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第2讲 碳和碳的氧化物
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考纲解读
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一、碳单质的性质和用途（碳的还原性）
二、碳的氧化物的性质和用途（一氧化碳的还原性）
三、二氧化碳的实验室制取
【考点一】碳单质的性质和用途
本考点主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。考查的知识点有：①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
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知识归纳
)
1、“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
2、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。
所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。
3、金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途
金刚石 C 无色透明 正八面体 最硬 无 无 无 高 划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等
石墨 深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 最软之一 优良 良好 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等
注意：①金刚石是天然存在的最硬的物质。
②无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
③常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
颜色、状态 制法 用途
木炭 灰黑色的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属
活性炭 灰黑色多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、作防毒面具
焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 冶炼金属
炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料
注意：木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。活性炭的吸附性更强。
4、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
5、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。
6、碳的化学性质
①单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
②在常温下，碳的化学性质不活泼。
③碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧）
2C+O22CO（不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
④ (
木炭
+
氧化铜
澄清的石灰水
)碳具有还原性：
C+2CuO2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于冶金工业。
7、木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；③ 集中加热；
④ 过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑
反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
【典例精讲】
1．（2021·江苏南京）下列物质中，硬度最大的是（　　）
A．金刚石 B．石墨
C．焦炭 D．活性炭
【答案】A
【解析】A、金刚石具有正八面体的结构，它是天然存在的最硬的物质，所以A对；B、石墨最软的物质之一，故B不对；C、焦炭是煤在干馏时得到的产物，它的硬度不大，故C错；D、活性炭具有疏松多孔的结构，硬度也不大，故D错，故选A。
2．（2021·辽宁中考）关于金刚石和石墨的说法正确的是（ ）
A．都有可燃性 B．都是无色固体
C．硬度都很大 D．都能导电
【答案】A
【解析】A、金刚石和石墨是碳的单质，都具有可燃性，A项正确；B、石墨是黑色固体，B项错误；C、金刚石是自然界最硬的物质，但石墨很软，C项错误；D、金刚石不能导电，石墨能导电，D项错误。故选A。
3．（2021·广东广州）金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．构成金刚石和石墨的原子大小不同
B．金刚石和石墨中原子排列方式相同
C．1g金刚石和1g石墨所含原子数相同
D．金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
【答案】C
【解析】A、构成金刚石、石墨的原子大小相同，故说法错误；B、金刚石、石墨的物理性质有较大差异的原因是碳原子排列结构不同，故说法错误；C、金刚石、石墨是由同种碳原子构成的，所以1g金刚石和1g石墨所含原子数相同，故说法正确；D、金刚石、石墨是由碳元素组成的，都能在氧气中燃烧生成二氧化碳，故说法错误。故选C。
4．（2021·湖南衡阳）下列有关碳和碳的氧化物的说法正确的是（ ）
A．金刚石和石墨都具有良好的导电性
B．金刚石、石墨和C60的学性质有较大差异
C．二氧化碳和一氧化碳都具有还原性
