资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第六单元 碳和碳的氧化物
技巧1 碳单质的多样性
碳单质的多样性主要体现在同素异形体（由碳元素组成但结构不同的单质）上，其物理性质差异显著，但化学性质具有共性。
物质 金刚石 石墨 C60
结构模型
宏观组成 都是由 碳 元素组成的单质
构成物质的粒子 碳原子 碳原子 C60分子
化学式 C C C60
物理性质差异很大的原因 碳原子的排列方式不同
其他碳单质：
碳纳米管 石墨烯（单层石墨片） 石墨炔 T-碳
【特别提醒】
1．金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，而C60是由分子构成的，一个C60分子中含有60个碳原子。
2．石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，它们是两种不同的物质，故石墨转化为金刚石是化学变化 。
3．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混合物；金刚石和石墨的混合物等）。同种元素组成的纯净物才是单质。
1. （2024年青岛58中“卓越杯”科学素养邀请赛）下列对宏观事实的微观解释错误的是
A. 气体可压缩存储于钢瓶中——分子之间有间隔
B. 工业上用空气制取氧气的过程属于物理变化——分子的种类没有发生变化
C. 酒精溶液不能导电——溶液中没有自由移动粒子
D. 金刚石与石墨的物理性质差异很大——碳原子排列方式不同
2．（2023九年级上·湖南长沙·竞赛）关于碳及碳的化合物，下列说法正确的是
A．在一定条件下，CO和CO2可以相互转变
B．CO和CO2都由碳原子和氧原子构成
C．金刚石、石墨和C60都是由分子构成的
D．CO2灭火只利用了CO2的化学性质
3．（2023九年级上·黑龙江哈尔滨·竞赛）下列过程中不发生化学变化的是
A．含烧碱的炉具清洁剂除油污 B．海水晒盐 C．水滴石穿 D．石墨转化为金刚石
A．A B．B C．C D．D
4．（2023九年级上·广东肇庆·竞赛）下列说法正确的是
A．金刚石与石墨的各种性质都不相同
B．铅笔芯是由金属铅制成的，所以能导电
C．金刚石是由碳元素组成的，所以能导电
D．金刚石是天然物质中最硬的物质
技巧2 碳的物理性质及用途
碳单质的物理性质与用途的对应关系
物质 性质 用途
金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品
硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等
金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层
金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能
石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯
导电性好 作电极
导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板
木炭、活性炭 木炭(或活性炭)具有 疏松多孔 的结构，因此具有 吸附 能力。 活性炭的吸附作用比木炭强，可用于防毒面具吸附毒气、制糖工业中脱色制白糖、污水和饮用水的深度净化处理及吸附室内装修产生的有害气体等。
C60 具有一些特殊的物理和化学性质 可应用于超导、催化、能源及医学等领域
物质结构、性质与用途的关系：结构决定性质， 性质 决定 用途，用途 反映 性质
1．（2024九年级上·江西赣州·竞赛）下列物质的用途中，利用其化学性质的是
A．液氮用作冷冻剂 B．干冰用于人工降雨
C．氧气用于气焊 D．活性炭作吸附剂
2．（2024九年级上·陕西榆林·竞赛）物质的性质决定物质的用途。下列物质的用途只与其物理性质有关的是
A．氧气用于医疗急救
B．木炭用于取暖
C．稀有气体用于制造多种用途的电光源
D．镁粉用于制作照明弹
技巧3 碳的化学性质
1．在常温下，碳单质的化学性质不活泼（稳定）
（1）常温下化学性质不活泼的原因：碳原子的最外层电子数为 4 ，不易得失
（2）实例：古代用墨书写的字画保存时间很久仍不变色；木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。
（3）用途：用炭黑制成的墨，档案用碳素墨水书写。
