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课题3　二氧化碳和一氧化碳
答案：
(1)大　(2)能　(3)干冰　(4)CO2＋H2O===H2CO3　(5)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　(6)温室效应　(7)灭火　(8)难　(9)2CO＋O22CO2　(10)还原　(11)CO＋CuOCu＋CO2
1．二氧化碳的性质
(1)实验探究
① 倾倒二氧化碳实验
a．步骤：向盛有燃着蜡烛的烧杯中，缓缓倾倒二氧化碳(如图)。
b．现象：蜡烛由低到高依次熄灭。
c．分析：接触二氧化碳的蜡烛会熄灭，说明二氧化碳不支持燃烧；低的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，先沉到烧杯底部。
②二氧化碳的溶解性实验
a．步骤：向一盛有二氧化碳的软塑料瓶内加入1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。
b．现象：塑料瓶扁了。
c．分析：瓶子扁了，说明瓶内压强减小，证明部分二氧化碳溶解到水里去了。
(2)二氧化碳的物理性质
通常情况下，二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大(二氧化碳密度为1.997 g/L)，能溶于水(1体积水约能溶解1体积二氧化碳，增大压强会溶解的更多)。
谈重点 干冰及其用途　二氧化碳有三态变化，固态的二氧化碳叫做干冰。干冰能直接升华为二氧化碳气体，这个过程能吸收大量的热，故可作制冷剂，也可用于人工降雨等。
(3)二氧化碳的化学性质
①二氧化碳与水的反应
探究实验：
(说明：本实验中用到的小纸花是用石蕊溶液染成紫色再干燥的纸花)
操作 喷稀醋酸 喷水 直接放入CO2中 喷水后放入CO2中，取出再烘干
现象 小花变红 小花不变色 小花不变色 小花变红；烘干后变紫
分析 稀醋酸能使小花变红 水不能使石蕊变红 干燥的CO2不能使石蕊变红 二氧化碳和水作用生成了碳酸，碳酸不稳定，受热易分解
结论 a．二氧化碳和水反应生成碳酸：CO2＋H2O===H2CO3b．碳酸不稳定，易分解：H2CO3===H2O＋CO2↑
②二氧化碳与澄清石灰水反应
将二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊了。这是二氧化碳与石灰水发生了化学反应，生成了不溶于水的白色碳酸钙的缘故。化学实验中常用这个现象来检验二氧化碳。有关反应的化学方程式为：
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3 ↓＋H2O
辨误区 检验二氧化碳的方法　检验二氧化碳，常用澄清石灰水。一般不用燃着的木条来检验二氧化碳，因为氮气也不支持燃烧。
【例1】如图所示，在一个盛有氢氧化钙溶液的容器中有一支燃着的蜡烛，现用一只杯子将蜡烛罩住，猜想一下，会有什么现象发生(　　)
A．蜡烛燃烧不变，液面下降
B．火焰逐渐熄灭，液面下降
C．蜡烛燃烧更旺，液面上升
D．火焰逐渐熄灭，液面上升
解析：蜡烛燃烧消耗氧气，生成二氧化碳和水。当杯中的氧气被耗尽后，蜡烛火焰熄灭，生成的二氧化碳与氢氧化钙溶液反应，使杯中的气体减少，压强减小，液面会上升。
答案：D
2．二氧化碳对生活和环境的影响
(1)二氧化碳对生活的影响
①二氧化碳的用途
用途 利用的性质
灭火 密度比空气大，不燃烧，也不支持燃烧
人工降雨等 干冰升华吸热
碳酸饮料 溶于水，与水反应生成碳酸
化工原料 与其他物质反应
气体肥料 参与光合作用
②二氧化碳无毒，但不能供给呼吸。
当空气中二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响，因此在人群密集的地方要经常通风换气。浓度过高时会使人窒息。
释疑点 进入菜窖前为什么要先做灯火试验　进入久未开启的菜窖(或干涸)的深井前，应先做一个灯火试验。方法是将一支燃着的蜡烛，放入菜窖内，若蜡烛燃烧不旺或熄灭，说明二氧化碳的浓度较高，人不宜进入。
(2)二氧化碳对环境的影响
①大气中二氧化碳的产生和消耗途径
产生途径 消耗途径
动植物呼吸；工厂废气；含碳燃料燃烧；微生物分解 植物光合作用
以上两个方面若保持相对平衡，空气中二氧化碳的含量是相对稳定的。若产生的二氧化碳大于消耗，会使空气中二氧化碳含量升高而导致温室效应
②温室效应
大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫温室效应。
a．产生温室效应的原因
人类消耗的能源急剧增加，向空气中排放了大量二氧化碳，同时森林遭到破坏，使二氧化碳的吸收量减小，导致大气中二氧化碳含量不断上升。
b．温室效应的危害
气温上升导致冰川融化、海平面上升、沿海城市被淹没；地球表面的水分蒸发，使土地沙漠化。
c．防治温室效应的措施
减少使用煤、石油、天然气等化石燃料；开发新能源，利用太阳能、风能、地热能等；大力植树造林，禁止乱砍滥伐。
释疑点 能产生温室效应的气体　能产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烷(商品名为氟利昂)等。
温室效应好可怕啊，我讨厌CO2!