D．二氧化碳可用于灭火，既利用了它的物理性质，也利用了它的化学性质
【答案】D
【解析】A、石墨都具有良好的导电性，金刚石没有导电性，选项说法不正确；B、金刚石、石墨和C60的碳原子的排列方式不同，物理性质存大较大差异，但化学性质相同，选项说法不正确；C、一氧化碳具有还原性，二氧化碳没有还原性，但具有氧化性，选项说法不正确；D、二氧化碳用于灭火利用二氧化碳的密度比空气密度大、二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧的性质，所以既利用了二氧化碳的物理性质，也利用了二氧化碳的化学性质，选项说法正确。故选D。
5．（2020四川成都）按如图进行实验，下列分析或结论正确的是（ ）
A．导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B．实验结束应立即倒出粉末
C．木炭能使氧化铜还原为铜
D．固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
【答案】C
【解析】A、试管中有空气，导管口刚有气泡冒出的是受热膨胀的空气，不能说明反应开始，不符合题意；B、实验结束应立即倒出粉末，此时产物铜的温度较高，容易和空气中的氧气发生反应，又产生黑色的氧化铜，所以要等固体冷却后才能倒出，不符合题意；C、木炭具有还原性，能夺取氧化铜中的氧元素，使氧化铜失去氧，变成单质铜，符合题意；D、根据质量守恒定律，固体减少的质量等于氧化铜中失去的氧元素的质量和参加反应的碳元素的质量的总和，反应中可能生成一氧化碳，所以固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳质量，不符合题意。故选C。
[方法指导]
1．由碳元素组成的单质包括金刚石、石墨和C60等，它们的物理性质差异很大是由于碳原子的排列方式不同。
2．碳单质的物理性质差异很大,但它们的化学性质相似，碳单质常温下化学性质不活泼，都有可燃性和还原性。
3．木炭、活性炭具有吸附性，是因为它们都具有疏松多孔的结构，其中活性炭的吸附能力比木炭的更强。
【考点二】碳的氧化物的性质和用途
本考点考查的内容包括：①二氧化碳的性质和用途；②一氧化碳的性质和用途；③二氧化碳对环境的影响；④二氧化碳与一氧化碳性质的比较；⑤二氧化碳和一氧化碳的鉴别、除杂等。题型主要包括选择题和填空题。
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知识归纳
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1、氧化碳和二氧化碳的性质比较
一氧化碳 二氧化碳
物理性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水
化学性质 ①可燃性 ②还原性 ③毒性 ① 二氧化碳能和水反应生成碳酸 ② 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水 ③ 二氧化碳能和碳单质反应 ④ 二氧化碳能参与光合作用
检验方法 通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊
主要用途 做燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、人工降雨
(
②
①
③
④
⑤
⑥
⑦
)2、一氧化碳还原氧化铜的实验：
【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置）。
注：1-稀盐酸　2-大理石　3-碳酸氢钠溶液　4-浓硫酸　5-木炭　6-氧化铜　7-氢氧化钙溶液
【实验操作】
① 先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；
② 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；
③ 实验完毕，先熄灭酒精灯；
④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。
【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
【化学方程式】CO+CuOCu+CO2
【注意事项】
① 检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
② 一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
③ 一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④ 一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化
（2Cu+O22CuO）。
⑤ 因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。
⑥ 7溶液的目的：① 证明反应生成二氧化碳； ② 除去装置内的二氧化碳。
注意：一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥ 下的酒精灯要换成酒精喷灯）
【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。
①水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：C+H2OCO+H2
②在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：
H2+CuOCu+H2O　和　CO+CuOCu+CO2
【典例精讲】
6．（2021·广西中考）列有关碳和碳的氧化物的说法，正确的是（ ）
A．焦炭能用于冶金工业，是因为其具有氧化性
B．在一定条件下，一氧化碳与二氧化碳可以相互转化
C．碳具有可燃性，木炭在空气中燃烧只生成二氧化碳
D．高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生的反应属于置换反应
【答案】B
