碳单质、CO 与 CO₂Carbon, CO, and CO₂

同一种元素，不同的面孔

铅笔芯里的石墨又软又滑，戒指上的钻石（金刚石）却是天然存在的最硬的物质。它们都只由碳元素组成。碳的两种氧化物也大不一样：一氧化碳能使人中毒，二氧化碳却被我们每天呼出，还被做成了汽水里的气泡。

第一部分：碳的单质

金刚石、石墨都由碳原子直接构成，物理性质却差别很大，原因是碳原子的排列方式不同。$\ce{C60}$ 分子由 60 个碳原子构成，形似足球，也是一种碳单质。木炭、活性炭疏松多孔，有很强的吸附性，可以吸附色素和异味。

碳的化学性质：

• 常温下化学性质稳定：用墨书写的古代字画，几百年后仍不褪色。
• 可燃性：氧气充足时生成二氧化碳，不充足时生成一氧化碳。

• 还原性：高温下，碳能夺取氧化铜中的氧：黑色粉末逐渐变成红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。

第一部分小检查

第二部分：二氧化碳和一氧化碳

二氧化碳

物理性质：无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。固态二氧化碳叫干冰，升华时吸收大量的热。

化学性质：

• 一般不能燃烧，也不支持燃烧。把二氧化碳倒入放有高低两支燃着的蜡烛的烧杯中，下面的蜡烛先熄灭。
• 与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊石蕊一种酸碱指示剂。紫色石蕊溶液遇到酸性溶液变红，遇到碱性溶液变蓝，遇到中性溶液仍是紫色。1.8.4 节细讲。溶液变红；碳酸不稳定，受热又分解：

• 能使澄清石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的方法：

用途：灭火、干冰作制冷剂和人工降雨、光合作用的原料、气体肥料、制汽水。大气中二氧化碳含量增多，会加剧温室效应。

实验室制取：用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应；二氧化碳能溶于水、密度比空气大，用向上排空气法收集；把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明已经收集满了。

一氧化碳

物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

化学性质：

• 可燃性：燃烧时产生蓝色火焰，放出大量的热，可作燃料。
• 还原性：能把氧化铜还原成铜，可用于冶炼金属。
• 毒性：一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再和氧气结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命。冬天用煤炉取暖时一定要注意通风。

点下面的例子，看看这些反应中的粒子怎样重新组合：

动手：鉴别四瓶气体

下面四个集气瓶中分别装着氧气、二氧化碳、一氧化碳和氮气，顺序是随机的。哪些实验能把它们区分开？

例题 1：鉴别一氧化碳和二氧化碳

有两瓶无色气体，分别是一氧化碳和二氧化碳。写出几种鉴别方法。

例题 2：实验室制二氧化碳，为什么选大理石和稀盐酸？

常见误区

即时小测

小结

• 金刚石最硬，石墨软、能导电；它们性质不同是因为碳原子排列方式不同。碳常温下稳定，有可燃性和还原性。
• 二氧化碳：不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，能溶于水并与水反应生成碳酸，能使澄清石灰水变浑浊（检验方法）；用大理石和稀盐酸制取，向上排空气法收集。
• 一氧化碳：可燃、有还原性、有毒，难溶于水。