1．在常温下，碳单质的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为 4 ，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（碳单质与氧气反应）
燃烧是否充分 化学方程式 用途
充分燃烧 C＋O2 点燃 CO2 作燃料
不充分燃烧 2C＋O2 点燃 2CO
3．还原性
（1）碳与金属氧化物反应（用于冶炼金属）
木炭与氧化铜反应，反应的化学方程式为
焦炭与氧化铁反应，反应的化学方程式为
（2）碳与二氧化碳反应，反应的化学方程式为
1．（2024八年级上·黑龙江哈尔滨·竞赛）下列实验现象叙述正确的是
A．石灰石和足量稀盐酸反应时，固体逐渐减少，其表面有大量的二氧化碳气体产生
B．硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热
C．木炭在空气中燃烧时，放热，发白光
D．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠，无色溶液中产生蓝色沉淀
2．（2023·湖南长沙·二模）下列关于碳及其化合物的说法正确的是
A．金刚石和石墨中碳原子排列方式相同
B．CO2是引起温室效应的主要气体，因此大气中CO2的含量越少越好
C．CO2灭火既利用了CO2的物理性质，又利用了其化学性质
D．在常温下，碳的化学性质活泼
3．（2024九年级上·陕西榆林·竞赛）某化学兴趣小组的同学利用下面实验，学习用加热的方法从废弃的CuO粉末中回收 Cu。
【学习交流】
(1)实验时，先打开 ，关闭 ，当丁中澄清石灰水变浑浊后，点燃酒精喷灯和酒精灯的同时关闭 ，打开 ，用空瘪的气球收集尾气。丁中发生反应的化学方程式是 。
(2)实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，乙中木炭粉逐渐 （填“减少”或“不变”）。
【提出问题】进一步处理尾气时，同学们想探究气球内气体的成分是什么
【作出猜想】
(3)猜想一： CO；猜想二：CO2；猜想三：
【实验验证】
小明同学设计下列实验进行验证。（NaOH溶液可以和CO2反应，用于吸收CO2）
(4)实验中，Ⅰ中出现浑浊，Ⅲ中未见浑浊，m处导出的气体可以点燃，则证明猜想 成立。
(5)上述实验可以证明CO具有 性，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是 。
技巧4 碳还原金属氧化物
木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论
黑色粉末变成 红 色 实验现象说明反应生成了 铜 和 二氧化碳 ，反应的化学方程式为 。
澄清石灰水 变浑浊
实验操作分析 ①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。②反应结束时，先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧。
从得氧失氧角度分析 CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应C夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应
1．（2023九年级上·湖南长沙·竞赛）称取两份相同质量的氧化铁粉末。一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入图1装置B的玻璃管中。

(1)在图A装置中，实验结束时应先 (选填“取出导管”或“停止加热”)。
【实验现象】
(2)当图 (选填“A”或“B”)中的固体粉末完全由红色变为黑色时，另一装置中中仍有红色固体。
【解释与结论】
焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因。
【完善实验】
联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生。为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过下图的检验装置。

(3)按上面连接好装置，在装入药品之前，必须进行的操作是 。
(4)B装置中NaOH浓溶液的作用是 。
(5)根据设计意图，观察到 (填写实验现象)时，证明混合气体中既有CO又有CO2.