【解析】A、焦炭能用于冶金工业，是因为其具有还原性，选项说法不正确；B、二氧化碳和碳在高温下可生成一氧化碳；一氧化碳和氧气在点燃的条件下会生成二氧化碳，所以在一定条件下二氧化碳与一氧化碳之间可以相互转化，选项说法正确；C、碳具有可燃性，木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳，若燃烧不充分也会生成一氧化碳，选项说法不正确；D、高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，由于反应物是两种化合物，没有单质，不属于置换反应，选项说法不正确。故选B。
7．（2021·宁夏中考）实验室制取一氧化碳发生的化学反应是。用图所示的装置制取一氧化碳并还原氧化铜时，下列说法不正确的是（ ）
A．反应过程中a处黑色粉末逐渐变成红色
B．浓硫酸在制取一氧化碳的反应中起催化作用
C．大气球的作用是收集一氧化碳，防止其污染空气
D．该实验所涉及到的反应类型有分解反应和置换反应
【答案】D
【解析】A、a处的反应是一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，故反应过程中a处黑色粉末逐渐变成红色，A正确；B、由题中所给化学方程式可知，浓硫酸是催化剂，在制取一氧化碳的反应中起催化作用，B正确；C、一氧化碳是有毒气体，大气球的作用是收集一氧化碳，防止其污染空气，C正确；
D、题中甲酸反应生生成一氧化碳和水是分解反应，但一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，反应物均是化合物，不是置换反应，D错误；故选D。
8．（2021·辽宁中考）下列有关含碳化合物的说法，正确的是（ ）
A．一氧化碳和二氧化碳组成元素相同，则二者的化学性质一定相同
B．有机物中一定含有碳元素，则含有碳元素的碳酸氢钠一定属于有机物
C．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则澄清石灰水变浑浊一定是通入了二氧化碳
D．某物质在空气中燃烧生成了二氧化碳和水，则该物质一定含有碳、氢元素
【答案】D
【解析】A、一氧化碳和二氧化碳组成元素相同，但是二者结构不同，化学性质不相同，A错误。B、有机物中一定含有碳元素，但是含有碳元素的碳酸氢钠不属于有机物，B错误。C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，但是澄清石灰水变浑浊不一定是通入了二氧化碳，还有可能是碳酸钠溶液，C错误。D、某物质在空气中燃烧生成了二氧化碳和水，根据质量守恒元素种类不变，则该物质一定含有碳、氢元素，D正确。
故选D。
9．（2021·辽宁营口·）下列关于二氧化碳与一氧化碳用途的说法，错误的是（ ）
A．CO2可用于灭火 B．CO2可用作气体肥料
C．CO可用于人工降雨 D．CO可用作燃料
【答案】C
【解析】A、由于二氧化碳密度比空气大，既不能燃烧也不支持燃烧，所以二氧化碳可以用于灭火，此选项说法正确；B、由于二氧化碳能够促进植物的光合作用，所以二氧化碳常作为气体肥料，此选项说法正确；
C、固体二氧化碳俗称干冰，升华后吸热，可用于人工降雨，CO无此性质与用途，不能用于人工降雨，此选项说法错误；D、一氧化碳具有可燃性、可用作燃料，此选项说法正确。故选C。
[方法指导]
1．CO与CO2的鉴别
鉴别方法 现象及结论
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
点燃 在空气中，能燃烧的是CO，不能地烧的是CO2
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
还有氧化铜 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
物质 杂质 除杂方法
CO CO2 ①通入过量的城溶液(一般用NaOH溶液而不用澄清石灰水)
②通过足量灼热的碳粉
CO2 CO 通过足量灼热的氧化铜
【考点三】二氧化碳的实验室制取
本考点常在实验探究题中出现。主要的命题点有：①实验原理方程式的书写；②发生装置、收集装置的选择；③二氧化碳的检验与验满；④二氧化碳的性质验证等。
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知识归纳
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1．实验室制取二氧化碳
原料：大理石或石灰石、稀盐酸。
①不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。
②不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。
③不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。
反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置：
同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）
收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）
检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。
验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，则二氧化碳已经收集满了。
检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。
净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。
2．氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑
【典例精讲】
10．（2021·黑龙江伊春）根据如图实验装置，回答下列问题：
（1）写出图中仪器a的名称：______，仪器b的用途：______。
