃烧时生成二氧化碳（C + O2 点燃 CO2），如氧气不足时，则会生成一氧
化碳（２Ｃ＋Ｏ２点燃２ＣＯ）
小结：碳和氢气一样，都具有可燃性，但在不同的条件下，其生成的产物不同
2：还原性演示实验 6－7（提醒学生注意观察现象）
讲解：现象是黑色固体变红色，并有使澄清的石灰水变浑浊的气体产生
板书：C＋CuO高温 Cu+CO2
讲解：①在该反应中，碳得到氧、被氧化生成二氧化碳，碳是还原剂。氧化铜失去氧、被还原
成铜，是氧化剂 ②单质碳的还原性可用于冶炼金属
焦炭可以把铁从它们的氧化物中还原出来：2C+ Fe3O4 高温 3Fe + 2CO2↑
3：一氧化碳和二氧化碳的相互转化及热量变化（讨论）在燃烧的很旺的煤炉里，添上新煤
后，温度为什么会降低？且会有煤气产生？讲解：① 炽热的碳还能使二氧化碳还原为一氧
化碳 C+CO2点燃 2CO（吸收热量） ②C+O2点燃 CO2
（放出热量）
化学变化放出的热量是一种重要的能源，可以供人取暖，也可以转变其他能量。
“碳”是元素的名称，是所有核电荷数为 6的原子的总称，元素符号为 C。常在书写碳元
素的单质及含有碳元素的化合物名称时使用。如碳元素、碳-60、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳
酸钙、碳氢化合物等。“炭”仅在书写由碳元素组成的无定形碳的名称时使用，如木炭、活性
炭、焦炭、炭黑等。
美国空袭伊拉克使用的“战斧”式巡航导弹不仅可以装填常规弹药，而且已亮相
的黑色弹头似乎威力更大．这一保密弹头选用经过特殊处理的碳丝制成．每根碳丝相
当微小，仅有几千分之一英寸长，因此，可在空中长时间漂浮．它通过爆炸或火药引
爆散布在敌方阵地，破坏敌方防空和发电设备．碳丝可进入电子设备内部，冷却管道
和控制系统的黑匣子．由于碳丝经过流体能量研磨加工制成，且又经过化学清洗，因
此，极大地提高了碳丝的传导性能．碳丝没有粘性，却能附着在一切物体表面．碳丝
弹头对包括停在跑道上的飞机电子设备、发电厂的电网等所有东西都产生破坏作用，它
异乎寻常的导电性能可以使电子设备内部短路，在不杀伤敌方操作人员的情况下使雷
达天线和有关设备的功能消失，使其成为一种潜在的压制敌方防空系统的武器．美国
军方曾对伊拉克使用过一枚装了几卷碳丝的黑色弹头，结果伊拉克的几个发电厂顿时
陷于瘫痪，而这些发电厂是为伊拉克防空系统网络计算机供电的．
木炭由碳原子构成．如果把它投进火中，木炭就会欢快地燃烧起来．不过，由于
碳原子本身不会汽化，因此，它燃烧时不会产生跳动的火苗而只是一片片地发红、炽热，
然后慢慢变成灰烬，即不产生烟，也不会有灰飞起来．这种“温吞水”式的燃烧方式
居然很受人们的欢迎．因此，人们冬季室内取暖曾一直使用木炭，有些地方至今还沿
最早的木炭是人们无意中获得的，后来人们就有意识地用木头来制取这种燃料．
唐代关心民间疾苦的大诗人白居易所写《卖炭翁》开头几句：“卖炭翁，伐薪烧炭南山
中，满面尘灰烟火色，两鬓苍苍十指黑．”就是对当时烧炭者的生动描述．
木炭对人类最大的贡献并不是取暖，而是冶炼金属．这是因为碳以及碳部分氧化
后生成的一氧化碳都具有很好的还原性．据考证，中国人在汉代以前，冶炼金属都用
木炭．木炭还有其他用途，举世闻名的我国古代四大发明之一的大药成分中就有木炭．
二氧化碳制取的研究
目的要求：1．使学生掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法，提高学
生分析和解决实际问题的能力。
2：学会实验仪器的选择。
重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置和操作方法
难点：从实验室制取气体的设计思路出发，研讨实验室制取二氧化碳气体的方法。
课题分析及教学建议
本课题主要研究实验室中如何制取二氧化碳。教材首先给出了实验室中制取
二氧化碳的化学反应原理，然后采用活动与探究的方式来研究实验室中制取二氧
化碳的装置，这是本课题的教学重点和难点。教材首先给出了确定气体发生装置和
收集装置的因素，然后让学生从反应物的状态、反应条件、气体密度与空气的大小
比较和是否与水反应等方面来比较实验室中制取二氧化碳和氧气的异同。在此基础
上，给出了一些仪器，由学生自己来组装制取二氧化碳的装置。最后，教材给出了
制取二氧化碳的一种装置，并在“学完本课题你应该知道”中总结了实验室中制
取气体的思路和方法。
教学建议如下：
1．教材中给出了实验室中制取二氧化碳的化学反应原理，教学时可以采用
探究的方式。例如，通过稀盐酸和大理石反应、稀硫酸和大理石反应、稀盐酸和碳酸
钠反应的对比实验来探究实验室中制取二氧化碳的理想药品。
2．可将第二单元中介绍的两种制取氧气的方法与制取二氧化碳的方法进行
对比，以增强可讨论性。
3．探究实验室中制取二氧化碳的装置时要体现开放性。教学时，可以将学生
分成几组，每组学生通过讨论(甚至辩论)、合作来组装一套制取二氧化碳的装置(可
以不局限在教材中所列的仪器上)，然后在教师指导下，组与组之间互相讨论装置
的优缺点。
4．教材中给出了一种制取二氧化碳的装置，教学时切不可将它作为唯一的、
标准的装置，要鼓励学生创新。下图列出了其他几种制取二氧化碳的装置。
【要点 1】实验室制取气体的要点
1．发生装置的选择依据：反应物的状态及反应条件．
①如果反应物的状态是固体，反应条件需耍加热，采用右图装置．
②如果反应物的状态是固体和液体，反应条件不需要加
热，采用右图装置．
2．收集装置的选择依据：气体的水溶性、气体的密度．
①排水集气法：适用于难溶于水或不易溶于水且
不与水发生化学反应的气体．此法收集的气体较为纯
