專題05碳和碳的氧化物

A題型01金剛石、石墨和C60

A題型02根據新信息判斷碳單質的性質

A題型03碳的化學性質

A題型04木炭還原氧化銅的實驗

A題型05二氧化碳的性質

A題型06二氧化碳與水和堿溶液反應的實驗探究

A題型07二氧化碳的用途和影響

A題型08一氧化碳的性質

A題型09實驗室制取二氧化碳

舉一反三

A題型01金剛石、石墨和C60

?:?知識積累

1.金剛石(C)是無色透明的的固體。天然存在的最—的物質。制裝飾品(鉆石);可用于制鉆頭、、；

特殊條件下制備的金剛石薄膜、大，好。用作，或用

于。

2.的石墨(C)是有金屬光澤的固體；很_,有；熔點高，有良好的o可用于制

作、、，作機械高溫潤滑劑。

3.焦炭、木炭、活性炭、炭黑等由石墨的微小晶體和少量雜質構成。活性炭、木炭具有,焦炭用于—。

4.金剛石和石墨的物理性質有很大差異的原因是：。

5.C6。由構成，有特殊的物理性質，用于超導、催化、材料科學等領域。

【典例1】物質是由微觀粒子構成的，下列物質由分子構成的是

A.鐵B.金剛石C.氯化鈉D.C60

【變式1-1］下列關于C6。的說法中不正確的是

C6。的分子結構

A.分子具有空心球體結構B.是一種新型有機高分子材料

C.每個分子由60個碳原子構成D.有可能在催化領域具有廣泛應用

【變式1-2】金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質，它們的性質存在著明顯差異。其原因是構成它

們的原子

A.種類不同B.排列順序不同

C.質量不同D.排列方式不同

【變式1-3】碳世界豐富多彩，根據如圖回答下列問題：

⑴圖C代表的物質的名稱為,木炭、焦炭、活性炭這些物質的結構與類似（從A、B、C中選擇）。

⑵圖A表示的物質是由（填"分子"或"原子"）構成。

⑶上述A、B、C三種物質的物理性質不同的原因是o

A題型02根據新信息判斷碳單質的性質

【典例2】石墨烯和石墨雙煥都是由碳原子構成的物質，具有優良的導電性，其結構如圖1所示；石墨雙煥

可實現氯氣的分離提純，其原理如圖2所示。下列說法錯誤的是

?氮分子

?0較大分子

圖1圖2

A.石墨烯與石墨雙快的碳原子排列方式不同

B.石墨烯和石墨雙怏均是由碳元素組成的單質

C.圖2分離提純氨氣是利用了石墨雙快的吸附作用

D.石墨烯和石墨雙煥充分燃燒的產物均為二氧化碳

【變式2-1】"碳海綿"是已知最輕的固體材料，密度僅O16mg-cm-3,是一種良好的絕緣材料，其主要成分

是石墨烯和碳納米管等。下列關于“碳海綿”性質的推測正確的是

A."碳海綿”易導電

B."碳海綿”是一種新型的化合物

C."碳海綿”能浮在水面上

D."碳海綿”燃燒不會產生一氧化碳

【變式2-2】研究人員發明了世界上最黑的物質"超級黑"，它是用比頭發絲細一萬倍的碳納米管制造的，其

導熱效率約為銅的七倍，堅固程度為鋼的十倍。下列說法正確的是

A."超級黑"說明碳單質都呈黑色B."超級黑”的結構和性質與金剛石相似

C."超級黑"是一種新型化合物D."超級黑"在一定條件下能夠燃燒

【變式2-3】納米材料被譽為21世紀最有前途的新型材料，碳納米管是一種由碳原子構成的直徑為幾納米

(Inm=l(f9m)的空心管。下列說法中，錯誤的是

A.碳納米管是一種新型的化合物

B.碳納米管材料是由碳元素組成的

C.碳納米管材料管道多，表面積大，吸附能力強，能使紅墨水褪色

D.碳納米管和金剛石一樣，均屬于碳單質

A題型03碳的化學性質

石而康祺聚一

1.單質碳的化學性質

(1)o但在點燃或高溫下能與很多物質起反應。

(2)可燃性：C+電圈=C02(02,完全燃燒)；

2C+0,仝蟋2C0(02,不完全燃燒)

應用：工業上，焦炭用作燃料。

(3)還原性：；

CO,+c直退2C0(燒得很旺的煤爐，添加大量的新煤后，爐火溫度降低)

