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碳和碳的氧化物
题型01金刚石、石墨和C60
知识积累
1.金刚石（C）是无色透明的的固体。天然存在的最 的物质。制装饰品(钻石)；可用于制钻头、 、 ；特殊条件下制备的金刚石薄膜 、 大， 好。用作 ，或用于 。
2. 的石墨（C）是有金属光泽的固体；很 ，有 ；熔点高，有良好的 。可用于制作 、 、 ，作机械高温润滑剂。
3. 焦炭、木炭、活性炭、炭黑等由石墨的微小晶体和少量杂质构成。活性炭、木炭具有 ，焦炭用于 。
4.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是： 。
5．C60由 构成，有特殊的物理性质，用于超导、催化、材料科学等领域。
【典例1】物质是由微观粒子构成的，下列物质由分子构成的是
A．铁 B．金刚石 C．氯化钠 D．
【变式1-1】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
【变式1-2】金刚石、石墨和C60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．排列顺序不同
C．质量不同 D．排列方式不同
【变式1-3】碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题：
(1)图C代表的物质的名称为 ，木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与 类似(从A、B、C中选择)。
(2)图A表示的物质是由 (填“分子”或“原子”)构成。
(3)上述A、B、C三种物质的物理性质不同的原因是 。
题型02根据新信息判断碳单质的性质
【典例2】石墨烯和石墨双炔都是由碳原子构成的物质，具有优良的导电性，其结构如图1所示；石墨双炔可实现氦气的分离提纯，其原理如图2所示。下列说法错误的是
A．石墨烯与石墨双炔的碳原子排列方式不同
B．石墨烯和石墨双炔均是由碳元素组成的单质
C．图2分离提纯氦气是利用了石墨双炔的吸附作用
D．石墨烯和石墨双炔充分燃烧的产物均为二氧化碳
【变式2-1】 “碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测正确的是
A．“碳海绵”易导电
B．“碳海绵”是一种新型的化合物
C．“碳海绵”能浮在水面上
D．“碳海绵”燃烧不会产生一氧化碳
【变式2-2】研究人员发明了世界上最黑的物质“超级黑”，它是用比头发丝细一万倍的碳纳米管制造的，其导热效率约为铜的七倍，坚固程度为钢的十倍。下列说法正确的是
A．“超级黑”说明碳单质都呈黑色 B．“超级黑”的结构和性质与金刚石相似
C．“超级黑”是一种新型化合物 D．“超级黑”在一定条件下能够燃烧
【变式2-3】纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管。下列说法中，错误的是
A．碳纳米管是一种新型的化合物
B．碳纳米管材料是由碳元素组成的
C．碳纳米管材料管道多，表面积大，吸附能力强，能使红墨水褪色
D．碳纳米管和金刚石一样，均属于碳单质
题型03碳的化学性质
知识积累
1.单质碳的化学性质
（1） 。但在点燃或高温下能与很多物质起反应。
（2）可燃性：C + O2 CO2（O2 ，完全燃烧） ；
2C + O2 2CO（O2 ，不完全燃烧）
应用：工业上，焦炭用作燃料。
（3）还原性： ；
CO2 + C 2CO（烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉火温度降低）
2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2↑ ；
应用：工业上 。
【典例3】腊月二十四，写福字。写福字贴对联是农历新年的传统年俗，既表达了人们对美好生活的向往，也是中国年文化的传承。用墨写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有
A．可燃性 B．氧化性
C．常温下，碳的化学性质稳定 D．还原性
【变式3-1】“文房四宝”之一的墨，是中国传统水墨画的绘画材料，墨由炭黑中加入天然胶等制成。宋代《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所示，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的烟可用于制墨。下列说法错误的是
A．炭黑的主要成分是碳的单质
B．立窑烧烟过程中不断向炉膛内鼓入空气，有利于产生炭黑
C．炉膛的大小及瓮的高矮对黑烟的产量有影响
D．立窑烧烟会造成空气污染
【变式3-2】如图所示：A～F是初中化学常见的物质。在常温下，A、B为黑色固体，E为红色固体单质，C、D均为无色气体，F为工业制二氧化碳的原料。请回答下列问题：
(1)D的固态形式叫 ；
(2)反应①的化学方程式： ；
(3)写出B与D反应的化学方程式： ，此反应 热量。（“吸收”或“放出”）
【变式3-3】我国古代将炉甘石（主要成分：ZnCO3)、赤铜矿（主要成分：Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右，可制得黄铜（铜和锌的合金，外观似黄金）。其生产流程如下：
（1）黄铜的硬度比纯铜和锌都 (填“大”或“小”)
（2）加热过程中发生的主要反应化学方程式：
A． B．
C．赤铜矿和木炭粉发生类似B的反应，请写出该化学方程式： 。
（3）气体A中，除CO2外还会有 （写名称）。
题型04 木炭还原氧化铜的实验
知识积累
1.化学方程式： （置换反应）
2.实验现象：
3.实验结论：C是 剂，具有 性。CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应。
4.实验注意点：
（1）试管口 （防止水蒸气冷凝回流，炸裂试管）；
（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： 。
【典例4】如图是木炭和氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是
A．该实验需要较高的温度
B．实验结束后，应先将导管从石灰水中移出
C．反应前后固体中氧元素的质量保持不变
D．该实验中的木炭粉可换成活性炭
【变式4-1】按下列图1所示进行木炭还原氧化铜的实验，实验时试管中固体的质量随加热时间的变化如图2所示。下列分析正确的是
A．M点可观察到红色固体开始变黑
B．M→P的过程中，固体减少的质量等于生成气体的质量
C．N点对应的固体物质只有两种
D．实验结束时应先熄灭酒精灯，再将导管移出水面
【变式4-2】某校化学研究性学习小组的成员，他们在查阅资料时，发现单质碳能够在高温时与金属氧化物反应得到金属单质。于是，他们用木炭与CuO进行了如下的探究活动。请你参与他们的这次活动，并解决有关问题。
【提出问题】木炭与氧化铜反应除生成单质铜外，还生成什么呢？
【猜想与假设】(1)可能是CO；(2)可能是CO2
【查阅资料】将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，而遇CO2不变色。
【实验与结论】
(1)设计的实验装置图如图：
实验现象 实验结论
A中固体由黑色变成 有铜生成
B中黄色试纸没有变蓝 没有 生成
C中 有CO2生成
【反思与评价】
(2)根据上述实验及学习的木炭与氧化铜、氧化铁的反应，请你归纳出单质碳的一项重要用途是 ；写出焦炭还原氧化铜的化学方程式 。
【变式4-3】在实验室利用下图所示装置进行C还原实验。
(1)实验原理：C和CuO反应的化学方程式为 。
(2)化学兴趣小组的同学在查阅资料后提出了C和的质量比等因素会影响实验效果。于是再次进行了实验，根据实验现象对实验效果进行评分（评分越高，效果越好）。
实验组 第一组 第二组
实验序号 a b c d h i j k
C和CuO的质量比 1:10 1:11 X:Y 1:13 1:10 1:11 1:12 1:13
木炭颗粒大小 细 细 细 细 极细 极细 极细 极细
实验效果评分 6.3 6.9 5.1 3.8 7.8 9.2 6.8 4.0
Ⅰ.实验C中 。
Ⅱ.根据上表分析除C和CuO的质量比会影响实验效果，还有 也会影响实验效果。
Ⅲ.为了得出C和CuO质量比为1:11时效果最好这一结论，下列关于实验组合的选择合理的是 （填序号）。
A．abcd B．abjk C．hijk D．hicd