净；当有气泡从水槽中冒出时，表明气体收集已满．
方法如左图所示．
②向上排空气集气法：适用于相同状况下，密度
比空气大且不与空气中成分反应的气体．操作时应注意将导管口伸
到接近集气瓶瓶底处，便于将集气瓶内的空气排尽．同时，应在集
气瓶的瓶口处盖上玻璃片，以便稳定气流．此法收集的气体较为干
燥，但纯度较差；需要验满．方法如右图所示．
③向下排空气集气法：适用于相同状况下，密度比空气小且不
与空气中成分反应的气体．操作时应注意将导管口伸到接近集气瓶瓶
底处，便于将集气瓶内的空气排尽．此法收集的气体较为干燥，但纯
度较差；需要验满．方法如右图所示．
【要点 2】实验室制取二氧化碳
1．常用药品：大理石(或石灰石)跟稀盐酸
思考：这里使用的药品为什么不是碳和氧气？
碳和氧气反应的结果比较复杂．如果氧气充足，那么最后制得的气体中混有
杂质氧气；如果氧气不足，那么最后制得的气体中混有一氧化碳．
2．反应原理：
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2CO3
碳酸不稳定，易分解生成二氧化碳和水
H2CO3＝H2O＋CO2↑
总的反应式是 CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
注意：1．使用的大理石或石灰石均为块状，反应速率适中．
2．不能使用浓盐酸或稀硫酸来代替稀盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，使制
得的 CO2气体中混有较多的氯化氢气体；稀硫酸与大理石反应生成微溶物覆盖在
反应物表面，阻止反应进行．
3．发生装置
发生装置要根据反应物的状态和反应条件来确定．由于反应物是块状的大理
石或石灰石与稀盐酸反应，且反应不需要加热，生成的 CO2难溶
于酸，因此 CO2的发生装置为右图．参看课本图 6－10．
思考：长颈漏斗为什么要插入液面下？
起液封作用，防止生成的气体从长颈漏斗跑掉．
4．收集装置
收集装置要根据 CO2的性质来确定．因为 CO2能溶于水，且密度比
空气密度大，因此一般只用向上排空气法来收集(如右图)．
思考：为什么插入集气瓶的导气管要接近瓶底？
如果不接近瓶底，瓶内空气不易排出，收集到的 CO2气体不纯．
5．CO2的检验
检验所得到的气体是否为 CO2也需根据 CO2的性质．我们学习过二氧化碳可以使
澄清的石灰水变浑浊，因此可以利用澄清石灰水来检验 CO2(如图)．
化学方程式：
CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2O
具体方法是：将气体通入澄清石灰水中，如果石灰水变浑
浊则通入的气体为 CO2；如果未变浑浊，则不是 CO2．
(6)CO2的验满
CO2的检验和 CO2的验满不是一回事．如果在收集过程中要验证 CO2气体是否集
满了集气瓶，可以用燃着的木条放在集气瓶口，观察燃着木条的燃烧情况．这样做是
利用 CO2不能燃烧、不能支持燃烧的性质(本单元课题 3中学习)．
注意：如果将燃着的木条伸到集气瓶里，就无法证明是否集满了．
补充：CO2的工业制法
工业上，把石灰石放在石灰窑里，经过高温煅烧，就制得生石灰，同时得到
副产品二氧化碳 CaCO CaO CO3 2高温 ＋ ↑ ．
教学过程：
在化学课程改革中倡导科学探究，要和化学学科的特点即实验紧密结合起来。化学实
验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动
的基础和保证。制取气体实验技能是初中化学实验的重点和难点。根据《标准》，H2的制取实
验不要求了，初中的气体制取实验只有O2和 CO2。O2的制取在第二单元中已介绍过，所以
本单元安排课题 2二氧化碳制取的研究，在学生已学过的O2的制取的基础上，探究气体的
制备问题。CO2和H2的制取无论是从反应物的状态，还是从反应条件等都有许多相似之处。
由于H2的制取实验不要求，所以完全让学生探究 CO2的制取是有困难的。因此，教材给出
了实验室中制取二氧化碳的化学反应原理、确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素 、
CO2和O2制取实验及相关性质比较，在此基础上，给出了一些仪器，由学生自己来组装制
取二氧化碳的装置，并利用装置制取二氧化碳。因此，课题 2重在让学生掌握实验室中制取
气体的思路和方法。
思考：写出制取二氧化碳的反应式：C + O2 点燃 CO2
高温 2Cu + CO2↑
2C+ Fe3O4 高温 3Fe + 2CO2↑
问：实验室制取氧气的反应原理是什么？
［生答后总结］实验室制取氧气的原理是利用高锰酸钾在加热条件下得到氧气或用过氧化
氢（用二氧化锰做催化剂）制取氧气。
当用固体反应，需要加热产生气体时，可采用高锰酸钾在加热条件下制取氧气的装置；当
用固体与液体反应，不需加热生成气体时，可采用制取什么样的的装置。
一：实验室制取二氧化碳的反应原理：常用大理石或石灰石和稀盐酸制取。反应原理：碳酸
盐跟酸反应，生成二氧化碳。CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2↑
(1) 石灰石跟稀盐酸反应，现象：块状固体不断溶解，产生大量气泡。(石灰石跟稀硫酸反应，
开始有气体产生，过一会儿气泡逐渐减少，以至反应停止。)
(2)碳酸钠跟稀盐酸反应十分剧烈，迅速产生大量气体。石灰石跟稀盐酸反应比碳酸钠缓
和，也能生成大量气体。用硫酸代替盐酸跟石灰石反应，虽能产生二氧化碳，但是生成
的硫酸钙微溶于水。它会覆盖在块状石灰石表面，阻止碳酸钙跟硫酸接触。而碳酸钠跟