2Fe203+3C4Fe+3C02t；

應用：工業上__________o

【典例3】臘月二十四，寫福字。寫福字貼對聯是農歷新年的傳統年俗，既表達了人們對美好生活的向往,

也是中國年文化的傳承。用墨寫的福字在次年更換時墨跡依然清晰，體現出碳單質具有

A.可燃性B.氧化性

C.常溫下，碳的化學性質穩定D.還原性

【變式3-1】"文房四寶”之一的墨，是中國傳統水墨畫的繪畫材料，墨由炭黑中加入天然膠等制成。宋代

《墨經》記載"立窯燒煙法”的示意圖如圖所示，松木置于爐膛中燃燒，甕中收集的煙可用于制墨。下列說法

A.炭黑的主要成分是碳的單質

B.立窯燒煙過程中不斷向爐膛內鼓入空氣，有利于產生炭黑

C.爐膛的大小及甕的高矮對黑煙的產量有影響

D.立窯燒煙會造成空氣污染

【變式3-2】如圖所示：A?F是初中化學常見的物質。在常溫下，A、B為黑色固體，E為紅色固體單質,

C、D均為無色氣體，F為工業制二氧化碳的原料。請回答下列問題：

(1)D的固態形式叫；

(2)反應①的化學方程式：、

⑶寫出B與D反應的化學方程式:,,此反應..熱量。（"吸收"或"放出"）

【變式3-3】我國古代將爐甘石（主要成分：ZnC03）、赤銅礦（主要成分：Cu2O）和木炭粉混合加熱至

800℃左右，可制得黃銅（銅和鋅的合金，外觀似黃金）。其生產流程如下:

過量

木炭粉氣體A

爐甘石、黃銅

赤銅礦

（1）黃銅的硬度比純銅和鋅都（填"大"或"小"）

（2）加熱過程中發生的主要反應化學方程式:

800℃

ZnO+COTB.2ZnO+C2Zn+COT

A.ZnCO322

C.赤銅礦和木炭粉發生類似B的反應，請寫出該化學方程式:

（3）氣體A中，除CO?外還會有.（寫名稱）。

A題型04木炭還原氧化銅的實驗

?:?知識積累

1.化學方程式:（置換反應）

2.實驗現象:

3.實驗結論：C是齊［具有性。CuO在反應中失去氧元素，發生還原反應。

4.實驗注意點:

(1)試管口.（防止水蒸氣冷凝回流，炸裂試管）；

(2)火焰加金屬網罩的目的:

(3)實驗結束后，先撤出導氣管，再停止加熱的目的:

(4)待試管冷卻后再把試管中的粉末倒出的原因:

【典例4】如圖是木炭和氧化銅反應的實驗裝置圖，下列說法錯誤的是

澄清的

石灰水

A.該實驗需要較高的溫度

B.實驗結束后，應先將導管從石灰水中移出

C.反應前后固體中氧元素的質量保持不變

D.該實驗中的木炭粉可換成活性炭

【變式4-1］按下列圖1所示進行木炭還原氧化銅的實驗，實驗時試管中固體的質量隨加熱時間的變化如圖

2所示。下列分析正確的是

A.M點可觀察到紅色固體開始變黑

B.MfP的過程中，固體減少的質量等于生成氣體的質量

C.N點對應的固體物質只有兩種

D.實驗結束時應先熄滅酒精燈，再將導管移出水面

【變式4-2】某校化學研究性學習小組的成員，他們在查閱資料時，發現單質碳能夠在高溫時與金屬氧化物

反應得到金屬單質。于是，他們用木炭與Cuo進行了如下的探究活動。請你參與他們的這次活動，并解決

有關問題。

【提出問題】木炭與氧化銅反應除生成單質銅外，還生成什么呢?

【猜想與假設】⑴可能是CO；(2)可能是C5

【查閱資料?】將濾紙浸泡在磷鋁酸和氯化鈿的黃色混合溶液中制成的試紙遇CO立即變成藍色，而遇C02不

變色。

【實驗與結論】

(1)設計的實驗裝置圖如圖:

C+CuO

潤的

濕

色

氯

黃

杷

試

化

紙

實驗現象實驗結論

A中固體由黑色變成_____有銅生成

B中黃色試紙沒有變藍沒有_____生成

C中_____有C02生成

【反思與評價】

(2)根據上述實驗及學習的木炭與氧化銅、氧化鐵的反應，請你歸納出單質碳的一項重要用途是；寫出

焦炭還原氧化銅的化學方程式O

【變式4-3］在實驗室利用下圖所示裝置進行C還原CuO實驗。

⑴實驗原理：C和CuO反應的化學方程式為o

(2)化學興趣小組的同學在查閱資料后提出了C和CuO的質量比等因素會影響實驗效果。于是再次進行了實

驗，根據實驗現象對實驗效果進行評分(評分越高，效果越好)。

實驗組第一組第二組

實驗序號abCdhijk

(:和CuO的質量比1:101:11X:Y1:131:101:111:121:13

木炭顆粒大小細細細細極細極細極細極細

實驗效果評分6.36.95.13.87.89.26.84.0

I.實驗C中X:Y=。

II.根據上表分析除C和CuO的質量比會影響實驗效果，還有_____也會影響實驗效果。

III.為了得出C和CuO質量比為1:11時效果最好這一結論，下列關于實驗組合的選擇合理的是(填序

號)。

A.abedB.abjkC.hijkD.hied

實驗結束，對所得氣體的成分進行探究。

【查閱資料】微量的C。氣體能使濕潤的黃色氯化鈿試紙變藍色。為驗證產生的氣體是C02和CO的混合物,

將氣體產物進行如下操作：

實驗結束，對所得紅色固體的成分進行探究。

⑶實驗中觀察到現象，則證明是CO?和co的混合氣體。

實驗結束，對所得紅色固體的成分進行探究。

【查閱資料】

i.C還原CuO除生成Cu外還可能生成氧化亞銅（Cu2o）;

ii.Cu和Cu2O均為不溶于水的紅色固體；

iii.c%。和稀硫酸會發生反應，反應原理為：012。+112504=01+：［12。+01504（?11$04的水溶液呈藍

色），Cu與稀硫酸不反應。

【猜想假設】猜想1：紅色固體中含有C%o；猜想2：紅色固體中不含C%0。

【實驗探究】

（4）

實驗操作實驗現象實驗結論

取少量紅色固體加入到足量_____（填紅色固體_____（填"全部"、"全部不"或"部

猜想1成立

試劑名稱）中分"）溶解，溶液變為藍色

A題型05二氧化碳的性質

?:?知識積累

LCOz的物理性質：無色、無味、密度比空氣—,—溶于水。固體CO?（干冰）易升華。

2.CO,的化學性質：

（1）二氧化碳不能,也不能;

（2）二氧化碳不供給呼吸（進地窖和枯井前要做實驗）

（3）二氧化碳能與—反應生成

化學方程式：碳酸不穩定，易分解：

（4）二氧化碳與堿溶液反應

與石灰水反應：（用于二氧化碳）

與氫氧化鈉溶液反應：（用于二氧化碳）

（5）二氧化碳能與熾熱的碳反應：

【典例5］如圖所示有關二氧化碳的實驗中，只能證明二氧化碳物理性質的是

⑴實驗1，觀察到蠟燭由下至上依次熄滅，說明CO?具有的性質是

⑵實驗2,為證明CO?與H。發生了化學反應，需進行的操作及現象是

【變式5-2】某同學設計如圖所示實驗，探究二氧化碳的有關性質，請填空。

—±口

緩慢通入①

二氧化碳②

③

④

干石蕊紙花直接干石蕊紙花噴水后①④是用紫色石蕊試液潤濕的棉球

放入二氧化碳中放入二氧化碳中②③是用石蕊試液染色并干燥后的棉球

實驗1實驗2

⑴實驗1中干紫色石蕊紙花噴水后放入二氧化碳中，觀察到的現象是=

⑵實驗2是在實驗1的基礎上設計的創新改進實驗，將二氧化碳緩慢通入豎直放置的玻璃管中，能觀察到

第（填序號）號棉球先變色，通過此現象可獲得關于二氧化碳的另外一條性質是o

⑶檢驗二氧化碳用澄清石灰水，寫出其反應的化學方程式0

【變式5-3］研究二氧化碳的性質。

第一組實驗：實驗前如圖打開K1，關閉G，將稀鹽酸注入。

，稀鹽酸

0

清

澄

灰

石

水/大理石

A

BC

(1)A中的實驗現象為—，發生反應的化學方程式為--

⑵關閉Ki，打開G，一段時間后，C中蠟燭由下至上依次熄滅，體現出CO?的性質有—=與該性質有關

的二氧化碳的用途是—O

第二組實驗：用如圖實驗研究C02遇水的變化。

⑶向實驗1中盛有C02的軟塑料瓶中倒入三分之一體積的水，迅速旋緊瓶蓋后振蕩。觀察到的現象是.