实验结束，对所得气体的成分进行探究。
【查阅资料】微量的CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。为验证产生的气体是CO2和的混合物，将气体产物进行如下操作：
实验结束，对所得红色固体的成分进行探究。
(3)实验中观察到 现象，则证明是和CO的混合气体。
实验结束，对所得红色固体的成分进行探究。
【查阅资料】
i.C还原除生成外还可能生成氧化亚铜；
ii.和均为不溶于水的红色固体；
iii.和稀硫酸会发生反应，反应原理为：（的水溶液呈蓝色），与稀硫酸不反应。
【猜想假设】猜想1：红色固体中含有；猜想2：红色固体中不含。
【实验探究】
(4)
实验操作 实验现象 实验结论
取少量红色固体加入到足量 （填试剂名称）中 红色固体 （填“全部”、“全部不”或“部分”）溶解，溶液变为蓝色 猜想1成立
题型05二氧化碳的性质
知识积累
1.CO2的物理性质：无色、无味、密度比空气 ， 溶于水。固体CO2（干冰）易升华。
2.CO2的化学性质：
（1）二氧化碳不能 ，也不能 ；
（2）二氧化碳不供给呼吸（进地窖和枯井前要做 实验）
（3）二氧化碳能与 反应生成
化学方程式： 碳酸不稳定，易分解：
（4）二氧化碳与碱溶液反应
与石灰水反应： （用于 二氧化碳）
与氢氧化钠溶液反应： （用于 二氧化碳）
（5）二氧化碳能与炽热的碳反应：
【典例5】如图所示有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是
A． B．
C． D．
【变式5-1】利用下图所示实验研究的性质。
(1)实验1，观察到蜡烛由下至上依次熄灭，说明具有的性质是 、 。
(2)实验2，为证明与发生了化学反应，需进行的操作及现象是 。
【变式5-2】某同学设计如图所示实验，探究二氧化碳的有关性质，请填空。
(1)实验1中干紫色石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是 。
(2)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验，将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中，能观察到第 (填序号)号棉球先变色，通过此现象可获得关于二氧化碳的另外一条性质是 。
(3)检验二氧化碳用澄清石灰水，写出其反应的化学方程式 。
【变式5-3】研究二氧化碳的性质。
第一组实验：实验前如图打开K1，关闭K2，将稀盐酸注入。
(1)A中的实验现象为 ，发生反应的化学方程式为 。
(2)关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，体现出CO2的性质有 。与该性质有关的二氧化碳的用途是 。
第二组实验：用如图实验研究CO2遇水的变化。
(3)向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，迅速旋紧瓶盖后振荡。观察到的现象是 。如把这个现象作为二氧化碳与水发生了反应的证据，你认为是否严密？请说明理由 。
(4)实验3中加热试管后观察到产生气泡，溶液颜色变成 ，用化学方程式解释产生该现象的原因 。
题型06 二氧化碳与水和碱溶液反应的实验探究
知识积累
1．二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，无明显现象，需要化隐性为显性的方法，将实验可视化。
2．具体方法：对比法
（1）用等量的水和氢氧化钠溶液做对比实验，比较软塑料瓶变瘪或气球变大缩小的情况。
（2）用等量的水和氢氧化钠溶液做对比实验，通过数字化实验测量装置内的压强，再进行比较。
【典例6】向甲乙两个等体积充满的软塑料瓶中，分别倒入等体积的澄清石灰水与溶液（密度近似相等），拧紧瓶盖振荡后，现象如图所示。下列说法错误的是
A．甲瓶注入的是澄清石灰水
B．甲、乙瓶变瘪的原因都是瓶内压强减小
C．向变瘪的乙瓶中滴加适量溶液，无现象
D．溶液浓度大于溶液浓度
【变式6-1】某兴趣小组利用图1装置，对“和溶液是否反应”进行数字化实验再探究。实验1：在盛满的烧瓶中滴加80mL蒸馏水；实验2：在同样的烧瓶中滴加溶液。实验得到如图2所示曲线。下列说法不正确的是
A．由实验1得到的图像是A曲线
B．A曲线中ab段上升是因为加液体使烧瓶内分子数增多
C．该实验能证明与溶液发生了反应
D．通过此实验说明，利用数字化实验可以实现对化学反应由定性到定量的研究
【变式6-2】根据二氧化碳的性质，可以用水和碱溶液“捕捉”二氧化碳。为比较“捕捉”效果，小组同学设计如图2所示实验，装置a端连接气压传感器，测得烧瓶内压强与时间的关系曲线如图3所示。

图2中，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液，X的数值为 ；分析图3可知“捕捉“二氧化碳效果最好的是 （选填装置序号），该装置中发生反应的化学方程式为 。
【变式6-3】实验是科学探究的重要手段。“追梦”小组用下图所示装置制取干燥、纯净的二氧化碳并验证其性质，感受实验之美、实验之趣。请回答下列问题。
已知：饱和碳酸氢钠溶液可除去二氧化碳气体中混有的氯化氢，所用除杂试剂均足量。
(1)实验一中用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式为 ，装置A中控制盐酸滴加速率的仪器名称是 ，装置C中的试剂是 （填名称）。
(2)小组同学利用装置D验证二氧化碳的性质。实验过程中，先观察到澄清石灰水变浑浊，后观察到燃着的木条熄灭。由此既可证明二氧化碳能与 （填物质类别）反应，又可推测二氧化碳的一条用途是 。装置中干燥的紫色石蕊试纸不变红，湿润的紫色石蕊试纸变红．可证明二氧化碳的化学性质是 。
(3)实验二中，时小组同学将注射器E中的氢氧化钠溶液快速推入三颈烧瓶，时再将注射器F中的溶液快速推入，测得三颈烧瓶内的压强随时间变化的趋势如图像所示。
①用化学方程式表示be段压强减小的原因： 。
②注射器F中可能盛有 溶液（填化学式）。
③ab段和de段压强略微增大，都是由于 造成的。
(4)进行实验三时，小组同学仅将实验二中的三颈烧瓶换成软塑料瓶，试剂及操作均不变，推测出现的现象是 。
题型07二氧化碳的用途和影响
知识积累
1．CO2的用途
光合作用的原料、用于 、做 、做 。干冰：制冷剂，可用于 、营造舞台效果。
2．二氧化碳对生活和环境的影响：
（1）呼吸、燃烧都产生CO2，光合作用吸收CO2，放出O2。因此，空气中的CO2的含量是相对稳定的。若破坏森林，过多地燃烧化石燃料，则会使CO2含量增加，造成 。所以，应多使用 等清洁能源；严禁乱砍乱伐森林。
（2）能产生温室效应的气体：CO2、
【典例7】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
【变式7-1】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
【变式7-2】我国在第75届联合国大会上提出努力争取在2060年前实现“碳中和”,充分体现了大国担当。如图为自然界中的“碳循环”示意图,下列说法错误的是
A．碳中和是指用碱中和产生的
B．途径①表示植物的光合作用
C．途径②中部分最终转变为碳酸盐
D．化石燃料燃烧使排放量增加
【变式7-3】我国承诺2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，体现大国担当。
(1)“碳达峰”是指CO2排放量达到最高值。下列有利于控制二氧化碳排放的是___________。
A．少使用一次性餐具
B．使用清洁能源
C．使用脱硫煤
D．提倡使用电动汽车
(2)“碳中和”是指在规定时期内实现排放多少CO2就做多少抵消措施来达到平衡，实现CO2“净零”排放。自然界中吸收二氧化碳的主要途径是通过植物的 作用；科技人员也能将二氧化碳在催化剂的作用下与氢气反应，转化为一种液体燃料甲醇（CH3OH）和水，该反应的化学方程式为 。
题型08 一氧化碳的性质
知识积累
1.物理性质： 色 味的气体，密度略小于空气。
2.化学性质：
（1） ：
应用：CO是许多气体燃料的主要成分。
（2） ：CuO + CO Cu + CO2；Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
（3）毒性：与血液中的 结合，使人体缺氧。
应用：CO用于 ，如工业炼铁。
【典例8】关于CO以下说法正确的是
A．无毒 B．加热还原氧化铁 C．密度比空气大 D．有刺激性气味
【变式8-1】下列有关CO2和CO的说法正确的是