盐酸反应太快，生成的二氧化碳不容易收集。因此，实验室里通常是用石灰石跟稀盐酸
反应来制取二氧化碳的。
二：实验室制取二氧化碳的装置：〔讨论〕
1．怎样确定制取气体的装置？为什么可以用这样的装置制取二氧化碳？
2．为什么只采用向上排空气法收集二氧化碳？
3．装置中的长颈漏斗能否用普通漏斗代替？可用其他仪器代替锥形瓶吗？
　　1．实验室制取气体的装置是根据所需药品的状态，反应条件来确定的。制取二氧化碳
的反应物石灰石（或大理石）是固体，盐酸是液体，反应是在常温下进行的。反应前可以将
固体置于锥形瓶中，液体在制取时从长颈漏斗中注入，液体与固体接触时生成的气体经导
气管导入集气瓶中。
　　2．由于二氧化碳的密度大于空气又能溶解于水，所以用这样的装置来收集二氧化碳。
　　3．为了避免产生的气体从漏斗中逸出，必须使长颈漏斗的管口在液面以下，而普通漏
斗颈太短不合适。锥形瓶在装置中作为容器，可以用其他（如大试管、烧瓶、广口瓶）口径大
小适宜的容器代替
1：制二氧化碳可选用
收集气体可选用
2：长颈漏斗为什么要插入液面？
3：这个装置的气体发生部分可以用来制取氢
气，因为制氢气用的药品状态与制二氧化碳的
相同，反应也不需要加热。但收集方法不同，
因为氢气的密度小于空气，又难溶于水
论〕1．长颈漏斗可否用普通漏斗代替？
2．锥形瓶可否用别的仪器代替？
3．能否用浓盐酸或稀硫酸代替稀盐酸来制取
二氧化碳？为什么？4．根据二氧化碳的性质，可以采用什么方法收集二氧化碳？5．如何
检验二氧化碳是否收满？
(讲解 )练 1．不能用普通漏斗代替长颈漏斗，因为普通漏斗颈太短，产生的二氧化碳气体
会从漏斗处逸出。长颈漏斗下端管口必须在液面以下才能达到密封的效果。
　　2．锥形瓶可以用大试管、广口瓶等玻璃仪器代替。
　　3．浓盐酸具有较强的挥发性，使得收集到的二氧化碳气体中含有氯化氢而不纯。稀硫
酸和碳酸钙反应，发生如下反应：CaCO3＋H2SO4＝CaSO4＋H2O＋CO2↑
　　　　4．因为气体的收集方法主要取决于气体的密度及其在水中的溶解性。二氧化碳可
溶于水并生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空气重，故可采用向上排气法收集。
　　5．根据二氧化碳不能燃烧，不支持燃烧的性质，可以将燃着的木条放在集气瓶口，如
火焰熄灭，则二氧化碳已收满。
实验室制取氧气、二氧化碳比较
氧气 二氧化碳
2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2H2O2 ?ss>>
1/4 ?? 2H2O +O2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
制取氧气（用高锰酸钾在加热）可用A，用过氧化氢制取可用 B，制 CO2用 C
向上排空气法、排水法 向上排空气法
用带火星木条伸入集气瓶中，若木条
复燃该气体是氧气
将气体通入澄清石灰水中，若石灰水
变浑浊说明该气体是 CO2
二氧化碳和一氧化碳
教学目标：1．通过实验分析，了解二氧化碳的物理性质，掌握二氧化碳的化学性质，
根据它的性质解释一些日常生活的问题。
2：掌握一氧化碳的可燃性和还原性，并了解它的用途。
3：初步培养学生对实验装置的评价、选择和设计能力。
4：比较一氧化碳、氢气和二氧化碳性质的异同点，引导学生掌握正确的学习方法和思维方
重点：1：二氧化碳的化学性质。
2：一氧化碳的可燃性和还原性
难点：1：二氧化碳与水和石灰水反应的原理。2：一氧化碳的可燃性和还原性
课题分析及教学建议
本课题主要介绍了二氧化碳和一氧化碳的性质。在介绍二氧化碳时，首先让学生利
用课题 2中讨论确定的装置来制取一瓶二氧化碳，并利用收集到的二氧化碳去探究它
的性质：不支持燃烧和与水发生反应。同时联系学生已有的知识，介绍了二氧化碳使澄
清石灰水变浑浊的原因。其中二氧化碳与水、石灰水的反应是本课题教学难点。关于一氧
化碳，教材主要介绍了它的可燃性、毒性和还原性。
本课题注意紧密联系学生的生活实际。例如，教材介绍了干冰用于人工降雨的奥秘，
以讨论的形式提出“煤气厂为什么常在家用煤气(含有一氧化碳)中掺入微量具有难闻气
味的气体？如发生煤气泄漏应当怎么办？”等一些实际问题。另外，本课题还注意培养
学生关注社会和人类生存环境的情感，教材中的“调查与研究”要求学生通过收集有
关资料，进一步加强对温室效应的认识，充分认识学习化学的重要价值。
教学建议如下：
1．如果【实验 6－3】中制取的二氧化碳的量不足以供【实验 6－4】、【实验 6－5】用，
可以多制几次。
2．关于温室效应的教学，可以采取以下方式：课前——教师布置教材中的“调查
与研究”；课上——同学之间互相交流、讨论；课后——同学设计制作黑板报、宣传栏
等，或撰写关于温室效应的小论文(如《二氧化碳的功与过》等)。
3．一氧化碳的毒性是紧密联系生活实际的内容，可以在教学中讨论的基础上作以
(1)煤气中毒的生理过程是怎样的？
(2)在什么条件下容易发生煤气中毒？
(3)有人用煤火取暖，又担心煤气中毒，临睡前在煤炉上和地上放两大盆冷水，这
样做能预防煤气中毒吗？
(4)用煤火取暖时，怎样预防煤气中毒？
4．教学过程中要注意贯穿性质决定用途的观点。例如，干冰升华吸热，因此可用
于人工降雨；一氧化碳具有还原性，因此可用于冶金工业，等等。
5．本课题实验较多，教学过程中要注意发挥实验的功能，引导学生自己通过实验
得出结论。但要注意：一氧化碳性质的实验应由教师演示，并且在通风橱中进行，以免
发生危险。
6．本课题中的家庭小实验是根据实验现象推测鸡蛋壳里可能含有什么物质，这个