(6)从环保角度分析，该流程设计中的一处明显不足是 。
(7)反应后称得F中增重6.6g，则E中生成的Fe的质量为 g。
2．（2022九年级·湖南郴州·竞赛）两位同学帮助老师整理实验室时，在标有“单质”的药柜中发现一瓶失去标签的黑色粉末A，在标有“氧化物”的药柜中发现另一瓶失去标签的黑色粉末B。
【提出问题】这两瓶黑色粉末A和B分别是什么物质？
【猜想】甲同学：A是铁粉，B是二氧化锰。乙同学：A是碳，B是氧化铜。
【实验探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量A粉末于试管中加入适量稀硫酸。 黑色粉末不溶解没有气体产生。 A粉末一定不是 。
②取少量B粉末于试管中加入适量稀硫酸。 ， 。 B粉末是氧化铜。有关化学方程式
【反思与拓展】（1）将这两种黑色粉末混合加热(如图)，观察到黑色粉末逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊。黑色粉末A和B发生反应的化学方程式为 。实验结束时，先将导管移出，再熄灭酒精灯的原因是 。

（2）乙同学的猜想正确。
技巧5 二氧化碳的性质和用途
1．二氧化碳的物理性质及实验验证
物理性质 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固体----干冰
实验验证 倾倒二氧化碳 操作 向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，
现象 蜡烛自下而上依次熄灭
结论 说明二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，也不能支持燃烧。
溶解性实验 操作 向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水，振荡
现象 塑料瓶变瘪了
原因 部分二氧化碳溶于水，瓶内压强变小，大气压将瓶子压瘪。
【特别提醒】
因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做灯火实验。
2. 二氧化碳的化学性质
化学性质 实验 现象 解释和结论
与水反应 CO2不显酸性，CO2与水反应生成碳酸，化学方程式为CO2+H2O=H2CO3；
向干燥石蕊小花喷水 不变红 水不能使石蕊变红
干燥小花放进CO2气体中 不变红 二氧化碳不能使石蕊变红
湿润的石蕊小花放入CO2气体 变红 二氧化碳与水反应生成了酸性物质，使石蕊变红
取出变红的小花烘干 红色变紫色 碳酸不稳定，易分解；化学方程式为H2CO3=H2O+CO2↑
与氢氧化钙反应 将气体通入澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 化学方程式为CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
该反应在生活中的应用：（1）用石灰浆抹墙一段时间后变硬:氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体；（2）在刚抹过石灰浆的室内生一盆炭火，墙壁变得更湿：氢氧化钙吸收二氧化碳生成了水；（3）实验室里久置的石灰水上层和试剂瓶内壁会有一层白膜：石灰水中的氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体。（4）用石灰水保存鲜鸡蛋：鸡蛋呼出的二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸钙难溶，堵住了鸡蛋上的小孔。
与灼热的碳反应 化学反应方程式：（吸热）
不燃烧，不支持燃烧 用于灭火
3. 二氧化碳的用途
CO2 用途 依据的性质
二氧化碳固体（干冰） 作制冷剂：用于食品冷藏保鲜和运输；医疗上血液制品和疫苗的储存和运输；制造舞台雾景 干冰升华吸热（物理变化）使周围环境温度降低，且没有液体留下
人工增雨
二氧化碳气体 灭火 化学性质：CO2不能燃烧，也不支持燃烧物理性质：CO2密度比空气的大
光合作用的原料 CO2是光合作用的反应物之一
温室的气体肥料 CO2能促进作物进行光合作用，可提高农作物的产量
制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
化工产品的原料，制纯碱、尿素等 CO2能与多种物质反应
1. （湖南邵阳市大祥区2024-2025上学期竞赛）利用生活中的废弃材料来做家庭小实验，其乐无穷！小美同学设计了如图所示的装置（a、d为用紫色石蕊试液湿润的棉花，b、c为用紫色石蕊试液浸过的干燥棉花，固定玻璃管的装置未画出）来探究二氧化碳的制取和性质，下列关于该实验装置的叙述不正确的是
A. 通过推压注射器活塞，可以控制进入饮料瓶内液体的量
B. 纸花变红的顺序是d→c→b→a
C. 利用该装置可验证二氧化碳的密度比空气的大及二氧化碳能与水发生反应
D. 该装置的左半部分也可用于制取氧气
2. （2024年青岛58中“卓越杯”科学素养邀请赛）下列实验方案可以达到实验目的的是
选项 实验目的 实验方案
A 除去N2中混有的少量CO 通过足量灼热CuO
B 分离CaCl2和CaCO3的固体混合物 加足量水溶解，蒸发
C 鉴别NaOH、BaCl2、（NH4）2SO4三种浓溶液 取样，相互滴加，观察现象
D 检验生石灰中是否含有熟石灰 取样，加水溶解，滴加酚酞溶液
A. A B. B C. C D. D
3. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是
A. 干燥 B. 验证性质
C. 监控气体流速 D. 收集
4. （2024陕西渭南蒲城县竞赛）下图均为验证CO2性质的实验，实验①与实验______（填序号）所得结论完全相同。实验④中，除了观察到塑料瓶变瘪，还可看到_____。
①. ②.
