1第四節碳和碳的氧化物第一部分身邊的化學物質2一、幾種碳單質的物理性質和用途1.金剛石是自然界中最硬的物質，可用作

等。2.石墨是

的礦物之一，有

，可作電極；有

，可作潤滑劑；質軟，可作

。3.活性炭具有

，因此具有很強的吸附性，可作冰箱除臭劑，活性炭還可以用在

的濾毒罐中來吸附有毒氣體，自來水廠用活性炭

。4.金剛石和石墨的物理性質有很大差異的原因是

。5.把石墨轉變為金剛石屬于化學變化。知識梳理鉆探機的鉆頭最軟導電性滑膩感鉛筆芯疏松多孔的結構防毒面具除雜和除異味碳原子的排列方式不同3二、碳單質的化學性質和用途金剛石、石墨等單質碳的物理性質各不相同，但化學性質卻

，這主要是因為這些單質都是由

構成的。碳的主要化學性質如下：1.常溫下化學性質穩定，不易和其他物質發生反應，原因是碳原子的最外層電子數為4個，難

。2.可燃性：氧氣充足時，發生反應(寫化學方程式)

(放熱多)；氧氣不足時，發生反應(寫化學方程式)

(放熱少)。所以單質碳用作燃料時，如果不充分燃燒，不僅浪費燃料，還會造成

。相同碳原子得失電子環境污染43.還原性：在高溫條件下，碳可與氧化物反應，奪取氧化物中的氧，生成碳的氧化物。(1)與金屬氧化物反應：高溫下碳與氧化銅反應，寫出該反應的化學方程式：

，實驗現象為_______________

，判斷該反應發生的方法是_________________________

。在此反應中，碳單質為

(填“氧化劑”或“還原劑”)，發生

(填“氧化”或“還原”)反應。高溫下碳單質與氧化鐵反應的化學方程式為

。黑色的CuO逐漸變成紫紅色并生成一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體

把產生的氣體通入澄清石灰水中，看澄清石灰水是否變渾濁還原劑氧化5(2)與非金屬氧化物反應：高溫下碳與二氧化碳反應的化學方程式為

。在高溫下碳與水蒸氣反應制取水煤氣的化學方程式為

。

【特別提醒】碳的單質和化合物的關系(如圖1－4－1)：6三、二氧化碳的性質和用途1.二氧化碳的物理性質：

通常狀況下，二氧化碳是一種無色無味氣體，密度比空氣

，能溶于水。在加壓和冷卻的情況下，二氧化碳會變成無色液體，甚至雪花狀固體，通常把固體二氧化碳叫做“

”，它易

，因此可用于

或作制冷劑。大干冰升華人工降雨72.二氧化碳的化學性質：(1)如圖1－4－2a所示，此實驗說明二氧化碳具有密度大于空氣的物理性質，也說明_____________________________

的化學性質，因此可用于

。(2)如圖1－4－2b所示，此實驗中紫色石蕊溶液會變成紅色，原因是：

(用化學方程式表示)。當加熱時，石蕊試紙又會由紅色變回紫色，原因是：

(用化學方程式表示)，依據此性質可用來制汽水等碳酸飲料。

一般情況下，二氧化碳不支持燃燒也不燃燒滅火CO2＋H2O═H2CO38(3)如圖1－4－2c所示，二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水會變

，反應的化學方程式為

，此反應可用于檢驗CO2氣體。(4)二氧化碳在高溫下通過熾熱的焦炭可轉變為一氧化碳，此反應的化學方程式為

。(5)二氧化碳無毒，但不供給呼吸，因此當我們進入干枯的深井、深洞或久未開啟的菜窖時，應先做

實驗，以防止二氧化碳濃度過高而造成危險。(6)CO2可以促進綠色植物的光合作用，因此在溫室中可用于作

，其反應原理為：

渾濁CO2＋Ca(OH)2═

CaCO3↓＋H2O燈火氣體肥料9四、二氧化碳的實驗室制法1.在實驗室中制取二氧化碳所選用的藥品是

和

，化學反應方程式為：

。【需要注意的問題】(1)為什么實驗不用碳酸鈉粉末代替石灰石制取CO2？__________________________________________________________________________________________________(2)為什么不能用稀硫酸與石灰石反應制取CO2？

___________________________________________________________________________________________(3)為什么不宜用濃鹽酸與石灰石反應制取CO2？__________________________________________________