（2）实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶较纯净的氧气所需的装置为______（填字母），此反应的化学方程式为______，用______检验该气体。
（3）B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是______。若要收集一瓶干燥的CO2，还需要使用装置E，则E中盛放的物质为______（填物质名称）
（4）若用装置E收集H2，气体从______（填①或②）端进入。
【答案】（1）试管 用于收集或贮存少量气体 （2）AD 带火星的木条 （3）可以通过分液漏斗的活塞控制液体药品的滴加速度，从而控制反应速率 浓硫酸
（4）②
【解析】（1）根据图示，仪器a的名称是：试管。仪器b是集气瓶，它的用途是：用于收集或贮存少量气体。（2）因为高锰酸钾是固体，反应条件是加热，所以实验室用高锰酸钾制取氧气的发生装置选择A，氧气密度比空气略大，可以用向上排空气法收集，氧气不易溶于水，因此也可以用排水法收集，但排水法收集的氧气比向上排空气法收集的氧气纯，故实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶较纯净的氧气所需的装置为：AD。高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：。因为氧气能使带火星的木条复燃，所以实验室常用带火星的木条检验该气体。（3）与B相比，C装置采用分液漏斗添加液体药品，选用C装置的优点是：可以通过分液漏斗的活塞控制液体药品的滴加速度，从而控制反应速率。若要收集一瓶干燥的CO2，使用装置E干燥二氧化碳，E中盛放的物质必须为液体，因为浓硫酸呈液态，具有吸水性，二氧化碳又不跟浓硫酸反应，所以E中盛放的物质应该为浓硫酸。（4）若用装置E收集H2，因为氢气的密度比空气小，所以气体从②端进入，瓶内空气从①端排出。
11．（2021·山东菏泽）在实验室中，我们常用下图所示装置制取和收集某些气体。
（1）写出a仪器的名称：______。
（2）实验室制取二氧化碳时，你选择的发生装置为______，化学反应方程式为______。
（3）经查阅资料Na2O2（过氧化钠）通常情况下为淡黄色固体，能与水发生剧烈反应产生氧气。小明在实验室用Na2O2制取氧气时发生装置选择了B而没有选择C，你认为他选择的理由是______。若用F装置收集氧气，进气端应选择______端（用“b”或“c”填空）。
【答案】（1）集气瓶 （2）B或C （3）过氧化钠和水反应剧烈，而B装置可通过分液漏斗控制药品的滴加速率，从而控制反应速率 b
【解析】（1）由图可知，仪器a为集气瓶；（2）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应属于固液不加热反应，发生装置应选B或C；石灰石的主要成分是碳酸钙，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：；
（3）在实验室用Na2O2制取氧气时发生装置选择了B而没有选择C，是因为过氧化钠和水反应剧烈，而B装置可通过分液漏斗控制药品的滴加速率，从而控制反应速率；若用F装置收集氧气，氧气的密度比空气大，进气端应选择b端。
12. （2021·湖北荆州）实验室现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石、稀盐酸、锌粒以及下列仪器及装置，据图回答问题：
（1）利用上述仪器和药品制取CO2，选择的仪器是______（填序号）。
（2）利用上述仪器和药品制取O2，还缺少一种仪器，其名称为______。该反应的化学方程式为______。
（3）如果用装置⑨采用排空气法收集H2，则H2从导管口______进入（填“a”或“b”）。
【答案】①②③⑥ 试管 b
【解析】（1）利用上述仪器和药品制取CO2，反应为碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，为固液不加热反应，且二氧化碳密度大于空气、能溶于水，收集装置选择向上排空气法装置，导管需选⑥不能选⑤；故需要仪器有①盛放药品、②添加盐酸、③收集气体、⑥导出气体。（2）利用药品制取O2，反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气：；反应为固体加热反应，故还缺少一种仪器，其名称为试管。（3）氢气密度小于空气，如果用装置⑨采用排空气法收集H2，则H2应短进长出，从导管口b端进入。
13．（2021·湖南怀化）下图是初中化学常用的实验装置，请回答下列问题。
（1）仪器a的名称是______。
（2）实验室里可选择装置A用于制备氧气，写出该反应的化学方程式______；如图F，用制得的氧气做硫燃烧的实验，集气瓶要留少量水的作用是______。
（3）实验室制取CO2应选择的装置组合为______，选择此发生装置的突出优点是______；检验CO2是否收集满的操作为______。
（4）上图G装置在化学中有“万能瓶”的美称。若用该装置收集H2，则H2从______端进入；若用排水法收集H2，将装置装满水，则H2从______端进入。
【答案】（1）酒精灯 （2） 吸收二氧化硫减少污染 （3）BC 可以控制反应速率 把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭说明满了 （4）b b
【解析】（1）仪器a的名称是酒精灯。（2）实验室里可选择装置A用于制备氧气，反应为固体加热反应，且试管口没有棉花，反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气：； 如图F，用制得的氧气做硫燃烧的实验，生成有毒气体二氧化硫，二氧化硫能溶于水和水反应，集气瓶要留少量水的作用是吸收二氧化硫减少污染。（3）实验室制取CO2反应为碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，反应为固液不加热反应，发生装置选B；二氧化碳密度大于空气、能溶于水，收集装置选择向上排空气法装置C；故应选择的装置组合为BC；选择此发生装置可以通过分液漏斗的活塞控制液体的滴加速率来控制反应速率。二氧化碳不燃烧不支持燃烧，检验CO2是否收集满的操作为把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭说明满了。（4）氢气密度小于空气，若用G装置收集H2，则H2应短进长出，从b端进入；氢气难溶于水、密度小于水，若用排水法收集H2，将装置装满水，则H2应短进长出，从b端进入。