实验带有探究性。另外，也可以用水壶中的水垢代替鸡蛋壳进行实验。
实验说明和建议
1．实验【6－4】
二氧化碳熄灭蜡烛火焰的实验，倾倒二氧化碳时，集气瓶口的玻璃片不要拿掉，
只需露出瓶口的三分之一左右，并缓慢倾倒，使二氧化碳气流沿漏斗内壁流下，先聚
集在底部，然后逐渐上升，把杯内空气自下而上排出，蜡烛自下而上依次熄灭，能取
得满意的实验效果。
2．实验【6－5】
二氧化碳使石蕊溶液变红的实验，可以在三支试管中加入等量的石蕊溶液，在第
一支试管中加入几滴醋酸，在第二支试管中通入二氧化碳，第三支试管的石蕊溶液留
作对比。观察实验现象并讨论，可以得出以下结论：
(1)石蕊是一种植物的色素，它遇酸变成红色。
(2)二氧化碳通入水中，可以跟水发生化合反应，生成碳酸。
接着，再把盛有醋酸和碳酸的试管加热，观察石蕊溶液颜色有无变化，通过讨论
和分析，可以得出碳酸受热时的不稳定性。
3．实验【6－6】
一氧化碳的燃烧实验，不容易观察到一氧化碳燃烧产生的淡蓝色火焰。建议用排水
集气法收集一瓶一氧化碳，用火柴点燃，可以看到清楚的淡蓝色火焰。燃烧完毕时用玻
璃片盖好，倒入澄清的石灰水后进行振荡，可见石灰水由澄清变浑浊。
4．实验【6－7】
制备鸡血的稀释液时，可首先向烧杯中加入 100mL4％的柠檬酸钠溶液，作为血液
的抗凝剂。然后倒入新鲜鸡血，搅动，使鸡血与抗凝剂充分混合，即得到暗红色的全血
(指加入抗凝剂的血液)。将全血和蒸馏水以 1∶30的比例稀释，即可进行实验。实验时，
可以向两支试管中各加入 5 mL鸡血稀释液，其中一支试管内的血液作对比用，向另一
支试管中通入一氧化碳气体，可以看到血液与一氧化碳接触后变成鲜红色(樱桃红)。本
实验不宜直接使用全血，将全血和蒸馏水以 1∶30的比例稀释，实验效果最好。另外，
必须连续不断地通入一氧化碳气体，这是实验成败的关键。
5．实验【6－8】
一氧化碳还原氧化铜的实验需用的一氧化碳量较大，最好预先制得并收集在储气
瓶里或塑料袋内，储气瓶如下图 1所示。一氧化碳还原氧化铜的简易装置如下图 2所示。
实验时，最好先将一氧化碳通过澄清的石灰水，然后通入玻璃管。这样做不但可以
说明一氧化碳与氢氧化钙不反应，而且对一氧化碳使氧化铜还原生成铜和二氧化碳这
点来说具有更强的说服力。
先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度，防止加热时引起空气和
一氧化碳混合气的爆炸。酒精灯应是后点先熄，再通一会儿一氧化碳直到试管冷却。
实验后的尾气可以用排水集气法收集在集气瓶中。实验结束后，把集气瓶直立，用
火点燃时，可以看到淡蓝色的火焰。
6.一氧化碳的制法
实验室里制取一氧化碳通常用甲酸(蚁酸)脱水的方法。取 250 mL烧瓶一个，配双孔
塞，附分液漏斗和短弯导管各一个。在烧瓶里盛浓硫酸 40 mL～50 mL，在分液漏斗中
盛甲酸 5 mL～10 mL。然后加热硫酸至 80℃～90℃，逐滴滴入甲酸，就有一氧化碳产生。
反应如下：
HCOOH H2O＋CO↑
反应完毕，烧瓶中剩余的稍稀释了的硫酸应该回收。没有甲酸也可以用草酸代替。
草酸被浓硫酸脱水，放出二氧化碳和一氧化碳，混合气体经过烧碱溶液以除去二氧化
碳，剩下的气体就是一氧化碳。
H2C2O4 H2O＋CO2↑＋CO↑
将制得的一氧化碳经过验纯后，收集在如图 6－10所示的储气瓶里，或充入扎有
导管及弹簧夹的塑料袋内。
【要点 1】
1．二氧化碳的物理性质
在通常情况下，二氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气的密度大，可以溶
于水．在加压降温条件下，二氧化碳可以变成固体——“干冰”．
讨论：收集一集气瓶的 CO2，然后按右图的方法操作，
最后的结果会怎样？
左边纸筒上升，右边的纸筒下降，因为 CO2的密度比
空气的密度大．
2．二氧化碳的化学性质
(1)二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧．
讨论：通过观察课本实验 6－4(如右图)，看到什么现象？说明
了什么问题？
现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭．
通过分析课本实验 6－4的现象，可以说明二氧化碳两点性质：
①二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧；②二氧化碳的密度比空气的密度大．
补充：二氧化碳还有另外一个性质，不能供给呼吸，当二氧化碳在空气中的含量
达到一定量时，会使人窒息死亡，但是二氧化碳是无毒的．
思考：根据二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧的性质，能否利用二氧化碳来灭火？
能(详见第七单元课题 1)．
(2)二氧化碳跟水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红．
H2O＋CO2＝H2CO3
碳酸很不稳定，易分解成二氧化碳和水．
H2CO3＝H2O＋CO2↑
注意：这里使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳，而是二氧化碳与水反应后生成
的碳酸，我们不能说成“二氧化碳使紫色石蕊试液变红”，相关内容将在后面学习，
盐酸、稀硫酸等也能使紫色石蕊试液变红．
(3)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
我们可以利用此反应来鉴定 CO2气体
