第六单元 碳和碳的氧化物-2022年《三步冲刺中考•化学》之第1步重课本·理考点 ·学案

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第六单元 碳和碳的氧化物


1.掌握碳跟氧气、氧化铜的反应；了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途。
2.掌握实验室制取二氧化碳的原理、装置和操作要点；了解实验室中制取气体的思路和方法。
3.掌握二氧化碳和一氧化碳的性质；了解二氧化碳的用途；知道温室效应。



　碳的单质(高频考点)
1．碳单质的物理性质和用途
名称
金刚石
石墨
C60
结构



色、态、
形
无色透明、正八面体形状固体
深灰色，有金属光泽，不透明的细鳞片状固体
形状似足球
硬度
天然存在的最硬的物质
　很软

导电性
不导电
良好的导电性
一般不导电
用途
玻璃刀、切割大理石、钻头、装饰品
作电极、铅笔芯、润滑剂
用于超导、催化、医学
归纳小结
(1)同种元素可以形成不同的单质。
(2)由同种元素组成的物质不一定是单质，还可能是混合物。
(3)原子不仅可以直接构成物质，还可以通过构成分子构成物质。
(4)一定条件下，石墨可以转化为金刚石，该变化有新物质生成，属于化学变化。
(5)活性炭的吸附性属于物理性质。
特别提醒
金刚石、石墨和C60物理性质差异的原因是碳原子的排列方式不同，而不是碳原子的结构或数目不同所致。
2.碳单质的化学性质
(1)稳定性
常温下，碳单质的化学性质很稳定。
应用：书写档案材料用碳素墨水，插入地下的木桩，先将插入部位稍稍烤焦等。
(2)可燃性
在氧气充足时，碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为C＋O2CO2
在氧气不足时，碳燃烧生成一氧化碳，反应的化学方程式为2C＋O22CO
应用：用作燃料。
(3)还原性
在高温条件下，碳可夺取某些氧化物中的氧，表现出还原性。
高温时，碳与氧化铜反应，实验现象为黑色固体中出现红色固体，将产生的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑；
高温时，碳与二氧化碳反应，反应的化学方程式为CO2＋C2CO应用：冶炼金属。
特别提醒
①相同的反应物，在不同的条件下生成物可以不同，如通常条件下，水与二氧化碳反应生成碳酸，光合作用中，两者反应生成氧气和葡萄糖；又如碳和氧气，两者的相对用量不同，产物不同等。②常温下，碳的化学性质稳定；碳单质的燃烧需其温度达到着火点，表现出还原性时需高温条件。③还原性是物质在化学反应中表现夺氧能力的性质。夺取氧的物质发生氧化反应，失去氧的物质发生还原反应。
　二氧化碳和一氧化碳(高频考点)
1．二氧化碳和一氧化碳物理性质比较
物理性质
二氧化碳
一氧化碳
色、态、味
无色、无味气体
无色、无味气体
密度
比空气的大
略小于空气
溶解性
能溶于水
难溶于水
　　2.二氧化碳的化学性质与用途
化学性质
化学方程式
说明
与水反应
H2O＋CO2===H2CO3
H2CO3===H2O＋CO2↑
生成的碳酸可使紫色石蕊溶液变红色，碳酸不稳定易分解
与碱反应
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
①此反应可用于检验CO2
②碱及其溶液需密封保存
与碳反应
　CO2＋C2CO
煤炉中的部分反应
用途
用于灭火，作化工原料，用作温室气肥，干冰常用作制冷剂
　　3.一氧化碳的化学性质和用途
项目
反应现象
化学方程式
化学性质
可燃性
燃烧时产生蓝色火焰，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
2CO＋O22CO2
还原性
固体粉末由黑色变成红色，澄清石灰水变浑浊(以还原氧化铜为例)
CO＋CuOCu＋CO2
毒性
一氧化碳能与血液中的血红蛋白结合，使血液失去输送氧气的能力，造成人体缺氧
用途
作燃料，用于冶炼金属等
　4.二氧化碳与一氧化碳的转化、鉴别与除杂
项目