A．分子种类不同，因此化学性质不同
B．碳元素的质量分数相同
C．相同物质的量的CO2和CO中所含分子个数不同
D．两种物质在一定条件下可以相互转化
【变式8-2】下列实验操作或方法不能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验操作或方法
A 鉴别蔗糖和硝酸铵固体 取样，加水溶解，触摸试管外壁
B 回收氯化钾中的二氧化锰 加水溶解，过滤，洗涤，干燥
C 除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳 将混合气体通过灼热的氧化铜
D 除去氧化钙中混有的少量碳酸钙 加入足量的稀盐酸，过滤
A．A B．B C．C D．D
【变式8-3】如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成
B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性
D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
题型09 实验室制取二氧化碳
知识积累
1.药品： 和
不能用纯的CaCO3或Na2CO3粉末的原因： 。
不能用浓盐酸的原因： 。
不能用稀硫酸的原因： ，阻碍反应的进一步进行。
2.反应方程式：
3.制取装置：
发生装置——固液不加热型；
收集装置—— 法（CO2能溶于水且能跟水反应，密度比空气大）
4.CO2的检验：将气体 ，则该气体为CO2。
化学方程式：
5.CO2的验满：用 ，则已充满。（利用CO2不能燃烧、不支持燃烧的性质）。
6.CO2的工业制法： ，化学方程式：
【典例9】某同学利用大理石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体，请帮他完成下面的部分实验报告。
(1)【实验原理】 （用化学方程式表示）。
(2)【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2，应选用下列装置中的 （填字母）。

(3)【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法： 。
(4)【反思交流】结合实验，你认为该实验的注意事项有： （写一条即可）。
【变式9-1】实验室用大理石和稀盐酸制备二氧化碳的发生装置如下图所示，下列说法正确的是
A．打开旋塞之后，试管中稀盐酸体积减小
B．打开旋塞之后，有气体从长颈漏斗中逸出
C．闭合旋塞后，试管内气压减小
D．闭合旋塞后，漏斗内液面上升
【变式9-2】实验室用石灰石与稀盐酸制备CO2的实验中，下列装置图能达到对应实验目的的是
选项 A B C D
实验目的 制备CO2 除去CO2中混有的HCl气体 干燥CO2 排空气法收集CO2
装置图
A．A B．B C．C D．D
【变式9-3】根据下列图示实验装置，回答有关问题。
（1）写出标有字母a的仪器名称 。
（2）实验室制取O2的反应原理为 （用化学方程式表示），你选择的发生装置 （填字母）。
（3）实验室制取 CO2的反应原理 （用化学方程式表示），制得的CO2中通常含有少量的HCl和水蒸气，若要制取干燥纯净的CO2，正确的装置链接顺序是 （填字母），饱和NaHCO3溶液的作用是 （用化学方程式表示）。
（4）将CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因 。
答案和解析
题型01金刚石、石墨和C60
知识积累
1.金刚石（C）是无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。制装饰品(钻石)；可用于制钻头、切割大理石、裁玻璃；特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大，导热性好。用作光学窗口和透镜的涂层，或用于集成电路基板散热。
2. 灰黑色的石墨（C）是有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。可用于制作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂。
3. 焦炭、木炭、活性炭、炭黑等由石墨的微小晶体和少量杂质构成。活性炭、木炭具有吸附性，焦炭用于炼铁。
4.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列方式不同。
5．C60由C60分子构成，有特殊的物理性质，用于超导、催化、材料科学等领域。
【典例1】物质是由微观粒子构成的，下列物质由分子构成的是
A．铁 B．金刚石 C．氯化钠 D．
【答案】D
【详解】A、铁是由铁原子构成，故A不符合题意；
B、金刚石是由碳原子构成，故B不符合题意；
C、氯化钠是由钠离子和氯离子构成，故C不符合题意；
D、C60是由C60分子构成，故D符合题意。
故选D。
【变式1-1】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
【详解】A、根据题目的C60的分子结构，C60分子具有空心球体结构，A正确；
B、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，B错误；
C、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，C正确；
D、根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，D正确。
故选B。
【变式1-2】金刚石、石墨和C60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．排列顺序不同
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，故选D。
【变式1-3】碳世界丰富多彩，根据如图回答下列问题：
(1)图C代表的物质的名称为 ，木炭、焦炭、活性炭这些物质的结构与 类似(从A、B、C中选择)。
(2)图A表示的物质是由 (填“分子”或“原子”)构成。
(3)上述A、B、C三种物质的物理性质不同的原因是 。
【答案】(1) 金刚石 B
(2)分子
(3)碳原子的排列方式不同
【详解】（1）图 C 中碳原子呈正四面体结构排列，代表的物质是金刚石；
木炭、焦炭、活性炭这些物质具有疏松多孔的结构，与图 B 中石墨的层状疏松结构类似。
（2）图 A 表示的物质是C60，是由分子构成的。
（3）A（C60）、B（石墨）、C（金刚石）都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质不同，是因为碳原子的排列方式不同。
题型02根据新信息判断碳单质的性质
【典例2】石墨烯和石墨双炔都是由碳原子构成的物质，具有优良的导电性，其结构如图1所示；石墨双炔可实现氦气的分离提纯，其原理如图2所示。下列说法错误的是
A．石墨烯与石墨双炔的碳原子排列方式不同
B．石墨烯和石墨双炔均是由碳元素组成的单质
C．图2分离提纯氦气是利用了石墨双炔的吸附作用
D．石墨烯和石墨双炔充分燃烧的产物均为二氧化碳
【答案】C
【详解】A、根据图示，石墨烯与石墨双炔的碳原子排列方式不同，故选项说法正确；
B、石墨烯和石墨双炔均是由碳元素组成的纯净物，属于单质，故选项说法正确；
C、图2分离提纯氦气，根据图示，石墨双炔能通过较小的分子，阻隔较大的分子，从而将较大的分子与较小的分子分离，其原理与过滤原理类似，故选项说法错误；
D、石墨烯和石墨双炔均由碳原子构成，石墨烯和石墨双炔都是由碳元素组成的单质，根据质量守恒定律，石墨烯和石墨双炔充分燃烧的产物均为二氧化碳，故选项说法正确；
故选C。
【变式2-1】 “碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅，是一种良好的绝缘材料，其主要成分是石墨烯和碳纳米管等。下列关于“碳海绵”性质的推测正确的是
A．“碳海绵”易导电
B．“碳海绵”是一种新型的化合物
C．“碳海绵”能浮在水面上
D．“碳海绵”燃烧不会产生一氧化碳
【答案】C
【详解】A、“碳海绵”是一种良好的绝缘材料，则碳海绵不易导电，故选项说法错误；
B、“碳海绵”的主要成分是石墨烯和碳纳米管等，属于混合物，故选项说法错误；
C、“碳海绵”是已知最轻的固体材料，密度仅0.16mg cm-3，密度比水小，能浮在水面上，故选项说法正确；
D、碳海绵的主要成分是石墨烯和碳纳米管两种碳单质，碳单质具有可燃性，不完全燃烧会产生一氧化碳，故选项说法错误。
