资源简介

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碳和碳的氧化物
◆知识点一 碳单质的性质和用途
一、碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨 金刚石 C60
组成、构成 由 组成由 构成 由 组成由 构成 由 组成由 构成
微观结构
物理性质 色的有 光泽的固体，质地很 ，有 ，熔点 ，有良好的 色透明的、正八面体形状的固体，是 的物质 分子结构形似足球，很稳定
用途 作 或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂等 大：制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、裁玻璃。 性好、 大：金刚石薄膜用作光学仪器涂层。 性好：用于集成电路基板散热 用于 、 、能源及医学等领域
性质差异 物理性质差异大的原因：
*C60中的60是指： 。
*同种元素组成的物质不一定是单质，可能是 。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等）
*同种元素组成的 才是单质。石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同 ，该转化是
变化。
二、无定形碳
1．木炭和活性炭：有 结构，具有 ，可吸附 等。
木炭：用于除去食品和工业产品里的色素，作 等。
活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具 中过滤毒气，
制糖工业中 ，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
2．焦炭：用于 。
3．炭黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
（碳和炭的区别：“碳”是元素名称，并不指具体某种物质；“炭”表示由碳元素组成的具体物质）
结合常见碳单质的性质和用途，可知物质的结构决定 ，性质决定 。
三、碳单质的化学性质
碳的几种单质物理性质各异，而化学性质却相似。
1．常温下化学性质 （原因：碳原子的最外层电子数为 ，电子不易 ）。
用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。
2． 性（作 ）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
化学方程式： 化学方程式：
质量比
结论 反应物相同时，
应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）： 。
3．还原性
（1）木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论
①黑色粉末逐渐变成 ；②澄清石灰水 。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳；化学方程式：
实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。②火焰加金属网罩的目的： 。③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的： 。④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因： 。⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。
（2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑
如：焦炭还原氧化铁：
（3）碳与二氧化碳反应： （ 热反应）
补充：
置换反应： 与 反应生成 和 的反应。
◆知识点二 碳的氧化物
一、二氧化碳的性质
1．物理性质： 色、 臭的 体，密度比空气 ， 溶于水，高压低温下可得固态二氧化碳（也叫 ）。
2．证明二氧化碳的密度大于空气
实验1 实验2
操作：将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中。现象： 。分析：二氧化碳聚集在下层时，它会隔绝空气，导致下层蜡烛因缺氧而熄灭，而上层蜡烛由于二氧化碳尚未到达其位置，因此还能继续燃烧一段时间。 操作：向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3容积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。现象：软塑料瓶 。分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，大气压使瓶子变瘪。
化学性质：二氧化碳① ；② ；物理性质：密度比空气 。 物理性质：二氧化碳
生活小贴士：因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，故进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做 。
3．证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变 ）
实验操作 ①干燥的石蕊小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊小花上喷水 ③把干燥的小花放进CO2气体中 ④把用水湿润的石蕊小花放入CO2气体 ⑤取出实验④取出用吹风机烘干
现象
分析 稀醋酸能使石蕊变红 水不能使石蕊变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生成 使石蕊变红 碳酸不稳定，易分解
结论 CO2不显酸性，CO2与水反应生成了酸性物质使紫色石蕊试液变成红色化学方程式： 碳酸分解生成二氧化碳和水化学方程式：
4．证明二氧化碳与澄清石灰水反应
操作：将二氧化碳通入澄清石灰水；
现象：澄清石灰水变 ；
化学方程式： （用于 ）
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作 ，用于食品冷藏、制造舞台雾景、 。 干冰 （ 变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气大
③ （ ），可以增大农作物的产量 CO2是 ，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2 ；且
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
三、二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳对人体健康的影响
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体健康的影响
3 使人呼吸急促
10 使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡
2．自然界中的碳循环
（1）产生二氧化碳： 、 等。
（2）消耗二氧化碳：植物的 吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。
3．温室效应
（1）温室效应加剧产生的原因：大气中 、一氧化二氮、氟氯代烃等温室气体增多；森林因为天灾和人类的乱砍滥伐，导致CO2的消耗减少，引起全球气候变暧；
（2）危害：全球气候变暖、两极冰川融化、海平面上升、土地沙漠化、农业减产等；引起暴雨、洪水等灾害，极端气候事件发生的频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性。
4．低碳行动与可持续发展
减少使用 ，更多地利用 、 等清洁能源；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、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳；等等。我国明确提出了减排目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现 。
四、一氧化碳
1．物理性质： 色、 臭的 体， 溶于水，密度比空气的 。
2．产生：①碳的不完全燃烧，化学方程式： ；②含CO的燃料泄漏。
3．中毒生理过程：CO极易与血液中的血红蛋白结合，结合能力是氧气的200～300倍，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