方法
化学方程式
转化
CO转化为CO2
燃烧法
2CO＋O22CO2
还原金属氧化物
CO＋CuOCu＋CO2
鉴别
CO2转化为CO
通过灼热的炭粉
CO2＋C2CO


CO2和CO


通入澄清石灰水
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
通入紫色石蕊溶液
H2O＋CO2===H2CO3
除杂


CO中混有CO2
通过灼热的炭粉
CO2＋C2CO
通过氢氧化钠溶液
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
CO2中混有CO
通过灼热的氧化铜
CO＋CuOCu＋CO2
,　二氧化碳的实验室制取
1.药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸。
2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
3.发生装置和收集装置：
（1）发生装置：“固——液不加热型”。气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。制取二氧化碳常用的发生装置如下：

（2）装置连接时要注意以下两点：
　①长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下，否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉；
　②导气管伸入容器内无需太长，更不能插入到液面以下。若伸入到液面下，气体就无法从导管口排出。
（3）收集装置：气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧
化碳能溶于水，密度比空气的大，通常采用向上排空气法收集（如右图所
示）。收集时要注意将导管插到瓶底。　 　
4.验满：将燃着的木条置于集气瓶口，如木条熄灭，则二氧化碳收集满了。
5.检验：将产生的气体通入澄清的石灰水中，若观察到石灰水变浑浊，说明
有CO2生成。
【重点解析】
药品选用应注意的问题：
（1）不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中，导致所收集的二氧化碳不纯。
（2）不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应（H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑） 生成的硫酸钙微溶于水，它覆盖在石灰石的表面，阻碍了石灰石与硫酸进一步接触，使反应难以继续进行。
（3）不用碳酸钠。因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水，它与盐酸反应（Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑）速率太快，不便于控制，且碳酸钠比石灰石价格高，不经济。
知识点二、实验室制取二氧化碳的研究与实践
1.化学反应原理的确定：可以生成二氧化碳的化学反应有很多，例如：
（1）碳在氧气（或空气）中燃烧：C+O2CO2
(2)碳在高温下还原金属氧化物：2CuO+C2Cu+CO2↑　 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
(3)石灰石高温分解： CaCO3 　CaO+CO2↑
(4)大理石（或石灰石）与稀盐酸在常温下反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
(5)蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。
有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳。首先要考虑可操作性，其次再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。（1）和（5）虽然都能生成二氧化碳，但由于燃烧需要在氧气（由空气）中进行，放出大量的热，对仪器、装置的要求高而且复杂，燃烧后的高温气体收集也很困难，所以在实验室里可操作性差；（2）和（3）需在高温下进行，操作较复杂且消耗能源。（4）方案操作简便，故实验室通常选用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应来制取二氧化碳。
2.实验室制取气体装置的确定：制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分，其选择依据如下：
（1）气体发生装置的选择：由反应物的状态和反应条件来确定。①若反应物只有固体，反应需要加热时，应选择下图A所示的实验装置。②若反应物状态为固体+液体，反应不需要加热时，应选择下图B所示的实验装置。

（2）气体收集装置的选择：依据气体的物理性质（是否溶解于水、密度比空气大还是小）和化学性质（是否与水、空气发生反应）来选择。
①气体的密度大于空气的密度（或相对分子质量大于29），可用向上排空气法收集（上图D）。
②气体的密度小于空气的密度（或相对分子质量小于29），可用向下排空气法收集（上图E）。
③气体不易（或难）溶于水且不与水反应，可用排水法收集（上图C）。
【重点解析】
1.实验室制取气体的一般思路和方法：
（1）首先要研究实验室制取气体的化学反应原理，即选择合适的反应物和反应条件（如常温、加热、加催化剂等），还要选择合适的实验装置，研究如何验证制得的气体等。
（2）选择反应时，要考虑原料易得，反应条件要求不高，操作简便安全，反应速率适中，生成气体不混入其他气体，便于收集。
（3）制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件；选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。
（4）验证气体时，实验现象要明显。
2.氧气、二氧化碳的实验室制法比较：
气体名称
氧气
二氧化碳
反应原理
过氧化氢催化分解或高锰酸钾受热分解
分解氯酸钾
大理石（或石灰石）与稀盐酸反应
化学方程式
2H2O22H2O+O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO32KCl+3O2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

