自然界中的碳

自然界中碳(元素)的循环：

1、大气中二氧化碳产生的主要途径：化石燃料的燃烧、动植物遗骸被生物分解、动植物呼吸。

2、大气中二氧化碳的消耗：二氧化碳溶于水、植物的光合作用。

碳单质与无定形炭

1、碳单质

金刚石、石墨和C₆₀都是碳元素的单质，但由于碳原子的排列方式不同，决定了它们的物理性质存在了很大的差异。

（1）金刚石：立体网状结构，自然界中最硬的物质。

用途：玻璃刀、钻头、饰品。

（2）石墨：正六边形层状结构，深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体，最软的矿物之一，有优良的导电性、润滑性和耐高温性能。

用途：铅笔芯、石墨电极、石墨炸弹、石墨电刷、润滑剂、石墨隔热瓦。

（3）C₆₀：一个分子由六十个碳原子组成的碳单质，其分子结构和足球类似。

用途：超导、催化、材料、医学及生物等领域。

【注意】

• 石墨在一定的条件下，可以转化为金刚石，此变化属于化学变化。
• 金刚石和石墨都是由碳原子构成的，而C₆₀是由分子构成的，每个分子是由60个碳原子构成。

2、无定形炭

无定形炭是由石墨的微小晶粒和杂质形成的。

（1）木炭：具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力，可用于吸附色素和异味。

（2）活性炭：也具有疏松多孔的结构，吸附能力比木炭强，用于净水、防毒面具、制糖工业等。

（3）焦炭：用煤的干馏制得，用于冶金工业(煤的干馏属于化学变化)。

（4）炭黑：常用于制造油墨、油漆、颜料等。

碳跟氧气反应

1、在氧气充足的条件下，碳在氧气充分燃烧，生成二氧化碳，放出热量;

2、在氧气不充足的条件下，碳发生不充分燃烧，生成一氧化碳，放出热量。

完全燃烧(氧气充足),生成CO_2：

$ C+ O_ {2} \stackrel {点燃} {=} CO_ {2} $

不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：

$ CO_ {2} + C \stackrel {高温} {=} 2CO $

二氧化碳

1、二氧化碳与水反应生成碳酸

$ H_ {2}O + CO_ {2} \stackrel {} {=} H_ {2}CO_ {3} $

碳酸的性质：碳酸具有酸性，能使紫色石蕊溶液变红；碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳 和水，方程式：

$ H_ {2}CO_ {3} \stackrel {} {=} H_ {2}O + CO_ {2} $ ↑

2、用澄清石灰水检验二氧化碳

$ Ca(OH)_ {2} + CO {2} \stackrel {} {=} CaCO_ {3}$↓$+ H_ {2}O $

3、二氧化碳对人体健康的影响

二氧化碳气体无毒，但二氧化碳不供给呼吸。在进入久未开启的菜窖、干涸的深井和岩洞底部之前，必须先做灯火实验。

4、温室效应

（1）二氧化碳属于温室气体，CO₂的浓度过高，会造成环境的温度升高。臭氧（O₃），甲烷（CH₄），氟氯化碳(氟利昂)都属于温室气体。

（2）两面性

• 利：有了温室效应，全球平均地表温度才提高到目前适合人类生存的适宜温度。
• 弊：可以导致全球气温升高，两极冰山融化，海平面升高淹没部分土地和城市，导致土地沙漠化，农业减产。

（3）缓冲措施

• 控制使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多地利用风能、太阳能、地热能、核能等清洁能源。
• 促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高生产效率和使用效率。
• 大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林。
• 采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳。

5、二氧化碳的用途

（1）灭火原理：

$ Na_ {2}CO_ {3} + 2HCl \stackrel {} {=} 2NaCl + H_ {2}O+ CO_ {2} $↑

既利用其物理性质（密度比空气大），又利用其化学性质（不能燃烧也不支持燃烧）；

（2）干冰用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）；

（3）做碳酸型饮料（利用二氧化碳能溶于水）；

（4）气体肥料、化工产品的原料光合作用等。

一氧化碳

1、一氧化碳的物理性质

无色无味气体，难溶于水，密度比空气略小。有毒，与血红蛋白结合造成生物缺氧窒息死亡。

2.一氧化碳的化学性质

（1）可燃性

方程式：

$ 2CO + O_ {2} \stackrel {点燃} {=} 2CO_ {2} $

实验现象：一氧化碳燃烧产生蓝色火焰，并放出大量热，将一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，发现澄清石灰水变浑浊。

（2）还原性

还原氧化铜：

$ CO + CuO \stackrel {\Delta} {=} Cu + CO _ {2} $

反应现象描述：黑色粉末变成红色，澄清石灰水变浑浊。

注意事项：CO早来晚走、验纯、酒精灯迟到早退。