专题03 碳和碳的氧化物（考点详解）-备战2021年中考化学考点微专题（解析版）

这是一份专题03 碳和碳的氧化物（考点详解）-备战2021年中考化学考点微专题（解析版），共13页。教案主要包含了碳单质的性质和用途，碳的氧化物的性质和用途，二氧化碳的实验室制取等内容，欢迎下载使用。

一、碳单质的性质和用途（碳的还原性）
二、碳的氧化物的性质和用途（一氧化碳的还原性）
三、二氧化碳的实验室制取
碳单质的性质和用途
本考点主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。考查的知识点有:①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
1、“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
2、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。
3、金刚石、石墨的物理性质和用途
注意：①金刚石是天然存在的最硬的物质。
②无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
③常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
注意：木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。活性炭的吸附性更强。
4、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
5、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
6、碳的化学性质
①单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
②在常温下，碳的化学性质不活泼。
③碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧）
2C+O22CO（不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
④木炭+氧化铜
澄清的石灰水
碳具有还原性：
C+2CuO2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于冶金工业。
7、木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；③ 集中加热；
④ 过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑
反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
【典例精讲】
1．（2020湖南长沙）两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得2020年诺贝尔奖。石墨烯是
由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的说法正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来裁玻璃
B．石墨有金属光泽，有导电性，所以是一种金属
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．金刚石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接构成的
【答案】A
【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，可以做钻头，切割玻璃大理石等，正确；B、石墨有金属光泽，有导电性，但不是金属，选项错误；C、活性炭具有吸附性，但不可以吸附所有物质，选项错误；D、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，但足球烯（C60）是由碳分子构成的，选项错误；故选A。
点评：明确物质的组成与结构决定性质，碳的几种单质组成元素相同，但碳原子排列方式不同，决定了物理性质不同。
2．（2020辽宁本溪）下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是（ ）
A．都能导电B．都是黑色固体
C．硬度都很小D．都由碳元素组成
【答案】D
【解析】A、金刚石不能导电，石墨具有良好的导电性，不符合题意；B、石墨是灰黑色固体，金刚石是无色透明的固体，不符合题意；C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨是自然界中最软的物质之一，不符合题意；D、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，符合题意。故选D。
3．（2020海南省卷）文房四宝“笔墨纸砚”中“墨”的主要成分是（ ）
A．碳B．硅
C．磷D．碘
【答案】A
【解析】古代的墨是由砚台加水研磨而成，而砚台是石墨矿雕刻而成，故主要成分是碳，故选A。
4．（2020内蒙古呼和浩特）石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体（如图），图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯，下列说法不正确的是（ ）
A．石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B．石墨烯的导电性比银强
C．石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D．从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
【答案】D