发生装置

（注意：加热高锰酸钾制氧气时，试管口处要放一小团棉花）

收集装置


检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃
通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊
验满方法
将带火星的木条靠近集气瓶口，木条复燃，则证明满了
将燃着的木条靠近集气瓶口，木条熄灭，则证明满了
　二氧化碳对环境的影响
1．二氧化碳对维持大气中碳—氧平衡有重要意义。
2．引起温室效应加剧。引起温室效应加剧的气体除二氧化碳外，还有甲烷、臭氧、氯氟代烷等；温室效应加剧的危害：导致全球气候变暖，两极冰川融化，海平面升高，淹没部分沿海城市；使土地沙漠化，使农业减产；引起暴雨、洪水等灾害和极端气候事件发生频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性等。
3．阻止温室效应加剧的措施：减少使用化石燃料，使用清洁能源；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；采用物理方法或化学方法，人工吸收二氧化碳；在日常生活中每一个人都应该传播“低碳”理念等。
特别提醒
①二氧化碳是空气的成分之一，不是空气污染物。二氧化碳参与碳—氧循环，是氧气的间接来源，但空气中二氧化碳含量增加会加剧温室效应，只是影响环境，不会造成空气污染。②二氧化碳是一种主要的温室气体，但加剧温室效应的气体不仅仅是二氧化碳，甲烷和臭氧等也是。③燃煤取暖时，煤炉边放一盆水不能防止一氧化碳中毒。一氧化碳的产生是由于煤燃烧时氧气不足所致，煤炉边放一盆水，不能增加氧气的量，无法防止煤发生不完全燃烧，同时，一氧化碳难溶于水，通常条件下也不与水反应，因此放一盆水并不能吸收煤燃烧生成的一氧化碳。

以CO2为核心的物质网络图

①2C＋O22CO
②C＋O2CO2　(或C＋2CuO2Cu＋CO2↑)　
③　2CO＋O22CO2　　(或CO＋CuOCu＋CO2)　
④CO2＋C2CO
⑤H2CO3===H2O＋CO2↑
⑥H2O＋CO2===H2CO3
⑦C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O
⑧6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2
⑨　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　(或CaCO3CaO＋CO2↑)　
⑩Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
⑪2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
⑫　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑　(或Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑)　

　碳和碳的氧化物(碳单质物理性质差异大的原因、碳和碳的氧化物的性质与用途)
例1、（2019辽宁）金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳单质的叙述中正确的是(　)
A．都是黑色固体
B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
C.都由碳原子直接构成
D.一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化
例2、（2020常州）　石墨烯是一种由碳原子构成的碳纳米材料，将石墨烯一层层叠起来就是石墨。下列说法错误的是(　　)
A．石墨烯与石墨的组成元素相同
B．石墨烯与石墨的性质相同
C．石墨烯属于单质
D．石墨烯在氧气中完全燃烧的产物是二氧化碳

1、【2020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
2、【2018四川】金刚石、石墨、C60物理性质有很大差异的原因是（　　）
A．原子种类不同 B．原子大小不同 C．原子排列方式不同 D．原子数目不同
3、【2019山东】如图为金刚、石墨和C60的结构模型图，图中小球代表碳原子。下列说法不正确的是（　　）