思考：实验室久置的石灰水瓶内壁，会有一层白色物质，白色物质是什么？它是
怎样形成的？
白色物质是 CaCO3，因为石灰水与空气接触，吸收其中的 CO2发生如下反应：
Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
因此，我们做完实验后，不能将盛石灰水的试剂瓶敞口放置；否则，石灰水会与
二氧化碳反应而变质．
讨论：石灰浆(主要成分是 Ca(OH)2)抹墙一段时间后会变硬变白，为什么？要使白
灰浆抹的墙迅速变硬，通常在室内生一盆炭火，为什么墙壁反而会“冒汗”呢？
石灰浆的主要成分是 Ca(OH)2，可以与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸
钙是白色固体物质并且较坚硬．
Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
炭火燃烧时生成大量二氧化碳，可以促进反应迅速进行，但同时又生成大量的水，
所以看起来“冒汗”．
3．二氧化碳对生活和环境的影响
二氧化碳可以促进绿色植物的光合作用，放出氧气．但是二氧化碳的含量较大时，
会产生“温室效应”，使全球变暖，全球变暖将可能导致两极的冰川融化，使海平面
升高，淹没部分沿海城市；使土地沙漠化，农业减产等．
补充：二氧化碳主要来自含碳燃料的燃烧．
思考：为了防止“温室效应”的增强，应该采取哪些措施？
减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多地利用太阳能、核能、风能、地热、氢能
源等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等．
4．二氧化碳的用途
b．化工产品的原料
c．作致冷剂(干冰)
d．人工降雨
e．温室气体
【要点 2】一氧化碳
1．一氧化碳的物理性质
在通常状况下，一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气的密度小，难溶于
水(1体积只能溶解 0.02体积)．
讨论：有人说在煤炉上放一壶水就能防止一氧化碳中毒，你以为这种说法对吗？
这种说法不正确．因为一氧化碳难溶于水，也不与水发生化学反应．
2．一氧化碳和二氧化碳物理性质的比较
味 水溶性 密度
CO2 无色 气体 无味 1体积水中溶解约 1体积 1.977g/L
CO 无色 气体 无味 1体积水中溶解约 0.02体积 1.25g/L
3．一氧化碳的化学性质
2CO O 2CO2 2＋ 点燃
燃烧时火焰呈蓝色．
注意：一氧化碳与氢气一样，在与空气(氧气)混合时，遇明火可能发生爆炸，点燃
前必须检验它的纯度(检验方法同氢气的检验方法)．
一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成
生物体内缺氧致死．
注意：一氧化碳有剧毒！
思考：煤气厂为什么常在家用煤气(主要成分是一氧化碳)中掺入微量具有难闻气味
的气体？如发生煤气泄漏，应该怎么办？
因为一氧化碳是无色无味的气体，而一氧化碳有剧毒，所以有必要加入微量具有
难闻气味的气体来提醒人们煤气泄漏．如果发生煤气泄漏，应该立即开窗通风并关闭
煤气阀门．此时千万不能开灯检查泄漏源，因为开灯时会产生电火花引爆煤气．如有
人中毒，应立即送医院抢救．
CO CuO Cu CO2＋ ＋Δ
注意：做实验时，要注意尾气中一氧化碳的处理和综合利用，不能直接排入空气．
思考：应该怎样处理尾气中的一氧化碳，防止对空气的污染？
可以用气球收集或直接点燃尾气，使其燃烧．
说明：一氧化碳对大气的污染一半以上来自汽车排放的废气，其余主要来自煤等
燃料的燃烧和石油炼制、钢铁冶炼等，森林火灾、海洋和陆地生物的腐烂过程也会产生
一氧化碳．
教学过程：
碳的化合物种类繁多，尤其是有机化合物在国民经济的发展中起着非常重要的作用。而
碳的氧化物（CO和 CO2）不仅与学生的日常生活密切相关，同时也是初中化学元素化合物
知识中非常重要的一部分：碳和碳的氧化物是以后学生学习许多化学反应的基础，初中化
学的许多反应都与碳和碳的氧化物有关。因此，本单元课题 3介绍 CO2和 CO的性质和用途，
为学生后续阶段化学的学习打下坚实的基础。
一：二氧化碳：
二氧化碳只占空气总体积的 0．3%，假如从空气中除去这些二氧化碳，自然界的生命活动
还能进行下去吗？人和其他动物呼吸作用呼出的是什么气体？植物进行光合作用消耗的又
是什么气体？若没有这种气体，自然界的生命活动还能进行下去吗？
几个关于二氧化碳性质的实验：
实验 现象 原因或反应式
烧杯底下的蜡烛先熄灭 CO2的密度比空气大。不能燃烧，
也不支持燃烧。
CO2 溶解性实验
塑料瓶子会变形 CO2能溶于水，压强减少
CO2与水反应实验
紫色石蕊的花会变红，加热后又变
H2O + CO2= H2CO3
H2CO3 == H2O + CO2↑
二氧化碳与水的反应比较抽象，是课题 3教学难点之一。旧教材中的实验，学生往往认
为是二氧化碳使石蕊变成红色。
为突破这个教学难点，这个实验设计为五步：(Ⅰ) 向干燥的紫色石蕊小花（纸花）喷
稀醋酸；(Ⅱ) 向干燥的紫色石蕊小花喷水；(Ⅲ) 直接把干燥的紫色石蕊小花放入二氧化碳
中；(Ⅳ) 将干燥的紫色石蕊小花喷水后放入二氧化碳中；(Ⅴ) 将(Ⅳ)中的小花取出后小心加
热。(Ⅰ) 、(Ⅱ)、(Ⅲ)是独立的，是为（Ⅳ)作铺垫的，目的是使学生认识到是二氧化碳与水反
应生成的碳酸使紫色石蕊变成红色，(Ⅴ) 是说明碳酸的不稳定性。通过观察实验现象，可以
得出以下结论：
(1) 石蕊是一种色素，遇酸变成红色。
