初中化学知识点:活性炭和木炭的结构和用途

编辑: 逍遥路 关键词: 初中化学 来源: 高中学习网


定义:
木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少址杂质构成的,均属混合物。没有固定的几何外形,所以称为无定形碳。

无定形碳的物理性质、主要用途及制法



























物理性质用途制法
木炭灰黑色多孔固体 制黑火药。制活性炭,制炭笔,吸附色素 木材隔绝空气加强热
活性炭黑色粉末或颗粒状固体 净化多种气体和液体,制作防毒面具,使溶液脱色 木炭在高温下用水蒸气处理
炭黑黑色粉末状固体 制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的填料 含碳物质不完全燃烧
焦炭浅灰色多孔固体,质地坚硬 作燃料,作冶金工业还原剂 烟煤隔绝空气条件下加强热制得

木炭、活性炭的吸附作用:
木炭、活性炭因具有疏松多孔的结构,表面积很大,所以吸附能力很强,吸附时被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内),这个过程是物理变化。木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。活性炭是木炭经过水蒸气高温处理得到的,它具有很大的表面积,因此活性炭的吸附能力比木炭强。


相关初中化学知识点:S,Fe,C,P等物质在氧气中的燃烧

氧化的化学性质很活泼,很多物质都能与氧气发生化学反应。

部分物质在空气中和氧气中反应的对比:

a)碳和氧气反应
方程式:C + O2CO2
现象:剧烈燃烧,发白光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体

b)硫和氧气反应
方程式:S + O2SO2
现象:发出明亮的蓝紫色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体
注意:实验前应在瓶底放少量水,用来吸收生成的有毒气体。

c)红磷和氧气反应:
方程式:4P + 5O22P2O5
现象:发出耀眼的白光,放热,生成大量白烟
生成的P2O5是固体小颗粒,现象为白烟,不是白雾。

d)铁和氧气的反应:
方程式:3Fe + 2O2Fe3O4
现象:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色物质
注意:集气瓶底放一层细沙或少量水。

e)镁和氧气反应:
方程式:2Mg + O22MgO
现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出热量,生成白色粉末状固体,有白烟。
注意:不能手持镁条,应用坩埚钳夹持。

f)石蜡和氧气反应
文字表达式:石蜡+氧气水+二氧化碳
现象:剧烈燃烧,放出热量,发出白光,如果在火焰上方罩一个干冷烧杯,
烧杯内壁有水珠,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

烟和雾的区别:

a)烟:大量固体小颗粒分散在空气长产生烟。红磷燃烧产生大量白烟,是燃烧生成的固体P2O5分散在空气中形成的
b)雾:大量小液滴分散在气体中产生雾。打开盛浓盐酸的瓶塞,瓶口有白雾,是挥发的HCl气体遇到空气中的水蒸气形成了盐酸小液滴。
a)光:固体物质燃烧使发光。镁条燃烧发出耀眼的强光,木炭在氧气中燃烧产生白光
b)气体物质和容易气化的物质燃烧时产生火焰。蜡烛在氧气中燃烧产生白色的火焰,是石蜡熔化后生成的气体燃烧而产生的。

描述物质在氧气中燃烧的现象的技巧:

可按三个顺序从三个方面进行:
(1)剧烈燃烧,有什么颜色的光,火焰;
(2)放热;
(3)生成物的特性


相关初中化学知识点:木炭还原氧化铁

氧化铁自身具有氧化性,我们可以用碳来还原氧化铁。
灼热的氧化铁可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铁+X(氧化物)。



木炭还原氧化铁实验:

1.原理:3C+2Fe2O34Fe+3CO2
2.装置:

3.现象:①红色粉末变成黑色;②澄清石灰水变浑浊

4.步骤:
①装药品;②固定试管,连接装置;③加热;④撤出导管;⑤熄灭酒精灯

5.注意:
①要先撤导管再扯酒精灯,防止水倒吸。
②要充分加热木炭和氧化铁粉末,除去其中水分。
③研磨混合要充分。
④加热温度要足够,最好使用酒精喷灯或煤气灯


相关初中化学知识点:金刚石、石墨、C60的结构和用途

金刚石:
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。


石墨:
石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。


C60:
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯。(C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的。) C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。

金刚石,石墨,碳60性质及用途比较













































名称金刚石石墨碳60
外观纯净无色透明,正八
面体形状的晶体
深灰色,有金属光泽,不
透明的细鳞片状的固体,
质软,有滑腻感
分子型似足球状,
有金属光泽,其微晶
粉末呈黄色
结构模型
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
熔点很高很高较低
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,医学应用
区别与联系金刚石、石墨,C60,,的物理性质有很大差异,原因是这些单质中碳原子的排列方式不同,但由于它们都是由碳元素组成的单质,故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。



人造金刚石:
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,这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(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。

碳纤维:
碳纤维是一种纤维状碳材料,它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在惰性气氛中,在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大,密度比铝小,比不锈钢还耐腐蚀,比耐热钢还耐高温,又能如铜那样导电,具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料,可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机,不仅轻巧,而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节省大量的燃料。总之,用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等,在化工、机电、造船,特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。


相关初中化学知识点:碳的性质

概述:
碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物??有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

碳的存在形式:
碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。

碳的化学性质:
1.稳定性:在常温下碳的化学性质稳定,点燃或高温的条件下能发生化学反应

2.可燃性:
氧气充足的条件下:C+O2CO2
氧气不充分的条件下:2C+O22CO

3.还原性:
木炭还原氧化铜:C+2CuO2Cu+CO2
焦炭还原氧化铁:3C+2Fe2O34Fe+3CO2
焦炭还原四氧化三铁:2C+Fe3O43Fe+2CO2
木炭与二氧化碳的反应:C+CO2CO

碳”与“炭”的区别:
“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素,而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物,如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。在说明碳元素时,用“碳”表示,如碳单质、二氧化碳、碳酸等;在说明含石墨的无定形碳时,用“炭”表示,如木炭、焦炭等。

碳燃烧生成物的判断:
氧气量充足时,碳充分燃烧:C+O2CO2
氧气量不充足时,碳不充分燃烧:2C+O22CO
mg碳与ng氧气反应:
时,生成物只有CO,且O2有剩余;
时,恰好完全反应生成CO2
时,生成物既有CO2,也有CO;
时,恰好完全反应生成CO;
时,生成物只有CO,且C有剩余。

碳单质及其化合物间的转化:

(1)C+2CuO2Cu+CO2
(2)C+O2CO2
(3)3C+2Fe2O34Fe+3CO2
(4)2C+O22CO
(5)CO2 + H2O===H2CO3
(6)H2CO3==CO2 + H2O
(7)2CO + O22CO2
(8)C+CO22CO
(9)3CO + Fe2O32Fe + 3CO2
(10)CO+ 2CuO2Cu + CO2

(11)Ca(OH)2 + CO2====CaCO3↓+ H2O
(12)CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
(13)CaCO3CaO+CO2
(14)CaO+H2O==Ca(OH)2
(15)C2H5OH+3O22CO2+3H2O
(16)CH4+O2CO2+2H2O

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