资源简介

专题03 碳和碳的氧化物
命题点1 碳单质的性质及用途
命题点2　CO和CO2的性质及用途
命题点3　反应类型
碳单质的性质及用途
本考点常在选择题以信息或图片形成命题，考查的知识点有:①碳的物理性质和用途；②碳单质的化学性质。
（1）碳单质的物理性质和用途
金刚石 石墨 C60
物理性质 颜色 无色透明 深灰色 ─
状态 正八面体形状的固体 细鳞片状固体 形似足球
构成 原子 原子 分子
硬度 天然物质中硬度最大 质软、有滑腻感 ─
导电性 不导电 导电性好 有超导性
熔点 很高 很高 ─
主要用途 可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，制作钻探机钻头，作装饰品（钻石） 作铅笔芯（质软）、润滑剂（润滑性）、电极（导电）等 材料科学、超导体等
物理性质差异的原因 碳原子排列方式不同，它们的性质也存在较大的差异
相互关系 ─
【特别提醒】C60由分子构成，每个分子由60个碳原子构成。
(2)活性炭、木炭、焦炭、炭黑的性质及用途
①活性炭(高频)：吸附作用比木炭强，常用于水的净化、防毒面具、制糖工业等。
②木炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力，可用于吸附色素和异味。
③焦炭用于冶金工业。
④炭黑常用于制造墨、油漆、颜料等。
（2）碳单质的化学性质
①常温下，碳单质的化学性质稳定。
实际生活中利用这一性质有以下应用：需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。
②碳能与氧气反应——可燃性
氧气充足时，完全燃烧：C+O2CO2
氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O22CO
③碳能与某些金属氧化物反应——还原性
单质碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。
实验原理
C+2CuO2Cu+CO2↑
在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性，现象为黑色粉末逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊。
工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑（红色固体变黑）
④高温下，木炭还能与二氧化碳反应：C+CO22CO
【典例精讲】
1．（2023·辽宁·统考中考真题）央视栏目《典籍里的中国》展现了中国智慧。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，体现了碳单质具有的性质是（ ）
A．质软 B．导电性
C．可燃性 D．常温稳定性
【答案】D
【解析】墨的主要成分是炭黑，在常温下，碳的化学性质不活泼。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，与质软无关，与碳的导电性无关，与碳的可燃性无关，体现了碳单质具有的性质是常温稳定性。综上所述：选择D。
2.（2023·内蒙古呼伦贝尔·统考三模）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（ ）
A．金刚石和石墨是由碳原子构成的不同单质，其碳原子结构不同
B．C60是一种新型碳的化合物
C．“碳家族”燃烧后一定产生二氧化碳气体
D．书写档案时规定使用碳素墨水，是因为常温下碳的化学性质不活泼
【答案】D
【解析】A. 金刚石和石墨是由碳原子构成的不同单质，其碳原子排列方式不同，此选项错误；B. C60是一种新型碳的单质，此选项错误；C. “碳家族”中含有碳元素，根据质量守恒定律，“碳家族”完全燃烧后一定产生二氧化碳气体，如果不充分燃烧生成一氧化碳气体，此选项错误；D. 书写档案时规定使用碳素墨水，是因为常温下碳的化学性质不活泼，此选项正确。故选D。
[方法指导]
解答此类问题一要熟悉碳单质的物理性质和用途，二要熟悉碳单质的化学性质。
CO和CO2的性质及用途
本考点主要考查CO和CO2的性质及用途，通常以文字叙述和实验形式出现在选择题或实验题中。
一氧化碳 二氧化碳
物理性质 色态 无色无味气体 无色无味气体
密度 比空气略小 比空气大
水溶性 难溶于水 能溶于水