A．原子的排列方式改变，则构成的物质种类改变
B．相同元素组成的不同物质，在足量的氧气中完全燃烧，产物相同
C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同
D．在特定的条件下，石墨既可转化为金刚石，也可转化为C60
方法技巧
掌握金刚石、石墨和C60的结构及主要物理性质，碳单质的化学性质，对比掌握一氧化碳和二氧化碳的性质与用途。解答有关新型碳单质的相关试题时，要从题中准确提取信息，再结合常见的碳单质的结构、性质对比，进行知识的整合后再答题。
　二氧化碳的实验室制取
例1、（2019江苏）如图是实验室制取气体的部分装置，下列说法正确的是(　　)

A．装置①和④组合可用于制取氧气
B．装置②可获得平稳的气流
C．装置②和③组合可用于制取二氧化碳
D．装置②和⑤组合可用于制取二氧化碳
例2、（2018山东）　根据下图回答有关问题：

　甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙
图甲是小组同学组装的实验室制二氧化碳气体的发生装置，该装置的优点是________；为了解装置具有该优点的原因，他们在装置甲中连接压强传感器(如图乙)，从而测定实验中试管内气体压强变化的情况(如图丙)。下列说法正确的是 ________(填序号，双选)。
Ⅰ.ab段试管中液面逐渐上升
Ⅱ.bc段石灰石脱离接触
Ⅲ.c点对应操作为打开弹簧夹
例3、【2020苏州】用如图所示装置探究CO2能否与H2O反应。滴加盐酸，待试管乙中液体变红后，将其加热至沸腾，红色不褪去。下列说法正确的是（ ）

A.甲中逸出的气体只含CO2
B.乙中液体变红，证明CO2能与水反应
C.加热后红色不褪去，说明碳酸受热不分解
D.欲达到实验目的，可将盐酸改为稀硫酸

1．（2019苏州中考）下列有关CO2实验的图示正确的是（　　）
A．制取CO2 B．收集CO2
C．验证CO2已集满 D．验证CO2能与水反应
2．（2019宿迁中考）实验室制取气体时需要的一些装置如图所示，请回答下列问题：

（1）写出标有序号的仪器名称：①　 　。
（2）实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置都可选用B装置的原因是　 　，其中实验室制O2的化学方程式为　 　。
（3）若要制取并收集到干燥的氧气，所选择装置的连接顺序为： 　（填字母序号）。
（4）若B装置用于实验室制取二氧化碳，则反应的化学方程式为　 　。
（5）实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷，甲烷密度比空气小，难溶于水，收集装置可以选择　 　（填字母序号，一种即可）；请写出甲烷完全燃烧的化学方程式　 　。
3．（2019泰州中考）请回答下列实验问题：
（1）现提供下列装置：

①如图E装置中，甲仪器的名称是　 　。
②实验室用KClO3和MnO2混合制O2，发生装置可选用　 　（填装置序号），用装置C干燥O2，气体由导管　 　端（填“a”或“b”）进入，用E装置收集O2的依据是　 　。
③英国化学家布莱克是第一个“捕捉”到CO2的人，实验室制备CO2的化学方程式为　 　；1774年德国化学家贝格曼将CO2通入紫色石蕊试液中，发现试液由紫色变为红色，此反应的化学方程式为　 　。
（2）对一定质量的粗盐（含泥沙）进行初步提纯。
①实验的主要步骤：称量与溶解、过滤、蒸发；蒸发结束后用　 　（填仪器名称）将固体从蒸发皿转移到纸片上，比较食盐提纯前后的状态。
②下列有关蒸发过程说法正确的是　 　（填序号）
a．蒸发时用玻璃棒不断搅拌
b．当蒸发皿中水分全部蒸干时，停止加热
c．蒸发时若有滤液溅出，则精盐质量将偏低
d．蒸发过程中，溶液中钠元素质量增大