如把這個現象作為二氧化碳與水發生了反應的證據，你認為是否嚴密？請說明理由—。

⑷實驗3中加熱試管后觀察到產生氣泡，溶液顏色變成—,用化學方程式解釋產生該現象的原因—

A題型06二氧化碳與水和堿溶液反應的實驗探究

京如夜祈聚

1.二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應，無明顯現象，需要化隱性為顯性的方法，將實驗可視化。

2.具體方法：對比法

(1)用等量的水和氫氧化鈉溶液做對比實驗，比較軟塑料瓶變癟或氣球變大縮小的情況。

(2)用等量的水和氫氧化鈉溶液做對比實驗，通過數字化實驗測量裝置內的壓強，再進行比較。

【典例6】向甲乙兩個等體積充滿的軟塑料瓶中，分別倒入等體積的澄清石灰水與NaOH溶液(密度近

似相等)，擰緊瓶蓋振蕩后，現象如圖所示。下列說法錯誤的是

A.甲瓶注入的是澄清石灰水

B.甲、乙瓶變癟的原因都是瓶內壓強減小

C.向變癟的乙瓶中滴加適量CaCU溶液，無現象

D.NaOH溶液濃度大于Ca(OH)2溶液濃度

【變式67］某興趣小組利用圖1裝置，對"CO?和NaOH溶液是否反應"進行數字化實驗再探究。實驗1：

在盛滿CO2的燒瓶中滴加80mL蒸儲水；實驗2：在同樣的燒瓶中滴加80mLNaOH溶液。實驗得到如圖2

所示曲線。下列說法不正確的是

圖1

A.由實驗1得到的圖像是A曲線

B.A曲線中ab段上升是因為加液體使燒瓶內CO2分子數增多

C.該實驗能證明CO?與NaOH溶液發生了反應

D.通過此實驗說明，利用數字化實驗可以實現對化學反應由定性到定量的研究

【變式6-2］根據二氧化碳的性質，可以用水和堿溶液"捕捉"二氧化碳。為比較“捕捉"效果，小組同學設計

如圖2所示實驗，裝置a端連接氣壓傳感器，測得燒瓶內壓強與時間的關系曲線如圖3所示。

圖2中，甲、乙、丙注射器內的試劑分別是水、飽和石灰水、氫氧化鈉濃溶液，X的數值為；分析圖3

可知"捕捉"二氧化碳效果最好的是（選填裝置序號），該裝置中發生反應的化學方程式為o

【變式6-3】實驗是科學探究的重要手段。"追夢"小組用下圖所示裝置制取干燥、純凈的二氧化碳并驗證其

性質，感受實驗之美、實驗之趣。請回答下列問題。

已知：飽和碳酸氫鈉溶液可除去二氧化碳氣體中混有的氯化氫，所用除雜試劑均足量。

⑴實驗一中用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，反應的化學方程式為,裝置A中控制鹽酸滴加速率的儀

器名稱是，裝置C中的試劑是（填名稱）。

（2）小組同學利用裝置D驗證二氧化碳的性質。實驗過程中，先觀察到澄清石灰水變渾濁，后觀察到燃著的

木條熄滅。由此既可證明二氧化碳能與（填物質類別）反應，又可推測二氧化碳的一條用途是.

裝置中干燥的紫色石蕊試紙不變紅，濕潤的紫色石蕊試紙變紅.可證明二氧化碳的化學性質是。

⑶實驗二中，4時小組同學將注射器E中的氫氧化鈉溶液快速推入三頸燒瓶，4時再將注射器F中的溶液快

速推入，測得三頸燒瓶內的壓強隨時間變化的趨勢如圖像所示。

①用化學方程式表示be段壓強減小的原因：。

②注射器F中可能盛有溶液（填化學式）。

③ab段和de段壓強略微增大，都是由于造成的。

⑷進行實驗三時，小組同學僅將實驗二中的三頸燒瓶換成軟塑料瓶，試劑及操作均不變，推測出現的現象

A題型07二氧化碳的用途和影響

W而坂祺臬一

1.co,的用途

光合作用的原料、用于、做、做。干冰：制冷劑，可用于、營造舞臺效果。

2.二氧化碳對生活和環境的影響：

(1)呼吸、燃燒都產生co2,光合作用吸收COz，放出0”因此，空氣中的co,的含量是相對穩定的。若破壞森林,

過多地燃燒化石燃料，則會使co,含量增加，造成。所以，應多使用等清潔能源;