③. ④.
5. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）下列实验能达到对应实验目的是
A. 图1：实验室制取并收集氢气
B. 图2：验证二氧化碳能与水反应
C. 图3：证明酸碱发生了中和反应
D. 图4：比较火焰各层温度
技巧6 一氧化碳的性质
1.物理性质
CO是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气略小。
2.化学性质和用途
化学性质 用途
可燃性 2CO+O22CO2（CO点燃前需验纯）反应现象：一氧化碳在空气中燃烧，发出蓝色火焰，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 作燃料
与某些氧化物反应 （1）一氧化碳与氧化铜反应，方程式CO+CuOCu+CO2反应现象：黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊（2）一氧化碳与氧化铁反应，方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2反应现象：红棕色粉末变成黑色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊 冶炼金属
毒性 一氧化碳跟血液中的血红蛋白的结合能力比氧气强，使人体缺少氧气而窒息死亡。 ——
【注意事项】一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，必须进行尾气处理。
1. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 氮气不易溶于水，可用作保护气
B. 碳酸钙能与盐酸反应，可用作补钙剂
C. 一氧化碳具有可燃性，可用于工业炼铁
D. 氢氧化钙为白色固体，可用于改良酸性土壤
2. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）正确的操作是实验成功的重要保证。
（1）某无色气体可能含有、CO、中的一种或几种，按如下图所示装置进行实验，可以看到玻璃管中有红色物质生成，无水变蓝，澄清石灰水变浑浊，下列判断正确的是____（填序号）。
A. 该气体中一定含有 B. 该气体中一定含有
C. 该气体可能由3种气体组成 D. 该气体的组成可能有3种情况
（2）设计实验鉴别石灰水和氢氧化钠溶液，并完成下表。
实验步骤 实验现象 实验结论
_________ _________ _________
3. （陕西榆林市定边五中2024-2025上学期“酬勤杯”竞赛决赛）某化学兴趣小组的同学利用下面实验，学习用加热的方法从废弃的CuO粉末中回收 Cu。
【学习交流】
（1）实验时，先打开 ，关闭 ，当丁中澄清石灰水变浑浊后，点燃酒精喷灯和酒精灯的同时关闭 ，打开 ，用空瘪的气球收集尾气。丁中发生反应的化学方程式是_______。
（2）实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，乙中木炭粉逐渐_______（填“减少”或“不变”）。
【提出问题】进一步处理尾气时，同学们想探究气球内气体的成分是什么
【作出猜想】
（3）猜想一： CO；猜想二：CO2；猜想三：________
【实验验证】
小明同学设计下列实验进行验证。（NaOH溶液可以和CO2反应，用于吸收CO2）
（4）实验中，Ⅰ中出现浑浊，Ⅲ中未见浑浊，m处导出的气体可以点燃，则证明猜想_______成立。
（5）上述实验可以证明CO具有_______性，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是_______。
技巧7 二氧化碳的实验室制备
1.药品：石灰石（或大理石）、稀盐酸。
2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（用化学方程式表示）。
3.实验装置：
（1）发生装置：反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选用固液常温型，常见的制取二氧化碳的发生装置如下。
装置A操作简单，适用于制取少量气体；
装置B方便随时添加液体试剂；
装置C可通过控制分液漏斗的开关控制液体的滴加速度和滴加量，进而控制反应；
装置D可控制反应的发生和停止。
（2）收集装置：
二氧化碳能溶于水且与水反应，密度比空气大，应用向上排空气法收集，如装置E；若用装置F收集CO2，应从a口通入。