故选：C。
【变式2-2】研究人员发明了世界上最黑的物质“超级黑”，它是用比头发丝细一万倍的碳纳米管制造的，其导热效率约为铜的七倍，坚固程度为钢的十倍。下列说法正确的是
A．“超级黑”说明碳单质都呈黑色 B．“超级黑”的结构和性质与金刚石相似
C．“超级黑”是一种新型化合物 D．“超级黑”在一定条件下能够燃烧
【答案】D
【详解】A、金刚石是碳元素组成的碳单质，但它是无色透明的，说法错误，不符合题意；
B、纯净的金刚石是无色、不导电、不导热的物质；而“超级黑”是黑色、能导热的物质，则“超级黑”的结构和性质与金刚石不相似，说法错误，不符合题意；
C、“超级黑”是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法错误，不符合题意；
D、“超级黑”是碳单质，在一定条件下能够燃烧，说法正确，符合题意。
故选：D。
【变式2-3】纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，碳纳米管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管。下列说法中，错误的是
A．碳纳米管是一种新型的化合物
B．碳纳米管材料是由碳元素组成的
C．碳纳米管材料管道多，表面积大，吸附能力强，能使红墨水褪色
D．碳纳米管和金刚石一样，均属于碳单质
【答案】A
【详解】A、碳纳米管是只由碳元素一种元素组成的纯净物，属于单质，不属于化合物，故A选项符合题意；
B、由题干信息可知，碳纳米管材料是由碳元素组成的，故B选项不符合题意；
C、碳纳米管材料管道多，表面积大，吸附能力强，能吸附红墨水中的色素，使红墨水褪色，故C选项不符合题意；
D、碳纳米管和金刚石一样都是只由碳元素一种元素组成的纯净物，均属于碳单质，故D选项不符合题意。
故选A。
题型03碳的化学性质
知识积累
1.单质碳的化学性质
（1）常温下碳的化学性质不活泼。但在点燃或高温下能与很多物质起反应。
（2）可燃性：C + O2 CO2（O2充足，完全燃烧） ；
2C + O2 2CO（O2不足，不完全燃烧）
应用：工业上，焦炭用作燃料。
（3）还原性：2CuO + C 2Cu + CO2↑ ；
CO2 + C 2CO（烧得很旺的煤炉，添加大量的新煤后，炉火温度降低）
2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2↑ ；
应用：工业上冶炼金属。
【典例3】腊月二十四，写福字。写福字贴对联是农历新年的传统年俗，既表达了人们对美好生活的向往，也是中国年文化的传承。用墨写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有
A．可燃性 B．氧化性
C．常温下，碳的化学性质稳定 D．还原性
【答案】C
【详解】墨汁主要成分是石墨即碳单质，用墨书写的福字在次年更换时墨迹依然清晰，与碳单质在常温下化学性质稳定有关系，与碳的可燃性和还原性都没有关系，碳不具有氧化性；
故选：C。
【变式3-1】“文房四宝”之一的墨，是中国传统水墨画的绘画材料，墨由炭黑中加入天然胶等制成。宋代《墨经》记载“立窑烧烟法”的示意图如图所示，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的烟可用于制墨。下列说法错误的是
A．炭黑的主要成分是碳的单质
B．立窑烧烟过程中不断向炉膛内鼓入空气，有利于产生炭黑
C．炉膛的大小及瓮的高矮对黑烟的产量有影响
D．立窑烧烟会造成空气污染
【答案】B
【详解】A、炭黑的主要成分是碳的单质，说法正确，不符合题意；
B、“立窑烧烟法”利用了松木的不充分燃烧，才生成炭黑，该过程中不断向炉膛内鼓入空气，会使得松木与氧气充分接触，不利于产生炭黑，说法错误，符合题意；
C、“立窑烧烟法”利用了松木的不充分燃烧，炉膛的大小及瓮的高矮影响氧气进入量，对黑烟的产量有影响，说法正确，不符合题意；
D、“立窑烧烟法”利用了松木的不充分燃烧，会生成一氧化碳，造成空气污染，说法正确，不符合题意。
故选：B。
【变式3-2】如图所示：A～F是初中化学常见的物质。在常温下，A、B为黑色固体，E为红色固体单质，C、D均为无色气体，F为工业制二氧化碳的原料。请回答下列问题：
(1)D的固态形式叫 ；
(2)反应①的化学方程式： ；
(3)写出B与D反应的化学方程式： ，此反应 热量。（“吸收”或“放出”）
【答案】(1)干冰
(2)
(3) 吸收
【分析】A、B为黑色固体，E为红色固体单质，且A和B反应能够生成E和D，故该反应为碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，且B与C在点燃的条件下可以生成D，故A是氧化铜，B是碳，C是氧气，D是二氧化碳，E是铜，F为工业制二氧化碳的原料，工业上是利用高温煅烧石灰石的方法制二氧化碳，故F是碳酸钙，且二氧化碳通入澄清石灰水中可以转化生成二氧化碳，带入验证，推断合理。
【详解】（1）由分析可知，D为二氧化碳，二氧化碳的固态形式叫干冰，故填：干冰；
（2）反应①为碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为，故填：；
（3）B与D的反应为碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为，此反应会吸收热量，故填：；吸收。
【变式3-3】我国古代将炉甘石（主要成分：ZnCO3)、赤铜矿（主要成分：Cu2O）和木炭粉混合加热至800℃左右，可制得黄铜（铜和锌的合金，外观似黄金）。其生产流程如下：
（1）黄铜的硬度比纯铜和锌都 (填“大”或“小”)
（2）加热过程中发生的主要反应化学方程式：
A． B．
C．赤铜矿和木炭粉发生类似B的反应，请写出该化学方程式： 。
（3）气体A中，除CO2外还会有 （写名称）。
【答案】大 一氧化碳
解：设完全反应生成氢气的质量为x
答： 完全反应生成H2的质量是0.4g。
【详解】（1）根据合金的硬度比组成该合金的纯金属的硬度大可知，黄铜是铜和锌的合金，硬度比纯铜和锌都大，故填写：大。
（2）由题干可知，赤铜矿（主要成分：Cu2O）和木炭粉发生类似B的反应，因此，氧化亚铜与碳在800℃条件下，生成铜和二氧化碳，化学方程式为：，故填写：。
（3）气体A中除CO2外，由于碳过量且是高温，生成的二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，故填写：一氧化碳。
题型04 木炭还原氧化铜的实验
知识积累
1.化学方程式：C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑（置换反应）
2.实验现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
3.实验结论：C是还原剂，具有还原性。CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应。
4.实验注意点：
（1）试管口略向下倾斜（防止水蒸气冷凝回流，炸裂试管）；
（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。
【典例4】如图是木炭和氧化铜反应的实验装置图，下列说法错误的是
A．该实验需要较高的温度
B．实验结束后，应先将导管从石灰水中移出
C．反应前后固体中氧元素的质量保持不变
D．该实验中的木炭粉可换成活性炭
【答案】C
【详解】A、木炭具有还原性，能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该实验需要较高的温度，故A不符合题意；
B、实验结束后，为了防止澄清石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂，应先将导管从石灰水中移出，再熄灭酒精灯，故B不符合题意；
C、木炭在高温条件下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，随着反应的进行，二氧化碳逸出，固体中氧元素的质量逐渐减小，故C符合题意；
D、活性炭的主要成分也为碳，则可将木炭粉可换成活性炭，故D不符合题意。
故选C。
【变式4-1】按下列图1所示进行木炭还原氧化铜的实验，实验时试管中固体的质量随加热时间的变化如图2所示。下列分析正确的是
A．M点可观察到红色固体开始变黑
B．M→P的过程中，固体减少的质量等于生成气体的质量
C．N点对应的固体物质只有两种
D．实验结束时应先熄灭酒精灯，再将导管移出水面