任何事物都有利弊，CO2对人类的利大于弊，关键是我们应合理利用哦！
【例2】联合国气候变化框架公约《京都议定书》要求发达国家限制CO2等温室气体的排放量，以控制日趋严重的温室效应。请回答下列问题：
(1)绿色植物通过____________作用吸收CO2，放出____________。
(2)为了缓解大气中的CO2含量的增加，以下建议可行的是______________(填字母)。
A．开发太阳能、水能、风能、地热能等新型能源
B．禁止使用煤、石油、天然气等化石燃料
C．提倡植树造林，禁止乱砍滥伐
解析：(1)绿色植物通过光合作用，将水、二氧化碳转变成有机物，同时释放氧气。(2)能减少二氧化碳的生成及增大二氧化碳的消耗的建议都是可行的。
答案：(1)光合　氧气(或O2)　(2)AC
3．一氧化碳
(1)物理性质
通常情况下，一氧化碳(CO)是一种无色、无味的气体，密度比空气的略小，难溶于水(1体积水里可溶解0.02体积CO)。
(2)化学性质
①可燃性：2CO＋O22CO2，产生蓝色火焰，放出大量的热。
②毒性：CO有剧毒，CO极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。
谈重点 使用CO时应注意什么　若CO不纯，点燃时可能发生爆炸，因此点燃前一定要检验纯度；CO有毒，冬天用煤取暖时一定要装烟囱，并注意通风。
③还原性：CO　＋　CuOCu＋CO2
还原剂　 氧化剂
一氧化碳和木炭一样能够夺取含氧化合物里的氧，表现还原性。
(3)一氧化碳的性质与用途的关系
性质 用途
可燃性 作燃料，管道煤气的主要成分就是一氧化碳
还原性 冶炼金属，如工业常用CO来炼铁3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
CO有利也有弊。不纯的CO易爆炸，CO有剧毒，是大气污染物，它无色无味，又是“隐形”杀手；CO可作燃料，也是冶金工业中的重要还原剂。
(4)一氧化碳还原氧化铜的实验探究
实验装置
实验步骤 ①检验CO的纯度 ②先通入CO，再加热 ③实验结束后，先停止加热，继续通CO，直到冷却
原因分析 防止CO中混有氧气，加热时爆炸 排尽玻璃管中的空气，防止加热爆炸 防止玻璃管中进入空气，生成的铜重新被氧化
实验现象 ①黑色粉末变为红色；②澄清的石灰水变浑浊
结论 CO具有还原性，将氧化铜还原为铜，同时生成CO2，即CO＋CuOCu＋CO2
谈重点 CO还原CuO实验的操作要点　①实验开始，要先通一氧化碳再加热；实验结束，要先停止加热，再停止通一氧化碳。即一氧化碳要“早来晚走”。“早来”的目的是排尽试管中的空气，避免加热时发生爆炸；“晚走”的目的是保护生成的铜不被氧化。相反，酒精灯要“迟到早退”。②因为一氧化碳有毒，所以做一氧化碳还原氧化铜实验时，一定要有尾气处理装置，防止一氧化碳扩散到空气中。
【例3】下列叙述中，不符合如图实验设计意图的是(　　)
A．说明一氧化碳具有还原性
B．说明生成物二氧化碳的密度比空气大
C．说明一氧化碳和氧化铜的反应需要加热
D．可防止有毒的一氧化碳气体对空气的污染
解析：本实验验证了一氧化碳能还原金属氧化物，具有还原性。为防止尾气中含有的CO对环境产生影响，采用点燃的方法除去，所以A、C、D三项通过本装置都能体现出来；CO2密度比空气大在本实验中未得到验证。
答案：B
4．CO2和CO的比较
CO2和CO是碳的两种氧化物，由于其分子结构不同，导致二者性质差异很大。
(1)物理性质
①CO是无色、无味的气体，密度略小于空气，难溶于水；
②CO2是无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水，固体二氧化碳叫干冰。
(2)化学性质
CO2和CO化学性质不同：
①CO有剧毒，它具有可燃性、还原性，但不与水发生反应，也不与石灰水发生反应；
②CO2无毒，它无可燃性、还原性，但能跟水反应生成碳酸，跟澄清的石灰水反应，使澄清石灰水变浑浊。
【例4】(综合题)一氧化碳和二氧化碳只有一字之差。
(1)有人认为，二者就像孪生兄弟，这是因为____________。(填字母)
