我們都知道,木炭放在空氣里,不管放置時(shí)間多長(zhǎng),是不會(huì)有什么變化的.這說(shuō)明,碳在平常溫度下是很不活動(dòng)的不會(huì)和空氣里的氧氣反應(yīng),也不會(huì)和水、酸或堿發(fā)生反應(yīng)。
但是,當(dāng)溫度增高時(shí),碳的化學(xué)性質(zhì)就變得活潑起來(lái),它能和氧氣、氫氣以及其他許多非金屬單質(zhì)和金屬單質(zhì)化合,還能和某些含氧的化合物(例如水、金屬或非金屬的氧化物等)起反應(yīng)。
碳跟氣或非金屬的反應(yīng)碳在高溫時(shí)能夠在純氧或空氣里燃燒,產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w,同時(shí)還放出大量的熱:
C+O2=高溫=CO2
碳在高溫時(shí)還能和多種非金屬化合.例如,把硫磺(元素符號(hào)是S)素氣通過(guò)紅熱的碳時(shí),它們化合生成一種無(wú)色的液體,叫做二硫化碳.反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
C+2S=高溫=CS2
二硫化碳是一種良好的溶劑,它可以溶解許多在水里不溶解的東西,例如白磷、碘(分子式是I2)、硫磺等。
碳的還原反應(yīng) 在高溫下,碳不但能夠和氧化合,而且還能奪取某些含氧化合物里的氧,所以碳是一種還原劑。
例如,把水蒸氣通過(guò)紅熱的碳,水(氫的氧化物)被還原成為單質(zhì)的氫氣,這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
C+H2O(水蒸氣)=高溫=CO↑+H2↑
上面這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)氧化一還原反應(yīng),在這個(gè)反應(yīng)里,碳是還原劑,它把水還原成氫氣;水是氧化劑,它把碳氧化成一氧化碳。
又如,二氧化碳通過(guò)紅熱的碳時(shí),也能發(fā)生氧化一還原反應(yīng):
C+CO2=高溫=2CO
在這個(gè)反應(yīng)里,碳是還原劑,它把二氧化碳還原成一氧化碳;二氧化碳是氧化劑,它把碳氧化成一氧化碳。
碳和氧化銅在高溫時(shí)亦發(fā)生氧化一還原反應(yīng),可以很簡(jiǎn)便地用圖3·3的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
把木炭粉和黑色的氧化銅粉末混和,放在硬質(zhì)試管a里,試管口用一個(gè)附有導(dǎo)氣管的木塞塞緊,把試管橫著固定在鐵架臺(tái)上,導(dǎo)氣管通入試管b里的澄清的石灰水里,用酒精燈加熱試管a里的黑色混和物.不久,就可看到試管a里有赭紅色的金屬銅產(chǎn)生,同時(shí),導(dǎo)氣管有氣泡放出,試管b里原來(lái)澄清的石灰水,很快變成渾濁,這說(shuō)明導(dǎo)氣管放出的氣體是二氧化碳。
這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
C+2CuO=加熱=2Cu+CO2↑
在這個(gè)反應(yīng)里,碳是還原劑,它把氧化銅還原成單質(zhì)的銅;氧化銅是氧化劑,它把碳氧化成二氧化碳。
碳跟氫氣或金屬的反應(yīng) 碳在高溫(1200°C)時(shí)能夠和氫氣直接化合,生成一種可燃性氣體,叫做甲烷.甲烷的分子式是CH是天然氣的主要成分.這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
C+2H2=強(qiáng)熱=CH4
在更高溫度下,碳和某些金屬能化合生成碳化物,例如如,碳和金屬鈣(元素符號(hào)Ca)在電爐里強(qiáng)熱,能夠直接化合生成
碳化鈣(CaC2)①.這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
2C+Ca=強(qiáng)熱=CaC2
碳化鈣平常稱做“電石”,它遇水可以產(chǎn)生一種可燃性氣體,叫做“乙炔”,分子式是C2H2,反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
CaC2(碳化鈣)+2H20=C2H2↑(乙炔)+Ca(OH)2(氫氧化鈣)