化学性质 可燃性 2CO+O22CO2（点燃前要验纯） 不能燃烧，也不支持燃烧（一般情况下，但是2Mg +CO2 2MgO+C）
还原性 CO+2CuO2Cu+CO2 不具有还原性
氧化性 不具有氧化性 有弱氧化性 C+ CO22CO
与水反应 不能和水反应 H2O+CO2H2CO3
能与可溶性碱反应 不能和石灰水反应 CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O （检验CO2） 2NaOH＋CO2 == Na2CO3＋H2O （实验室常用NaOH溶液吸收剩余的CO2）
毒性 有毒（与血红蛋白结合，阻止氧气与血红蛋白的结合） 无毒（但含量增多会造成温室效应）
碳元素的化合价 +2 +4
用途 燃料、冶炼金属 灭火、制冷剂（干冰）、化工原料、气体肥料
鉴别 通入澄清石灰水无现象的是CO；通入紫色石蕊溶液，无现象的是CO；通过灼热的氧化铜，红色固体生成的是CO等。 通入澄清石灰水，能使澄清石灰水变浑浊的是CO2 ；通入紫色石蕊溶液能使紫色石蕊溶液变红的是CO2；通过灼热的氧化铜， 无现象的是CO2 等。
除杂 CO(CO2) 通入足量NaOH溶液中或通过足量灼热的炭粉 CO2(CO) 通过足量灼热的氧化铜
【特别提醒】1.CO与CO2组成元素相同，在一定条件下可以相互转化：
用点燃的方法不能去除CO2中的CO。在CO2气体中CO属于杂质，其含量较少，而二氧化碳不支持燃烧，因此，不能将其中的CO点燃。
【典例精讲】
3.【2023湖南郴州真题】关于碳及其化合物的说法正确的是（ ）
A. 一氧化碳有还原性，没有毒性
B. 二氧化碳是一种污染性气体
C. 含碳酸根或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应生成二氧化碳气体
D. 活性炭具有吸附性，木炭没有吸附性
【答案】C
【解析】A、一氧化碳有还原性，也有毒性。A不正确；
B、二氧化碳无毒不是一种污染性气体。B不正确；
C、组成里含有碳酸根离子或者碳酸氢根离子的盐都能和酸反应生成二氧化碳，如碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳。C正确；
D、活性炭具有吸附性，木炭也有吸附性。D不正确。
综上所述：选择C。
4．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：一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子
B．性质：通常情况下，CO2不支持燃烧；CO支持燃烧
C．用途：固体CO2可用于人工降雨；CO可作燃料
D．危害：CO2无毒；CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
【答案】B
【解答】解：A、一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子，故选项说法正确。
B、通常情况下，CO2不支持燃烧，CO能燃烧，不能支持燃烧，故选项说法错误。
C、固体CO2可用于人工降雨，CO具有可燃性，可作燃料，故选项说法正确。
D、二氧化碳本身没有毒性，CO有毒，易与血液中的血红蛋白结合引起中毒，故选项说法正确。
故选：B。
[方法指导]
解答此类问题一要掌握CO性质和用途，二要掌握CO2的化学性质，以及灵活运用CO和CO2的性质来鉴别和除杂。
反应类型
本考点考查内容为判别反应类型，常以选择题或填空题的形式命题。
化合反应 分解反应 置换反应 复分解反应
概念 由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 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 两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应
形式 A＋B＋…→ C C→A＋B＋… A＋BC→AC＋B AB＋CD→AD＋CB
特征 多变一 一变多 单换单 双交换，价不变
补充：氧化反应和还原反应
（1）物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“得氧被氧化，失氧被还原”。
（2）在反应中物质供给氧的性质叫做氧化性，物质夺取氧的性质叫做还原性。
