2.碳的其他单质

木炭和活性炭都具有___________，木炭可以吸附有颜色的大的粒子，也可以吸附有臭味的气体。活性炭比木炭的吸附性更强，所以一般使用___________作为防毒面具里的滤毒剂。炭黑在常温时非常稳定，故用炭黑墨汁绘的画和书写的字久不变色。

1.三种碳单质的物理性质及用途

5.2　 组成燃料的主要元素--碳

知识梳理

4.学好化学的关键是提出和发现问题，怎样才能发现和提出问题呢？

(1)时刻保持一颗好奇心；

(2)从实际生活中发现问题;

(3)善于观察，从不同的角度看问题;

(4)学会质疑，对现成的结论不能轻信;

(5)对任何事物要认真思考其现象，提出本质的问题。

疑难突破

　　 为什么在“对蜡烛及其燃烧的探究”过程中发现，吹灭蜡烛后很易在熄灭时形成一缕白烟？

剖析：蜡烛是由石蜡和棉线做的烛芯组成的，普通蜡烛的外观为圆柱形、固体、乳白色，特殊用途的蜡烛因加入配料而显各种颜色，形状也因需要做成各种形式。

　　 蜡烛被点燃时，最初燃烧的火焰较小，逐渐变大，火焰分为三层(外焰、内焰、焰心)。焰心主要为蜡烛蒸气，温度最低，内焰石蜡燃烧不充分，温度比焰心高，因有部分碳粒，火焰最明亮，外焰与空气充分接触，燃烧充分，温度最高，因此，当把一根火柴梗迅速平放入火焰中，约1秒钟后取出，火柴梗接触外焰部分首先变黑。该实验对蜡烛的要求是：质量要好，含杂质要少。蜡烛刚熄灭时，烛心会冒出由蜡烛蒸气形成的白烟，点燃这白烟，可以燃烧并再次点燃蜡烛。

问题探究

问题 使用的一些塑料物品，能找到比这些塑料更好的材料吗？小丽同学决定以日常用的水盆为例展开探究。

探究：小丽发动几名同学一起收集了相关的资料

　　 得出结论：制作日常生活使用的水盆，目前没有比塑料更适合的材料了，因为它质轻，价廉，坚固耐用。

　　 了解到了正在研制中的纳米塑料可能制作出性能更好的生活用品。

典题精讲

例 为探究绿色植物光合作用这一变化，某中学化学研究性学习小组的同学纷纷提出了假想，并在老师的指导下，设计了实验进行验证，如图所示，(各装置透明、密闭)，在阳光下放置数天后进行观察。

　　 小明同学认为:植物的光合作用只与二氧化碳有关，并设计了如图A所示的实验方案，其中浓硫酸能吸收水。

　　 小美同学认为:植物的光合作用只与水蒸气有关，并设计了如图B所示的实验方案，其中氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳气体。

　　 小刚同学认为:植物的光合作用与水和二氧化碳都有关，并设计了如图C所示的实验方案。

图1-1

　　 你认为谁的假设最合理呢?_______________。数天后，植物生长最茂盛的是_________。(填序号)

思路解析　 光合作用的实质是绿色植物通过叶绿体，利用光能将二氧化碳和水合成有机物，并放出氧气。光照、叶绿体、二氧化碳、水都是光合作用必不可少的条件，该研究性学习小组的同学在满足光照和叶绿体的前提下，限制某一反应物进行实验探究，设计了符合假设的实验，其中小明同学认为植物光合作用只与二氧化碳有关，因此利用浓硫酸的吸水性，只供给植物二氧化碳，没有供给水分;而小美同学恰好相反，她实验用的植物只供给水而不供给二氧化碳。由于他们的假设不符合植物进行光合作用的条件，因此植物都不能很好生长。小刚同学的方案利用雪碧饮料既能提供二氧化碳，又能供给水分，因此他的方案最合理，当然他种植的植物也就生长得最茂盛了。在探究过程中，如果有多个因素对事物的变化有影响，可以通过控制某些因素不变化，改变其中的一个因素来进行探究，这种探究的方法叫控制变量法。控制变量法是进行探究性实验的一个常用的方法。

答案：小刚　 C

知识导学

　　 化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。化学的概念随着化学这门课的学习会不断加深对它的理解。

　　 化学是一门实用的自然科学，提高了我们的生活质量，促进了人类社会文明的进步。我们衣食住行的各个方面，都离不开化学制品。在生活中使用的物品，绝大多数是通过化学方法制得的合成材料。在环境保护、能源开发利用、功能材料研制、生命过程探索等重大问题上，也都与化学密切相关。学习本节课要充分联想生活中了解到的各种物质，从化学的角度去认识它们，从而认识到化学与社会、科技、生活的关系非常密切，我们每天接触的营养与食物、空气质量、水资源、材料和能源等衣食住行的诸多问题都离不开化学。

　　 提出一个好的问题比回答一个问题更可贵。要善于在生活中发现问题，利用已有的知识来解决这些问题，用科学探究的方法来寻找答案，这样就能日积月累地学习到更多的科学知识。从古至今，每一个有作为的科学家都善于发现问题，提出问题，最后解决问题。化学是一门基础自然科学，在学习的过程中养成良好的学习习惯，对于学好化学是至关重要的。