A．它们由同种分子构成
B．它们由相同元素组成
C．它们都有毒
D．它们都能溶于水
(2)有人认为，二者化学性质相差甚远，请给出一条支持他的理由：____________________________。
(3)其实，二者是可以相互转化的，请用化学方程式表示此过程：____________________________。
解析：问题(1)要从组成上找出二氧化碳和一氧化碳的共性；而问题(2)是找二者性质上的差异；问题(3)二者的转化，要体现相互性。
答案：(1)B　(2)二氧化碳不能燃烧，一氧化碳可以燃烧(二氧化碳能与水反应，一氧化碳不能；或二氧化碳能与石灰水反应，一氧化碳不能；或一氧化碳能与氧化铜反应，二氧化碳不能)　(3)2CO＋O22CO2(或3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe或C＋CO22CO)
5．CO2与CO性质的应用
(1)鉴别CO2与CO
鉴别两种物质时，要考虑利用二者性质的差异；其次，要考虑不同的性质所产生的现象是否相同。鉴别的直接依据是现象的不同。鉴别CO与CO2可用下列方法：
①用燃烧的木条伸入瓶口——能被点燃的是CO，能使燃烧的木条立即熄灭的是CO2；
②通入澄清的石灰水——能使澄清的石灰水变浑浊的是CO2，不能变浑浊的是CO；
③通入紫色石蕊溶液——能使紫色石蕊溶液变红色的是CO2，不能变色的是CO；
④通过灼热的CuO——能使黑色的氧化铜粉末变为红色的是CO，不能变色的是CO2。
(2)除去CO2中的少量CO
CO2中混有少量CO时，宜将混合气体通过灼热的CuO，从而将CO转化为CO2，不能采用点燃的方法，因为少量的CO在大量的CO2中不能被点燃。
(3)除去CO中的少量CO2
CO中混有少量CO2时，宜将混合气体通入澄清石灰水(或NaOH溶液)，以除去少量的CO2，不宜通入水中，因为CO2在水中的溶解度不大。
【例5—1】(探究题)CO和CO2尽管分子中只差一个氧原子，但性质差别很大。下面是四位同学设计的鉴别CO和CO2的方法，你认为不正确的是(　　)
①通入澄清的石灰水中　②通入水中　③通过灼热的氧化铜　④闻气体的气味
A．①②　　 B．②③
C．②④ D．①③
解析：CO2 能使澄清石灰水变浑浊，而CO不能；CO能使灼热的氧化铜变为红色的铜，而CO2不能，故①、③都可作为鉴别CO和CO2的方法。有些同学错误地认为，CO2能与水反应而CO不能，故也可据此鉴别CO和CO2，产生这种错误认识的原因是没有想到CO2能与水反应，但没有明显现象，仅用水无法鉴别，若在水中滴加紫色石蕊溶液，就可以鉴别。④中CO和CO2都无色、无味，通过气味不能鉴别，且CO 有毒，不能直接闻，故也不正确。
答案：C
【例5—2】(综合题)下列说法正确的是(　　)
A．二氧化碳有毒，会使人中毒死亡
B．CO2的增加是造成温室效应的主要原因，因此空气中CO2含量越低越好
C．可以用点燃的方法除去CO2中混有的少量CO
D．可用澄清石灰水区别CO2和CO两种气体
解析：CO2无毒，但不供给呼吸，A错误；CO2的增加是造成温室效应的主要原因，但同时CO2也是光合作用的原料，B错误；通常情况下，CO2不支持燃烧，也不燃烧，当CO2中混有少量CO时，CO无法被点燃，故C错误；CO2能使澄清石灰水变浑浊，CO不能，故可用澄清石灰水区别CO2和CO。
答案：D课题2　二氧化碳制取的研究
答案：
(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　(2)将生成的气体通入澄清石灰水，若石灰水变浑浊，证明气体是二氧化碳　(3)口　(4)熄灭　(5)反应物的状态　(6)反应条件　(7)密度　(8)是否溶于水，是否与水反应
1．实验室制取二氧化碳的反应原理
(1)药品
大理石(或石灰石)和稀盐酸
大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，化学式是CaCO3。
(2)反应原理