14．（2021·湖北随州）实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题：
（1）指出图中仪器g的名称______。
（2）实验室制取二氧化碳，发生反应的化学方程式______。
（3）实验室常用加热氯化铵和熟石灰的混合物的方法制取氨气，由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所选择的发生装置为______。
（4）如用F装置收集氢气，气体应从______进入。（填“a或b”）
【答案】试管 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O C b
【解析】（1）由图可知，g为试管，故填：试管。（2）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O，故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。（3）氨气极易溶于水，且密度比空气小，只能用向下排空气法收集，故选：C。（4）氢气密度比空气小，气体短进长出，故选：b。
15．（2021·四川眉山）“珍爱生命，远离毒品”，冰毒是一种危害性很大的毒品，其主要成分是甲基苯丙胺(化学式为C10H15N)。某化学学习小组模拟对毒品的销毁，利用所制得的氧气燃烧冰毒，并检验所生成的二氧化碳气体，设计了如下实验。
本次实验只提供了如下化学试剂：5%的过氧化氢溶液，二氧化锰固体，浓硫酸，NaOH溶液，Ca(OH)2溶液，冰毒。请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是_______。
（2）为了完成此实验，除了选择装置B以外，还应选择的装置组合是______(填装置序号字母)
（3）连接好装置，在加入药品前还必须进行的操作是_______。
（4）检验二氧化碳时所发生反应的化学方程式为_______。
【答案】酒精灯 EAD 检查装置的气密性
【解析】（1）由图可知，仪器a的名称是酒精灯，故填：酒精灯；（2）该实验需要氧气，由实验提供的试剂可知，用5%的过氧化氢溶液、二氧化锰固体混合制取氧气，属于固液常温型，选择的发生装置为E，制取的氧气中混有水蒸气，需通过浓硫酸进行干燥，然后利用燃烧法对冰毒进行销毁，最后用澄清的石灰水检验所生成的二氧化碳气体，所以为了完成此实验，除了选择装置B以外，还应选择的装置组合是EAD，故填：EAD；（3）为了防止因装置气密性不好更换仪器时浪费药品，在加入药品前还必须进行的操作是检查装置的气密性，故填：检查装置的气密性；（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳用澄清石灰水；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为，故填：。
16．（2021·内蒙古呼伦贝尔）请根据下面常用化学实验装置回答以下问题。
（1）写出仪器①的名称___________。
（2）实验室选用B装置制取氧气的化学方程式为___________。
（3）若用F装置收集氧气，当___________时开始收集，收集完氧气后用玻璃片___________（填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，___________（填“正放”或“倒放”）在桌面上。
（4）若用G装置通过排空气的方法收集氧气，验满的方法是___________。
（5）实验室制取CO2的化学方程式为___________。
（6）实验室制取CO2时，为了控制反应速率和节约药品，最好选择___________（填字母）作为发生装置。检验生成气体是CO2所选用的试剂为___________。
【答案】长颈漏斗2H2O22H2O+O2↑导管口有连续均匀气泡冒出磨砂正放将带火星的木条放在集气瓶b口，若木条复燃，说明氧气已收集满CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑C澄清石灰水
【解析】（1）仪器①的名称是长颈漏斗；（2）B装置是固液常温型发生装置，用该装置制取氧气选用的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑；（3）F装置为排水法收集气体，若用于收集氧气，当导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集，收集完氧气后用玻璃片磨砂一面盖住集气瓶口，因氧气密度大于空气，集气瓶需正放在桌面上；（4）若用G装置通过排空气的方法收集氧气，因氧气密度大于空气，氧气从a管进入，故将带火星的木条放在集气瓶b口，若木条复燃，说明氧气已收集满；（5）实验室制取CO2选用大理石或石灰石和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；（6）实验室制取CO2时，为了控制反应速率和节约药品，最好选择C作为发生装置。检验生成气体是CO2所选用的试剂为澄清石灰水。
17．（2021·辽宁营口·）实验室制取气体时需要的一些装置如下图所示，请回答下列问题：
（1）写出标有序号的仪器名称：②_______。
（2）写出用A装置制取氧气的化学方程式_______。
（3）实验室制取CO2时，收集装置通常只选择E的原因是_______，若要收集一瓶干燥的二氧化碳，应在E之前连接装置_______（填字母）；
（4）实验室常用高锰酸钾固体和浓盐酸在常温下反应制取氯气（C12），用该方法制取氯气时选用的发生装置是______（填字母）；如果用G装置收集氯气，气体应从_______（填“a”或“b”）口进；氯气有毒，可与水反应生成酸，为防止其污染空气，应选择______性溶液吸收尾气。
