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1.3　碳和碳的氧化物
【回归教材】
知识清单
考点1碳单质的性质和用途(5年3考)
【知识拓展】
(1)同一种元素可以形成不同的单质,如金刚石、石墨都是碳的单质。
(2)石墨转变为金刚石发生的是化学变化。
(3)木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。
【易错易混】“碳”和“炭”的区别:
“碳”是指核电荷数为6的一类原子的总称,指碳元素,“碳”主要用于描述元素的名称或说明物质的组成中含有碳元素等。“炭”常用于炭、炭黑、活性炭等具体物质的描述。
【知识拓展】
(1)在化学反应中因反应物的量不同,生成物可能不同。
(2)不同碳单质的物理性质不同,但由于组成元素相同,化学性质相同。
【参考答案】
1.b.裁玻璃　切割大理石　b.制铅笔芯　c.电刷　电极　碳原子排列方式不同　吸附性
2.不活泼　C+O2CO2　2C+O22CO　CO2+C2CO　C+2CuOCO2↑+2Cu
考点2一氧化碳和二氧化碳的性质和用途(5年2考)
1.CO
2.CO2
【特别提醒】
(1)CO和CO2性质不同的原因:分子构成不同。
(2)能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳,如氮气。
(3)二氧化碳通入紫色石蕊溶液,是碳酸使石紫色蕊溶液变红,二氧化碳不能使紫色石蕊变红。
(4)检验二氧化碳用澄清石灰水,而除去二氧化碳用氢氧化钠溶液,是因为氢氧化钙微溶于水,饱和石灰水浓度很小。
【参考答案】
1.难　2CO+O22CO2　3CO+Fe2O33CO2+2Fe　大　人工降雨　H2O+CO2H2CO3　红　紫　H2CO3H2O+CO2↑　溶液变浑浊　CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O　2NaOH+CO2Na2CO3+H2O　灭火
考点3二氧化碳的制取(5年3考)
制取
【参考答案】CaCO3CaO+CO2↑
考点4二氧化碳对环境和生活的影响(5年1考)
对人体健 康的影响 二氧化碳无毒,但不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时,会对人体健康产生影响,如胸闷、头昏等
温室效应 能产生温室效应的气体:____________、臭氧、甲烷、氟氯代烷等
危害:全球气温升高,两极冰川融化,海平面升高,淹没部分沿海城市,导致土地沙化,农业减产等
防治措施:①减少使用____________________等化石燃料 ②开发新能源,如__________、风能、地热能等 ③大力植树造林,禁止乱砍滥伐
自然界中CO2 的循环 CO2O2
“低碳”生活 减少__________的排放,如不使用一次性筷子、不用一次性塑料袋购物、书循环使用、尽量乘坐公共交通工具等
【参考答案】二氧化碳　煤、石油、天然气　太阳能　CO2
核心突破
重难点一、碳单质的还原性
例题1 碳在常温下化学性质稳定,但在高温下能与某些物质发生化学反应,如C+2CuO2Cu+CO2↑,C+CO22CO,在这两个化学反应中体现了碳的________性,其反应后碳元素的化合价________(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
【参考答案】还原　升高
思维破冰 能夺取其他物质中的氧的物质具有还原性,作还原剂;能提供氧的物质具有氧化性,作氧化剂。
变式训练
　　（变题型）木炭与氧化铜的反应装置如图所示。下列说法正确的是 （ ）
A.实验中,木炭表现出氧化性
B.实验中,氧化铜发生还原反应
C.取下酒精灯上的网罩对实验没有任何影响
D.实验结束时,应先熄灭酒精灯,后撤出导气管
【参考答案】B　【解析】实验中,木炭夺取了氧化铜中的氧,表现出还原性;实验中,氧化铜失去了氧,发生还原反应;取下酒精灯上的网罩会对实验造成影响,网罩的作用是使火焰集中,提高温度;实验结束时,应先撤出导气管,后熄灭酒精灯,以防止石灰水倒吸入试管,使试管炸裂。
方法归纳
氧化剂和还原剂的判断
在反应中得氧的物质是还原剂,具有还原性,反应后元素的化合价升高;在反应中失氧的物质是氧化剂,具有氧化性,反应后元素的化合价降低;还原剂和氧化剂都指的是反应物。
重难点二、与二氧化碳有关的物质推断
例题2 A~E是初中化学常见的物质,其中E是大理石的主要成分,B与E含有相同的酸根离子,A、B、C、D分别是氧化物、酸、碱、盐中的一种,其中“—”表示相连物质间能发生反应,“→”表示物质间有相应的转化关系。请回答下列问题:
(1)写出D的化学式:__________。
(2)写出C生成E反应的化学方程式:______________________________。
(3)A的物质类别是______。
(4)E的一种用途是____________。
【参考答案】
(1)CO2
(2)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
(3)酸
(4)作建筑材料(合理即可)
思维破冰 从已知条件找突破口,熟记二氧化碳作反应物和生成物的化学反应。E是大理石的主要成分,是碳酸钙;D和碳酸钙可相互转化,则D是二氧化碳;B与E含有相同的酸根离子,则B是碳酸钠,因为碳酸钠可转化为二氧化碳且能转化为碳酸钙;A.和碳酸钠反应,且能转化为二氧化碳,则A是酸;A、B、C、D分别是氧化物、酸、碱、盐中的一种,所以C是碱;C能转化成碳酸钙,所以C是氢氧化钙。