稀鹽酸石灰石(或大理石)CaCO3＋2HCl═CaCl2＋H2O＋CO2↑粉末狀的Na2CO3增大了與稀鹽酸的接觸面積，反應太快，不利于CO2的收集，也不利于對反應的控制。因為石灰石和稀硫酸反應生成的白色微溶性的硫酸鈣會覆蓋在石灰石表面，阻礙反應繼續進行。因為濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體，使收集到的二氧化碳不純。

102.在實驗室中，制取氣體的裝置包括發生裝置和收集裝置兩部分。確定氣體發生裝置時，應考慮反應物的狀態和反應條件。確定收集裝置時，應考慮生成氣體的性質(包括

和

)。綜上所述，實驗室制取CO2可用如圖1－4－3所示的裝置。其中長頸漏斗的下端管口應伸入

以下，形成液封，否則生成的氣體會

。如果把長頸漏斗改為分液漏斗，則分液漏斗下端不用液封，還可以控制反應速率。3.收集CO2的方法是：

，因為CO2的密度

，由于CO2

，所以不能用排水法收集。密度溶解性液面從長頸漏斗中逸出向上排空氣法比空氣大能溶于水并與水反應114.檢驗CO2的方法是：__________________________

，驗滿方法是___________________________________________

。5.實驗室制取CO2的步驟(如圖1－4－4所示)。

把生成的氣體通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁，證明是二氧化碳

用一根燃著的小木條移近集氣瓶口，如果木條火焰熄滅，證明收集滿了12五、一氧化碳的性質和用途1.一氧化碳的物理性質：

通常情況下，一氧化碳是一種無色無味的氣體，密度比空氣

，難溶于水。2.一氧化碳的化學性質及用途：(1)一氧化碳具有

性，在空氣中燃燒時火焰呈

，同時放出大量的熱。反應的化學方程式為

，因此它是許多氣體燃料的主要成分。值得注意的是在實驗室點燃CO前必須要先

。略小可燃藍色驗純13(2)一氧化碳具有

性，可以與氧化銅、氧化鐵等物質反應，反應的化學方程式分別為

、

。在實驗過程中，反應開始前應先通入

，再加熱氧化物，其目的是

；實驗結束后，應先停止

并繼續通入

至

，以防止生成的熾熱的銅

。利用這個性質，在冶金工業中常用CO冶煉金屬。還原CO排凈試管內的空氣，防止加熱時發生爆炸加熱CO試管冷卻重新被氧化成CuO14(3)一氧化碳具有

，因為CO極易與血液中的血紅蛋白結合，使血紅蛋白不能再與氧氣結合，造成生物體

。冬天用煤火取暖，如不裝煙囪或煙囪排氣不良，就會發生煤氣中毒，即CO中毒。在實驗過程中，若反應有CO參加或生成，就必須進行尾氣處理，其目的是

。毒性缺氧防止有毒的CO擴散到空氣中，造成污染15六、CO和CO2的性質比較COCO2物理性質色、態、味無色、無味的氣體無色、無味的氣體密度比空氣密度略小比空氣的密度大溶解性難溶于水能溶于水化學性質可燃性

一般條件下，不能燃燒也不支持燃燒(可滅火)還原性不具有還原性，而具有氧化性毒性劇毒。極易與人體血液中的血紅蛋白結合無毒。在空氣中含量大于1%時，對人有害；大于等于10%時，使人窒息與水反應不反應H2O＋O2═H2CO3(H2CO3不穩定：H2CO3═H2O＋CO2↑)與石灰水反應不反應CO2＋Ca(OH)2═CaCO3↓＋H2O，可用來鑒別二氧化碳用途燃料、冶煉金屬滅火，制純堿、尿素、汽水、制冷劑、溫室肥料16七、自然界中的碳循環

【特別提醒】CO2不是空氣污染物，能參與大氣中的碳循環，是氧氣的間接來源。CO2的增多，會導致“溫室效應”，但只是影響環境，并不污染環境。17易錯清單易錯點一：對“碳”“炭”的認識。

“碳”指的是碳元素。在描述物質組成的時候用“碳”，如二氧化碳、碳酸鈣等，而“炭”一般指木炭、炭黑、焦炭、活性炭等。易錯點二：對由同種元素組成的物質歸類。

由同種元素組成的純凈物叫單質，但只含有一種元素的物質不一定就是單質。如：金剛石、石墨混合在一起，雖然只含有碳元素，但是屬于混合物。所以說：含有相同元素的物質可能是單質，也可能是混合物。18易錯點三：選擇實驗室制取二氧化碳的反應物。