【答案】B
【详解】A、木炭还原氧化铜是黑色的氧化铜被还原成红色的铜，M 点固体质量仍然不变，说明反应还未开始，不能观察到固体颜色变化，且开始反应后应是黑色固体开始变红，A选项错误；
B、木炭还原氧化铜的化学方程式为，根据质量守恒定律，M→P 的过程中，固体减少的质量就是生成二氧化碳气体的质量，B选项正确；
C、N 点时反应正在进行中，对应的固体物质有未反应完的氧化铜、生成的铜以及未反应完的木炭，不止两种，C选项错误；
D、实验结束时应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸进入试管，使试管炸裂，D选项错误。
故选：B。
【变式4-2】某校化学研究性学习小组的成员，他们在查阅资料时，发现单质碳能够在高温时与金属氧化物反应得到金属单质。于是，他们用木炭与CuO进行了如下的探究活动。请你参与他们的这次活动，并解决有关问题。
【提出问题】木炭与氧化铜反应除生成单质铜外，还生成什么呢？
【猜想与假设】(1)可能是CO；(2)可能是CO2
【查阅资料】将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，而遇CO2不变色。
【实验与结论】
(1)设计的实验装置图如图：
实验现象 实验结论
A中固体由黑色变成 有铜生成
B中黄色试纸没有变蓝 没有 生成
C中 有CO2生成
【反思与评价】
(2)根据上述实验及学习的木炭与氧化铜、氧化铁的反应，请你归纳出单质碳的一项重要用途是 ；写出焦炭还原氧化铜的化学方程式 。
【答案】(1) 红色 一氧化碳/CO 澄清石灰水变浑浊
(2) 冶炼金属
【详解】（1）实验结论为有铜生成，则现象为：A中固体由黑色变成红色；
将滤纸浸泡在磷钼酸和氯化钯的黄色混合溶液中制成的试纸遇CO立即变成蓝色，则B中黄色试纸没有变蓝，说明没有一氧化碳生成；
二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，可用澄清石灰水检验二氧化碳，则C中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；
（2）木炭能与氧化铜、氧化铁反应，说明单质碳具有还原性，可用于冶炼金属；
焦炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。
【变式4-3】在实验室利用下图所示装置进行C还原实验。
(1)实验原理：C和CuO反应的化学方程式为 。
(2)化学兴趣小组的同学在查阅资料后提出了C和的质量比等因素会影响实验效果。于是再次进行了实验，根据实验现象对实验效果进行评分（评分越高，效果越好）。
实验组 第一组 第二组
实验序号 a b c d h i j k
C和CuO的质量比 1:10 1:11 X:Y 1:13 1:10 1:11 1:12 1:13
木炭颗粒大小 细 细 细 细 极细 极细 极细 极细
实验效果评分 6.3 6.9 5.1 3.8 7.8 9.2 6.8 4.0
Ⅰ.实验C中 。
Ⅱ.根据上表分析除C和CuO的质量比会影响实验效果，还有 也会影响实验效果。
Ⅲ.为了得出C和CuO质量比为1:11时效果最好这一结论，下列关于实验组合的选择合理的是 （填序号）。
A．abcd B．abjk C．hijk D．hicd
实验结束，对所得气体的成分进行探究。
【查阅资料】微量的CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。为验证产生的气体是CO2和的混合物，将气体产物进行如下操作：
实验结束，对所得红色固体的成分进行探究。
(3)实验中观察到 现象，则证明是和CO的混合气体。
实验结束，对所得红色固体的成分进行探究。
【查阅资料】
i.C还原除生成外还可能生成氧化亚铜；
ii.和均为不溶于水的红色固体；
iii.和稀硫酸会发生反应，反应原理为：（的水溶液呈蓝色），与稀硫酸不反应。
【猜想假设】猜想1：红色固体中含有；猜想2：红色固体中不含。
【实验探究】
(4)
实验操作 实验现象 实验结论
取少量红色固体加入到足量 （填试剂名称）中 红色固体 （填“全部”、“全部不”或“部分”）溶解，溶液变为蓝色 猜想1成立
【答案】(1)
(2) 1:12 木炭颗粒大小 AC
(3)石灰水变浑浊，湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色
(4) 稀硫酸 部分
【详解】（1）碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为；
（2）观察第一组a、b、d号实验数据，分析木炭粉和氧化铜质量比的规律知，实验c中 X：Y= 1：12；对比实验a和h、b和i、c和j，以及d和k，都可知道除C和CuO的质量比会影响实验效果，还有木炭颗粒大小也会影响实验效果；为了得出C和CuO质量比为1:11时效果最好这一结论，必须保证木炭颗粒大小一致，故选择的实验组合是abcd或hijk，答案选AC；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色，若气体产物是CO2和CO的混合气体，则现象为:石灰水变浑浊，湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色；
（4）根据查阅资料可知氧化亚铜能溶于稀硫酸，形成蓝色溶液，故实验操作为：取少量红色固体加入到足量稀硫酸中；铜与稀硫酸不反应，氧化亚铜与硫酸反应生成硫酸铜、水和铜，故若红色固体中含有氧化亚铜，加入足量的稀硫酸，可观察到红色固体部分溶解，溶液变成蓝色。
题型05二氧化碳的性质
知识积累
1.CO2的物理性质：无色、无味、密度比空气大，能溶于水。固体CO2（干冰）易升华。
2.CO2的化学性质：
（1）二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧；
（2）二氧化碳不供给呼吸（进地窖和枯井前要做灯火实验）
（3）二氧化碳能与水反应生成碳酸
化学方程式：CO2 + H2O == H2CO3 碳酸不稳定，易分解：H2CO3 == CO2↑+ H2O
（4）二氧化碳与碱溶液反应
与石灰水反应： CO2 + Ca(OH)2== CaCO3↓+ H2O（用于检验、鉴别二氧化碳）
与氢氧化钠溶液反应：CO2 + 2NaOH== Na2CO3+ 2H2O（用于吸收、除去二氧化碳）
（5）二氧化碳能与炽热的碳反应：CO2 + C 2CO
【典例5】如图所示有关二氧化碳的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A、二氧化碳密度大，聚集在烧杯底部，又因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，所以下方的蜡烛先灭，既有二氧化碳的化学性质，也有二氧化碳的物理性质，故选项不符合题意；
B、二氧化碳可以像倒水一样倾倒，说明其密度较空气的大，只能证明二氧化碳的物理性质，故选项符合题意；
C、二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，使紫色石蕊溶液变红，验证了二氧化碳的化学性质，故选项不符合题意；
D、二氧化碳可溶于水，且二氧化碳与氢氧化钙溶液反应产生白色沉淀，有证明二氧化碳的化学性质，故选项不符合题意。
故选B。
【变式5-1】利用下图所示实验研究的性质。
(1)实验1，观察到蜡烛由下至上依次熄灭，说明具有的性质是 、 。
(2)实验2，为证明与发生了化学反应，需进行的操作及现象是 。
【答案】(1) CO2不燃烧也不支持燃烧 CO2的密度比空气的大
(2)用水将干燥紫色石蕊纸花一半润湿，取下玻璃片，将纸花放入集气瓶中，干燥部分不变色，湿润部分由紫色变为红色（合理即可）
【详解】（1）蜡烛由下至上熄灭，说明二氧化碳的密度大于空气；蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，故填：CO2不燃烧也不支持燃烧；CO2的密度比空气的大；
（2）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能是紫色石蕊变红，则证明CO2与H2O发生了化学反应，需进行的操作及现象是用水将干燥紫色石蕊纸花一半润湿，取下玻璃片，将纸花放入集气瓶中，干燥部分不变色，湿润部分由紫色变为红色，故填：用水将干燥紫色石蕊纸花一半润湿，取下玻璃片，将纸花放入集气瓶中，干燥部分不变色，湿润部分由紫色变为红色（合理即可）。
【变式5-2】某同学设计如图所示实验，探究二氧化碳的有关性质，请填空。