处理方法：
①万一CO中毒了，怎么急救？ 轻度的应呼吸大量新鲜空气，严重的立即送医院医治。
②万一煤气泄漏，怎么处理？ 及时关闭阀门，开窗通风。
③冬天用煤火取暖时，应该注意什么？ 一定要装烟囱，并注意开窗通风，防止中毒。
④用煤炭取暖时，火炉上放一盆水，可以预防中毒吗？ 不能，因为 。
⑤煤气罐中掺有微量具有 ，为什么？ 便于 。
⑥检查煤气泄漏的时候怎么检漏？ 用 检验，有气泡产生说明漏气了。
4．可燃性
（1）纯净的CO安静的燃烧，产生 色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变 。
（2）燃烧的化学方程式：
澄清石灰水变浑浊的化学方程式：
（3）利用可燃性作燃料。注意点燃前先检验气体的纯度（ ）。
煤炉不同位置反应的化学方程式：
煤炉底部：
煤炉中部：
煤炉上口：
5．还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变成 。化学方程式： B处的现象是：澄清石灰水变 。化学方程式： C处的现象是：气体燃烧，发出 。化学方程式：
（1）澄清石灰水的目的是 。（2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气， 。其它尾气处理的方法：①用气球收集尾气(图A)②用排水法收集尾气(图B)③换一个长的导管伸到玻璃管下火焰处将尾气燃烧(图C) 【注意】（1）先通一氧化碳后加热的原因是： 。（2）实验结束后先停止加热继续通入CO至玻璃管冷却的原因是 。
CO具有还原性，用途： 。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是： 。
五、二氧化碳和一氧化碳的鉴别和除杂
1．鉴别
鉴别方法 现象及结论
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是 ，无明显现象的是
分别点燃 在空气中能燃烧的是 ，不能燃烧的是
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是 ，无明显现象的是
还原金属氧化铜 通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是 ，没有明显现象的是
2．除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO（CO2）：
CO2（CO）：
CaO（CaCO3）：
◆知识点三 二氧化碳的实验室制取
一、 二氧化碳制取的研究
1．工业制二氧化碳
煅烧石灰石： 。
（石灰石、大理石主要成分为 ；氧化钙CaO俗称 ；氢氧化钙Ca(OH)2俗称 ）
2．实验室制二氧化碳：
（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物）。
（2）反应原理： 。①为什么不能用纯的CaCO3或Na2CO3粉末？ 。
②为什么不用浓盐酸？ 。
③为什么不用稀硫酸？ ，阻碍反应的进一步进行。
（3）检验方法：
将制得的气体 ，则证明是二氧化碳。
（4）验满方法：
用 ，证明二氧化碳气体已经收集满。
二、气体制取的一般思路
1．发生装置
选择依据： ；反应条件（ ）
固固加热型 固液常温型
高锰酸钾制氧气 大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳
试管口略向下倾斜 适合制取少量气体 适合制取大量气体 长颈漏斗可随时添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液体的速率，从而控制反应速率 注射器可控制加入液体的速率，从而控制反应速率
补充改进装置：
块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进， 。
开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于隔板固液分离，反应停止 停止：关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面
2．收集装置
选择依据： （气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）
排水集气法 向上排空气法 向下排空气法
适合气体溶解度小、不与水反应的气体 适合密度比空气大、不与空气反应的气体 适合密度比空气小、不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现 的气泡时开始收集； 时气体收集满 注意事项：导管 。 注意事项：导管 。
①所有气体从短管进②V排出的水=V气体为 ，水面放一层 隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响收集的气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端气体的验满在另一侧出气口
实验室制取二氧化碳气体除杂和净化
盐酸具有挥发性，故制得的CO2气体中可能混有少量的HCl气体，一般可用 。气体经过饱和碳酸氢钠溶液后，会有水蒸气混入，浓硫酸有吸水性，可用浓硫酸除去水蒸气，进行干燥。
◆考点一 碳单质的性质和用途
【典例1】（2024·湖南长沙）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是（ ）
A．活性炭 B．金刚石
C．石墨 D．
【典例2】（2024·黑龙江牡丹江）“碳家族”中相关物质的性质与用途对应关系正确的是（ ）
A．石墨作电车的电刷——质软 B．金刚石切割玻璃——硬度大
C．干冰作制冷剂——升华放热 D．一氧化碳冶炼金属——可燃性
【典例3】（2024·江苏盐城）阅读下列资料，完成下面小题：
透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的单质；碳原子核外电子数为6，其结构示意图如图所示。
金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。C60常温下为固体，能与K等金属反应生成超导体材料，如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。
（1）下列关于C60的说法中不正确的是（ ）
A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型有机高分子材料
C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用
（2）下列摘录中，属于物质结构描述的是（ ）
A．碳原子核外电子数为6 B．金刚石可用来切割大理石
C．石墨很软 D．C60能与K等金属反应
（3）金刚石、石墨和C60和都是由碳元素组成的单质，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子（ ）
A．种类不同 B．大小不同
C．质量不同 D．排列方式不同
◆考点二 碳的氧化物的性质和用途
【典例4】（2024·辽宁）二氧化碳在生产生活中应用广泛。下列不属于二氧化碳用途的是（ ）
A．作燃料 B．参与光合作用
C．固态二氧化碳用于人工降雨 D．制碳酸饮料
【典例5】（2024·山东临沂）下列关于碳和碳的化合物说法中不正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质
B．一氧化碳和二氧化碳分子构成不同，化学性质不同
C．二氧化碳灭火器可用来扑灭图书、档案等物的失火
D．二氧化碳和葡萄糖（）都属于有机化合物
【典例6】（2024·四川德阳）大量排放的CO2造成了碳循环的失衡,导致大气温室效应加剧,修复大气中 CO2，含量的平衡必定要“降碳”。下列说法错误的是（ ）
A．大规模开采和利用化石燃料，会导致大气中CO2含量持续升高
B．将CO2压入地下实现碳封存，CO2分子间隔变小、运动停止
C．CO2被绿色植物光合作用吸收，CO2分子变成了其他分子
D．江河湖海的水体吸收CO2过程中既有物理变化,又有化学变化
【典例7】（2024·四川泸州）向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置（如图），把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是（ ）
A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压