4.检验：
将气体通入澄清的石灰水中，若澄清的石灰水变浑浊，证明收集的气体是二氧化碳。
5.验满：
将燃着的木条放在集气瓶口，若火焰熄灭，证明二氧化碳已集满。
【易错提醒】①不能用稀硫酸代替稀盐酸：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的进行；不用浓盐酸代替稀盐酸：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯；不用碳酸钙粉末或碳酸钠等代替大理石、石灰石：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。
2.二氧化碳的工业制法：煅烧石灰石，反应的化学方程式为CaCO3高温CaO+CO2↑。
1. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）根据下列装置图，回答有关问题：
（1）利用上图中A、C装置的组合可以制取某种气体，实验室制取该气体的化学方程式是______________________________ ，验满方法是_________________________________。
（2）实验室通常利用上图中_______装置的组合制取二氧化碳（选填字母），该反应的化学方程式为_______________________________。
①为了得到纯净、干燥的二氧化碳气体，除杂装置（如下图）的导管按气流方向连接顺序是________ （选填字母）。
Aa→b→c→d Bb→a→c→d Cd→c→a→b Dd→c→b→a
②常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，该反应的化学方程式为____________________；若二氧化碳过量，二氧化碳又会与碳酸钙、水反应生成易溶的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，该反应的化学方程式为_______________________。向含有氢氧化钙14.8g的石灰水里缓缓通入一定量二氧化碳，充分反应后若生成10g沉淀，则通入二氧化碳的质量可能为___ （选填字母）。
A. 4.4g B. 8.8g C. 13.2g D. 17.6g
技巧8 二氧化碳对环境的影响
1.CO2对人体健康的影响：CO2无毒，但CO2不能供给呼吸。当空气中CO2超过正常含量时，会对人体健康造成影响，因此室内一定要注意通风换气。进入久未开启的菜窖和山洞、深井前，需做灯火实验。
2.CO2对环境的影响：空气中CO2含量过高，会使温室效应加剧，造成全球变暖等。
【易错提醒】
①CO2不是空气污染物，但大气中CO2含量过高，会使温室效应加剧。
②能产生温室效用的气体有：CO2、O3、CH4（甲烷）、N2O（一氧化二氮）、氟氯代烷等。
1．（2025·山东青岛·中考真题）“设计低碳行动方案”实践活动中的下列认识和做法正确的是
A．低碳行动中的“碳”指的是碳元素
B．用澄清石灰水检验呼出气体中是否有二氧化碳
C．绿色植物的光合作用是消耗大气中二氧化碳的有效途径
D．为减少二氧化碳的排放，禁止使用化石燃料
2．（2023·湖南长沙·二模）下列关于碳及其化合物的说法正确的是
A．金刚石和石墨中碳原子排列方式相同
B．CO2是引起温室效应的主要气体，因此大气中CO2的含量越少越好
C．CO2灭火既利用了CO2的物理性质，又利用了其化学性质
D．在常温下，碳的化学性质活泼
3．（24-25八年级下·湖南株洲·期中）下列关于二氧化碳的说法正确的是
A．二氧化碳能使紫色石蕊试液变蓝
B．二氧化碳是空气污染物之一
C．二氧化碳能灭火是因为其密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧
D．二氧化碳的过量排放会导致酸雨
技巧9 碳循环
1.碳循环的定义
碳元素以二氧化碳、有机物等形式在不同圈层间交换流动，形成闭合循环系统。地球上最大的碳库是岩石圈和化石燃料（占总量99.9%），而活跃的交换库包括大气圈、水圈和生物库。
2.碳循环的主要过程
生物圈循环
绿色植物通过光合作用吸收CO ，转化为葡萄糖（C6H12O6）并释放氧气
有机物经食物链传递，最终通过呼吸作用分解为CO 释放回大气
大气与海洋交换
大气CO 溶解于海水形成碳酸盐，部分沉积为岩石
火山活动或岩石风化可将碳重新释放到大气中
人类活动影响
燃烧化石燃料加速CO 排放，打破自然平衡
森林砍伐削弱碳汇功能，加剧温室效应