(1)实验1中干紫色石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是 。
(2)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验，将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中，能观察到第 (填序号)号棉球先变色，通过此现象可获得关于二氧化碳的另外一条性质是 。
(3)检验二氧化碳用澄清石灰水，写出其反应的化学方程式 。
【答案】(1)紫色石蕊纸花变红
(2) ④ 二氧化碳密度比空气大
(3)
【详解】（1）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊变红，则实验1中干紫色石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是紫色石蕊纸花变红；
（2）实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验，将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中，①④是用紫色石蕊试液湿润的棉球，②③是用石蕊试液染色并干燥后的棉球，由于二氧化碳密度比空气大，所以能观察到第④号棉球先变色，通过此现象可获得关于二氧化碳的另外一条性质是二氧化碳密度比空气大；
（3）澄清石灰水主要成分是氢氧化钙，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为。
【变式5-3】研究二氧化碳的性质。
第一组实验：实验前如图打开K1，关闭K2，将稀盐酸注入。
(1)A中的实验现象为 ，发生反应的化学方程式为 。
(2)关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，体现出CO2的性质有 。与该性质有关的二氧化碳的用途是 。
第二组实验：用如图实验研究CO2遇水的变化。
(3)向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，迅速旋紧瓶盖后振荡。观察到的现象是 。如把这个现象作为二氧化碳与水发生了反应的证据，你认为是否严密？请说明理由 。
(4)实验3中加热试管后观察到产生气泡，溶液颜色变成 ，用化学方程式解释产生该现象的原因 。
【答案】(1) 澄清的石灰水变浑浊
(2) 不可燃、不助燃、密度比空气大 灭火
(3) 变瘪 不严密，二氧化碳也能溶于水
(4) 紫色
【详解】（1）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳进入A，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，观察到澄清石灰水变浑浊，化学方程式为；
（2）关闭K1，打开K2，一段时间后，C中蜡烛由下至上依次熄灭，说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，二氧化碳的密度比空气大；利用此性质，二氧化碳可用于灭火；
（3）向实验1中盛有CO2的软塑料瓶中倒入三分之一体积的水，二氧化碳能溶于水，瓶内气体减少，压强减小，软塑料瓶变瘪；这个现象不能作为二氧化碳与水发生了反应的证据，因为二氧化碳能溶于水；
（4）实验3中，碳酸加热分解生成二氧化碳和水，二氧化碳逸出，溶液变为紫色，化学方程式为。
题型06 二氧化碳与水和碱溶液反应的实验探究
知识积累
1．二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，无明显现象，需要化隐性为显性的方法，将实验可视化。
2．具体方法：对比法
（1）用等量的水和氢氧化钠溶液做对比实验，比较软塑料瓶变瘪或气球变大缩小的情况。
（2）用等量的水和氢氧化钠溶液做对比实验，通过数字化实验测量装置内的压强，再进行比较。
【典例6】向甲乙两个等体积充满的软塑料瓶中，分别倒入等体积的澄清石灰水与溶液（密度近似相等），拧紧瓶盖振荡后，现象如图所示。下列说法错误的是
A．甲瓶注入的是澄清石灰水
B．甲、乙瓶变瘪的原因都是瓶内压强减小
C．向变瘪的乙瓶中滴加适量溶液，无现象
D．溶液浓度大于溶液浓度
【答案】C
【详解】A、二氧化碳和氢氧化钠溶液、澄清石灰水反应，瓶内压强变小，乙瓶中压强变的更小，说明乙瓶是氢氧化钠溶液，甲瓶是澄清石灰水，故说法正确；
B、两瓶变瘪的原因都是二氧化碳反应了，使瓶内的压强变小了，故说法正确；
C、乙瓶中反应后生成碳酸钠，碳酸钠可以和氯化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，故说法错误；
D、倒入等体积的澄清石灰水和氢氧化钠溶液，两瓶变瘪的程度不同，乙比甲更瘪，说明氢氧化钠溶液的浓度大于氢氧化钙的浓度，故正确。
故选C。
【变式6-1】某兴趣小组利用图1装置，对“和溶液是否反应”进行数字化实验再探究。实验1：在盛满的烧瓶中滴加80mL蒸馏水；实验2：在同样的烧瓶中滴加溶液。实验得到如图2所示曲线。下列说法不正确的是
A．由实验1得到的图像是A曲线
B．A曲线中ab段上升是因为加液体使烧瓶内分子数增多
C．该实验能证明与溶液发生了反应
D．通过此实验说明，利用数字化实验可以实现对化学反应由定性到定量的研究
【答案】B
【详解】A、二氧化碳能溶于水，压强减少，但二氧化碳的溶解度较小，所以压强变化不大；二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳减少的更多，压强变化更大，所以曲线A表示实验1的变化，故A正确；
B、A曲线中ab段曲线上升的原因是用注射器注入液体，压缩了烧瓶内的气体，使压强增大，故B错误；
C、曲线B二氧化碳减少更多，且二氧化碳与水的实验可排除二氧化碳溶于水对实验造成影响，上述实验可以证明氢氧化钠与二氧化碳能发生反应，故C正确；
D、通过此实验说明，由压强的变化量对比可得出化学反应的发生，故利用数字化实验可以实现对化学反应由定性到定量的研究，故D正确。
故选：B。
【变式6-2】根据二氧化碳的性质，可以用水和碱溶液“捕捉”二氧化碳。为比较“捕捉”效果，小组同学设计如图2所示实验，装置a端连接气压传感器，测得烧瓶内压强与时间的关系曲线如图3所示。

图2中，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液，X的数值为 ；分析图3可知“捕捉“二氧化碳效果最好的是 （选填装置序号），该装置中发生反应的化学方程式为 。
【答案】30 丙
【详解】根据控制变量法，对比实验要控制变量的唯一性，图2中，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和石灰水、氢氧化钠浓溶液，X的数值为30；实验最后烧瓶内气压越小，说明“捕捉“二氧化碳效果越好，则分析图3可知“捕捉“二氧化碳效果最好的是丙；丙中二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为；
【变式6-3】实验是科学探究的重要手段。“追梦”小组用下图所示装置制取干燥、纯净的二氧化碳并验证其性质，感受实验之美、实验之趣。请回答下列问题。
已知：饱和碳酸氢钠溶液可除去二氧化碳气体中混有的氯化氢，所用除杂试剂均足量。
(1)实验一中用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，反应的化学方程式为 ，装置A中控制盐酸滴加速率的仪器名称是 ，装置C中的试剂是 （填名称）。
(2)小组同学利用装置D验证二氧化碳的性质。实验过程中，先观察到澄清石灰水变浑浊，后观察到燃着的木条熄灭。由此既可证明二氧化碳能与 （填物质类别）反应，又可推测二氧化碳的一条用途是 。装置中干燥的紫色石蕊试纸不变红，湿润的紫色石蕊试纸变红．可证明二氧化碳的化学性质是 。
(3)实验二中，时小组同学将注射器E中的氢氧化钠溶液快速推入三颈烧瓶，时再将注射器F中的溶液快速推入，测得三颈烧瓶内的压强随时间变化的趋势如图像所示。
①用化学方程式表示be段压强减小的原因： 。
②注射器F中可能盛有 溶液（填化学式）。
③ab段和de段压强略微增大，都是由于 造成的。
(4)进行实验三时，小组同学仅将实验二中的三颈烧瓶换成软塑料瓶，试剂及操作均不变，推测出现的现象是 。
【答案】(1) 分液漏斗 浓硫酸
(2) 碱 用于灭火 二氧化碳能与水反应
(3) HCl（合理即可） 快速推入溶液，气体被压缩
(4)软塑料瓶先变瘪后恢复原状