B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应
C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸
D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红
◆考点三 二氧化碳的实验室制取
【典例8】（2024·陕西）实验室制取二氧化碳时，下列相关操作正确的是（ ）
A．检查气密性 B．装药品
C．收集气体 D．气体验满
【典例9】（2024·黑龙江大庆）如图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为 。
（2）实验室制取二氧化碳气体时，为了随时控制反应的发生或停止，发生装置应选用 （填字母）。
（3）如用D装置除去CO2中的水蒸气，D中盛放的试剂为 （填名称）；如用D装置收集H2，则气体应从导管 端通入（填“b”或“c”）。
（4）NH3极易溶于水， 用E装置收集NH3（填“能”或“不能”）。
◆考点四 二氧化碳对生活和环境的影响
【典例10】（2024·广东深圳）模拟海洋生态系统
①绿色植物在生态箱中通过呼吸作用和 作用参与碳循环；
②俊宇向生态箱中通入，一段时间后烧杯中出现现象为 ；
③测得生态箱内pH值下降，原因是 。
④请你列举一条具体措施减少大气中排放量，结合生活实际： 。
【典例11】（2024·江苏盐城）我国向世界承诺：努力争取2060年前实现“碳中和”——CO2排放量和转化量相等，达到相对零排放，为人类社会可持续发展贡献中国力量。
Ⅰ．了解二氧化碳排放
（1）CO2排放量增加可能引发的后果有______（选填字母序号，下同）。
A．冰川融化，海平面上升 B．极端天气频发
C．土地沙漠化，造成农业减产 D．影响自然生态系统，改变生物多样性
（2）空气中的CO2主要来自于______。
A．动植物的呼吸作用
B．化石燃料的燃烧
C．植物的光合作用
（3）实验室制备CO2。根据下列仪器装置，回答问题。
①写出标号仪器的名称：a． ，b． 。
②制取CO2可在A～E中选用装置 ；装置F是在装置B基础上的改进，其优点是 。
Ⅱ．探究二氧化碳转化
（4）CO2的吸收是其转化的有效方法。现有三种试剂：水、澄清石灰水、2% NaOH溶液，你认为最佳的CO2吸收剂是 ，设计实验方案证明你的结论： 。
Ⅲ．研制低碳行动方案
（5）低碳行动涵盖国际合作、国家工程和个人行为三个层面。请从“个人行为”层面策应“低碳行动”，写出你的一个行动打算： 。
【易错题1】下列过程中没有发生化学变化的是（ ）A．检验氧气 B．氢气验纯C．活性炭净水 D．A烧杯中的变化【易错题2】金刚石、石墨、C60是三种含有碳元素的单质，物理性质不同，化学性质相似。（1）石墨常作为电池的电极，是利用石墨性质中的 。（2）石墨在5万→6万大气压及1000C~2000℃高温下，与金属铁、钴、镍共同作用，可使石墨转变成金刚石粉末，该变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。◆易混易错点1相同的元素可以组成不同的物质，如碳元素可以组成金刚石、石墨等多种单质。同种元素组成的不同单质之间的转化属于化学变化。活性炭除去水样中的色素和异味则属于物理变化。
【易错题3】日前，研究人员在月壤中发现天然的石墨烯。石墨烯具有非凡的导电性能和导热性能。下列有关石墨烯说法错误的是（ ）A．石墨烯和石墨的物理性质相似B．石墨烯可以在氧气中燃烧生成二氧化碳C．石墨烯和金刚石的化学性质相似D．石墨烯可以做电极芯◆易混易错点2金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质，物理性质差异很大，是因为碳原子的排列方式不同，但不同碳单质的化学性质相似，如C60、碳纳米管等碳单质在一定条件下都具有可燃性、还原性，能与氧气反应生成二氧化碳或一氧化碳，能与金属氧化物反应得到金属单质。由于碳原子最外层电子数为4，很难得失电子，所以碳单质在常温下化学性质稳定很难与其他物质发生化学反应。古代的字画(用墨书写、绘制)能保存至今而不变色，就是因为墨汁中的炭黑常温下化学性质稳定。
【易错题4】干冰（固态二氧化碳）是一种常见的制冷剂，将点燃的镁条插入干冰中，反应生成氧化镁和碳单质。由此可推测出干冰或二氧化碳具有的性质是______。A．二氧化碳密度大于空气B．干冰气化时吸收热量C．二氧化碳可以与某些金属发生反应D．二氧化碳能与水反应◆易混易错点3干冰不是冰，干冰是二氧化碳的固态形式，冰是固态的水。干冰易升华，能吸收热量从固态直接变成气态，该过程为物理变化。
【易错题5】（2024·云南文山·二模）归纳与比较是化学学习的主要方法，关于CO2与CO的知识总结错误的是（ ）A．构成：二氧化碳分子比一氧化碳分子多一个氧原子B．性质：通常情况下CO2不可燃；CO可燃C．用途：CO2可用于灭火；CO可作燃料燃烧D．危害：CO2无毒；CO有毒◆易混易错点41.一氧化碳排放到空气中，会造成空气污染，二氧化碳则会造成温室效应，但不是空气污染物。2.一氧化碳和二氧化碳均是无色无味气体，一氧化碳有毒，二氧化碳无毒。处于二氧化碳浓度高的环境中，人会出现不适甚至窒息死亡，不是因为二氧化碳有毒，而是由于二氧化碳不能供给呼吸。3.二氧化碳中混有少量的一氧化碳，不用点燃的方法除去，因为少量的一氧化碳在二氧化碳中无法被点燃，可将气体通过灼热的氧化铜粉末。
【易错题6】为探究二氧化碳能否和水反应，用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下图三个实验。实验Ⅰ、Ⅱ中小花不变色，实验Ⅲ中小花变红。下列说法不正确的是A．实验Ⅰ说明水不能使石蕊变红B．实验Ⅱ说明二氧化碳不能使石蕊变红C．仅凭实验Ⅰ和Ⅱ不能说明二氧化碳能与水发生化学反应D．仅凭实验Ⅱ和Ⅲ就能说明二氧化碳能与水发生化学反应【易错题7】用如图实验研究CO2的性质，下列说法错误的是（ ）A．实验室可用大理石和稀硫酸反应制取CO2B．实验过程中若观察到纸花2不变色，纸花1、3变红，说明CO2能与水反应C．实验过程中若观察到纸花3比纸花1先变红，说明CO2密度比空气大D．若燃着的木条熄灭，可得出CO2不燃烧、不支持燃烧◆易混易错点5二氧化碳通入紫色石蕊试液中，紫色石蕊试液变红。该反应中并不是二氧化碳本身使紫色石蕊变红，而是二氧化碳与水反应生成的酸性物质碳酸使石蕊试液变红。
【易错题8】逻辑推理是化学学习中常用的思维方法，下列推理正确的是A．化学变化通常伴随着发光、放热等现象，所以有发光、放热现象的变化都是化学变化B．二氧化碳不支持燃烧，所以能使燃着的木条熄灭的气体一定是二氧化碳C．氧气的化学性质比较活泼，所以氧气可以和所有的物质发生化学反应D．火药爆炸是化学变化，但爆炸不一定是化学变化◆易混易错点6将燃着的木条伸入集气瓶中，木条熄灭不能证明收集的气体是CO2，因为N2等气体也不支持燃烧，木条也会熄灭。应将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则收集的气体是CO2。
【易错题9】二氧化碳实验室制取和性质实验的部分操作如图所示，错误的是（ ） A．气密性检查 B．加入石灰石 C．加入稀盐酸 D．检验【易错题10】某化学兴趣小组利用如下图所示的装置对二氧化碳的性质进行验证。（1）A装置相比其他固液常温装置，优点是 。该反应的化学方程式为 。（2）用E装置收集二氧化碳，并验证二氧化碳是否收集满，验满的方法为 。若未收集满的原因可能是 (写一点)。（3）若用图F装置收集二氧化碳，气体应从 (填“a”或“b”)通入；当打开弹簧夹，反应一段时间后，D烧杯中下层的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳具有的物理性质是 ；B处的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。◆易混易错点71.加入石灰石（或大理石）时，试管应先横放，将药品放在管口后，再缓慢将试管竖立起来，防止砸破管底。2.注入稀盐酸时，标签向着手心，瓶口紧挨试管口。3.收集装置既要考虑到收集方法的多样性，如排水法或排空气法，还应考虑到装置的多样性，如集气瓶、带双孔橡皮塞的贮气装置。4.验满时，燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶内。5.误将“检验”与“验满”混淆。检验是利用物质的特性或特征现象来证明这种物质。如检验CO2可用澄清石灰水，能够使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体是CO2。而验满是已知这种气体，只要用简便方法，证明集气瓶中已装满此气体。如将燃着的木条放在盛有CO2的集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满。氧气可以用带火星的木条检验和验满，二者的区别在于带火星的木条所放的位置不同，检验是伸入集气瓶中，验满是放在集气瓶口处。