【答案】锥形瓶 能溶于水，且二氧化碳的密度比空气大 F B a 碱
【解析】（1）写出标有序号的仪器名称：②锥形瓶；（2）用A装置制取氧气，且试管口没有棉花，实验室用氯酸钾加热，在二氧化锰的催化下制取氧气，生成氯化钾和氧气，该反应的化学方程式：；（3）实验室制取CO2时，收集装置通常只选择E的原因是：能溶于水，且二氧化碳的密度比空气大，只能用向上排空气法收集二氧化碳；浓硫酸具有吸水性，且与二氧化碳不反应，可以干燥除去混合气体中的水蒸气，常用作干燥剂，若要收集一瓶干燥的二氧化碳，应在E之前连接装置F；
（4）实验室常用高锰酸钾固体和浓盐酸在常温下反应制取氯气（C12），该反应在常温下进行，用该方法制取氯气时选用的发生装置是B；用G装置收集氯气，氯气的密度比空气大，氯气沿a导管通入，空气沿b导管逸出，用G装置收集氯气，气体应从a口进入；氯气有毒，可与水反应生成酸，为防止其污染空气，应选择碱性溶液吸收尾气，因为酸碱中和生成盐和水，可以吸收更多的氯气。第2讲 碳和碳的氧化物
(
考纲解读
)
一、碳单质的性质和用途（碳的还原性）
二、碳的氧化物的性质和用途（一氧化碳的还原性）
三、二氧化碳的实验室制取
【考点一】碳单质的性质和用途
本考点主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。考查的知识点有：①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的用途等。
(
知识归纳
)
1、“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
2、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的 。
所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是 。
3、金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式 颜色 形状 硬度 导电性 导热性 润滑性 熔点 用途
金刚石 C 无色透明 正八面体 最硬 无 无 无 高 划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等
石墨 深灰色、有金属光泽、不透明 细鳞片状 最软之一 优良 良好 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等
注意：①金刚石是天然存在的最 的物质。
②无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。
③常见的无定形碳： 、 、 、 。
颜色、状态 制法 用途
木炭 灰黑色的多孔性固体 木材隔绝空气加强热 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属
活性炭 灰黑色多孔颗粒状固体 木炭在高温下用水蒸气处理 净化多种气体和液体、作防毒面具
焦炭 浅灰色多孔性固体 烟煤隔绝空气加强热 冶炼金属
炭黑 极细的黑色粉末 含碳物质不完全燃烧 墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料
注意：木炭、活性炭具有吸附性（ 性质）。活性炭的吸附性更强。
4、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。
5、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的 不同。
6、碳的化学性质
①单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同
②在常温下，碳的化学性质不活泼。
③碳具有可燃性： （充分燃烧）； （不充分燃烧）
碳在氧气中燃烧的现象： 。
④ (
木炭
+
氧化铜
澄清的石灰水
)碳具有还原性：
C+2CuO2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
单质碳的还原性可用于 。
7、木炭还原氧化铜的实验（见右图）
【实验操作】① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；③ 集中加热；
④ 过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】
反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
【典例精讲】
1．（2021·江苏南京）下列物质中，硬度最大的是（　　）
A．金刚石 B．石墨
C．焦炭 D．活性炭
2．（2021·辽宁中考）关于金刚石和石墨的说法正确的是（ ）
A．都有可燃性 B．都是无色固体
C．硬度都很大 D．都能导电
3．（2021·广东广州）金刚石和石墨是常见的碳单质，其结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．构成金刚石和石墨的原子大小不同
B．金刚石和石墨中原子排列方式相同
C．1g金刚石和1g石墨所含原子数相同
D．金刚石和石墨在氧气中都不能燃烧
4．（2021·湖南衡阳）下列有关碳和碳的氧化物的说法正确的是（ ）
A．金刚石和石墨都具有良好的导电性
B．金刚石、石墨和C60的学性质有较大差异
C．二氧化碳和一氧化碳都具有还原性
D．二氧化碳可用于灭火，既利用了它的物理性质，也利用了它的化学性质
5．（2020四川成都）按如图进行实验，下列分析或结论正确的是（ ）
A．导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B．实验结束应立即倒出粉末
C．木炭能使氧化铜还原为铜
D．固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
[方法指导]
1．由碳元素组成的单质包括金刚石、石墨和C60等，它们的物理性质差异很大是由于碳原子的排列方式不同。
2．碳单质的物理性质差异很大,但它们的化学性质相似，碳单质常温下化学性质不活泼，都有可燃性和还原性。