【详解】（1）石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；
装置A中可通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制反应速率；
装置B中饱和碳酸氢钠溶液的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢，故装置C的作用是干燥二氧化碳，浓硫酸具有吸水性，且与二氧化碳不反应，故装置C中的试剂是浓硫酸；
（2）实验过程中，观察到澄清石灰水变浑浊，说明二氧化碳与氢氧化钙发生了反应，氢氧化钙是电离时产生的阴离子都是氢氧根离子的化合物，属于碱，故可证明二氧化碳能与碱反应；
燃着的木条熄灭，说明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，先观察到澄清石灰水变浑浊，后观察到燃着的木条熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，说明二氧化碳可用于灭火；
装置中干燥的紫色石蕊试纸不变红，说明二氧化碳不能使石蕊试液变色，湿润的紫色石蕊试纸变红，说明二氧化碳能与水反应，二氧化碳能与水反应需要通过化学变化表现出来，属于化学性质；
（3）①be段压强减小，是因为二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，装置内气体减少，压强减小，该反应的化学方程式为：；
②t2时再将注射器F中的溶液快速推入，压强增大，说明加入的溶液是酸，如稀盐酸，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，气体增多，故压强增大，故填：HCl；
③ab段和de段压强略微增大，是因为快速推入溶液后，气体被压缩，压强增大；
（4）将实验二中的三颈烧瓶换成软塑料瓶，试剂及操作均不变，先推入氢氧化钠溶液，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳被消耗，气体减少，压强减小，故软塑料瓶变瘪，再推入稀盐酸，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，又生成了气体，压强增大，故软塑料瓶又恢复原状，故现象是：软塑料瓶先变瘪后恢复原状。
题型07二氧化碳的用途和影响
知识积累
1．CO2的用途
光合作用的原料、用于灭火、做化工原料、做气体肥料。干冰：制冷剂，可用于人工降雨、营造舞台效果。
2．二氧化碳对生活和环境的影响：
（1）呼吸、燃烧都产生CO2，光合作用吸收CO2，放出O2。因此，空气中的CO2的含量是相对稳定的。若破坏森林，过多地燃烧化石燃料，则会使CO2含量增加，造成温室效应。所以，应多使用太阳能、风能、地热等清洁能源；严禁乱砍乱伐森林。
（2）能产生温室效应的气体：CO2、CH4、O3、N2O和氟氯代烷（氟利昂）
【典例7】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
【详解】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。
【变式7-1】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
【详解】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。
【变式7-2】我国在第75届联合国大会上提出努力争取在2060年前实现“碳中和”,充分体现了大国担当。如图为自然界中的“碳循环”示意图,下列说法错误的是
A．碳中和是指用碱中和产生的
B．途径①表示植物的光合作用
C．途径②中部分最终转变为碳酸盐
D．化石燃料燃烧使排放量增加
【答案】A
【详解】A、人为碳排放与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为碳吸收达到平衡，即为碳中和。选项错误；
B、植物光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，选项正确；
C、二氧化碳与水反应生成碳酸，最终部分碳酸会最终转化成碳酸盐，选项正确；
D、 化石燃料燃烧使二氧化碳排放量增加，选项正确。
故选A。
【变式7-3】我国承诺2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，体现大国担当。
(1)“碳达峰”是指CO2排放量达到最高值。下列有利于控制二氧化碳排放的是___________。
A．少使用一次性餐具
B．使用清洁能源
C．使用脱硫煤
D．提倡使用电动汽车
(2)“碳中和”是指在规定时期内实现排放多少CO2就做多少抵消措施来达到平衡，实现CO2“净零”排放。自然界中吸收二氧化碳的主要途径是通过植物的 作用；科技人员也能将二氧化碳在催化剂的作用下与氢气反应，转化为一种液体燃料甲醇（CH3OH）和水，该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)ABD
(2) 光合 CO2+3H2CH3OH+H2O
【详解】（1）A 少使用一次性餐具，能够减少树木的砍伐，绿色植物的光合作用能够消耗空气中的二氧化碳，可以减少二氧化碳的排放，选项正确；
B 使用清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可以减少二氧化碳的排放，选项正确；
C 使用脱硫煤，能够减少二氧化硫的排放，但依然会增加二氧化碳的排放，选项错误；
D 提倡使用电动汽车，能够减少化石燃料的燃烧，可以减少二氧化碳的排放，选项正确，故填ABD。
（2）自然界中吸收二氧化碳的主要途径是通过植物的光合作用，消耗空气中的二氧化碳，故填光合；
二氧化碳和氢气在催化剂的作用下转化为甲醇和水，故反应的化学方程式写为：CO2+3H2CH3OH+H2O。
题型08 一氧化碳的性质
知识积累
1.物理性质：无色无味的气体，密度略小于空气。
2.化学性质：
（1）可燃性：2CO + O2 2CO2
应用：CO是许多气体燃料的主要成分。
（2）还原性：CuO + CO Cu + CO2；Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
（3）毒性：与血液中的血红蛋白结合，使人体缺氧。
应用：CO用于冶炼金属，如工业炼铁。
【典例8】关于CO以下说法正确的是
A．无毒 B．加热还原氧化铁 C．密度比空气大 D．有刺激性气味
【答案】B
【详解】A、一氧化碳是无色、有毒、没有气味的气体，故选项说法错误；
B、一氧化碳具有还原性，加热能还原氧化铁，故选项说法正确；
C、一氧化碳的密度比空气略小，故选项说法错误；
D、一氧化碳是无色、有毒、没有气味的气体，故选项说法错误。
故选B。
【变式8-1】下列有关CO2和CO的说法正确的是
A．分子种类不同，因此化学性质不同
B．碳元素的质量分数相同
C．相同物质的量的CO2和CO中所含分子个数不同
D．两种物质在一定条件下可以相互转化
【答案】AD
【详解】A、由二氧化碳分子构成，由一氧化碳分子构成，分子是保持物质化学性质的最小粒子，分子种类不同，化学性质不同，A选项正确；
B、CO2中碳元素的质量分数为 ，CO中碳元素的质量分数为，二者碳元素质量分数不同，B选项错误；
C、根据物质的量的概念，相同物质的量的任何物质所含的粒子数（这里是分子个数）都相同，所以相同物质的量的CO2和CO中所含分子个数相同，C选项错误；
D、CO燃烧可以生成CO2，；CO2和C在高温条件下反应可以生成CO，因此两种物质在一定条件下可以相互转化，D选项正确。
故选：AD。
【变式8-2】下列实验操作或方法不能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验操作或方法
A 鉴别蔗糖和硝酸铵固体 取样，加水溶解，触摸试管外壁
B 回收氯化钾中的二氧化锰 加水溶解，过滤，洗涤，干燥
C 除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳 将混合气体通过灼热的氧化铜
D 除去氧化钙中混有的少量碳酸钙 加入足量的稀盐酸，过滤
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A、取样，加水溶解，触摸试管外壁，蔗糖溶于水温度变化不明显，硝酸铵固体溶于水吸热，温度降低，可以鉴别，故A能达到实验目的；
B、氯化钾能溶于水，二氧化锰难溶于水，回收氯化钾中的二氧化锰，可以加水溶解，过滤，洗涤，干燥，故B能达到实验目的；