在2CuO+C2Cu+CO2↑反应里，氧化铜失去氧而变成了铜单质，氧化铜发生还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。木炭跟氧化铜里的氧起反应生成了二氧化碳，又发生了氧化反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。
氧化反应与还原反应是从得氧失氧的角度研究化学反应的，不属于基本反应类型。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，氧化剂、还原剂指的都是反应物。氧化反应和还原反应是针对化学反应中的某一反应物而言的，如C与CuO的反应中，C发生了氧化反应，CuO发生了还原反应。
【特别提醒】
(1)置换反应的特点是单质换单质,不是某元素被置换出来,如一氧化碳还原氧化铜的反应,不是置换反应。
(2)中和反应不属于基本反应类型,但属于复分解反应。
(3)二氧化碳与氢氧化钠的反应不属于复分解反应。
【典例精讲】
5.（2023年湖南省益阳市中考化学真题 ）我国宋代《梦溪笔谈》中有“熬胆矾铁釜久之亦化为铜”的记载，其化学反应原理为，该反应属于（ ）
A．化合反应 B．置换反应
C．分解反应 D．复分解反应
【答案】B
【解析】化合反应的定义：两种或两种以上物质生成另一种物质的反应；置换反应的定义：一种单质和一种化合物反应生成了一种新的单质和新的化合物的反应；分解反应的定义：一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应；复分解反应的定义：两个化合物之间相互交换成分发生的反应；由该化学方程式可知，该反应是由金属单质铁与化合物硫酸铜发生反应生成单质铜和化合物硫酸亚铁，所以该反应属于置换反应，故选B。
6.（2023湖南岳阳中考真题）甲、乙、丙是初中化学常见的三种物质， 他们之间的转化关系如图所示（“→”表示反应可一步实现，部分物质和反应条件略去）。下列推断正确的是（ ）
A．若甲是H2O，则乙可能是CaCl2
B．若甲是CO2，则丙可能是H2
C．若甲转化为乙是置换反应，则乙转化为丙不可能也是置换反应
D．若甲转化为乙是复分解反应，则乙转化为丙不可能也是复分解反应
【答案】B
【解析】A、若甲是H2O，乙是CaCl2，但H2O不能一步转化为CaCl2，故选项推断不正确；B、若甲是CO2，乙是H2O，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，水通电分解生成氢气和氧气，则丙可能是H2，故选项推断正确；C、若甲为铁，乙为铜，丙为银，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，两者的转化都属于置换反应，故选项推断不正确；D、若甲为碳酸钠，乙为氢氧化钠，丙为水，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水，两者的转化都属于复分解反应，故选项推断不正确。故选B。
7.（2023湖南株洲中考真题）下图是某反应前后的微观示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 反应物中只有 是化合物 B. 反应前后共有4种分子
C. 该反应属于置换反应 D. 分子由一个碳元素和两个氧元素组成
【答案】B
【解析】
【详解】A、根据反应的微观示意图，反应物是CO、水，两者都是多种元素组成的化合物；错误；
B、根据示意图可知，反应前后有水分子、一氧化碳分子、二氧化碳分子、氢分子四种分子；正确；
C、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，该反应前有水、一氧化碳两种化合物，不属于置换反应；错误；
D、 是二氧化碳分子，一个二氧化碳分子是一个碳原子和两个氧原子构成；错误；
故选：B。
8.（2023重庆市中考真题A卷）《科学》刊登了用CO2为原料，不依赖光合作用人工合成淀粉的成果，其中第一步反应如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该反应为置换反应 B. 反应前后分子数目不相等
C. 反应前后原子数目不相等 D. 反应的后ZnO-ZrO2的质量不相等
【答案】B
【解析】
【详解】A、第一步反应是氢气和二氧化碳在ZnO-ZrO2的催化作用下生成CH3OH和水，生成物均为化合物，不属于置换反应，错误；
B、第一步反应是氢气和二氧化碳在ZnO-ZrO2的催化作用下生成CH3OH和水，反应的化学方程式为，根据化学方程式可知，反应前4个分子，反应后2个分子，反应前后分子数目不相等，正确；