實驗室制CO2一般使用稀鹽酸與石灰石反應。不能用濃鹽酸的原因是：濃鹽酸易揮發，使收集的二氧化碳氣體中混有氯化氫氣體。不能用稀H2SO4的原因是：稀硫酸與碳酸鈣反應生成微溶于水的物質，覆蓋在石灰石的表面，阻礙反應繼續進行。不能用Na2CO3的原因是：碳酸鈉粉末與稀鹽酸反應太劇烈，不易控制反應也不易收集二氧化碳。19易錯點四：對二氧化碳使石蕊試劑變紅原因的錯誤認識。

二氧化碳通入水中，一部分溶解，一部分與水反應生成碳酸，是碳酸使紫色石蕊溶液變紅，而不是二氧化碳。易錯點五：二氧化碳不能供給呼吸的性質與一氧化碳的毒性混淆。

二氧化碳含量較多時，氧氣含量相對減少，使人呼吸不到足量的氧氣，導致窒息而死，但二氧化碳沒有毒性。一氧化碳有毒，它能與人體中的血紅蛋白結合，使其喪失運輸氧的功能，造成人體缺氧而中毒死亡。20中考考點精講精練考點1碳單質的性質和用途【例1】(2015佛山)某同學設計了如圖1－4－5所示的實驗裝置，進行碳還原性性質驗證，對實驗進行分析并回答：

(1)檢查裝置氣密性的方法是：將導管浸入水中，

，說明裝置氣密性良好。(2)證明碳具有還原性的實驗現象是

；

。(3)CuO發生

(填“氧化”或“還原”)反應。(4)酒精燈加上網罩的作用是。21解析：(1)檢查裝置氣密性的方法：將導管浸入水中，雙手緊貼容器外壁，若導管口有氣泡冒出，放開手后導管中出現上升的水柱，說明裝置氣密性良好。(2)碳具有還原性，在高溫下能與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，發生的實驗現象是：試管內黑色粉末變紅；澄清石灰水變渾濁。(3)碳具有還原性，在高溫下能與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，氧化銅被還原。(4)酒精燈火焰加上網罩后火焰會更加集中，從而提高火焰的溫度。答案：(1)雙手緊貼容器外壁，若導管口有氣泡冒出，放開手后導管中出現上升的水柱(2)試管內黑色粉末變紅澄清石灰水變渾濁(3)還原(4)使酒精燈火焰更加集中，提高溫度，減少熱量散失22考題再現1.(2013佛山)有關金剛石、石墨和C60的說法正確的是(

)

A.都屬于單質B.元素組成不同

C.硬度相同D.碳原子排列方式相同2.(2015廣州)下列關于物質性質及用途的描述中，錯誤的是(

)A.碳具有還原性，可冶煉金屬B.氧氣具有氧化性，可作為燃料C.氮氣的化學性質穩定，可作為保護氣D.石灰石受熱分解，可用于制備生石灰AB233.(2012佛山)碳在地殼中的含量不高，但它的化合物數量眾多，而且分布極廣。

根據所學知識回答：(1)圖1－4－6a為碳原子的結構示意圖，碳原子最外層電子數為

，常溫下碳的化學性質

(填“活潑”或“不活潑”)。(2)圖1－4－6b、c、d對應三種碳單質：b單質的名稱是

，c單質的名稱是

，d單質的化學式是

。(3)C為＋4價，Cl為－1價，由C和Cl組成的化合物的化學式為

。4不活潑石墨金剛石C60CCl424考點2二氧化碳的性質和用途【例2】(2015廣州)如圖1－4－7，將充滿CO2的試管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸餾水中，一段時間后，下列實驗現象描述正確的是(

)

①試管內液面上升②試管內溶液變紅③試管內液面不上升④試管內溶液變藍⑤試管內溶液不變色A.①②

B.①④

C.②③

D.③⑤解析：二氧化碳能溶于水，并且與水反應，試管內氣體減少，壓強變小，試管中水面上升，故①正確；二氧化碳與水反應生成碳酸，呈酸性，能使紫色石蕊變紅，故而試管內的液體變紅，故②正確。答案：A25考題再現1.(2015蘇州)下列關于二氧化碳的說法錯誤的是(

)A.二氧化碳是引起溫室效應的主要氣體之一B.大氣中的二氧化碳是植物進行光合作用必需的物質C.將二氧化碳氣體通入紫色石蕊試液中，溶液變為紅色D.實驗室用大理石與稀硫酸反應制取二氧化碳2.(2015濱州)下列二氧化碳的用途中只利用了其物理性質的是(

)A.二氧化碳能用作滅火器B.干冰能用于人工降雨C.二氧化碳能用來生產汽水等碳酸飲料D.二氧化碳用作氣體肥料DB

263.(2015北京)如圖1－4－8所示實驗中，①④為用紫色石蕊溶液潤濕的棉球，②③為用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球。下列能說明CO2密度大于空氣且能與水反應的現象是(