C、除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳，将混合气体通过灼热的氧化铜，氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，能除去杂质，且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故C能达到实验目的；
D、氧化钙和碳酸钙均能与稀盐酸反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故D不能达到实验目的；
故选D。
【变式8-3】如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成
B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性
D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
【答案】B
【详解】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法正确；
B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误；
C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法正确；
D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法正确；
故选：B。
题型09 实验室制取二氧化碳
知识积累
1.药品：大理石（或石灰石）和稀盐酸
不能用纯的CaCO3或Na2CO3粉末的原因：反应速率太快，不易控制。
不能用浓盐酸的原因：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。
不能用稀硫酸的原因：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。
2.反应方程式：CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + H2O +CO2↑
3.制取装置：
发生装置——固液不加热型；
收集装置——向上排空气法（CO2能溶于水且能跟水反应，密度比空气大）
4.CO2的检验：将气体通入澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，则该气体为CO2。
化学方程式：CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3↓+ H2O
5.CO2的验满：用燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则已充满。（利用CO2不能燃烧、不支持燃烧的性质）。
6.CO2的工业制法：高温煅烧石灰石，化学方程式：CaCO3CaO + CO2↑
【典例9】某同学利用大理石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体，请帮他完成下面的部分实验报告。
(1)【实验原理】 （用化学方程式表示）。
(2)【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2，应选用下列装置中的 （填字母）。

(3)【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法： 。
(4)【反思交流】结合实验，你认为该实验的注意事项有： （写一条即可）。
【答案】(1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
(2)BC/CB
(3)将燃烧的木条放在集气瓶的瓶口处
(4)使长颈漏斗的末端在稀盐酸的液面以下，实行液封，防止二氧化碳气体由长颈漏斗逸出
【详解】（1）大理石主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳、水、氯化钙，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
（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，故选BC。
（3）气体的验满在瓶口处进行，二氧化碳一般不支持燃烧，所以验证集气瓶中CO2气体已集满的方法：将燃烧的木条放在集气瓶的瓶口处。
（4）该实验的注意事项有：使长颈漏斗的末端在稀盐酸的液面以下，实行液封，防止二氧化碳气体由长颈漏斗逸出等。
【变式9-1】实验室用大理石和稀盐酸制备二氧化碳的发生装置如下图所示，下列说法正确的是
A．打开旋塞之后，试管中稀盐酸体积减小
B．打开旋塞之后，有气体从长颈漏斗中逸出
C．闭合旋塞后，试管内气压减小
D．闭合旋塞后，漏斗内液面上升
【答案】D
【详解】A、打开旋塞之后，长颈漏斗中的稀盐酸进入试管中，所以试管中稀盐酸体积会增大，故不符合题意；
B、打开旋塞之后，长颈漏斗中的稀盐酸进入试管中，大理石和稀盐酸反应生成的二氧化碳会从短导管处逸出，故不符合题意；
C、闭合旋塞后，大理石和稀盐酸反应生成的二氧化碳气体会在试管中聚集，气体压强增大，故不符合题意；
D、闭合旋塞后，大理石和稀盐酸反应生成的二氧化碳气体会在试管中聚集，气体压强增大，导致漏斗内液面上升，故符合题意。
故选D。
【变式9-2】实验室用石灰石与稀盐酸制备CO2的实验中，下列装置图能达到对应实验目的的是
选项 A B C D
实验目的 制备CO2 除去CO2中混有的HCl气体 干燥CO2 排空气法收集CO2
装置图
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A、制备CO2，用大理石和稀盐酸在常温下反应即可，选项错误。
B、除去CO2中混有的HCl气体，需要用饱和碳酸氢钠，用氢氧化钠溶液会将二氧化碳也反应了，选项错误。
C、干燥CO2，需用长导管进短导管出，这样才能充分与浓硫酸接触，除尽水，选项错误。
D、排空气法收集CO2，二氧化碳密度比空气大，需要长导管进，正确。
故选：D。
【变式9-3】根据下列图示实验装置，回答有关问题。
（1）写出标有字母a的仪器名称 。
（2）实验室制取O2的反应原理为 （用化学方程式表示），你选择的发生装置 （填字母）。
（3）实验室制取 CO2的反应原理 （用化学方程式表示），制得的CO2中通常含有少量的HCl和水蒸气，若要制取干燥纯净的CO2，正确的装置链接顺序是 （填字母），饱和NaHCO3溶液的作用是 （用化学方程式表示）。
（4）将CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因 。
【答案】 长颈漏斗 A BFEC 二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液变红
【详解】（1）据图可知，仪器a的名称是：长颈漏斗。
（2）实验室常用加热高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾在加热的条件下分解生成氧气、锰酸钾和二氧化锰，反应的化学方程式为：。该反应属于固体加热型，选择发生装置A来制取。
（3）实验室利用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸制取二氧化碳，稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，其化学方程式为：；该反应不需要加热，则其发生装置可选择装置B，二氧化碳的密度比空气大，且能与水发生反应，则选择向上排空气法收集二氧化碳，即选择装置C；盐酸具有挥发性，生成的二氧化碳会混有氯化氢气体和水蒸气，饱和碳酸氢钠溶液可以吸收氯化氢，浓硫酸可以做干燥剂，应该先制取二氧化碳，接着除杂，然后干燥，最后收集，正确的装置连接顺序是：BFEC；饱和NaHCO3溶液的作用是吸收氯化氢气体，氯化氢气体溶于水生成盐酸，盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，其化学方程式为：。
（4）紫色石蕊溶液遇酸变红，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，可以使紫色石蕊溶液变红。
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