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2CO3
碳酸钙 氯化钙　碳酸
碳酸不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。
H2CO3===H2O＋CO2↑
总的化学方程式是：
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
释疑点 实验室制取CO2时不用稀硫酸、浓盐酸的原因　①实验室制取二氧化碳不用稀硫酸，因为稀硫酸与石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石表面，阻碍石灰石与硫酸接触，使反应中断。②不用浓盐酸。浓盐酸易挥发出氯化氢气体，导致二氧化碳不纯。
【例1】在实验室里制取二氧化碳气体，可选择的药品是(　　)
A．碳酸钠粉末与浓盐酸
B．块状石灰石与稀硫酸
C．石灰石
D．块状大理石和稀盐酸
解析：
A × 碳酸钠粉末与浓盐酸反应过快，且浓盐酸易挥发，碳酸钠价格贵
B × 不能用稀硫酸，因为反应生成的硫酸钙会阻止反应继续进行
C × 高温分解石灰石是二氧化碳的工业制法
D √ 反应速率适中，易于操作和收集，是合适的药品
答案：D
2．制取气体的一般思路
(1)制取装置的选择
实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置。发生装置主要由反应物的状态、反应条件决定，收集装置主要考虑生成气体的物理性质(溶解性、密度大小)。
(2)发生装置的选择
装置 反应类型 反应条件 举例
固体＋固体(加热)型 加热 KMnO4制O2
固体＋液体(常温)型 不加热 H2O2制O2，制CO2
(3)收集装置的选择
装置 收集方法 气体性质 举例
排水法 不易溶于水，不与水反应 O2、H2
向上排空气法 密度比空气大，不与空气反应 O2、CO2
向下排空气法 密度比空气小，不与空气反应 H2
点技巧 判断气体的密度比空气的大还是小的方法　空气的平均相对分子质量为29。如果某气体的相对分子质量大于29，则这种气体的密度比空气大；如果小于29，则密度比空气小。
【例2】下图是A～E的仪器装置示意图。
(1)在实验室里，装置A一般用于制取反应物状态为__________、反应条件为____________的气体；装置B一般用于制取反应物状态为____________、反应条件为__________的气体。装置C、D、E都是用来收集气体的实验装置，用装置C收集气体的方法叫____________；用装置D收集气体的方法叫__________；用装置E收集气体的方法叫____________。
(2)实验室常用氯化铵(NH4Cl)晶体和熟石灰[Ca(OH)2]粉末混合加热来制取氨气，同时生成氯化钙和水。
①写出上述制取氨气反应的化学方程式____________________。
②实验时应该选取上述____________(填写字母)作为制取氨气的发生装置。
③根据下表提供的数据分析，实验时收集氨气应选用上述装置__________(填写字母)而不用__________装置，其原因是____________。
气体 空气 氧气 氢气 氨气 二氧化碳
密度/(g·L－1) 1.29 1.43 0.09 0.77 1.98
溶解度/L — 0.031 0.018 680 0.88
解析：实验室制取氨气，是用氯化铵晶体和熟石灰粉末混合后加热制取，故选装置B制气。从题给的数据分析，氨气极易溶于水，1 L水可以溶解680 L氨气，故不能用排水集气法；氨气的密度小于空气的密度，故可用向下排空气集气法来收集。
答案：(1)固态和液态　常温　固态和固态　加热　排水集气法　向上排空气集气法　向下排空气集气法　(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2　②B　③E　C和D　氨气的密度比空气的密度小，而且氨气极易溶于水
3．实验室制取二氧化碳
(1)发生装置：实验室制取二氧化碳是固体和液体反应，不需加热，因此可任意选择下列发生装置：