4、【2020四川甘孜州】实验室制取和收集气体的装置如下图所示。回答下列问题：

（1）写出图中仪器X的名称：__________。
（2）用下列原理制取气体可选用装置A的是______（填数字序号）。
①用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气
②用锌和稀硫酸反应制取氢气
（3）实验室用B装置制取二氧化碳，反应的化学方程式为 。连接仪器后，先________，再加药品。
（4）若改用图F所示充满空气的医用塑料袋收集二氧化碳，则二氧化碳的导入端为_____（填“a”或“b”）。
5．（2018•南京）碳及其氧化物性质的应用。
（1）如图所示，向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭，红棕色消失，说明木炭具有　 　能力，其原因是木炭具有　 　的结构。
（2）在书写具有保存价值的档案时，规定应使用碳素墨水，原因是　 　。
（3）将一定质量的金刚石在足量的氧气中充分燃烧，固体全部消失，写出反应的化学方程式　 　；将生成的产物用足量的氢氧化钠溶液来充分吸收并测定其质量，当金刚石的质量恰好等于 　时，则可证明金刚石是由碳元素组成的单质。
（4）在实验室里，检验二氧化碳一般用澄清石灰水，而吸收二氧化碳常用氢氧化钠溶液，理由是　 　。
（5）写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？（在答题卡上写出计算过程）

方法技巧
解答有关二氧化碳实验室制取的试题时，一要掌握实验室制取气体的一般思路；二要掌握常见的一些装置特点，结合实验要求选择装置或选择仪器组装装置；三要掌握气体净化时，先除杂，后干燥的原则。

　二氧化碳对环境的影响(低碳生活)
例1(2019广西)　降低大气中二氧化碳含量的科学研究具有重大意义。
(1)大气中，二氧化碳含量升高导致的环境问题是________(写一条即可)。
(2)科学家设想将二氧化碳以液态的形式封存于海底。压强增大使二氧化碳由气态变成液态的微观解释是________。
(3)高温下，利用特殊催化剂将二氧化碳与氢气转化为甲醇(CH3OH)的微观示意图如图。该反应的化学方程式为___________________________________________________。

(4)二氧化碳可用于合成可降解高聚物[(C4H6O3)n](n为正整数)，用于生产塑料。
①可降解高聚物的相对分子质量是________。
②在一定条件下，二氧化碳与________(填标号)反应能够实现反应物中的原子全部转化为可降解高聚物分子。
A．丁二醇(C4H10O2) B．环氧丙烷(C3H6O)


1.“低碳生活”倡导我们在生活中所耗用的能量、材料要尽量减少，从而减低二氧化碳的排放量。下列做法不符合“低碳生活”理念的是（ ）
A.教科书循环使用
B.多用电子邮箱、QQ等即时通讯工具
C.夏天为了更凉快，把室内空调温度设置到很低
D.提倡乘坐公共交通工具、骑自行车或步行等出行方式
2．环境和能源是人类生存的基本条件。下列连线前后关系不正确的是(　　)
A．提倡绿色出行——减少PM2.5排放
B．过量排放CO2——形成酸雨
C．发展太阳能产业——开发清洁能源
D．限制生产含磷洗衣粉——减少水污染

3．联合国气候变化大会讨论未来应对气候变化的新协议。回答下列问题：
(1)《京都议定书》于2005年2月16日正式生效，它的核心内涵是：减少温室气体的排放量，以控制全球的气候变暖。导致温室效应的主要气体是____。
A．氧气　 B．二氧化碳　 C．氮气　 D．氢气
(2)超临界COx流体是一种与水相似、能助燃、溶解能力强的溶剂，被誉为“绿色环保溶剂”。它作为“绿色环保溶剂”的原因之一是能代替许多有害、有毒、易燃的有机溶剂，原因之二是____。
(3)“碳汇”是指从空气中清除和吸收二氧化碳的过程与机制。为了应对气候变化，减少全球温室气体排放，你的建议是____。
方法技巧
解答涉及二氧化碳对环境的影响的试题，一要抓住二氧化碳无毒，不是空气污染物，也不是形成酸雨的气体；二要了解二氧化碳的主要来源：大量燃烧化石燃料；三要知道自然界中消耗二氧化碳的主要途径：光合作用及海水吸收；四要读懂题给信息，解答信息给予型试题。