变式训练
　　（变素材）下图表示五种物质间的转化关系,A和D物质类别相同,A是黑色固体。E常温下为液态,B是有毒的气体。图中“→”表示一种物质能转化成另一种物质,部分反应的条件、反应物及生成物已经略去,根据要求回答下列问题:
(1)物质A的化学式是______。
(2)反应①和⑤ 都可以通过________(填基本反应类型)反应实现。
(3)写出反应②的化学方程式:________________,该反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(4)反应③在现实生活中的体现是____________。
(5)写出反应④的化学方程式:_________________________________________________,该反应常用来检验二氧化碳。
【参考答案】
(1)C
(2)化合
(3)C+CO22CO　吸热
(4)光合作用
(5)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
【解析】B是有毒的气体,B是一氧化碳,C和一氧化碳能相互转化,C是二氧化碳,反应② 的化学方程式是C+CO22CO,该反应为吸热反应;A是黑色固体,能生成一氧化碳和二氧化碳,则A是碳,①和⑤都可通过化合反应来转化;A和D物质类别相同,D是单质,D是氧气,E常温下为液态,E是水,二氧化碳和石灰水反应生成碳酸钙和水,该反应常用来检验二氧化碳,反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。
方法归纳
建立二氧化碳和相关物质间的联系
二氧化碳和一氧化碳、碳酸盐、氧气、碳酸间能相互转化;二氧化碳能和碳、碱溶液、水反应;碳酸盐和稀酸反应、含碳燃料的燃烧、呼吸作用都会生成二氧化碳。[详见化学方程式立体练三中(二)碳与碳的化合物的转化]
【实验探究】
必做实验2　二氧化碳的实验室制取与性质
Ⅰ.二氧化碳的实验室制取
【实验目的】学习组装利用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳的实验装置,并能制取和收集二氧化碳。
实验用品 实验仪器 烧杯、集气瓶、锥形瓶、导管、乳胶管、双孔橡胶塞、长颈漏斗、毛玻璃片、镊子等
实验药品 大理石(或石灰石)、稀盐酸、澄清石灰水
反应原理 _______________________________________________________
发生装置 装置 选择依据:反应物的状态和反应条件
　　　　A　　　 　　B　　 　　　C　　　 　　D　　
类型 固液不加热型
装置优点 A 装置简单 注 意 事 项 加入的药品不能太多,防止_______________________________
B ____________________ 长颈漏斗末端要伸入液面以下,防止______________________________
C ____________________ 分液漏斗末端不伸入液面以下
D ________________________ 大理石(或石灰石)放在__________________
收集装置 装置 选择依据:气体的________、溶解性及能否与水反应
向上排空气法
注意事项 导管要伸入集气瓶底部,目的是______________________
实验步骤 以装置B制取二氧化碳为例: 1.查:连接好装置后,先检查________________; 2.装:在锥形瓶中加入少量大理石(或石灰石),再向长颈漏斗中注入稀盐酸(先固后液); 3.收:用集气瓶收集产生的二氧化碳气体; 4.检:用燃着的木条检验二氧化碳是否收集满
注意事项:1.不能使用浓盐酸,因为浓盐酸具有______________,会挥发出氯化氢气体,使收集的气体不纯; 2.不能使用稀硫酸,因为稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶性的硫酸钙,覆盖在大理石(或石灰石)表面,阻止反应进一步发生; 3.不能用碳酸钠(或碳酸钾)粉末代替大理石(或石灰石),因为碳酸钠(或碳酸钾)是粉末状固体,与稀盐酸接触面积大,反应剧烈,不利于控制反应速率及气体的收集
检验 将产生的气体通入__________________中,若观察到______________________,则证明该气体是二氧化碳
验满 将燃着的木条放在____________,若木条熄灭,则证明已收集满
【实验分析与评价】
(1)在实验中发现二氧化碳未收集满,可能的原因是____________________________,解决方法是______________________________。
(2)检验二氧化碳时,澄清石灰水始终未变浑浊,可能的原因是________________________________________________________________________。
【实验拓展】
一、装置的创新
同学们在实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳,并对制取装置进行了改进(如图所示),图1装置具有的优点是____________________,图2装置具有的优点是____________________。
二、多功能瓶的使用
1.用排空气法收集二氧化碳
用图3装置收集二氧化碳,气体应从导管______(选填“a”或“b”)端通入;若利用图4装置收集二氧化碳,气体应从导管______(选填“c”或“d”)端通入。