正确的观察方法：

(1)变化前:装置特点、仪器名称、反应物的物理性质(颜色、气味、状态)和类别。

(2)变化中：操作方法、反应条件、产生现象:是否发光放热，颜色改变，是否有气体或沉淀产生。

(3)变化后：生成物的物理性质，结束实验时的操作方法与程序。

疑难导析

　　 要描述蜡烛的结构，普通蜡烛的形状、状态、颜色等，蜡烛燃烧时的现象主要有哪些。

要说明蜡烛被点燃时，最初燃烧的火焰情况，火焰分为几层，每层火焰的主要成分，形成原因，温度的高低，明亮程度。

　　 可以用一根火柴梗迅速平放入火焰中以观察各火焰层燃烧状况的不同。

　　 还要说明蜡烛刚熄灭时，白烟是如何形成的。

　　 首先要明确“烟”的概念，是固体的小颗粒形成的，因此点燃蜡烛蒸气可以燃烧，并再次点燃蜡烛。

问题导思

　　 收集更多的化学材料的知识，如生活中常见的铁、铜、木材、玻璃、塑料等，同时了解它们的一些性能以及其中包含的化学知识。

　　 从日常的生活出发，提出问题，深刻认识化学对人类社会发展的巨大贡献。结合对常见材料的认识，进行对比分析探究。探究的方法多种多样，对于本问题，适合采用收集资料的方法。对收集的资料进行分析总结，得出结论。同时在探究中解决问题，在探究中学习新的知识，如纳米材料等。

典题导考

绿色通道　 化学实验是进行科学探究的重要途径，实验方案设计是实验探究的重要环节。为保证实验的客观性，设计实验的时候必须明确：①实验目的(想探究的问题是什么)；②实验自变量(需要改变的因素是什么)；③实验因变量(需要观察测量的因素是什么)；④控制变量(需要保持不变因素是什么)。

典题变式　 某研究性学习小组的同学欲利用下图所示的装置探究绿色植物呼吸过程中是否有CO₂气体产生，设计的探究过程如下，请回答其中的有关问题。

图1-2

(1)假设：绿色植物在呼吸过程中有CO₂气体产生。

(2)设计方案：使绿色植物在避光的黑暗处发生呼吸作用，检验呼吸过程中产生的气体。

(3)查阅资料：①绿色植物光合作用过程：二氧化碳+水有机物+氧气②绿色植物呼吸作用过程：有机物+氧气二氧化碳+水+能量

(4)实验：

答案：除去二氧化碳　 验证二氧化碳已经除尽　 不让植物进行光合作用　 石灰水变浑浊　 石灰水变浑浊

3.化学与生活

请从以下方面举例生活中与化学有关的物品和现象：

衣________________________________________；

食________________________________________；

住________________________________________；

行________________________________________；

生命现象__________________________________；

其他______________________________________。

2.学习化学的作用

(1)认识物质性质及变化规律，弄清生活和生产中的一些化学现象，使人们更好地认识和利用自然界中的物质。

(2)研制新的材料，研究新能源，探索生命现象，合理利用资源，防止污染和保护环境，促进农业增产，促进人体健康等。

1.化学是研究物质的__________、__________、__________以及__________的科学。

1.1　 社会生活与化学

知识梳理

3.化合反应

化合反应：由____________________________________的反应。

疑难突破

　　 能与氧气发生反应的很多物质(如H₂、C)，为什么在通常情况下都能与氧气“和平共处”而不发生反应?

剖析：能与氧气反应的物质之所以在通常情况下都能与氧气“和平共处”，只是因为缺乏发生反应所必需的条件，如:“点燃”“加热”等。物质发生的化学变化受到内因和外因两方面因素的影响，内因(能与氧气发生反应)是变化的根本，外因(点燃或加热)是变化的条件，外因通过内因而起作用，二者缺一不可。人们控制化学反应进行的途径之一就是控制反应条件。

问题探究

问题 我们知道氧气能使带火星的木条复燃，那么使带火星的木条复燃是否一定需要纯氧呢?为了弄清这个问题，某化学探究小组进行了探究。

猜想：使带火星的木条复燃不需要纯氧。

探究：①取5个大小相同的集气瓶，分别编号为1、2、3、4、5并分别使瓶内留有占集气瓶容积10%、20%、30%、40%、50%的水(余下为空气)，用玻璃片盖住，并倒扣于装有水的水槽中。

②分别用排水法向上述5个瓶子中通入氧气，小心地把5个瓶内的水排完后，用玻璃片盖住瓶口，取出正立放好。

③分别将带火星的木条伸入5个瓶中，将观察到的现象记录如下：

　　 数据分析和结论：从观察到的现象可知，使带火星的木条复燃所需氧气的最小体积分数介于3号瓶与4号瓶之间。4号瓶中氧气的体积分数约为52.6%，所以使带火星的木条复燃不需要纯氧。