谈重点 制取CO2的不同装置　A装置为简易装置，不便于加液体；B、C装置使用了长颈漏斗，便于添加液体，使用B、C装置时应注意，长颈漏斗下端管口应伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗逸出；D装置使用了分液漏斗，便于加液体，还可以利用活塞控制滴液的快慢，便于控制反应速率。
(2)收集装置：二氧化碳能溶于水，所以不能用排水法收集，其密度比空气大，所以只能采用向上排空气法收集。如图。
(3)实验步骤
①组装仪器；②检查装置的气密性；③将大理石或石灰石放入反应容器内；④塞紧双孔塞；⑤由长颈漏斗加稀盐酸；⑥用向上排空气法收集。
(4)检验
通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。
(5)验满、存放
将燃着的木条放于瓶口，若木条熄灭证明已集满。收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片盖住并正放在桌面上。
【例3】如图所示是制取并收集二氧化碳的装置。
(1)当发生装置连接好后，接着进行的实验步骤是__________________________。
(2)实验时应怎样加试剂？___________________________________________________。
(3)收集气体时，导管为什么要伸入集气瓶底部？__________________________。
(4)长颈漏斗的下端要伸到液面以下，原因是__________________________。
解析：制取气体以前，先检查装置是否漏气，装药品时先加固体，再加液体；为了防止产生的CO2从长颈漏斗逸出，长颈漏斗下端必须插到液面以下。用排空气法收集气体时，导管伸到集气瓶底部便于将瓶中空气排尽。
答案：(1)检查装置的气密性　(2)先向锥形瓶中加入大理石或石灰石，再从长颈漏斗处加入稀盐酸　(3)便于排尽集气瓶内的空气，收集到纯CO2　(4)防止产生的CO2从长颈漏斗逸出
4．比较O2、CO2的实验室制法
比较 O2 CO2
发生装置
收集装置
实验原理 药品①方程式③ 药品②方程式④
检验方法 带火星的木条放入瓶内 通入澄清石灰水
验满方法 带火星的木条放在瓶口 燃着的木条放在瓶口
注：①：过氧化氢与二氧化锰；
高锰酸钾；氯酸钾与二氧化锰
②石灰石(或大理石)与稀盐酸
③2KClO32KCl＋3O2↑；
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑；
2H2O22H2O＋O2↑
④CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
【例4】(实验综合题)实验室制取气体所需装置如下图所示。
请回答以下问题：
(1)装置中标“a”的仪器名称是______________。
(2)用高锰酸钾制取氧气时，所选用的发生装置是__________(填字母序号，下同)，收集装置是C或____________________。
(3)用大理石与稀盐酸制取二氧化碳时，所选用的发生装置是__________________，其反应的化学方程式为______________________。该装置还可用于制氧气，其反应的化学方程式为________________________。
解析：本题考查实验室制取气体时，实验装置的选择。发生装置的选择考虑反应物状态和反应条件，如反应物是固体，反应需要加热，用A装置；反应物是固体和液体，反应不需要加热，用B装置。收集装置的选择一般考虑气体的性质，如果气体不易溶于水，也不与水反应，首先考虑用排水法；若不能用排水法，密度比空气大的，用向上排空气法；密度比空气小的，用向下排空气法。
答案：(1)集气瓶　(2)A　D　(3)B　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　2H2O22H2O＋O2↑
5．实验室制取气体时应考虑哪些因素