3.碳循环的意义
维持大气CO 浓度稳定（约20年更新一次）
调节地球气候与生态平衡
1．（2023九年级上·辽宁沈阳·竞赛）空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是
A．工业上，用分离液态空气法获得氧气是物理变化
B．空气中氧气的体积分数约为21%
C．氮气很难与其他物质发生反应，可用于粮食、瓜果的保护气
D．空气中的二氧化碳主要来源于植物的光合作用
2． （湖南邵阳市武冈三中2024-2025下学期竞赛）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
技巧10 碳中和
1.碳中和
碳中和指通过植树造林、节能减排或碳捕集技术，抵消人类活动产生的二氧化碳排放量，使大气中温室气体净增量为零。其化学本质是碳元素的循环与平衡，涉及CO 的吸收（如氨水生成碳酸氢铵）和转化（如钙基吸收剂热解回收）等反应。
2. 知识关联
以二氧化碳性质为核心，衔接碳循环、温室效应等教材内容
结合"灰氢—蓝氢—绿氢"能源发展路径，分析低碳技术中的化学原理
3.低碳行动
（1）减少CO2的排放：减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。
（2）增大CO2的吸收：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CO2等。
1．（2024·山东烟台·中考真题）我国力争2060年前实现“碳中和”，彰显大国责任与担当。“碳中和”的“碳”是指
A．二氧化碳 B．碳元素 C．碳原子 D．所有含碳物质
2. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）碳及其化合物的综合利用使世界变得更加绚丽多彩。“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。
（1）从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是目前人工制得的最薄材料，单层石墨片属于_______(选填“单质”或“化合物”)。
（2）CO2的过度排放会造成_______的加剧。结合生活实际，列举可为实现“碳中和”做出直接贡献的一种措施：_______。
（3）工业生产中产生的CO2经吸收剂处理可实现CO2的捕集。
①NaOH吸收。NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3的化学方程式为_______。
②CaO吸收。CaC2O4在高温下分解制得疏松多孔的CaO，同时产生CO、CO2。该反应所得CO、CO2的分子个数之比为_______。
（4）CO2与H2在一定条件下转化为CH4(反应过程如图所示，虚线处部分中间产物略去)，可实现CO2再利用。
①该反应中，除CH4外另一种生成物为_______(填化学式)，MgO的作用是_______。
②天然气(主要成分为CH4)已成为居民的生活用气，是因为CH4在空气中燃烧时______(选填“吸收”或“放出”)热量。
3. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）为应对气候变化，我国力争到2060年前，实现“碳中和”。
（1）二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的重要战略方向。科学家使CO2和水在一定条件下发生反应，生成甲酸(CH2O2)和氧气，该反应的化学方程式为_______。
（2）利用氢氧化钠溶液喷淋捕捉二氧化碳，反应过程如图所示。
①使用“喷淋”NaOH溶液方法的目的是_______。
②整个过程中可循环利用的物质有_______。
4. （湖南邵阳市大祥区2024-2025上学期竞赛）阅读下面科普短文，回答下列问题：
碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图1.
石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与共熔后产生，才确定了它是含碳的物质。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型、应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2.
碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥着重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图3.图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。
“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。其中“碳转化”是利用新型电解装置，在一定条件下，将二氧化碳和水转化为甲酸(HCOOH)和氧气。
（1）金刚石属于_____(填序号)。
A. 无定形碳 B. 过渡态碳 C. 晶形碳
（2）石墨与共熔，能发生反应：。X化学式_____
（3）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_____。
（4）“碳转化”中涉及的化学方程式为_____。碳中和，人人参与，低碳生活从我做起，你的低碳行为是_____(写出1点即可)。
（5）对比图3中三条曲线，得到的实验结论是_____。
一、选择题
1．（24-25八年级下·山东烟台·期末）下列有关金刚石、石墨、的说法中，正确的是
A．构成它们的原子大小不同 B．金刚石是硬度最大的物质
C．金刚石、石墨、由不同种原子构成 D．具有独特性质是因为它有独特的结构
2．（2025·甘肃陇南·三模）如图是我国科学家成功合成的C10和C14两种碳分子材料，二者在物理性质上表现出不同的特性。下列说法中不正确的是
A．C10和C14都属于新型有机物
B．构成C10和C14的分子不同
C．二者物理性质存在差异是由于原子排列方式不同
D．C10和C14在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳
3．（24-25九年级下·山东烟台·期末）金刚石、石墨、活性炭、炭黑都是碳家族的重要成员。下列认识错误的是
A．金刚石是天然存在的最硬的物质，可用来切割玻璃
B．石墨有金属光泽，有滑腻感，可以做润滑剂
C．活性炭具有吸附性，可以吸附所有物质
D．炭黑制墨所书字画历经千年不褪色说明常温下其性质稳定
4．（2025·广东广州·二模）下列关于碳的各种模型（如图）的说法，正确的是
A．图1是碳原子的原子结构示意图，1个碳原子有4个核外电子
B．由图2可知一个碳原子的质量为12.01g
C．由图3可知金刚石和石墨属于混合物，属于纯净物
D．图3中三种物质完全燃烧后的产物相同
5．（2025·湖南长沙·一模）中国科研团队受“弓弩”等结构启发，研制出碳单质家族的新成员—“碳弹簧”，该新型碳材料由多孔碳材料制作而成。下列关于“碳弹簧”的说法正确的是
A．常温下，“碳弹簧”的化学性质很活泼
B．“碳弹簧”中碳原子静止不动
C．在一定条件下，“碳弹簧”可以与氧化铜发生反应
D．“碳弹簧”在氧气中燃烧只能生成二氧化碳
6．（2025·广西桂林·三模）构建化学基本观念是学好化学的基础，下列对化学基本观念的认识错误的是
A．元素观：金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质
B．微粒观：CO和CO2化学性质不同是由于构成它们的分子不同
C．转化观：CO和CO2在化学反应中可以相互转化
D．守恒观：28克CO在28克O2中充分燃烧，生成CO2的质量为56克
7．（2025·江苏镇江·二模）如图为CO2在自然界中的转化和资源化利用。下列说法不正确的是
A．转化①实现了原子利用率100％
B．转化②说明只要条件合适，CO2也能支持燃烧
C．转化③中CO2和H2的质量比为22：3
D．转化④中CH4和CO2都能引起温室效应
8．实验室里有一套用来制取气体的装置，如图所示。下列有关叙述正确的是
A．锥形瓶里加入少量粉末，分液漏斗里盛放过氧化氢溶液，可以制取氧气
B．锥形瓶里加入 大理石，分液漏斗里盛放稀硫酸，可以制取二氧化碳
C．当发生装置中液体与固体混合产生气泡时，立即开始收集气体
D．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在实验台上
9．（2025·福建漳州·模拟预测）地质封存是指将气体捕集后注入特定的地层长期储存，是实现碳中和的重要途径之一。下列有关说法错误的是
A．对人类生活有利有弊
B．如果被封存在含氢氧化钙的地下水层中，可慢慢转化为固态碳酸盐
C．气体被压缩成液态时，分子变小了
D．该方法可能存在的风险是泄漏，局部浓度快速上升，威胁人类生命健康
10．（2025·安徽池州·模拟预测）利用铜丝进行碳与氧化铜反应的探究，装置如图所示(夹持装置已省略)。下列有关说法正确的是