)A.①變紅，③不變紅B.④變紅，③不變紅C.①④變紅，②③不變紅D.④比①先變紅，②③不變紅D27考點3二氧化碳的制取【例3】(2014廣州)實驗室部分裝置如圖1－4－9所示，請回答下列問題。(1)儀器X的名稱是

。(2)實驗室用CaCO3和稀鹽酸制備CO2的化學方程式為

，若需制備22gCO2，不計實驗損耗，至少需要消耗

gCaCO3。28(3)①用大理石和稀鹽酸制取CO2時，能作為發生裝置的是

、

(填字母，下同)；②若要制備多瓶CO2，并在制取過程中便于補充稀鹽酸，發生裝置應選擇

，收集裝置應選擇

。(4)實驗室通過加熱亞硝酸鈉和氯化銨的混合溶液制取并收集N2時，應選擇

與

組合而成的裝置。解析：(1)X是集氣瓶，常用來收集氣體。(2)碳酸鈣和稀鹽酸反應的化學方程式為CaCO3＋2HCl═CaCl2＋H2O＋CO2↑

。設需要碳酸鈣的質量為x。29(3)①用大理石和稀鹽酸制取CO2時不需要加熱，能作為發生裝置的是A和C裝置；②若要制備多瓶CO2，并在制取過程中便于補充稀鹽酸，發生裝置應選擇C裝置；二氧化碳能夠溶于水，不能用排水法收集，密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，即用F裝置收集。(4)實驗室通過加熱亞硝酸鈉和氯化銨的混合溶液制取并收集N2時，應選擇D裝置作為發生裝置，因為氮氣的密度和空氣接近，不宜用排空氣法收集，氮氣不溶于水，可以用排水法收集，即用H裝置收集。答案：(1)集氣瓶(2)CaCO3＋2HCl

═CaCl2＋H2O＋CO2↑

50

(3)①A

C②C

F(4)D

H

30考題再現1.(2014萊蕪)下列所示分別是二氧化碳的制取、干燥、收集和性質檢驗的裝置圖，其中正確的是(

)D

2.(2014梅州)某學習小組利用如圖1－4－10所示的儀器或裝置進行氣體制備，回答有關問題：31(1)寫出儀器a的名稱

，用A裝置制取氧氣的化學反應方程式為

。(2)若要在實驗室制取二氧化碳氣體，其發生裝置可選用圖中的

(填序號)進行組裝，連接玻璃管和膠皮管的操作：先把玻璃管口

，然后稍稍用力即可把玻璃管插入膠皮管內。(3)要制得干燥的二氧化碳，可在收集裝置前增加盛有

的洗氣瓶。(4)實驗室收集氧氣和二氧化碳都可用到的裝置是

(填序號)。(5)用澄清石灰水檢驗二氧化碳，其反應的化學方程式為

。長頸漏斗BC用水潤濕濃硫酸FCO2＋Ca(OH)2═CaCO3↓＋H2O323.(2015揭陽)根據圖1－4－11中A～D的四個實驗，請按要求填空：(1)A實驗中，請寫出標號為①的儀器名稱：

，實驗室制取二氧化碳所用藥品為

，指出用該裝置來制取二氧化碳氣的一個明顯錯誤的地方是

，是否可以用該裝置來制取氧氣呢？

(填“是”或“否”)。(2)B實驗中觀察到的現象是蠟燭

。集氣瓶大理石(或石灰石)和稀鹽酸收集方法錯誤是由下到上逐漸熄滅33(3)C實驗中正極產生的氣體是

(寫化學式)，由此實驗得出水是由

組成的。(4)D實驗中將鎂條在空氣中點燃后再放入充滿CO2的集氣瓶中，發現鎂條繼續劇烈燃燒，發出白光，放熱，產生一種白色固體和一種黑色固體。已知該反應為置換反應，則反應的化學方程式為

。O2氫元素和氧元素34考點4一氧化碳與二氧化碳的性質與用途【例4】(2014廣州)一氧化碳可以從其他物質中奪氧，是常用的工業還原劑。(1)1個CO分子變成1個CO2分子需要得到

個O原子。(2)1個O2分子與

個CO分子完全反應生成CO2。(3)四氧化三錳的化學式為

，1個四氧化三錳“分子”與

個CO分子完全反應生成Mn和CO2，高溫下發生該反應的化學方程式為

。35解析：(1)1個CO分子變成1個CO2分子需要得到1個O原子。(2)一氧化碳和氧氣反應的化學方程式為，由化學方程式可知，1個O2分子與2個CO分子完全反應生成CO2。(3)四氧化三錳的化學式為Mn3O4，高溫下四氧化三錳與一氧化碳反應的化學方程式為，由反應的化學方程式可知，1個四氧化三錳“分子”與4個CO分子完全反應生成Mn和CO2。答案：(1)1