3．木炭、活性炭具有吸附性，是因为它们都具有疏松多孔的结构，其中活性炭的吸附能力比木炭的更强。
【考点二】碳的氧化物的性质和用途
本考点考查的内容包括：①二氧化碳的性质和用途；②一氧化碳的性质和用途；③二氧化碳对环境的影响；④二氧化碳与一氧化碳性质的比较；⑤二氧化碳和一氧化碳的鉴别、除杂等。题型主要包括选择题和填空题。
(
知识归纳
)
1、氧化碳和二氧化碳的性质比较
一氧化碳 二氧化碳
物理性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水
化学性质 ①可燃性 ②还原性 ③毒性 ① 二氧化碳能和水反应生成碳酸 ② 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水 ③ 二氧化碳能和碳单质反应 ④ 二氧化碳能参与光合作用
检验方法 通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊
主要用途 做燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、人工降雨
(
②
①
③
④
⑤
⑥
⑦
)2、一氧化碳还原氧化铜的实验：
【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置）。
注：1-稀盐酸　2-大理石　3-碳酸氢钠溶液　4-浓硫酸　5-木炭　6-氧化铜　7-氢氧化钙溶液
【实验操作】
① 先通入一氧化碳，在加热前必须先 ；
② 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；
③ 实验完毕，先 ；
④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。
【实验现象】 。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成 。
【化学方程式】
【注意事项】
① 检验一氧化碳纯度的目的： 。
② 一氧化碳“ ”，酒精灯“ ”。
③ 一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的： 。
④ 一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的： （2Cu+O22CuO）。
⑤ 因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成 ，所以必须进行 。
⑥ 7溶液的目的：① 证明反应生成 ； ② 除去装置内的 。
注意：一氧化碳还原氧化铁
【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥ 下的酒精灯要换成 ）
【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。
①水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：
②在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：
H2+CuOCu+H2O　和　CO+CuOCu+CO2
【典例精讲】
6．（2021·广西中考）列有关碳和碳的氧化物的说法，正确的是（ ）
A．焦炭能用于冶金工业，是因为其具有氧化性
B．在一定条件下，一氧化碳与二氧化碳可以相互转化
C．碳具有可燃性，木炭在空气中燃烧只生成二氧化碳
D．高温条件下，一氧化碳与氧化铁发生的反应属于置换反应
7．（2021·宁夏中考）实验室制取一氧化碳发生的化学反应是。用图所示的装置制取一氧化碳并还原氧化铜时，下列说法不正确的是（ ）
A．反应过程中a处黑色粉末逐渐变成红色
B．浓硫酸在制取一氧化碳的反应中起催化作用
C．大气球的作用是收集一氧化碳，防止其污染空气
D．该实验所涉及到的反应类型有分解反应和置换反应
8．（2021·辽宁中考）下列有关含碳化合物的说法，正确的是（ ）
A．一氧化碳和二氧化碳组成元素相同，则二者的化学性质一定相同
B．有机物中一定含有碳元素，则含有碳元素的碳酸氢钠一定属于有机物
C．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则澄清石灰水变浑浊一定是通入了二氧化碳
D．某物质在空气中燃烧生成了二氧化碳和水，则该物质一定含有碳、氢元素
9．（2021·辽宁营口·）下列关于二氧化碳与一氧化碳用途的说法，错误的是（ ）
A．CO2可用于灭火 B．CO2可用作气体肥料
C．CO可用于人工降雨 D．CO可用作燃料
[方法指导]
1．CO与CO2的鉴别
鉴别方法 现象及结论
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
点燃 在空气中，能燃烧的是CO，不能地烧的是CO2
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
还有氧化铜 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
物质 杂质 除杂方法
CO CO2 ①通入过量的城溶液(一般用NaOH溶液而不用澄清石灰水)
②通过足量灼热的碳粉
CO2 CO 通过足量灼热的氧化铜
【考点三】二氧化碳的实验室制取
本考点常在实验探究题中出现。主要的命题点有：①实验原理方程式的书写；②发生装置、收集装置的选择；③二氧化碳的检验与验满；④二氧化碳的性质验证等。
(
知识归纳
)
1．实验室制取二氧化碳
原料：大理石或石灰石、稀盐酸。
①不用稀硫酸代替稀盐酸的原因： 。
②不用浓盐酸代替稀盐酸的原因： 。
③不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因： 。
反应原理：
发生装置：
同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因： ）
收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因： ）