(2) 水不能使紫色石蕊变成红色，二氧化碳也不能使紫色石蕊变成红色。
(3) 二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变成红色。
(4) 碳酸不稳定，容易分解成二氧化碳和水。
该实验除教材中的设计以外，还可作如下改进：
(Ⅰ) 把干燥的紫色石蕊小花放入二氧化碳中；(Ⅱ) 将(Ⅰ)中的小花喷水，观察，然后将其放
入二氧化碳中；(Ⅲ) 向干燥的紫色石蕊小花（纸花）喷稀醋酸； (Ⅳ) 将(II)中的小花取出后
小心加热。
二氧化碳的化学性质：
1：一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧不供给呼吸。
2：二氧化碳跟水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变
CO2+H2O=H2CO3（紫变红）
碳酸不稳定，很容易分解成水和二氧化碳，所以红色石蕊
试液又变成紫色， H2CO3==H2O+CO2↑ （红变紫）
3：二氧化碳跟石灰水反
应：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓＋H 2O （清变浊）
二氧化碳的用途：二氧化碳不支持燃烧，不能燃烧，且比空气重，可用它来灭火。(简介
灭火器原理)，干冰升华时吸收大量热，可用它做致冷剂或用于人工降雨。工业制纯碱和尿
素，植物光合作用。绿色植物吸收太阳能，同化二氧化碳和水，合成有机物质并释放出氧的
过程，叫做光合作用。总反应式可表示为：
6(CH2O)→C6H12O6（葡萄糖）由葡萄
糖出发，还能进一步合成脂肪、氨基酸及
蛋白质等。光合作用是地球上利用太阳能
最重要的过程，也是规模最大的由二氧化碳和水等无机物制造碳水化合物、蛋白质、脂肪等
有机物的过程。光合作用包括光反应（光所诱发的化学反应）和暗反应（若干酶所催化的化
学反应）两大部分。根据现有资料，认为光合作用大致按下列四个过程进行：
一般条件下，二氧化碳不支持燃烧且比空气重，将二氧化碳覆盖在燃着的物体表面，
可使物体跟空气隔绝而停止燃烧，因此二氧化碳可用灭火，是常用的灭火剂。在化学工业上，
二氧化碳是一种重要的原料，大量用于生产纯碱 (Na2CO3)、小苏打 (NaHCO3)、尿素
[CO(NH2)2]、碳酸氢铵(NH4HCO3)、颜料铅白[Pb(OH)2·2PbCO3]等。在轻工业上，生产碳酸饮
料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。在现代化仓库里常充入二氧化碳，防止粮食虫蛀和蔬菜腐
烂，延长保存期。固态的二氧化碳即“干冰”，主要用作致冷剂，用飞机在高空喷撒“干冰”，
可以使空气中水蒸气冷凝，形成人工降雨；在实验室里，“干冰”与乙醚等易挥发液体混合，
可以提供－77℃C左右的低温浴。“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。在农业上，温室里直接
施用二氧化碳作肥料，利用植物根部吸收二氧化碳，可以增进植物的光合作用。促进农作物
生长，增加产量。在自然界，二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸
贮藏粮食、水果、蔬菜。用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用，可
有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长，避免变质和有害健康的过氧化物产生，并能保鲜
和维持食品原有的风味和营养成分。二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染。用二氧
化碳通入大米仓库 24h，能使 99％的虫子死亡。
作为萃取剂。国外普遍利用二氧化碳进行食品、饮料。油料、香料、药物等加工萃取。
用二氧化碳与氢气做原料，可生产甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。
作为油田注入剂。可有效地驱油和提高石油的采油率。
注入地下难于开采的煤层，使煤层气化，获得化工所需的合成气体和居间物。
保护电弧焊接，既可避免金属表而氧化，又可使焊接速度提高大约 9倍。
有的科学家认为，大气中二氧化碳加倍，将使粮食平均增产超过 30％，棉花增长 80％
以上，小麦和水稻一类作物增产 36％。
在烹饪中用发酵粉或苏打的日的是为付了产生微小的二氧化碳气泡。这些气泡使面包、
糕点或发面膨胀，吃起来松软适口。在制造面包时使用酵母，其作用与此相同，只是时间长
些而已。发酵粉（或碳酸氢钠）与一种酸（如从酸牛奶产生的乳酸）作用而产生二氧化碳。
市售“发酵粉”中常含有固态酸，在潮湿时，它与碳酸氢钠发生作用，也产生二氧化碳。
温室效应的危害性后果是：1．冰川融化和海平面上升。事实上，冰川融化已经开
始，发展下去，海面将升高，一些沿海城市将被海水淹没；2．频繁、严重的旱灾；3．更多
更利害的尘暴；4．更频繁更厉害的飓风；5．更频繁更严重的森林火灾；6．野生动物濒临
另一些科学家认为，大气中存在着与温室效应相反的过程：固体和液体的气体分散胶
体能散射各种波长的太阳光，因此而减少了达到地表的太阳能。其净效应是使低层大气冷却。
计算表明，气体分散胶体增加 25％，就能抵消二氧化碳浓度增加 100％。支持这种观点的事
实是，在 1967年前后，地面温度降低了 0．2℃。在此之前，1953年阿拉斯加地区的斯布尔
山发生火山爆发，1956年堪察加地区的贝茹姆那亚山发生火山爆发。这两次巨大的火山爆