【解析】A、石墨烯和金刚石都由碳元素组成，故A说法正确；B、由题意可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，所以石墨烯的导电性比银强，故B说法正确；C、由石墨烯的结构可知，石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用，故C说法正确。D、石墨与石墨烯是不同种物质，因此从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化，故说法D不正确。故选D。
5．（2020四川成都）按如图进行实验，下列分析或结论正确的是（ ）
A．导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B．实验结束应立即倒出粉末
C．木炭能使氧化铜还原为铜
D．固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
【答案】C
【解析】A、试管中有空气，导管口刚有气泡冒出的是受热膨胀的空气，不能说明反应开始，不符合题意；B、实验结束应立即倒出粉末，此时产物铜的温度较高，容易和空气中的氧气发生反应，又产生黑色的氧化铜，所以要等固体冷却后才能倒出，不符合题意；C、木炭具有还原性，能夺取氧化铜中的氧元素，使氧化铜失去氧，变成单质铜，符合题意；D、根据质量守恒定律，固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量的总和，反应中可能生成一氧化碳，所以固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳质量，不符合题意。故选C。
[方法指导]
1．由碳元素组成的单质包括金刚石、石墨和↑C等,它们的物理性质差异很大是由于碳原子的排列方式不同。
2．碳单质的物理性质差异很大,但它们的化学性质相似，碳单质常温下化学性质不活泼，都有可燃性和还原性。
3．木炭、活性炭具有吸附性，是因为它们都具有疏松多孔的结构，其中活性炭的吸附能力比木炭的更强。
碳的氧化物的性质和用途
本考点考查的内容包括：①二氧化碳的性质和用途；②一氧化碳的性质和用途；③二氧化碳对环境的影响；④二氧化碳与一氧化碳性质的比较；⑤二氧化碳和一氧化碳的鉴别、除杂等。题型主要包括选择题和填空题。
1、氧化碳和二氧化碳的性质比较
②
①
③
④
⑤
⑥
⑦
2、一氧化碳还原氧化铜的实验：
【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置）。
注：1-稀盐酸 2-大理石 3-碳酸氢钠溶液 4-浓硫酸 5-木炭 6-氧化铜 7-氢氧化钙溶液
【实验操作】
① 先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；
② 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；
③ 实验完毕，先熄灭酒精灯；
④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。
【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
【化学方程式】CO+CuOCu+CO2
【注意事项】
① 检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
② 一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
③ 一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④ 一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化
（2Cu+O22CuO）。
⑤ 因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。
⑥ 7溶液的目的：① 证明反应生成二氧化碳； ② 除去装置内的二氧化碳。
注意：一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥ 下的酒精灯要换成酒精喷灯）
【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。
①水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：C+H2OCO+H2
②在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：
H2+CuOCu+H2O 和 CO+CuOCu+CO2
【典例精讲】
6．（2020黑龙江牡丹江）对比是学习化学的重要方法，下列关于二氧化碳和一氧化碳的比较，完全正确的是（ ）
A．组成：CO2、CO均由碳元素和氧元素组成
B．性质：CO2、CO都有可燃性
C．用途：CO2可用于灭火；CO可用于人工降雨
D．危害：CO2会导致酸雨；CO会引起中毒
【答案】A
【解析】A、一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的，A正确；B、二氧化碳不能燃烧，一氧化碳具有可燃性，B错误；C、二氧化碳的固体干冰升华吸热，可用于人工降雨；一氧化碳可用作气体燃料、冶炼金属的还原剂等，但不能用于人工降雨，C错误；D、二氧化碳会造成“温室效应”，导致酸雨的是二氧化硫，D错误；故选A。
7．（2020年巴中中考）如图所示进行碳的氧化物的性质实验，请回答下列问题。
（1）甲处的实验现象为_________，发生的化学反应方程式为_______。
（2）乙装置的作用是防止液体倒吸，丙装置的作用是_______，发生的化学反应方程式为_______。
【答案】（1）固体由黑色变成红色；CO+CuOCu+CO2；（2）吸收二氧化碳，收集一氧化碳；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