典题精讲

例1下列反应中属于化合反应的有(　　 )，属于氧化反应的有(　　 )，既是化合反应又是氧化反应的有(　　 )，是氧化反应但不是化合反应的有(　　 )

A.镁+氧气氧化镁

B.硫+氧气二氧化硫

C.蜡烛+氧气二氧化碳+水

D.高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气

思路解析　 本题考查反应类型的相关知识。首先明确各反应类型的概念。化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”，物质和氧气的反应则属于氧化反应。一个反应既可以是化合反应也可以是氧化反应，但氧化反应不属于基本反应类型。在学习中，善于把学过的知识进行对比、归纳，有助于记忆和掌握知识。

答案：AB　 ABC　 AB　 C

例2有四个集气瓶，分别盛有氧气、氮气、二氧化碳和空气四种无色气体，试用简单的方法加以鉴别。

思路解析　 气体的鉴别应依据气体性质的不同。常用的鉴别方法是用燃着的木条来试验气体能否燃烧、能否支持燃烧。氧气能支持燃烧，空气中因氧气的浓度不如纯氧中大，可燃物在空气中燃烧不如纯氧中燃烧得剧烈;氮气、二氧化碳均不能支持燃烧，可利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊的特性加以鉴别。

答案：用燃着的木条分别伸入四个集气瓶中，使木条剧烈燃烧的是氧气，燃烧情况与原来相同的是空气，火焰熄灭的是氮气和二氧化碳。再分别向盛有氮气和二氧化碳的集气瓶中倒入澄清的石灰水，振荡，石灰水变浑浊的是二氧化碳，不变的是氮气。

知识导学

　　 验法、对照法、观察法、归纳法等是学习化学的重要方法。

　　 识氧气的物理性质时，注意氧气的三态变化是物理变化，由此说明物质在物理变化过程中也会有颜色的改变，因而有颜色改变的变化不一定是化学变化。这一事例进一步说明化学变化的特征，是否有新物质生成。伴随的现象只能作辅助分析。

　　 做铁、硫、磷等物质在氧气中燃烧的实验时，盛有可燃物的燃烧匙等仪器应自上而下慢慢伸入到集气瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物质燃烧放出的热量使氧气受热膨胀，瓶中大量的氧气扩散到空气中，可燃物将不能持续燃烧。

　　 合氧气的性质可以认识其用途。

　　 合反应可以简单理解为A+BAB的形式。

疑难导析

　　 否能与氧气发生反应要看是否具备反应条件；要知道具备了反应的条件后，还要看氧气的浓度。要清楚物质在空气里燃烧，实际上是物质与空气中的氧气发生的什么过程，是什么原因使得在空气里能燃烧得物质在氧气里燃烧得更旺，在空气里不能燃烧的物质，如铁丝，在氧气里却能燃烧。

问题导思

　　 究能使带火星木条复燃的气体中氧气的浓度时，一定要掌握正确的方法。要清楚向空气中鼓入氧气时，是否很难控制氧气的量，为什么先让集气瓶中充入不同体积分数的水，然后用排水法通入氧气排尽空气，即可达到目的。集气瓶中充入水的体积分数是否是氧气所占的体积分数。

　　 验中发现当氧气的体积分数达到或接近4号瓶中氧气的体积分数时，带火星木条就会复燃，这说明带火星木条复燃所需氧气的最小体积分数在什么范围内。4号瓶中氧气的体积分数是加入的氧气体积与原有空气中氧气体积之和与整体1的百分比，这能得出使带火星木条复燃的氧气体积分数在什么范围内，若需得到更准确的休积分数范围，还要如何做。

　　 根据以上实验探究方案，可以看出实验次数设置越多，即氧气的含量设置的数值在30%-40%之间越多，越能得准确的体积分数范围。

典题导考

绿色通道　 氧化反应与化合反应不是并列的，而是交叉的关系，氧化反应与化合反应是从不同的角度看待反应的，氧化反应是从反应物是否有氧的角度定义，化合反应则是从反应物和生成物种类多少的角度定义的。有的反应不是氧化反应却是化合反应;有的反应是氧化反应却不是化合反应;有的反应既是氧化反应又是化合反应。

典题变式　 下列反应中，不属于化合反应也不属于分解反应，而属于氧化反应的是(　　 )

A.碳酸钙氧化钙+二氧化碳

B.铁+氧气四氧化三铁

C.甲烷+氧气二氧化碳+水

D.碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水

答案：C

绿色通道　 首先回顾一下这些气体的性质，根据他们不同的性质设计方案。设计实验来鉴别物质时，要注意方法正确、语言表述层次清晰、准确。鉴别题一般按照“实验操作步骤--发生的现象--得出的结论”的顺序来描述实验。

典题变式　 现有无标记的四瓶无色气体A、B、C、D，按下表进行实验，试根据所观察到的现象确定它们分别是空气、氮气、二氧化碳和氧气中的哪一种。

答案：A.氧气　 B.氮气　 C.二氧化碳

2.氧气的用途

氧气的主要用途是____________和____________，例如：__________________________。