铁在空气中燃烧的现象 木炭在氧气中燃烧的现象

一、碳的稳定特质

当提到碳，我们知道其原子核内含有6个质子，而在其最外层电子轨道上有4个电子。正因为这一稳定的电子排布，碳单质在常温下的化学性质表现得相对不活泼。无论是遭受阳光照射，还是与空气、水长时间接触，碳都不易发生化学反应。

二、碳与氧的交互——可燃性

在点燃的条件下，碳能够与氧气（或空气）发生燃烧反应，释放出热量。这种特性使碳成为了可用的燃料。其化学反应方程式如下：

1. 在充足氧气中：C + O2 → CO2（点燃）

2. 在氧气不足时：2C + O2 → 2CO（点燃）

三、碳与某些氧化物的反应——还原性

在高温环境下，碳可以与某些氧化物进行反应，夺取这些氧化物中的氧，从而展现出其还原性。以下是关于碳与氧化铜反应的详细说明：

木炭还原氧化铜的实验

【实验装置与步骤】

1. 检查装置的气密性。通常可以通过封闭一端，向另一端注入空气或水，观察是否漏气来检查。

2. 将烘干的木炭粉末与氧化铜粉末混合均匀后，小心地放入试管中，并固定在铁架台上。导管的另一端应插入装有澄清石灰水的试管中。

3. 先进行预处理，再集中用酒精灯加热。

4. 待实验完成后，待试管冷却，再将试管内的粉末倒在纸上，观察其变化。

【实验现象与结论】

现象：黑色粉末逐渐变为红色固体，同时澄清石灰水变浑浊。

结论：在特定条件下，碳与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。

还应注意以下实验细节与安全事项：

1. 酒精灯加网罩是为了集中火焰，提高加热效率。

2. 停止加热时，先撤出导管，是为了防止倒吸。

3. 冷却后再倒出粉末，是为了防止烫伤和确保实验安全。

4. 试管口略向下倾斜，是为了防止冷凝水倒流回热的试管底部，导致试管破裂。

在工业上，碳还可以与铁的氧化物（如赤铁矿、磁铁矿）反应，用于冶炼铁。碳在高温下还能与水、二氧化碳发生反应，生成水煤气或一氧化碳等气体。

四、氧化还原反应的深入理解

以木炭与氧化铜的反应为例，探讨了氧化反应与还原反应的概念，以及氧化剂与还原剂的区别。在此反应中，木炭的化合价升高，被称为还原剂；而氧化铜的化合价降低，被称为氧化剂。也强调了氧化剂和还原剂在反应中分别展现出的氧化性和还原性。