【解析】（1）一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，甲处的实验现象为固体由黑色变成红色， 发生的化学反应方程式为CO+CuOCu+CO2；（2）氢氧化钠和二氧化碳 生成碳酸钠和水，一氧化碳和氢氧化钠溶液不反应，随一氧化碳的增多，液体被压入烧杯内，而一氧化碳收集在丙中，丙装置的作用是吸收二氧化碳，收集一氧化碳，发生的化学反应方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
8．（2020江苏南通）“低碳”生活减少了二氧化碳的排放。下列说法正确的是（ ）
A．实验室用NaCl溶液检验CO2
B．过多排放二氧化碳会造成温室效应
C．燃煤发电比太阳能发电有利于减少二氧化碳的排放
D．CO2通入滴有紫色石蕊试液的蒸馏水中，溶液颜色变蓝
【答案】B
【解析】A、二氧化碳与氯化钠溶液不反应，检验二氧化碳要用澄清的石灰水，选项说法错误；B、过多排放二氧化碳会造成温室效应，选项说法正确；C、燃煤发电过程中会产生大量的二氧化碳，选项说法错误；
D、CO2通入滴有紫色石蕊试液的蒸馏水中，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色的石蕊试液变红，选项说法错误。故选B。
9．（2020山东临沂）下列有关碳和碳的氧化物的说法正确的是（ ）
A．干冰可用于人工降雨
B．金刚石和石墨都可用作电极
C．在常温下，碳的化学性质活泼
D．CO和CO2都具有还原性
【答案】A
【解析】A、干冰升华吸热，可用于人工降雨，说法正确；B、石墨可用作电极，但金刚石不能用作电极，说法错误；C、在常温下，碳的化学性质稳定，说法错误；D、CO具有还原性，而CO2没有还原性，说法错误；故选A。
[方法指导]
1．CO与CO2的鉴别
2．除杂
二氧化碳的实验室制取

本考点常在实验探究题中出现。主要的命题点有：①实验原理方程式的书写；②发生装置、收集装置的选择；③二氧化碳的检验与验满；④二氧化碳的性质验证等。
1．实验室制取二氧化碳
原料：大理石或石灰石、稀盐酸。
①不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。
②不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。
③不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。
反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置：
同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）
收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）
检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。
验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，则二氧化碳已经收集满了。
检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。
净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。
2．氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑
【典例精讲】
10．（2020山东淄博）如图是实验室常用的部分实验装置，请回答下列问题。
（1）用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式是_____。若用装置D收集二氧化碳，气体应从_____（填“m”或“n”）端进入。若用装置C作发生装置，利用弹簧夹使反应停止后，液面应位于_____（填“1”、“2”或“3”）处。
（2）用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取氧气，应选择的发生装置是_____（填字母序号），写出反应的化学方程式：_____。若用高锰酸钾制取氧气，应选择的发生装置是_____（填字母序号）。用装置E收集氧气，当观察到_____时，证明氧气收集已满。小红同学用此方法收集了一瓶氧气，测得氧气的纯度偏低，原因可能是_____（填字母序号）。
a．收集气体前，集气瓶中没有注满水b．导管口开始有气泡冒出，立刻收集
c．收集气体后，集气瓶中仍有少量水d．收集气体后，集气瓶正放在桌面上
【答案】2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑ m 3 B 2H2O2H2O+O2↑ A 集气瓶口出现大气泡 ab
【解析】（1）大理石主要成分碳酸钙，盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，书写化学方程式注意配平及气体符号，所以化学方程式为2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑；二氧化碳密度比空气大，先在底部聚集，应从m进气；反应停止后固液应该不接触，所以液面位于3处；（2）反应物为固液混合物，二氧化锰为粉末，所以选择B为发生装置；过氧化氢在二氧化锰催化作用下反应生成水和氧气，书写化学方程式注意配平及气体符号，所以化学方程式为；反应物为固体且需要加热，所以选择A为发生装置；排水法收集气体时，瓶口出现大气泡，说明气体集满逸出，形成了气泡；a、集气瓶内未装满水，则内部混有空气，收集完毕后造成氧气纯度偏低，a符合题意；b、导管口刚出现的气泡为内部受热膨胀逸出的空气，不能收集，若直接收集则进入氧气，造成氧气纯度偏低，b符合题意；c、收集气体后，仍存有水，说明未集满，但是收集的氧气都是纯氧，不会造成纯度降低，c不符合题意；d、氧气密度比空气大，在底部聚集，所以正放于桌面，不会引起纯度变化，d不符合题意。故填为：2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑；m；3；B；；A；集气瓶口出现大气泡；ab。