C、由质量守恒定律可知，反应前后原子数目相等，错误；
D、ZnO-ZrO2作催化剂，反应前后ZnO-ZrO2的质量相等，错误。
故选B。
[方法指导]
掌握四种基本反应类型的特点，根据四种基本反应类型的特点来区分属于哪种反应类型，特别注意氧化还原反应不属于基本反应类型，且根据得失氧来判断是属于氧化反应还是还原反应。专题03 碳和碳的氧化物
命题点1 碳单质的性质及用途
命题点2　CO和CO2的性质及用途
命题点3　反应类型
碳单质的性质及用途
本考点常在选择题以信息或图片形成命题，考查的知识点有:①碳的物理性质和用途；②碳单质的化学性质。
（1）碳单质的物理性质和用途
金刚石 石墨 C60
物理性质 颜色 ─
状态 形似足球
构成 原子 原子 分子
硬度 ─
导电性 不导电 导电性好 有超导性
熔点 很高 很高 ─
主要用途 （钻石） 等 材料科学、超导体等
物理性质差异的原因
相互关系 ─
【特别提醒】C60由 ，每个分子由60个碳原子构成。
(2)活性炭、木炭、焦炭、炭黑的性质及用途
①活性炭(高频)：吸附作用比木炭强，常用于水的净化、防毒面具、制糖工业等。
②木炭具有 ，因此它具有吸附能力，可用于吸附 和 。
③焦炭用于冶金工业。
④炭黑常用于制造墨、油漆、颜料等。
（2）碳单质的化学性质
①常温下，碳单质的化学性质稳定。
实际生活中利用这一性质有以下应用：需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。
②碳能与氧气反应——可燃性
氧气充足时，完全燃烧：
氧气不充足时，不完全燃烧：
③碳能与某些金属氧化物反应——
单质碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。
实验原理 在碳还原氧化铜的反应中，C在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性，现象为 。
工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁： （ ）
④高温下，木炭还能与二氧化碳反应： 。
【典例精讲】
1．（2023·辽宁·统考中考真题）央视栏目《典籍里的中国》展现了中国智慧。用墨书写的典籍保存至今仍不变色，体现了碳单质具有的性质是（ ）
A．质软 B．导电性
C．可燃性 D．常温稳定性
2.（2023·内蒙古呼伦贝尔·统考三模）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（ ）
A．金刚石和石墨是由碳原子构成的不同单质，其碳原子结构不同
B．C60是一种新型碳的化合物
C．“碳家族”燃烧后一定产生二氧化碳气体
D．书写档案时规定使用碳素墨水，是因为常温下碳的化学性质不活泼
[方法指导]
解答此类问题一要熟悉碳单质的物理性质和用途，二要熟悉碳单质的化学性质。
CO和CO2的性质及用途
本考点主要考查CO和CO2的性质及用途，通常以文字叙述和实验形式出现在选择题或实验题中。
一氧化碳 二氧化碳
物理性质 色态 无色无味气体 无色无味气体
密度 比空气大
水溶性 能溶于水
化学性质 可燃性 （点燃前要验纯） 不能燃烧，也不支持燃烧（一般情况下，但是 ）
还原性 不具有还原性
氧化性 不具有氧化性 有弱氧化性 C+ CO22CO
与水反应 不能和水反应 H2O+CO2H2CO3
能与可溶性碱反应 不能和石灰水反应 （检验CO2） （实验室常用NaOH溶液吸收剩余的CO2）
毒性 有毒（ ，阻止氧气与血红蛋白的结合） 无毒（但含量增多会造成温室效应）
碳元素的化合价 +2 +4
用途 、化工原料、气体肥料
鉴别 通入 无现象的是CO；通入 ，无现象的是CO；通过 ，红色固体生成的是CO等。 通入澄清石灰水，能使澄清石灰水变浑浊的是CO2 ；通入紫色石蕊溶液能使紫色石蕊溶液变红的是CO2；通过灼热的氧化铜， 无现象的是CO2 等。
除杂 CO(CO2) 通入足量 中或通过足量 CO2(CO) 通过足量灼热的氧化铜
【特别提醒】1.CO与CO2组成元素相同，在一定条件下可以相互转化：
用点燃的方法不能去除CO2中的CO。在CO2气体中CO属于杂质，其含量较少，而二氧化碳不支持燃烧，因此，不能将其中的CO点燃。
【典例精讲】
3.【2023湖南郴州真题】关于碳及其化合物的说法正确的是（ ）
A. 一氧化碳有还原性，没有毒性
B. 二氧化碳是一种污染性气体