(1)选择反应速度适中、价格便宜、来源广泛、污染少、实验安全，所制气体纯净或易分离的药品。例如，实验室制取二氧化碳时，不用浓盐酸制取，因易挥发；不用碳酸钠制取，因其价格贵且反应太快；不用稀硫酸制取，因其与石灰石反应生成微溶物硫酸钙，使反应难以继续进行。
(2)选择原理科学、节能、操作简便的反应。例如，高温分解石灰石也能产生二氧化碳，但需消耗燃料，不节能，且操作麻烦，不适合实验室制取。
【例5】(探究题)下列反应都能生成二氧化碳：
①人和动物的呼吸作用
②木炭在空气中燃烧
③蜡烛燃烧
④碳和氧化铜反应
⑤石灰石(块状)与硫酸
⑥碳酸钙粉末与稀盐酸
⑦石灰石(块状)与浓盐酸
⑧石灰石(块状)与稀盐酸
其中可用于实验室制CO2的是(　　)
A．⑥⑧　　　 B．⑧
C．⑥⑦⑧ D．①②③④⑤⑥⑦⑧
解析：⑥反应太快，不易收集；⑦用浓盐酸制取，得到的二氧化碳不纯，混有从发生装置中挥发出来的氯化氢气体，故不选A、C、D；⑧反应符合实验室制取气体选用药品的原则，故选B。
答案：B课题1　金刚石、石墨和C60
答案：
(1)碳原子的排列方式不同　(2)硬　(3)软　(4)导电　(5)润滑剂　(6)吸附　(7)稳定　(8)可燃　(9)还原
1．碳的单质
不同元素可以组成不同的单质，而同一种元素也可以组成不同的单质。几种常见元素的不同单质如下表所示：
常见元素 碳元素 氧元素 磷元素
形成的单质 金刚石、石墨和C60 氧气和臭氧 白磷和红磷
(1)金刚石、石墨、C60的性质及用途
①金刚石
a．物理性质：无色透明、正八面体形状的固体，不导电，经加工琢磨后有夺目光泽，是天然存在最硬的物质。
金刚石结构
b．用途：雕琢作装饰品(钻石就是金刚石雕琢成的)；制作钻头；制作玻璃刀、刻刀。
石墨结构
②石墨
a．物理性质：深灰色、不透明的细鳞片状固体，有金属光泽，质软，滑腻，导电性好，耐高温。
b．用途：用于制铅笔芯(不同型号的铅笔芯，石墨含量不同，“B”值越大，石墨含量越高)、石墨电极、电刷、耐高温的润滑剂等。
C60结构
③C60
C60分子由60个碳原子构成，形似足球，很稳定。目前应用于材料科学、超导体等方面的研究。
金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的，为什么物理性质差异这么大？
因为碳原子的排列方式不同啊！
(2)木炭、焦炭、活性炭和炭黑
木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构。焦炭、活性炭、炭黑等的构成和结构与木炭类似，通常称为无定形碳。
由于木炭、活性炭的结构疏松，因此它们具有吸附性。利用这种性质可以吸附气体或溶液中的一些物质，可用作吸附剂，如木炭用来吸附食品工业里的色素和有异味的物质；活性炭用在防毒面具中吸附毒气。
释疑点 吸附性是物理性质吗　吸附性是物质的物理性质，吸附过程是物理变化。吸附剂与物质的接触面积越大，吸附能力越强。
“碳”与“炭”有什么区别吗？
“碳”是元素名称，指元素；“炭”是指,碳元素组成的部分物质，如木炭、活性炭等。
(1)金刚石可作玻璃刀，因为__________________________________________________。
(2)石墨可作电池里的电极，因为______________________________________________。
(3)活性炭可用于防毒面具的滤毒罐里，因为____________________________________。
(4)木炭能脱色，因为________________________________________________________。
(5)石墨可作铅笔芯，因为____________________________________________________。
解析：考查碳单质的物理性质和用途。物质的特殊结构决定了它具有特殊的性质，具有什么样的性质决定了它有什么用途。这一规律在化学学习中很有指导作用。