检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。
验满： 。
检验： 。
净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有 溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有 的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。
2．氧化碳和氧化钙的工业制法：
【典例精讲】
10．（2021·黑龙江伊春）根据如图实验装置，回答下列问题：
（1）写出图中仪器a的名称：______，仪器b的用途：______。
（2）实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶较纯净的氧气所需的装置为______（填字母），此反应的化学方程式为______，用______检验该气体。
（3）B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是______。若要收集一瓶干燥的CO2，还需要使用装置E，则E中盛放的物质为______（填物质名称）
（4）若用装置E收集H2，气体从______（填①或②）端进入。
11．（2021·山东菏泽）在实验室中，我们常用下图所示装置制取和收集某些气体。
（1）写出a仪器的名称：______。
（2）实验室制取二氧化碳时，你选择的发生装置为______，化学反应方程式为______。
（3）经查阅资料Na2O2（过氧化钠）通常情况下为淡黄色固体，能与水发生剧烈反应产生氧气。小明在实验室用Na2O2制取氧气时发生装置选择了B而没有选择C，你认为他选择的理由是______。若用F装置收集氧气，进气端应选择______端（用“b”或“c”填空）。
12. （2021·湖北荆州）实验室现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石、稀盐酸、锌粒以及下列仪器及装置，据图回答问题：
（1）利用上述仪器和药品制取CO2，选择的仪器是______（填序号）。
（2）利用上述仪器和药品制取O2，还缺少一种仪器，其名称为______。该反应的化学方程式为______。
（3）如果用装置⑨采用排空气法收集H2，则H2从导管口______进入（填“a”或“b”）。
13．（2021·湖南怀化）下图是初中化学常用的实验装置，请回答下列问题。
（1）仪器a的名称是______。
（2）实验室里可选择装置A用于制备氧气，写出该反应的化学方程式______；如图F，用制得的氧气做硫燃烧的实验，集气瓶要留少量水的作用是______。
（3）实验室制取CO2应选择的装置组合为______，选择此发生装置的突出优点是______；检验CO2是否收集满的操作为______。
（4）上图G装置在化学中有“万能瓶”的美称。若用该装置收集H2，则H2从______端进入；若用排水法收集H2，将装置装满水，则H2从______端进入。
14．（2021·湖北随州）实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题：
（1）指出图中仪器g的名称______。
（2）实验室制取二氧化碳，发生反应的化学方程式______。
（3）实验室常用加热氯化铵和熟石灰的混合物的方法制取氨气，由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所选择的发生装置为______。
（4）如用F装置收集氢气，气体应从______进入。（填“a或b”）
15．（2021·四川眉山）“珍爱生命，远离毒品”，冰毒是一种危害性很大的毒品，其主要成分是甲基苯丙胺(化学式为C10H15N)。某化学学习小组模拟对毒品的销毁，利用所制得的氧气燃烧冰毒，并检验所生成的二氧化碳气体，设计了如下实验。
本次实验只提供了如下化学试剂：5%的过氧化氢溶液，二氧化锰固体，浓硫酸，NaOH溶液，Ca(OH)2溶液，冰毒。请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是_______。
（2）为了完成此实验，除了选择装置B以外，还应选择的装置组合是______(填装置序号字母)
（3）连接好装置，在加入药品前还必须进行的操作是_______。
（4）检验二氧化碳时所发生反应的化学方程式为_______。
16．（2021·内蒙古呼伦贝尔）请根据下面常用化学实验装置回答以下问题。
（1）写出仪器①的名称___________。
（2）实验室选用B装置制取氧气的化学方程式为___________。
（3）若用F装置收集氧气，当___________时开始收集，收集完氧气后用玻璃片___________（填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，___________（填“正放”或“倒放”）在桌面上。
（4）若用G装置通过排空气的方法收集氧气，验满的方法是___________。
（5）实验室制取CO2的化学方程式为___________。
（6）实验室制取CO2时，为了控制反应速率和节约药品，最好选择___________（填字母）作为发生装置。检验生成气体是CO2所选用的试剂为___________。
17．（2021·辽宁营口·）实验室制取气体时需要的一些装置如下图所示，请回答下列问题：
（1）写出标有序号的仪器名称：②_______。
（2）写出用A装置制取氧气的化学方程式_______。
（3）实验室制取CO2时，收集装置通常只选择E的原因是_______，若要收集一瓶干燥的二氧化碳，应在E之前连接装置_______（填字母）；
（4）实验室常用高锰酸钾固体和浓盐酸在常温下反应制取氯气（C12），用该方法制取氯气时选用的发生装置是______（填字母）；如果用G装置收集氯气，气体应从_______（填“a”或“b”）口进；氯气有毒，可与水反应生成酸，为防止其污染空气，应选择______性溶液吸收尾气。

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