答案和解析
◆知识点一 碳单质的性质和用途
一、碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨 金刚石 C60
组成、构成 由碳元素组成由碳原子构成 由碳元素组成由碳原子构成 由碳元素组成由C60分子构成
微观结构
物理性质 灰黑色的有金属光泽的固体，质地很软，有滑腻感，熔点高，有良好的导电性 无色透明的、正八面体形状的固体，是天然存在的最硬的物质 分子结构形似足球，很稳定
用途 作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂等 硬度大：制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、裁玻璃。透光性好、硬度大：金刚石薄膜用作光学仪器涂层。导热性好：用于集成电路基板散热 用于超导、催化、能源及医学等领域
性质差异 物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同
*C60中的60是指：一个C60分子中含有60个碳原子。
*同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。（如O2和O3混合；红磷和白磷混合等）
*同种元素组成的纯净物才是单质。
石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。二、无定形碳
1．木炭和活性炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，可吸附色素、异味等。
木炭：用于除去食品和工业产品里的色素，作冰箱去味剂等。
活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，
制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
2．焦炭：用于冶炼金属。
3．炭黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
（碳和炭的区别：“碳”是元素名称，并不指具体某种物质；“炭”表示由碳元素组成的具体物质）
结合常见碳单质的性质和用途，可知物质的结构决定性质，性质决定用途。
三、碳单质的化学性质
碳的几种单质物理性质各异，而化学性质却相似。
1．常温下化学性质不活泼（原因：碳原子的最外层电子数为4，电子不易得失）。
用途：用炭黑制成的墨书写绘画，档案用碳素墨水书写，木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。
2．可燃性（作燃料）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
化学方程式：C + O2 CO2 化学方程式：2C + O2 2CO
质量比 3 ：8 3 ：4
结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同
应用 证明某物质含有碳元素（证明燃烧有二氧化碳生成）：点燃该物质，火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若浑浊，则有二氧化碳生成，从而证明该物质含有碳元素。
3．还原性
（1）木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论
①黑色粉末逐渐变成光亮的红色；②澄清石灰水变浑浊。 木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳；化学方程式：C + 2CuO2Cu+CO2↑
实验分析析 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。③实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。
（2）碳还原金属氧化物（用于工业冶炼金属）
碳 + 某些金属氧化物金属单质 + CO2↑
如：焦炭还原氧化铁：2Fe2O3 + 3C4Fe + 3CO2↑
（3）碳与二氧化碳反应：C + CO22CO（吸热反应）
补充：
置换反应：一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。
◆知识点二 碳的氧化物
一、二氧化碳的性质
1．物理性质：无色、无臭的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固态二氧化碳（也叫干冰）。
2．证明二氧化碳的密度大于空气
实验1 实验2
操作：将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中。现象：下面的蜡烛比上面的先熄灭。分析：二氧化碳聚集在下层时，它会隔绝空气，导致下层蜡烛因缺氧而熄灭，而上层蜡烛由于二氧化碳尚未到达其位置，因此还能继续燃烧一段时间。 操作：向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3容积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。现象：软塑料瓶变瘪。分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，大气压使瓶子变瘪。
化学性质：二氧化碳①不能燃烧；②不支持燃烧；物理性质：密度比空气大。 物理性质：二氧化碳能溶于水
生活小贴士：因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，故进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做灯火实验。
3．证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变红）
实验操作 ①干燥的石蕊小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊小花上喷水 ③把干燥的小花放进CO2气体中 ④把用水湿润的石蕊小花放入CO2气体 ⑤取出实验④取出用吹风机烘干
现象 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色
分析 稀醋酸能使石蕊变红 水不能使石蕊变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生成酸性物质使石蕊变红 碳酸不稳定，易分解
结论 CO2不显酸性，CO2与水反应生成了酸性物质使紫色石蕊试液变成红色化学方程式：CO2+H2O=H2CO3 碳酸分解生成二氧化碳和水化学方程式：H2CO3=H2O+CO2↑
4．证明二氧化碳与澄清石灰水反应
操作：将二氧化碳通入澄清石灰水；
现象：澄清石灰水变浑浊；
化学方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 干冰升华吸热（物理变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气大
③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 CO2是光合作用的原料，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
三、二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳对人体健康的影响
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体健康的影响
3 使人呼吸急促
10 使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡
2．自然界中的碳循环
（3）产生二氧化碳：动植物呼吸、化石燃料的燃烧等。
（4）消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。
3．温室效应
（1）温室效应加剧产生的原因：大气中二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟氯代烃等温室气体增多；森林因为天灾和人类的乱砍滥伐，导致CO2的消耗减少，引起全球气候变暧；
（2）危害：全球气候变暖、两极冰川融化、海平面上升、土地沙漠化、农业减产等；引起暴雨、洪水等灾害，极端气候事件发生的频率和强度增加；影响自然生态系统，改变生物多样性。