答案：(1)金刚石的硬度极大，是天然存在最硬的物质　(2)石墨具有良好导电性　(3)活性炭有吸附性，可吸附毒气　(4)木炭具有疏松多孔结构，具有吸附性，可吸附色素，使一些有色物质脱色　(5)石墨质软，且呈灰黑色，在纸上划过可留下痕迹
2．碳的化学性质
分析碳的原子结构：，最外层电子数为4，既不易失电子，又不易得电子，所以常温下碳的化学性质比较稳定，但随着温度的升高，碳能与许多物质发生反应。
(1)碳的稳定性
常温下，单质碳的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，即使在日光照射或与空气、水分等充分接触，也不容易发生化学变化。如古代用墨书写或绘制的字画虽天长日久却不褪色。书写春联时要用墨汁，填写档案或签名时要用碳素笔，都利用了碳在常温下化学性质的稳定性。
(2)可燃性
在点燃条件下，单质碳能在氧气(或空气)里燃烧，放出热量，碳可作燃料。
①氧气充足时，碳充分燃烧：C＋O2CO2
②氧气不充足时，碳不充分燃烧：
2C＋O22CO
(3)还原性
高温下，单质碳能和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性，像CuO失去氧一样，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。单质碳具有还原性，可作还原剂，用来冶炼金属。
①碳跟氧化铜的反应：
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
用木炭还原氧化铜
②工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：
3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑
③高温下，单质碳还能与水、二氧化碳反应：
C＋H2O(气)H2＋CO
C＋CO22CO
谈重点 用木炭还原氧化铜的注意事项　①加热固体，盛放固体的试管口都要略向下倾斜，其目的是防止加热产生的水倒流回热试管，使试管骤冷炸裂；②实验结束后，应该先将导管从澄清石灰水中取出，再停止加热，以防止液体倒流回热试管，使试管骤冷而炸裂。该反应的温度要求很高，所以，常在酒精灯上加灯罩集中火焰。
【例2】根据木炭还原氧化铜实验(如下图)填空：
用木炭还原氧化铜
(1)反应开始后，盛澄清石灰水的试管中观察到的现象是____________，说明反应中有____________(填化学式)生成，被加热的试管中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在纸上可以看到有__________色的铜，这是由于氧化铜发生了____________反应。
(3)图中的酒精灯上加一金属网罩的作用是__________________________。
(4)实验结束时，应先____________，再____________，防止____________________。
解析：木炭还原氧化铜的明显现象是黑色氧化铜粉末变成亮红色，产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体，所以澄清石灰水是检验二氧化碳的一种试剂，也是此类型题目中的提示点；酒精灯加网罩，目的是使火焰集中，提高温度，该实验要求温度较高，如果有条件最好用酒精喷灯；因为实验结束后试管里的温度较高，若不先撤出导管，石灰水会倒流，使试管炸裂。
答案：(1)澄清石灰水变浑浊　CO2　C＋2CuO2Cu＋CO2↑　(2)红　还原　(3)使酒精灯的火焰集中，以提高温度　(4)将导管从石灰水中撤出　熄灭酒精灯　石灰水倒流使试管炸裂
3．正确认识碳元素与碳单质
碳元素可组成不同的碳单质。常见的碳单质有金刚石、石墨、C60等。要正确理解元素与单质的关系，认识同种元素可形成多种单质的原因。
(1)同种元素可组成不同单质
不同种元素可组成不同单质，同种元素也可以组成不同的单质，如O2和O3，金刚石、石墨和C60等，都是由同种元素组成的不同单质。
(2)碳原子排列方式不同，决定碳单质的物理性质不同