(2)2

(3)Mn3O4

4

36考題再現1.(2015玉林)下列關于CO2與CO的比較，錯誤的是(

)A.組成：都是由碳元素和氧元素組成B.性質：CO2能溶于水；CO難溶于水C.用途：CO2可用作氣體肥料；CO可用作氣體燃料D.危害：CO2會導致“溫室效應”增強；CO會形成酸雨2.(2015張家界)下列關于一氧化碳和二氧化碳兩種氣體的敘述不正確的是(

)A.二氧化碳的大量排放會造成溫室效應B.一氧化碳易與血紅蛋白結合，能使人中毒C.一氧化碳和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁D.向種植蔬菜的大棚中補充適量的二氧化碳有利于蔬菜的生長DC373.(2014陜西)2014年5月，中俄簽署了東線天然氣合作協議。天然氣不充分燃燒時會產生炭黑或一氧化碳。(1)CO具有還原性，寫出其在工業上的一種具體用途：

。(2)CO與CO2可以相互轉化。CO2在高溫下與

反應生成CO。(3)將CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液變紅的原因是

冶煉金屬碳(或炭黑或焦炭或C)CO2與H2O反應生成的碳酸使紫色石蕊溶液變紅(或生成了碳酸或H2O＋CO2H2CO3)

。38中考預測演練考點2二氧化碳的性質和用途10.某同學設計了以下兩個實驗(如圖1－4－13所示)，打開分液漏斗的活塞，他會看到：(1)實驗①中澄清石灰水的現象是

，產生此現象的原因是

。(2)實驗②中澄清石灰水的現象是

，產生此現象的原因是____________________________________________

。變渾濁鹽酸與石灰石反應產生了CO2變渾濁

生石灰與水反應放出大量的熱，使溶液溫度升高，熟石灰的溶解度減小，析出熟石灰，從而使石灰水變渾濁39考點3二氧化碳的制取13.小敏和小玉在實驗室用鹽酸和石灰石反應，分別用圖1－4－15甲、乙裝置(氣密性均良好)進行二氧化碳的制取及性質實驗，但均未發現澄清石灰水變渾濁。針對此現象，同學們提出了自己的想法。(1)小敏同學實驗時澄清石灰水未變渾濁的原因是產生的氣體從長頸漏斗中逸出。【提出問題】小玉同學實驗時澄清石灰水為什么沒有變渾濁呢？【作出猜想】猜想一：澄清石灰水變質；猜想二：反應產生的氣體中除了有二氧化碳外，還有氯化氫。【查閱資料】氯化氫氣體溶于水形成鹽酸。40【實驗探究】實驗實驗步驟實驗現象實驗結論實驗Ⅰ將純凈的CO2通入到該實驗所用的澄清石灰水中澄清的石灰水變渾濁猜想一不成立實驗Ⅱ將反應產生的氣體通入到______________

_______________猜想二成立硝酸銀溶液中有白色沉淀產生41(2)同學們經過討論發現，用丙裝置(如圖1－4－15)在A、B中均加入實驗Ⅱ所用試劑即可同時完成上述兩個猜想的探究，其中B所起的作用是______________________。如果看到

現象，則兩個猜想都成立。【實驗反思】由實驗可知，小玉同學實驗時可能錯誤使用了一種藥品，她使用的藥品是

。檢驗氯化氫氣體是否除盡A中有白色沉淀產生，B、C中無變化的濃鹽酸4214.化學是一門以實驗為基礎的科學。請根據圖1－4－16所示的儀器和實驗裝置回答有關問題：(1)儀器②的名稱是

。(2)用①②③組合可制備CO2，寫出實驗室用此裝置制備CO2的化學方程式：

。錐形瓶CaCO3＋2HCl═CaCl2＋H2O＋CO2↑43（3）收集CO2應選用裝置

(填“④”或“⑤”）。（4）利用如圖所示裝置集氣瓶中預先裝滿CO2

氣體，來驗證CO2的性質，先加入足量氫氧化鈉溶液，觀察到的現象是氣球

(填“變大”“變小”或“不變”)；再加入足量鹽酸，觀察到的現象是氣球

(填“變大”“變小”或“不變”)。④變小變大4415.某化學興趣小組的同學對實驗室制取CO2及相關性質進行一系列的探究活動。(1)