11．（2020贵州毕节）实验室利用如图所示装置制取CO2并进行相关实验。回答下列问题：
（1）A中反应的化学方程式为_____。
（2）B中需连接如图2所示装置Ⅰ、Ⅱ．为得到纯净CO2，装置Ⅰ、Ⅱ的导管口沿气体流动方向的连接顺序是_____。装置Ⅱ中饱和NaHCO3溶液的作用是_____。
（3）C中放置的是石蕊溶液染成紫色的干燥的小花，实验过程中小花的颜色_____（填“变红”“变蓝”或“不变色”）。
（4）E中澄清石灰水变浑浊反应的化学方程式为_____。
（5）F中先熄灭的蜡烛是_____（填“甲”或“乙”）。
【答案】CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ c、d、a、b 除去二氧化碳中混有的氯化氢气体 不变色 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O 甲
【解析】（1）实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）制取的二氧化碳中常混有水蒸气和氯化氢气体，氯化氢气体溶于水即为盐酸，碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，所以将气体先通过盛有碳酸氢钠溶液的装置除去氯化氢气体；浓硫酸具有吸水性，然后再通过盛有浓硫酸的装置除去水蒸气，即得到干燥纯净的二氧化碳，除杂和干燥时，气体均由长管通入，则连接顺序是：c、d、a、b；装置Ⅱ中饱和NaHCO3溶液的作用是：除去二氧化碳中混有的氯化氢气体；（3）①二氧化碳不能使干燥的石蕊纸花变色，故填：不变色；②二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以澄清的石灰水变浑浊，化学方程式为：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；③因为二氧化碳的密度比空气大，且不燃烧也不支持燃烧，所以实验中观察到低处即甲处的蜡烛先熄灭。
12. （2020重庆市A）二氧化碳的制取与性质是初中化学实验的重要内容,根据下图回答问题。
① ② ③ ④
（1）仪器a的名称是___________。
（2）实验室用石灰石与稀盐酸反应制取CO2,应该选择的发生装置是_________(填序号)
（3）③中，若X为澄清石灰水,则③中可以观察到的现象是_________________________。若X是水，④中能观察到紫色石蕊试纸变红，若④中紫色石蕊试纸没有变红，则X可能是_______（填序号)。
A． NaOH溶液B ．CaCl2溶液
C ．浓硫酸 D． 稀盐酸
【答案】（1）试管；（2）② ；（3）澄清石灰水变浑浊；AC
【解析】（1）仪器a的名称是试管。（2）实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液混合不需加热型，应该选择的发生装置是②。（3）③中，若X为澄清石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，则③中可以观察到的现象是澄清石灰水变浑浊。若X是水，④中能观察到紫色石蕊试纸变红，若④中紫色石蕊试纸没有变红，则可能是二氧化碳在③中被吸收完了，或二氧化碳在③中被干燥了； A、二氧化碳能与NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，符合题意；B、二氧化碳与氯化钙溶液不反应，不符合题意；
C、浓硫酸能除去二氧化碳中的水蒸气，二氧化碳不能使干燥紫色石蕊试纸变红，符合题意； D、稀盐酸不与二氧化碳反应，且颜色具有挥发性，在湿润的条件下氯化氢气体也能使紫色石蕊试纸变红，不符合题意。
故填：AC。
化学式
颜色
形状
硬度
导电性
导热性
润滑性
熔点
用途
金刚石
C
无色透明
正八面体
最硬
无
无
无
高
划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等
石墨
深灰色、有金属光泽、不透明
细鳞片状
最软之一
优良
良好
良好
电极、铅笔芯、润滑剂等
颜色、状态
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固体
木材隔绝空气加强热
燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属
活性炭
灰黑色多孔颗粒状固体
木炭在高温下用水蒸气处理
净化多种气体和液体、作防毒面具
焦炭
浅灰色多孔性固体
烟煤隔绝空气加强热
冶炼金属
炭黑
极细的黑色粉末
含碳物质不完全燃烧
墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水
无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水
化学性质
①可燃性
②还原性
③毒性
① 二氧化碳能和水反应生成碳酸
② 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水
③ 二氧化碳能和碳单质反应
④ 二氧化碳能参与光合作用
检验方法
通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊
主要用途
做燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、人工降雨
鉴别方法
现象及结论
澄清石灰水
能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO
点燃
在空气中，能燃烧的是CO，不能地烧的是CO2
紫色石蕊溶液
能使紫色石蕊溶液变红的是CO2， 无明显现象的是CO
还有氧化铜
通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是CO，没有明显现象的是CO2
物质
杂质
除杂方法
CO
CO2
①通入过量的城溶液(一般用NaOH溶液而不用澄清石灰水)
②通过足量灼热的碳粉
CO2
CO
通过足量灼热的氧化铜