物质的组成和结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。物质的结构、性质、用途关系密切。
(3)只含一种元素的物质不一定是单质
金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，二者混合后，虽然只含一种元素，但却是混合物。即：同种元素组成的物质可能是单质，也可能是混合物，但一定不是化合物。
(4)石墨转化成金刚石是化学变化
石墨在高温、高压的条件下可以转化成人造金刚石，这一变化属于化学变化，因为金刚石和石墨是不同物质。
(5)碳单质的化学性质相同
碳单质的物理性质不同，但其化学性质相同，常温下性质稳定，都具有可燃性、还原性。
【例3—1】(综合题)下图是金刚石、石墨、C60、碳纳米管结构示意图，下列说法正确的是(　　)
A．这四种物质都很软，可作润滑剂
B．这四种物质碳原子的排列方式相同
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．这四种物质的结构中都是每个碳原子连接3个碳原子
解析：
A × 石墨是平面网状结构，很软，金刚石为空间网状结构，硬度很大。
B × 从图中可看出四种物质的碳原子的排列方式明显不同
C √ 四种物质都由碳原子构成，完全燃烧产物都是二氧化碳
D × 金刚石中每个碳原子连接4个碳原子
答案：C
【例3—2】(综合题)某物质经鉴定只含有一种元素，则该物质(　　)
A．肯定是一种单质
B．可能是几种单质组成的混合物
C．肯定是纯净物
D．可能是化合物
解析：如把金刚石和石墨混合在一起，只含碳元素，但金刚石和石墨是不同单质，应属于混合物；化合物含不同元素，该物质只含一种元素，绝对不可能是化合物。
答案：B
4．氧化反应与还原反应
以木炭和氧化铜反应为例：
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
(1)氧化反应、还原反应
木炭夺取了氧化铜中的氧，生成了CO2，物质与氧发生的反应叫做氧化反应。氧化铜失去氧变成单质铜，这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。
(2)氧化剂、还原剂
氧化铜提供氧，使木炭发生氧化反应，提供氧的物质是氧化剂。木炭夺取了氧化铜中的氧，使氧化铜发生还原反应，得到氧的物质是还原剂。氧化剂、还原剂都是指反应物。
(3)氧化性、还原性
在反应中，物质供给氧的性质叫氧化性，如氧化铜具有氧化性；物质夺取氧的性质叫还原性，如木炭具有还原性。
析规律 氧化还原反应规律　还原剂有还原性，结合氧，发生氧化反应，如C；氧化剂有氧化性，失去氧，发生还原反应，如CuO。氧化反应和还原反应同时进行。
【例4—1】(探究题)对于氧化还原反应的认识，下列说法错误的是(　　)
A．对于同一个化学反应，不可能既是氧化反应又是还原反应
B．氧化还原反应可以从得氧失氧的角度研究化学反应
C．氧化剂是指能够供给氧的物质，还原剂是指能够得到氧的物质，它们指的都是反应物
D．在木炭还原氧化铜的实验中，木炭发生了氧化反应，氧化铜发生了还原反应
解析：氧化还原反应存在于同一个反应中，对于一个化学反应，它是氧化反应，就一定是还原反应，即有物质得氧，那就一定有物质失氧，反之也成立。
答案：A
【例4—2】(应用题)在化学反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2中，下列说法正确的是(　　)
A．CO在反应中得到了氧，具有氧化性，是氧化剂
B．Fe2O3在反应中失去氧，具有还原性，是还原剂
C．CO发生了还原反应
D．Fe2O3发生了还原反应
解析：氧化剂是提供氧的物质，还原剂是得到氧的物质，故CO是还原剂，而Fe2O3是氧化剂；氧化剂提供氧，发生了还原反应，还原剂得到氧，发生氧化反应，故CO发生了氧化反应，而Fe2O3发生了还原反应。
答案：D

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