5．低碳行动与可持续发展
减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源；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、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳；等等。我国明确提出了减排目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
四、一氧化碳
1．物理性质：无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的略小。
2．产生：①碳的不完全燃烧，化学方程式：2C+O22CO；②含CO的燃料泄漏。
3．中毒生理过程：CO极易与血液中的血红蛋白结合，结合能力是氧气的200～300倍，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
处理方法：
①万一CO中毒了，怎么急救？ 轻度的应呼吸大量新鲜空气，严重的立即送医院医治。
②万一煤气泄漏，怎么处理？ 及时关闭阀门，开窗通风。
③冬天用煤火取暖时，应该注意什么？ 一定要装烟囱，并注意开窗通风，防止中毒。
④用煤炭取暖时，火炉上放一盆水，可以预防中毒吗？ 不能，因为CO难溶于水。
⑤煤气罐中掺有微量具有刺激性气味的气体，为什么？ 便于泄漏时及时发现。
⑥检查煤气泄漏的时候怎么检漏？ 用肥皂水检验，有气泡产生说明漏气了。
4．可燃性
（1）纯净的CO安静的燃烧，产生蓝色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变变浑浊。
（2）燃烧的化学方程式：2CO+O22CO2
澄清石灰水变浑浊的化学方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
（3）利用可燃性作燃料。注意点燃前先检验气体的纯度（验纯）。
煤炉不同位置反应的化学方程式：
煤炉底部：C+O2CO2
煤炉中部：C+CO22CO
煤炉上口：2CO+O22CO2
5．还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变成光亮的红色。化学方程式：CO+CuO Cu+CO2 B处的现象是：澄清石灰水变浑浊。化学方程式：Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2OC处的现象是：气体燃烧，发出蓝色火焰。化学方程式：2CO + O22CO2
（1）澄清石灰水的目的是检验二氧化碳的生成。（2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气，防止污染空气。其它尾气处理的方法：①用气球收集尾气(图A)②用排水法收集尾气(图B)③换一个长的导管伸到玻璃管下火焰处将尾气燃烧(图C) 【注意】（1）先通一氧化碳后加热的原因是：排出装置内的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸。（2）实验结束后先停止加热继续通入CO至玻璃管冷却的原因是防止热的铜遇到空气又被氧化。
CO具有还原性，用途：冶炼金属。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
五、二氧化碳和一氧化碳的鉴别和除杂
1．鉴别
鉴别方法 现象及结论
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO
分别点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO2，无明显现象的是CO
还原金属氧化铜 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
2．除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO（CO2）：通入足量的石灰水（或氢氧化钠溶液）吸收：Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O
CO2（CO）：通过灼热的氧化铜：CO+CuO Cu+CO2
CaO（CaCO3）：只能煅烧（不可加盐酸）：CaCO3CaO+CO2↑
◆知识点三 二氧化碳的实验室制取
一、 二氧化碳制取的研究
1．工业制二氧化碳
煅烧石灰石：CaCO3CaO+CO2↑。
（石灰石、大理石主要成分为碳酸钙CaCO3；氧化钙CaO俗称生石灰；氢氧化钙Ca(OH)2俗称熟石灰）
2．实验室制二氧化碳：
（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物）。
（2）反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
①为什么不能用纯的CaCO3或Na2CO3粉末？反应速率太快，不易控制。
②为什么不用浓盐酸？浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体使制得的二氧化碳不纯。
③为什么不用稀硫酸？生成微溶于水的CaSO4覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行。
（5）检验方法：
将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
（6）验满方法：
用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。
二、气体制取的一般思路
1．发生装置
选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）
固固加热型 固液常温型
高锰酸钾制氧气 大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳
试管口略向下倾斜 适合制取少量气体 适合制取大量气体 长颈漏斗可随时添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液体的速率，从而控制反应速率 注射器可控制加入液体的速率，从而控制反应速率
补充改进装置：
块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进，可实现固液的分离和接触，从而控制反应的开始和停止。
开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于隔板固液分离，反应停止 停止：关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面
2．收集装置
选择依据：
气体的溶解性；气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）
排水集气法 向上排空气法 向下排空气法
适合气体溶解度小、不与水反应的气体 适合密度比空气大、不与空气反应的气体 适合密度比空气小、不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。
①所有气体从短管进②V排出的水=V气体为防止气体溶解在水中，水面放一层植物油隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响收集的气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端气体的验满在另一侧出气口
实验室制取二氧化碳气体除杂和净化
盐酸具有挥发性，故制得的CO2气体中可能混有少量的HCl气体，一般可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体。气体经过饱和碳酸氢钠溶液后，会有水蒸气混入，浓硫酸有吸水性，可用浓硫酸除去水蒸气，进行干燥。
◆考点一 碳单质的性质和用途
【典例1】（2024·湖南长沙）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是（ ）
A．活性炭 B．金刚石
C．石墨 D．
【答案】A
【解析】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，用于去除冰箱、汽车中的异味，故正确；
B、金刚石无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误；