发将大量微尘送入空间，使大气浊度大大增加。从而阻挡了部分达到地球的太阳能，使低层
大气冷却。
具有温室效应的气体不只是二氧化碳，还有甲烷、氟里昂等气体。但是目前二氧化碳是
主要的，约占“温室效应”的 70％以上。因此，减少二氧化碳的排放量是解决这一问题的根
本途径。要节约能源，减少煤、石油、天然气的用量，努力开发无污染或少污染的新能源，如
太阳能、风能、氢能等。森林素有“绿色水库”、“环境卫士”之称。它不但可以调节水分、防风固
沙，而且还能吸收大气中的二氧化碳。要积极植树造林，保护好森林、草原等绿色植被。只要
世界各国协同作战，统一行动，完全可以防止二氧化碳的“温室效应”可能给人类带来的巨
1．温室效应试
实验步骤：取两只 250ml的锥形瓶。一只装满制得的二氧化碳气体，另一只内是空气。
用连有温度计的单孔橡皮塞塞住瓶口，把它们彼此靠近地置于实验桌上，锥形瓶底部放置
一块面积大于两个锥形瓶瓶底面积的黑色的木板或纸板。在锥形瓶上方用功率为 100w的反
射灯泡均匀地照射，观察瓶内温度升高的情况。
温度 开始 1分钟 2分钟 3分钟 5分钟
实验结论：
1932年诺贝尔化学奖的得主、美国化学家兼物理学家兰茂尔，一生进行过有益的研究，
但他在科学上实现的最大突破还是人工降雨。在获得诺贝尔奖后，他就和化学家射弗等人共
同进行了人工降雨的研究。在他的研究室里保存着小小的人工云，它就是充斥在电冰箱里的
水蒸气。兰茂尔一边降低冰箱里的温度，一边加入各种尘埃微粒进行降雨实验。1946年 7月
的一天，天气异常炎热，由于实验装置出了故障，装有人工云的电冰箱里的温度一直降不
下来，兰茂尔只好临时用固态二氧化碳（干冰）来降温。当他则把一块干冰放进冰箱里，这
时奇迹出现了：水蒸气立即变成了许多小冰粒，在冰箱里盘旋飞舞，人工云化为了霏霏飘
雪。这一奇特现象使他明白尘埃微粒对降雨并非绝对必要，只要将温度降到零下 40度以下，
水蒸汽就会变成冰而降落下来。兰茂尔高兴地去找射弗，商量怎样把这一想法付诸现实。接
着便出现了振奋人心的一幕：1946年的一天，一架飞机在云海上飞行，兰茂尔和射弗将干
冰撒播在云层里，30分钟后就开始了降雨。第一次真正的人工降雨获得了成功。后来，美国
通用电气公司的本加特又对兰茂尔的人工降雨方法进行了改良，他用碘化银微粒取代干冰，
使人工降雨更加简便易行。兰茂尔在 1957年去世时，终于满意地看到人工降雨已发展成为
一项大规模的事业。人工降雨的发明，标志着气象科学发展到了一个新的水平，但遗憾的是，
它也曾被用于非正义的战争。如 年，美国在侵越战争中出动了 2600架次飞机进
行人工降雨，目的在于截断&胡志明小道&运输线，结果造成山洪暴发，交通堵塞，其破坏
效果超过了常规轰炸。当然，美国政府这种滥用人工降雨的行径受到了世界舆论的谴责。
为了保护臭氧层，人类签订了以减少并逐步停止生产和使用氟氯代烷为目标的《保护
臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际公约
氟氯代烷：氟氯代烷就是人们熟悉的“氟利昂”，氟利昂是英文“Freon”的音译。由
于“Freon”是现今仍保留专利注册的外国商品名，所以“氟利昂”在教材中不宜使用。氟
利昂实际是一类多卤代烃，主要是含氟和氯的烷烃衍生物，其中最常用的是一氟三氯甲烷
（CCl3F，商品名叫氟利昂-11）和二氟二氯甲烷（CCl2F2，商品名叫氟利昂-12）等。因此教
材中把氟利昂改称为学名——氟氯代烷。
需要注意的是，破坏臭氧层是氟氯代烷中的氯，而不是氟。氟氯代烷的化学性质很稳定，
它进入大气后随气流上升，在平流层中受紫外线的照射，发生分解产生氯原子，氯原子可
引发损耗臭氧的反应。
氯原子破坏臭氧层的反应为：Cl+O3=ClO+O2
ClO+O=Cl+O2 总反应为：O+O3=2O2
在反应中，Cl原子并没有消耗，而臭氧分子变成了氧气分子，Cl原子在其中起了催化剂
的作用，每个 Cl原子能参与大量的破坏臭氧分子的反应。因此，即使逸入平流层中的氟氯
代烷不多，但由它们分解出来的 Cl原子可长久地起着破坏臭氧的作用。
二：一氧化碳
【引言】碳元素有+2和+4价，所以碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳两种。前面我们已经学
过二氧化碳的性质和制法，今天开始学习有关一氧化碳的知识。
【板书】一氧化碳
　　师：我们先学习一氧化碳的物理性质。
【板书】1：一氧化碳的物理性质
　　师：同学们一定听说过煤气中毒的事例，煤气中毒实际就是指一氧化碳中毒。它有没有
颜色？有没有气味？能否溶于水？
　　生：没有颜色，但有气味，不清楚是否溶于水。
【展示】盛满一氧化碳气体的集气瓶。（观察气体的颜色和状态。）
生：一氧化碳是无色气体。
【演示】操作：(1)把两支分别盛满一氧化碳和二氧化碳的试管倒置在水槽中，用投影仪演示，
让学生观察水面是否上升。(2)用拇指按住盛一氧化碳的试管口，从水槽中取出试管，松开
手指让一位学生闻气体气味（提示用正确的操作方法闻气味），(3)按(2)同样操作从水槽中
取出另一试管，滴入 2滴～3滴石蕊试液。
【讲述】把两支盛满气体的试管倒置在水槽中。如果气体能溶于水，试管内的气压减小，大气
压会把水压入管内，引起液面上升。如果气体不溶于水，液面不会有变化。你们通过实验得
出什么结论？
　　生甲：一氧化碳不溶于水，无气味。二氧化碳能溶于水。
　　生乙：二氧化碳溶于水后，跟水反应生成碳酸，使石蕊试液变红。
　　师：由此说明，平时闻到的煤气味并不是一氧化碳的气味。下面请大家填写下表。
颜色 气味 状态 溶解性 密 废 （ 与 空 气