嚴禁亂砍亂伐森林。

(2)能產生溫室效應的氣體：C0?、______________________________

【典例7?二氧化碳在生產生活中應用廣泛。下列不屬于二氧化碳用途的是

A.作燃料B.參與光合作用

C.固態二氧化碳用于人工降雨D.制碳酸飲料

【變式77】大量排放的CO2造成了碳循環的失衡，導致大氣溫室效應加劇，修復大氣中C02,含量的平衡必

定要"降碳"。下列說法錯誤的是

A.大規模開采和利用化石燃料，會導致大氣中C5含量持續升高

B.將CO2壓入地下實現碳封存，CO2分子間隔變小、運動停止

C.CO2被綠色植物光合作用吸收,CO?分子變成了其他分子

D.江河湖海的水體吸收CO2過程中既有物理變化，又有化學變化

【變式7-2］我國在第75屆聯合國大會上提出努力爭取在2060年前實現"碳中和"，充分體現了大國擔當。

如圖為自然界中的“碳循環"示意圖，下列說法錯誤的是

動植物的遺骸及動物的排出物

A.碳中和是指用堿中和產生的CO?

B.途徑①表示植物的光合作用

C.途徑②中部分cc>2最終轉變為碳酸鹽

D.化石燃料燃燒使CO2排放量增加

【變式7-3］我國承諾2030年前實現“碳達峰"，2060年前實現“碳中和"，體現大國擔當。

⑴"碳達峰"是指CO2排放量達到最高值。下列有利于控制二氧化碳排放的是o

A.少使用一次性餐具

B.使用清潔能源

C.使用脫硫煤

D.提倡使用電動汽車

(2廣碳中和”是指在規定時期內實現排放多少CO2就做多少抵消措施來達到平衡，實現C5"凈零"排放。自然

界中吸收二氧化碳的主要途徑是通過植物的作用；科技人員也能將二氧化碳在催化劑的作用下

與氫氣反應，轉化為一種液體燃料甲醇(CH3OH)和水，該反應的化學方程式為O

A題型08一氧化碳的性質

石而康祺聚一

1.物理性質：__色___味的氣體，密度略小于空氣。

2.化學性質：

(1)：__________________

應用：C0是許多氣體燃料的主要成分。

(2)：CuO+CO=Cu+C02；Fe2O3+3C02Fe+3C0,

(3)毒性：與血液中的結合，使人體缺氧。

應用：C0用于，如工業煉鐵。

【典例8］關于CO以下說法正確的是

A.無毒B.加熱還原氧化鐵C.密度比空氣大D.有刺激性氣味

【變式87】下列有關CO2和CO的說法正確的是

A.分子種類不同，因此化學性質不同

B.碳元素的質量分數相同

C.相同物質的量的C02和CO中所含分子個數不同

D.兩種物質在一定條件下可以相互轉化

【變式8-2］下列實驗操作或方法不能達到實驗目的的是

選項實驗目的實驗操作或方法

A鑒別蔗糖和硝酸俊固體取樣，加水溶解，觸摸試管外壁

B回收氯化鉀中的二氧化錦加水溶解，過濾，洗滌，干燥

C除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳將混合氣體通過灼熱的氧化銅

D除去氧化鈣中混有的少量碳酸鈣加入足量的稀鹽酸，過濾

A.AB.BC.CD.D

【變式8-3］如圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。下列有關分析不正確的是

A.澄清石灰水變渾濁，說明有CO2生成

B.該反應中，失去氧的物質是CO

C.CO具有可燃性

D.硬質玻璃管中固體質量逐漸減小

A題型09實驗室制取二氧化碳

￡如應祖臬一

1.藥品：和__

不能用純的CaCOs或NazCOs粉末的原因：。

不能用濃鹽酸的原因：___________________________________________________

不能用稀硫酸的原因:，阻礙反應的進一步進行。

2.反應方程式:

3.制取裝置:

發生裝置一一固液不加熱型;

（C0。能溶于水且能跟水反應，密度比空氣大）

4.CO,的檢驗：將氣體.,則該氣體為CO?。

化學方程式:

5.CO"的驗滿:用.,則已充滿。（利用CO,不能燃燒、不支持燃燒的性質）。

6.C0?的工業制法:，化學方程式:

【典例9】某同學利用大理石與稀鹽酸反應來制取并收集二氧化碳氣體，請幫他完成下面的部分實驗報告。

（1）【實驗原理】（用化學方程式表示）。

（2）【實驗裝置】實驗室制取并收集一瓶CO2，應選用下列裝置中的（填字母）。

A