C、石墨无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误；
D、C60不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误。
故选A。
【典例2】（2024·黑龙江牡丹江）“碳家族”中相关物质的性质与用途对应关系正确的是（ ）
A．石墨作电车的电刷——质软 B．金刚石切割玻璃——硬度大
C．干冰作制冷剂——升华放热 D．一氧化碳冶炼金属——可燃性
【答案】B
【解析】A、石墨具有良好的导电性，可用作电车的电刷，不符合题意；
B、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃，符合题意；
C、干冰升华吸热，能使周围温度降低，可用作制冷剂，不符合题意；'
D、一氧化碳具有还原性，能与金属氧化物反应，可用于冶炼金属，不符合题意。
故选B。
【典例3】（2024·江苏盐城）阅读下列资料，完成下面小题：
透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的C60都是由碳元素组成的单质；碳原子核外电子数为6，其结构示意图如图所示。
金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。C60常温下为固体，能与K等金属反应生成超导体材料，如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。
（1）下列关于C60的说法中不正确的是（ ）
A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型有机高分子材料
C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用
【答案】B
【解析】根据题目的C60的分子结构，C60分子具有空心球体结构，故A正确；有机高分子是相对分子质量上万的有机物分子；C60是由一种元素组成的纯净物，是单质，不是有机物，故B错误；元素符号的右下角表示一个分子中含有的原子数，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故C正确；根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，故D正确。
（2）下列摘录中，属于物质结构描述的是（ ）
A．碳原子核外电子数为6 B．金刚石可用来切割大理石
C．石墨很软 D．C60能与K等金属反应
【答案】A
【解析】碳原子的原子结构示意图是，则碳原子核外电子数为6，属于物质结构的描述，A正确；金刚石可用来切割大理石，是金刚石的用途，B错误；石墨很软属于石墨的物理性质，C错误；C60能与K等金属反应属于化学性质，D错误。
（3）金刚石、石墨和C60和都是由碳元素组成的单质，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子（ ）
A．种类不同 B．大小不同
C．质量不同 D．排列方式不同
【答案】D
【解析】金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着明显差异，选D。
◆考点二 碳的氧化物的性质和用途
【典例4】（2024·辽宁）二氧化碳在生产生活中应用广泛。下列不属于二氧化碳用途的是（ ）
A．作燃料 B．参与光合作用
C．固态二氧化碳用于人工降雨 D．制碳酸饮料
【答案】A
【解析】二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，不能用作燃料；
二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，固态二氧化碳升华吸热可用于人工降雨，二氧化碳与水反应生成碳酸，可用于制碳酸饮料；
故选：A。
【典例5】（2024·山东临沂）下列关于碳和碳的化合物说法中不正确的是（ ）
A．金刚石是天然存在的最硬的物质
B．一氧化碳和二氧化碳分子构成不同，化学性质不同
C．二氧化碳灭火器可用来扑灭图书、档案等物的失火
D．二氧化碳和葡萄糖（）都属于有机化合物
【答案】D
【解析】A、金刚石是天然存在最硬的物质，故说法正确；
B、同种分子性质相同，不同分子性质不同，CO和CO2的分子构成不同，化学性质不同，故说法正确；
C、二氧化碳灭火器可用来扑灭图书、档案等物的失火，因为二氧化碳灭火器灭火不会留下痕迹，故说法正确；
D、二氧化碳虽然含碳元素，但其性质和无机物相似，不属于有机化合物，故说法错误。
故选D。
【典例6】（2024·四川德阳）大量排放的CO2造成了碳循环的失衡,导致大气温室效应加剧,修复大气中 CO2，含量的平衡必定要“降碳”。下列说法错误的是（ ）
A．大规模开采和利用化石燃料，会导致大气中CO2含量持续升高
B．将CO2压入地下实现碳封存，CO2分子间隔变小、运动停止
C．CO2被绿色植物光合作用吸收，CO2分子变成了其他分子
D．江河湖海的水体吸收CO2过程中既有物理变化,又有化学变化
【答案】B
【解析】A、化石燃料包括煤、石油、天然气，化石燃料燃烧产生CO2气体，导致空气中二氧化碳含量升高，A项正确；
B、将CO2压入地下封存时CO2分子间的间隔会变小，但不会停止运动，B项错误；
C、绿色植物光合作用是将CO2在一定条件下转化为 O2，CO2分子变成了其他分子，C项正确；
D、CO2溶于水属于物理变化，与水发生反应生成碳酸属于化学变化，D项正确；
故选：B。
【典例7】（2024·四川泸州）向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置（如图），把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是（ ）
A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压
B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应
C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸
D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红
【答案】C
【解析】玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，A错误；玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，不能证明CO2与水发生了反应，B错误；蓝色石蕊试纸遇酸变红，注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，倒置且振荡后CO2与水充分接触，而此时石蕊试纸变红，说明CO2与水反应产生了酸，酸使蓝色石蕊试纸变红，C正确；注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，说明CO2不能与石蕊反应变红，D错误。
◆考点三 二氧化碳的实验室制取
【典例8】（2024·陕西）实验室制取二氧化碳时，下列相关操作正确的是（ ）
A．检查气密性 B．装药品
C．收集气体 D．气体验满
【答案】A
【解析】A、图示中长颈漏斗下端伸入液面以下，形成液封，双手紧握试管外壁，装置内气体受热膨胀，导管口有气泡冒出，则说明该装置气密性良好，图示操作正确；
B、实验室利用稀盐酸和大理石制取二氧化碳，向试管中装药品时，应先装固体药品，再装液体药品，且装块状固体药品时，应“一横二放三慢竖”，先将试管横放，用镊子把固体放在试管口，再将试管慢慢竖起来，图示操作错误；
C、二氧化碳密度比空气大，应该用向上排空气法收集，图示操作错误；
D、二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满，图示操作错误；
故选：A。
【典例9】（2024·黑龙江大庆）如图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为 。
（2）实验室制取二氧化碳气体时，为了随时控制反应的发生或停止，发生装置应选用 （填字母）。
（3）如用D装置除去CO2中的水蒸气，D中盛放的试剂为 （填名称）；如用D装置收集H2，则气体应从导管 端通入（填“b”或“c”）。
（4）NH3极易溶于水， 用E装置收集NH3（填“能”或“不能”）。
【答案】（1）长颈漏斗
（2）C
（3）浓硫酸 c
（4）不能
【解析】（1）由图可知，仪器a为长颈漏斗；