（气体的密度跟空气的比较可以通过比较气体的相对分子质量和空气的平均相对分子质量
29得到。）
　　师：根据一氧化碳的物理性质，我们在实验室应怎样收集它呢？
　　生：排水集气法或向下排气法。
　　师：用向下排气法行不行？不行，因为一氧化碳无色，无法知道气体是否集满，而且
一氧化碳有毒，长时间收集会使实验者中毒。
【板书】2：一氧化碳的毒性和对空气的污染
【讲述】之所以引起煤气中毒，是因为一氧化碳被人吸进肺中，跟血液里血红蛋白结合。一氧
化碳跟血红蛋白的结合能力比氧气大 200倍～300倍，造成机体急性缺氧。当一氧化碳在空
气中浓度为 0．02％时，人在 2 h～3h后就会出现头晕恶心的症状；浓度达 0．08％时，2h
即昏迷；浓度再高，将危及生命。
【提问】用化学方程式表示生成 CO的两种途径。在什么情况下容易发生一氧化碳中毒？
生：2C＋O2 2CO， CO2十 C 2CO
学生讨论，教师小结：(1)火炉通风不良，氧气供给不足。(2)当炉火快熄灭或刚加煤时，火
炉里中下层煤炭燃烧产生的二氧化碳向上通过灼热煤炭会产生较多一氧化碳。因此，我们不
宜长时间在密闭房间里使用炭火取暖。
　　师：有人用炉火取暖，为了防止发生煤气中毒，在火炉上放一盆水，这样做行吗？为
　　生：不行，因为一氧化碳难溶于水。
　　师：有人说只要一闻到煤气味就把火炉搬出去，就不会造成煤气中毒这种说法对吗？
　　生：不对，因为一氧化碳没有气味。
【讲述】煤气中毒的预防措施和急救措施。
【板书】3：一氧化碳的化学性质
（1）．可燃性
　　师：用煤炉烧水时，水开时常会溢出来，洒在通红的煤上，会发生什么现象？
会听到“嗞”的声响，同时火苗窜得很高。师：对。这是因为发生下列反应： C
＋H2O CO＋H2，产生的一氧化碳和氢气都能燃烧，发出蓝色火焰。
【板书】2CO+O2 2CO2
师：在实验中看到什么现象？
　　生：一氧化碳能燃烧，发出蓝色火焰，放出大量的热。
　　生：生成气体能使澄清的石灰水变浑浊。
　　师：应该怎样鉴别一氧化碳和氢气？
　　生：把干冷洁净的烧杯分别罩在两种点燃气体的火焰上方，烧杯上有水珠的原气体是
氢气，另一瓶是一氧化碳。
　　生：也可将沾有石灰水的烧杯分别罩在两种点燃气体的火焰上方，烧杯上有白色斑痕
的原气体是一氧化碳，另一瓶是氢气。
　　［评注：认识一氧化碳的可燃性，既能联系生活实际，又能从跟氢气的可燃性和燃烧
产物作比较中学活新知识，使旧知识得到复习、巩固、深化。］
【小结】由此说明，我们可以利用一氧化碳和氢气的可燃性，根据它们燃烧产物不同来鉴别。
那么能不能用这一性质鉴别一氧化碳和二氧化碳？
【板书】（2）．一氧化碳的还原性
【讲述】一氧化碳不仅跟氢气一样，有可燃性，也有还原性。原因是它们都夺取含氧化合物中
的氧，使其还原。【板书】CO＋CuO CO2＋Cu
　师：前面我们已学过氢气和碳还原氧化铜的两套实验装置。这些装置是否适用于一氧化碳
呢？为什么？
用氢气和碳分别还原氧化铜的实验装置图（学生讨论后回答）
　　生：用碳还原氧化铜的装置不行，因为不能把一氧化碳气体先装在试管里跟氧化铜反
应。用氢气还原氧化铜的装置可以。
　　生：用氢气还原氧化铜的装置也不行，因为氢气无毒，一氧化碳有毒，多余氢气可放
出，多余的一氧化碳会使人中毒。
　　师：对。我们要把氢气还原氧化铜装置中盛装氧化铜的试管换成硬质玻管（阅读课本中
的实验图）。师：从图中看到把反应生成的气体通入澄清石灰水，生成白色沉淀，证明生成
了二氧化碳。但是怎样证明一氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊呢？
　　生：在气体进入硬质玻管前先通入澄清石灰水。
　　师：一氧化碳有毒，因此可用气球收集尾气一氧化碳。那么能不能利用燃烧一氧化碳来
除去尾气呢？应在盛有石灰水洗气瓶的导气管口处安置燃着的酒精灯，使一氧化碳变成二
【演示】按改进意见安装好 CO还原 CuO装置。
师：在用氢气还原氧化铜实验中，我
们必须注意“两先两后”，即先通气再
点燃，先熄灯后停气。一氧化碳也应这
样，请叙述理由。
　　生：先通入一氧化碳，赶出试管
内空气，避免一氧化碳跟管内的空气混
合，受热而引起爆炸。停止反应后，先熄灭酒精灯，仍继续通一氧化碳，防止灼热
的铜遇到进入管内空气又生成氧化铜。 【演示】一氧化碳还原
氧化铜的实验 　师：实验中看到哪些现
　生：黑色固体变成红色固体，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
讨论〕(1)此装置和H2、C还原氧化铜有什么不同？(2)反应后生成的红色粉末是什
讲述】物质的性质决定物质的用途。
【板书】四、一氧化碳的用途
　　师：一氧化碳可作气体燃料和用来冶炼金属，请
分别说明利用一氧化碳的哪些化学性质。
　　1．作气体燃料（可燃性）
　　2．冶炼金属（还原性）
　　师：工业上利用一氧化碳的还原性，在
炼铁厂把铁矿石还原成铁。完成一氧化碳跟氧化铁反应的化学方程式
。生：Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
小结】通过本节学习，我们了解一氧化碳的各种性质，它既可能危害人类，又能造福于人民。
我们只有掌握物质的性质，才能合理利用资源，防止污染，保护环境。
一氧化碳 、二氧化碳性质比较：
CO2（有反应的写方程式） CO（有反应的写方程式） 备注
可燃性 验纯
氧化性 CO2 ＋C 高温 2CO 无
毒性 不供呼吸，空气中含量超
10％能使人死亡，无毒
有剧毒、空气中 1％也会死亡
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