2.二氧化碳的验满
用图3装置收集二氧化碳,检验气体已经收集满的方法是________________________________________________________。若利用图4装置收集二氧化碳,检验气体已经收集满的方法是________________________________________。
3.二氧化碳的除杂、干燥
制取的二氧化碳中往往含有水分和氯化氢气体。
①除杂:先用____________________除去HCl气体;
②干燥:再通过盛有__________的装置进行干燥,不能用碱性干燥剂。
三、易错警示
检验二氧化碳一定要用______________,不能用燃着的木条,因为能使燃着的木条熄灭的气体不一定是CO2,还有可能是N2、稀有气体等其他气体。
Ⅱ.二氧化碳的性质
【实验目的】验证二氧化碳的性质
实验用品 仪器 烧杯、软塑料瓶、试管、导管、胶头滴管、集气瓶等
药品 二氧化碳、蒸馏水、石蕊溶液、蜡烛、石灰水等
实验步骤 实验现象 实验结论
塑料瓶中充满二氧化碳气体,向瓶中加入约1/3体积的水,振荡 塑料瓶________ 二氧化碳____________
将集气瓶中的二氧化碳沿烧杯壁倒入烧杯中 两支蜡烛自______而______依次熄灭 一般情况下,二氧化碳_________,____________,二氧化碳的密度比空气的_____
(续表)
“花”是用紫色石蕊溶液浸泡并干燥的纸花 实验Ⅰ中纸花_______; 实验Ⅱ中纸花__________; 实验Ⅲ中纸花__________; 实验Ⅳ中纸花________ 二氧化碳能与水反应生成碳酸,反应的化学方程式:_________________________________
将二氧化碳通入澄清石灰水中 澄清石灰水__________ 发生反应的化学方程式: _____________________________________________
【实验分析与解释】将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,溶液会变红,因为二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊溶液变红。二氧化碳不能使紫色石蕊变红。
【实验拓展】二氧化碳能与碱溶液反应生成碳酸盐和水。
【参考答案】
Ⅰ.【实验目的】CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑　可以随时添加液体药品　可以控制反应速率　可控制反应的发生与停止　产生气体的速率太快,不便于收集　产生的气体从长颈漏斗末端逸出　带小孔的隔板上　密度　排尽集气瓶内的空气
装置的气密性　挥发性　澄清石灰水　澄清石灰水变浑浊　集气瓶口　【实验分析与评价】(1)药品的量不足(合理即可)　继续加入药品 (合理即可)　(2)石灰水已变质(或盐酸浓度较大,二氧化碳中混有氯化氢气体,合理即可)
【实验拓展】一、可以控制反应速率　可以控制反应的发生与停止
二、1.a　d　2.将燃着的木条放在导管b端,若木条熄灭,证明已经收集满　将燃着的木条放在导管c端,若木条熄灭,证明已经收集满　3.①饱和碳酸氢钠溶液　②浓硫酸　三、澄清石灰水
Ⅱ.【实验目的】变瘪　能溶于水　下　上　不能燃烧　不支持燃烧　大　变红　不变色　不变色　变红　CO2+H2O H2CO3　变浑浊　CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
【真题精粹】
考向1碳单质的性质和用途
1.(2021·河北节选)利用活性炭的________性除去新装修房间的异味。
2.(2019·河北节选)冰箱中放入活性炭除去异味,利用了活性炭的________性。
考向2一氧化碳和二氧化碳的性质和用途
3.(2017·河北节选)根据下图所示的实验回答问题:
实验验证人体呼出的气体中二氧化碳含量比空气中的多时,除了要控制两种气体样品的
体积相同外,还要控制______________________相同,实验现象是____________________________________________________。
考向3二氧化碳的实验室制取
4.(2022·河北)下图为实验室制取二氧化碳的部分操作,其中错误的是 （ ）
A.检查气密性　　　　B.加入石灰石
C.加入稀盐酸 D.收集二氧化碳
考向4二氧化碳对环境和生活的影响
5.(2021·河北)坚持低碳生活、绿色发展,促进人与自然和谐共生。下列做法与这一理念不
相符的是 （ ）
A.限制燃放烟花　 B.发展燃煤发电 C.分类处理垃圾 D.倡导公交出行
【参考答案】
1.吸附
2.吸附
3.滴入澄清石灰水的量　呼出的气体中的澄清石灰水变浑浊,空气中的澄清石灰水没有明显变化
4.B　【解析】检查装置气密性:将导管的一端放入水中,用手握住试管,若观察到导管口有气泡冒出,则表明装置气密性良好;向试管中加入块状固体时,先将试管横放,用镊子把块状固体放在试管口,再将试管慢慢竖立起来;向试管中倾倒液体药品时,瓶塞倒放,标签向着手心,试管稍倾斜,瓶口紧挨试管口缓慢倾倒;二氧化碳的密度比空气的大,且不与空气成分反应,可以采用向上排空气法收集,收集时导管要接近集气瓶的底部,便于排出集气瓶中的空气。
5.B　【解析】发展燃煤发电会造成空气污染,与这一理念不相符。
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