（2）相比装置B，装置C带有多孔隔板和止水夹，关闭止水夹，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开止水夹，气体排出，压强减小，液体重新进入试管，固液接触，反应发生，可以控制反应的发生和停止，故选C；
（3）浓硫酸具有吸水性且不与二氧化碳反应，所以如用D装置除去CO2中的水蒸气，D中盛放的试剂为浓硫酸；
氢气密度比空气小，所以用装置D收集氢气时，气体应短进长出，故从c进入；
（4）NH3极易溶于水，不能使用排水法收集，故不能选用装置E。
◆考点四 二氧化碳对生活和环境的影响
【典例10】（2024·广东深圳）模拟海洋生态系统
①绿色植物在生态箱中通过呼吸作用和 作用参与碳循环；
②俊宇向生态箱中通入，一段时间后烧杯中出现现象为 ；
③测得生态箱内pH值下降，原因是 。
④请你列举一条具体措施减少大气中排放量，结合生活实际： 。
【答案】光合 澄清石灰水变浑浊 与水反应生成碳酸 绿色出行
【解析】①绿色植物在生态箱中通过呼吸作用和光合作用参与碳循环；
②澄清石灰水的主要成分是氢氧化钙，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀与水，俊宇向生态箱中通入CO2，一段时间后烧杯中出现现象为澄清石灰水变浑浊；
③测得生态箱内pH值下降，原因是二氧化碳与水反应生成碳酸；
④汽车尾气中含有二氧化碳，减少汽车的使用，绿色出行可以减少大气中二氧化碳的排放（合理即可）。
【典例11】（2024·江苏盐城）我国向世界承诺：努力争取2060年前实现“碳中和”——CO2排放量和转化量相等，达到相对零排放，为人类社会可持续发展贡献中国力量。
Ⅰ．了解二氧化碳排放
（1）CO2排放量增加可能引发的后果有______（选填字母序号，下同）。
A．冰川融化，海平面上升 B．极端天气频发
C．土地沙漠化，造成农业减产 D．影响自然生态系统，改变生物多样性
（2）空气中的CO2主要来自于______。
A．动植物的呼吸作用
B．化石燃料的燃烧
C．植物的光合作用
（3）实验室制备CO2。根据下列仪器装置，回答问题。
①写出标号仪器的名称：a． ，b． 。
②制取CO2可在A～E中选用装置 ；装置F是在装置B基础上的改进，其优点是 。
Ⅱ．探究二氧化碳转化
（4）CO2的吸收是其转化的有效方法。现有三种试剂：水、澄清石灰水、2% NaOH溶液，你认为最佳的CO2吸收剂是 ，设计实验方案证明你的结论： 。
Ⅲ．研制低碳行动方案
（5）低碳行动涵盖国际合作、国家工程和个人行为三个层面。请从“个人行为”层面策应“低碳行动”，写出你的一个行动打算： 。
【答案】（1）ABCD
（2）AB
（3）试管 集气瓶 BC 可以控制反应发生与停止
（4）2%NaOH溶液 用三只相同的塑料瓶收集二氧化碳，分别注入等体积的水、澄清石灰水、2%NaOH溶液，盖上瓶盖，充分振荡，若注入2%氢氧化钠溶液的塑料瓶变瘪程度最大，说明2%氢氧化钠溶液吸收二氧化碳效果最好
（5）出行乘坐公交车（合理即可）
【解析】（1）空气中二氧化碳含量过高，会导致温室效应加剧。会导致全球变暖，冰川融化，海平面上升，A正确；温室效应会导致气候异常，发生极端天气，B正确；地球温度升高，会使地球上的水分加速蒸发到大气层中，地面变得干旱，植被退化，进而导致土地沙漠化，C正确；温度升高会影响生物的生长，影响生态系统，导致某些物种灭绝，D正确；
（2）动植物呼吸作用产生二氧化碳和水，A符合题意；化石燃料含有碳元素，完全燃烧会产生二氧化碳，B符合题意；植物光合作用消耗二氧化碳和水，C不符合题意；
（3）①图中可知，仪器a是试管，仪器b是集气瓶；
②实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳，选择固液常温型发生装置，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，二氧化碳的密度比空气的密度大，选择向上排空气法收集；多孔隔板可以将固体放在试管中部，通过开关止水夹控制固体液体接触和分离，当止水夹打开，固液接触，反应发生，当止水夹夹紧，装置内生成气体导致压强增大，将液体挤回长颈漏斗，液面降到多孔隔板以下与固体分离，反应停止，装置的优点是可以控制反应的发生与停止；
（4）水能和二氧化碳反应生成碳酸，澄清石灰水和氢氧化钠能够和二氧化碳反应，用于吸收二氧化碳，但是澄清石灰水中氢氧化钙微溶于水，溶液浓度较小，吸收效果不好，氢氧化钠溶液中含有水和能与二氧化碳反应的氢氧化钠，吸收效果好；证明吸收效果需要在相同条件下比较三种试剂吸收二氧化碳量的多少，如可以通过塑料瓶变瘪的程度比较吸收效果，故填：用三只相同的塑料瓶收集二氧化碳，分别注入等体积的水、澄清石灰水、2%NaOH溶液，盖上瓶盖，充分振荡，若注入2%氢氧化钠溶液的塑料瓶变瘪程度最大，说明2%氢氧化钠溶液吸收二氧化碳效果最好；
（5）低碳行动可以从减少二氧化碳排放角度做起，如出行乘坐公交车、节约用电等（合理即可）。
【易错题1】下列过程中没有发生化学变化的是（ ）A．检验氧气 B．氢气验纯C．活性炭净水 D．A烧杯中的变化【答案】C【解析】A、检验氧气过程中有新物质生成，发生化学变化；B、氢气验纯过程中有新物质生成，发生化学变化；C、活性炭净水过程中没有新物质生成，发生物理变化；D、浓氨水遇酚酞变红，有新物质生成，发生化学变化。故选C。【易错题2】金刚石、石墨、C60是三种含有碳元素的单质，物理性质不同，化学性质相似。（1）石墨常作为电池的电极，是利用石墨性质中的 。（2）石墨在5万→6万大气压及1000C~2000℃高温下，与金属铁、钴、镍共同作用，可使石墨转变成金刚石粉末，该变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。【答案】（1）导电性（2）化学【解析】（1）将石墨制作成电极，说明石墨具有导电性。（2）石石墨转变成金刚石粉末的过程中，生成了新物质，该反应属于化学变化。◆易混易错点1相同的元素可以组成不同的物质，如碳元素可以组成金刚石、石墨等多种单质。同种元素组成的不同单质之间的转化属于化学变化。活性炭除去水样中的色素和异味则属于物理变化。
【易错题3】日前，研究人员在月壤中发现天然的石墨烯。石墨烯具有非凡的导电性能和导热性能。下列有关石墨烯说法错误的是（ ）A．石墨烯和石墨的物理性质相似B．石墨烯可以在氧气中燃烧生成二氧化碳C．石墨烯和金刚石的化学性质相似D．石墨烯可以做电极芯【答案】A【解析】A、石墨烯和石墨的碳原子的排列方式不同，结构不同，物理性质也不同，故A说法错误；B、根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则石墨烯可以在氧气中燃烧生成二氧化碳，故B说法正确；C、石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的单质，二者的化学性质相似，故C说法正确；D、石墨烯具有非凡对的导电性能，可以做电极芯，故D说法正确；故选：A。◆易混易错点2金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质，物理性质差异很大，是因为碳原子的排列方式不同，但不同碳单质的化学性质相似，如C60、碳纳米管等碳单质在一定条件下都具有可燃性、还原性，能与氧气反应生成二氧化碳或一氧化碳，能与金属氧化物反应得到金属单质。由于碳原子最外层电子数为4，很难得失电子，所以碳单质在常温下化学性质稳定很难与其他物质发生化学反应。古代的字画(用墨书写、绘制)能保存至今而不变色，就是因为墨汁中的炭黑常温下化学性质稳定。
【易错题4】干冰（固态二氧化碳）是一种常见的制冷剂，将点燃的镁条插入干冰中，反应生成氧化镁和碳单质。由此可推测出干冰或二氧化碳具有的性质是______。A．二氧化碳密度大于空气B．干冰气化时吸收热量C．二氧化碳可以与某些金属发生反应D．二氧化碳能与水反应【答案】BC【解析】由题干信息“干冰（固态二氧化碳）是一种常见的制冷剂”，可知干冰易升华吸热；由题干信息“将点燃的镁条插入干冰中，反应生成氧化镁和碳单质”，可推测出二氧化碳可以与某些金属发生反应；故选：BC 。◆易混易错点3干冰不是冰，干冰是二氧化碳的固态形式，冰是固态的水。干冰易升华，能吸收热量从固态直接变成气态，该过程为物理变化。