C. 含碳酸根或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应生成二氧化碳气体
D. 活性炭具有吸附性，木炭没有吸附性
4．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：一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子
B．性质：通常情况下，CO2不支持燃烧；CO支持燃烧
C．用途：固体CO2可用于人工降雨；CO可作燃料
D．危害：CO2无毒；CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
[方法指导]
解答此类问题一要掌握CO性质和用途，二要掌握CO2的化学性质，以及灵活运用CO和CO2的性质来鉴别和除杂。
反应类型
本考点考查内容为判别反应类型，常以选择题或填空题的形式命题。
化合反应 分解反应 置换反应 复分解反应
概念 由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 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 两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应
形式
特征
补充：氧化反应和还原反应
（1）物质与氧发生的反应叫做氧化反应。含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。简记为“ ”。
（2）在反应中物质供给氧的性质叫做氧化性，物质夺取氧的性质叫做还原性。
在2CuO+C2Cu+CO2↑反应里，氧化铜失去氧而变成了铜单质，氧化铜发生还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。木炭跟氧化铜里的氧起反应生成了二氧化碳，又发生了氧化反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。
是从得氧失氧的角度研究化学反应的， 。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，氧化剂、还原剂指的都是反应物。氧化反应和还原反应是针对化学反应中的某一反应物而言的，如C与CuO的反应中，C发生了氧化反应，CuO发生了还原反应。
【特别提醒】
(1)置换反应的特点是单质换单质,不是某元素被置换出来,如一氧化碳还原氧化铜的反应,不是置换反应。
(2)中和反应不属于基本反应类型,但属于复分解反应。
(3)二氧化碳与氢氧化钠的反应不属于复分解反应。
【典例精讲】
5.（2023年湖南省益阳市中考化学真题 ）我国宋代《梦溪笔谈》中有“熬胆矾铁釜久之亦化为铜”的记载，其化学反应原理为，该反应属于（ ）
A．化合反应 B．置换反应
C．分解反应 D．复分解反应
6.（2023湖南岳阳中考真题）甲、乙、丙是初中化学常见的三种物质， 他们之间的转化关系如图所示（“→”表示反应可一步实现，部分物质和反应条件略去）。下列推断正确的是（ ）
A．若甲是H2O，则乙可能是CaCl2
B．若甲是CO2，则丙可能是H2
C．若甲转化为乙是置换反应，则乙转化为丙不可能也是置换反应
D．若甲转化为乙是复分解反应，则乙转化为丙不可能也是复分解反应
7.（2023湖南株洲中考真题）下图是某反应前后的微观示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 反应物中只有 是化合物 B. 反应前后共有4种分子
C. 该反应属于置换反应 D. 分子由一个碳元素和两个氧元素组成
8.（2023重庆市中考真题A卷）《科学》刊登了用CO2为原料，不依赖光合作用人工合成淀粉的成果，其中第一步反应如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该反应为置换反应 B. 反应前后分子数目不相等
C. 反应前后原子数目不相等 D. 反应的后ZnO-ZrO2的质量不相等
[方法指导]
掌握四种基本反应类型的特点，根据四种基本反应类型的特点来区分属于哪种反应类型，特别注意氧化还原反应不属于基本反应类型，且根据得失氧来判断是属于氧化反应还是还原反应。

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