【易错题5】（2024·云南文山·二模）归纳与比较是化学学习的主要方法，关于CO2与CO的知识总结错误的是（ ）A．构成：二氧化碳分子比一氧化碳分子多一个氧原子B．性质：通常情况下CO2不可燃；CO可燃C．用途：CO2可用于灭火；CO可作燃料燃烧D．危害：CO2无毒；CO有毒【答案】A【解析】A、一个二氧化碳分子有两个氧原子，一个一氧化碳分子有一个氧原子，故一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子，说法错误，符合题意；B、通常情况下CO2不能燃烧也不支持燃烧；CO具有可燃性，说法正确，不符合题意；C、通常情况下CO2不能燃烧也不支持燃烧，所以CO2可用来灭火；CO具有可燃性且燃烧放热，所以CO可作燃料燃烧，说法正确，不符合题意；D、CO2不能供给呼吸，但本身无毒；CO有毒，易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不再与氧气结合，造成生物体缺氧，说法正确，不符合题意。故选：A。◆易混易错点41.一氧化碳排放到空气中，会造成空气污染，二氧化碳则会造成温室效应，但不是空气污染物。2.一氧化碳和二氧化碳均是无色无味气体，一氧化碳有毒，二氧化碳无毒。处于二氧化碳浓度高的环境中，人会出现不适甚至窒息死亡，不是因为二氧化碳有毒，而是由于二氧化碳不能供给呼吸。3.二氧化碳中混有少量的一氧化碳，不用点燃的方法除去，因为少量的一氧化碳在二氧化碳中无法被点燃，可将气体通过灼热的氧化铜粉末。
【易错题6】为探究二氧化碳能否和水反应，用三朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下图三个实验。实验Ⅰ、Ⅱ中小花不变色，实验Ⅲ中小花变红。下列说法不正确的是A．实验Ⅰ说明水不能使石蕊变红B．实验Ⅱ说明二氧化碳不能使石蕊变红C．仅凭实验Ⅰ和Ⅱ不能说明二氧化碳能与水发生化学反应D．仅凭实验Ⅱ和Ⅲ就能说明二氧化碳能与水发生化学反应【答案】D【解析】A、实验Ⅰ中，小花不变色，说明水不能使石蕊变红，该选项说法正确；B、实验Ⅱ中，小花不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变红，该选项说法正确；C、实验Ⅰ、Ⅱ只能说明水、小花均不能使石蕊变红，不能说明二氧化碳和水反应，该选项说法正确；D、实验Ⅲ中，小花变色，与实验Ⅰ、Ⅱ对比，可知二氧化碳和水能反应，且生成能使石蕊变红色的物质，该选项说法不正确。故选D。【易错题7】用如图实验研究CO2的性质，下列说法错误的是（ ）A．实验室可用大理石和稀硫酸反应制取CO2B．实验过程中若观察到纸花2不变色，纸花1、3变红，说明CO2能与水反应C．实验过程中若观察到纸花3比纸花1先变红，说明CO2密度比空气大D．若燃着的木条熄灭，可得出CO2不燃烧、不支持燃烧【答案】A【解析】A、大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止大理石与稀硫酸接触，导致反应中止，所以实验室不可用大理石和稀硫酸反应制取CO2，A错误；B、紫色石蕊遇酸变红遇碱变蓝，遇中性物质不变色。CO2不能使紫色石蕊变红，但CO2与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红。实验过程中若观察到纸花2不变色，纸花1、3变红，说明CO2能与水反应，B正确；C、CO2密度大于空气，图示装置中CO2接触紫色石蕊纸花的顺序为：2→3→1，实验过程中若观察到纸花3比纸花1先变红，说明CO2密度比空气大，C正确；D、若燃着的木条熄灭，可知CO2不燃烧、不支持燃烧，D正确。故选：A。◆易混易错点5二氧化碳通入紫色石蕊试液中，紫色石蕊试液变红。该反应中并不是二氧化碳本身使紫色石蕊变红，而是二氧化碳与水反应生成的酸性物质碳酸使石蕊试液变红。
【易错题8】逻辑推理是化学学习中常用的思维方法，下列推理正确的是A．化学变化通常伴随着发光、放热等现象，所以有发光、放热现象的变化都是化学变化B．二氧化碳不支持燃烧，所以能使燃着的木条熄灭的气体一定是二氧化碳C．氧气的化学性质比较活泼，所以氧气可以和所有的物质发生化学反应D．火药爆炸是化学变化，但爆炸不一定是化学变化【答案】D【解析】A、有发光、放热现象的反应不都是化学反应，如灯泡通电后发光放热，但是属于物理变化，该选项推理错误；B、二氧化碳能使燃着木条熄灭，但能使燃着木条熄灭的气体不一定是二氧化碳，也可能是氮气等，故选项推理错误；C、氧气的化学性质比较活泼，但氧气不是和所有的物质都能发生化学反应，该选项推理错误；D、火药爆炸是化学变化，但爆炸不一定是化学变化，如气球爆炸、锅炉爆炸等属于物理变化，该选项推理正确。故选D。◆易混易错点6将燃着的木条伸入集气瓶中，木条熄灭不能证明收集的气体是CO2，因为N2等气体也不支持燃烧，木条也会熄灭。应将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则收集的气体是CO2。
【易错题9】二氧化碳实验室制取和性质实验的部分操作如图所示，错误的是（ ） A．气密性检查 B．加入石灰石 C．加入稀盐酸 D．检验【答案】B【解析】A、检查装置气密性的方法为连接仪器，将导管浸入水中，用手握住试管，若气密性良好，则烧杯中的导管口会有气泡冒出，图示操作正确，故选项不符合题意；B、取用块状固体药品应将试管横放，将药品放入试管，之后将试管缓慢竖立起来，如图操作块状药品会打破试管底部，图示操作错误，故选项符合题意；C、取用液体药品应将瓶塞倒放于桌面，试管倾斜，试剂瓶标签朝向手心，倾倒时试剂瓶口紧挨试管口，图示操作正确，故选项不符合题意；D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳，图示操作正确，故选项不符合题意；故选：B。【易错题10】某化学兴趣小组利用如下图所示的装置对二氧化碳的性质进行验证。（1）A装置相比其他固液常温装置，优点是 。该反应的化学方程式为 。（2）用E装置收集二氧化碳，并验证二氧化碳是否收集满，验满的方法为 。若未收集满的原因可能是 (写一点)。（3）若用图F装置收集二氧化碳，气体应从 (填“a”或“b”)通入；当打开弹簧夹，反应一段时间后，D烧杯中下层的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳具有的物理性质是 ；B处的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。【答案】（1）控制反应的发生与停止 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2（2）将燃着的小木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则气体已集满 装置漏气（3）a 密度比空大 紫色石蕊试液变红 CO2+H2O=H2CO3【解析】（1）由装置的特点可知，大理石药品放在多孔隔板上，稀盐酸从长颈漏斗中加入，反应后关闭开关时，试管中的气体增多，压强增大，把稀盐酸压入长颈漏斗，大理石和稀盐酸分离，反应停止，打开开关时，气体导出，试管中的气体减少，压强减小，大理石和稀盐酸混合，反应进行；故优点是可以控制反应的发生和停止；大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；（2）二氧化碳不可燃也不助燃，验满的方法为：用燃着的木条放在集气瓶口，观察木条是否熄灭，若熄灭则已满，反之则未集满；若小木条始终不灭，说明该瓶气体没有集满，出现上述情况的原因可能是：装置漏气；（3）若用图F装置收集二氧化碳，由于二氧化碳的密度比空气大，气体应长进短出，从a端通入；当打开K，反应一段时间后：D烧杯中下层的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳先接触到底部蜡烛，则说明二氧化碳的物理性质有密度比空气大；二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，故B处的现象是溶液变红；发生反应的化学方程式为CO2+H2O=H2CO3。◆易混易错点71.加入石灰石（或大理石）时，试管应先横放，将药品放在管口后，再缓慢将试管竖立起来，防止砸破管底。2.注入稀盐酸时，标签向着手心，瓶口紧挨试管口。3.收集装置既要考虑到收集方法的多样性，如排水法或排空气法，还应考虑到装置的多样性，如集气瓶、带双孔橡皮塞的贮气装置。4.验满时，燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶内。5.误将“检验”与“验满”混淆。检验是利用物质的特性或特征现象来证明这种物质。如检验CO2可用澄清石灰水，能够使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体是CO2。而验满是已知这种气体，只要用简便方法，证明集气瓶中已装满此气体。如将燃着的木条放在盛有CO2的集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满。氧气可以用带火星的木条检验和验满，二者的区别在于带火星的木条所放的位置不同，检验是伸入集气瓶中，验满是放在集气瓶口处。
现象：红墨水褪色
A B C
现象：红墨水褪色
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