A．步骤一中加热后铜丝质量变大，说明该反应不遵循质量守恒定律
B．步骤二实验中观察到红色固体逐渐变黑
C．步骤二实验结束后，应先停止加热，再关闭弹簧夹
D．步骤二实验结束后，立即取出铜丝，铜丝质量可能会大于6.4g
二、实验题
11．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）CO具有还原性，能夺取一些金属氧化物中的氧，使金属氧化物还原为金属。
一氧化碳还原氧化铜实验装置：
(1)实验步骤：
通：加热前，先通 排出玻璃管内的空气。
点：点燃酒精灯加热。
撤：还原结束，撤走加热CuO的 。
通：继续通 。
(2)实验现象：
A处的现象为黑色的粉末变成 ，方程式为 。
B处的现象为澄清的石灰水变 ，方程式为 。
C处产生蓝色火焰说明CO具有 性，方程式为 。
(3)实验注意事项：
实验开始应先通CO，再加热，防止CO与管内空气混合发生 。实验结束要先停止加热再继续通CO至试管冷却，防止新生成的铜被 。尾气要进行处理一般用点燃或用 收集，防止 。
12．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）根据下列实验装置图回答问题：
(1)用已有的仪器制取CO2气体，应选择的发生装置是 （填字母），其中仪器a的名称是 ，实验室用大理石和稀盐酸制取CO2，其反应的方程式为 ，不能用浓盐酸的原因是 。
(2)利用A装置与C装置制备较纯净的氧气时，其反应的化学方程式为 。
(3)若用F装置收集二氧化碳，气体应该从导管口 （选填“b”或“c”）端通入。
(4)用G装置测量二氧化碳的体积时，如果G中无植物油，则测得的二氧化碳的体积 （选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
三、填空与简答
13．（2025·辽宁沈阳·二模）阅读下列短文，回答问题。
石墨烯是从石墨中剥离出的单层石墨片(图1)，被誉为“21世纪的黑金”。石墨烯具有高导电性、高导热性、高强度、光学透明性，不易与其他物质发生反应等特点，在众多领域展现出了令人瞩目的应用前景，为相关产业的发展注入了强大的动力。
例如：①新能源汽车上采用了磷酸铁锂(LiFePO4)电池，生产该电池时，添加适量的石墨烯作导电剂，提高电池的性能(电池电阻越小，性能越好)。石墨烯的含量对LiFePO4粉末电阻的影响如图2。
②将石墨烯应用于橡胶行业制成石墨烯橡胶复合材料，能提高导电、导热及力学性能。石墨烯用量对橡胶复合材料热导率的影响如图3。
③将石墨烯应用于纺织行业制成的石墨烯复合纤维，能有效抑制真菌滋生，祛湿透气，同时能瞬间升温，还可防紫外线等。复合纤维中石墨含量对紫外线透过率的影响如图4。
随着科学技术的发展，更多优异的石墨烯复合材料将会被广泛应用。
(1)石墨烯从石墨中剥离出来发生的是 (填“物理”或“化学”)变化。石墨烯具有的物理性质是 (写出一点)。
(2)石墨烯和石墨具有相似的化学性质，完全燃烧时的化学方程式为 。
(3)磷酸铁锂(LiFePO4)中 Li元素显+1价、铁元素显+2价， 则“PO4”的化合价为 。
(4)生产磷酸铁锂(LiFePO4)电池材料中添加石墨烯含量为 时，磷酸铁锂电池性能最优越。
(5)橡胶中添加石墨烯可增强导热性，结合图3分析石墨烯用量对热导率的影响规律 。
(6)为减少紫外线对人体皮肤的伤害，遮阳伞最好选用图4中的 制作，选择的依据是 。
(7)根据文中信息分析，下列说法正确的是 (填序号)。
A．石墨烯是一种新型化合物
B．金刚石和石墨烯是组成相同但结构不同的两种物质
C．石墨烯有超强的导电性和导热性，说明石墨烯的化学性质和金属相似
D．石墨烯复合纤维不仅可以阻挡紫外线，还有抑制真菌滋生等作用
四、综合应用题
14．（24-25八年级下·上海·阶段练习）在人类文明的长河中，冶金技术是推动社会进步的重要里程碑。早在数千年前，古代工匠便掌握了利用碳来冶炼金属的奥秘，这一技术不仅改变了工具和武器的制造方式，更深刻影响了人类历史的进程。
(1)古代冶金的核心燃料是木炭，木炭质地疏松多孔，具有优异的 性，可以去除一些食品或工业产品里的色素和异味。
(2)木炭燃烧释放大量热量，为冶炼金属提供了必需的高温条件，木炭在氧气充足的条件下燃烧的现象为 ，其文字表达式为 。
(3)某实验小组尝试利用木炭和氧化铜混合制备铜，进行了如下实验：
①加热一段时间后，观察到a试管中的现象为 ，反应的文字表达式为 ，b试管中的现象为 。
②实验结束时，应先 (选填“将导管撤出石灰水”或“移开酒精喷灯”)，原因是 。移开酒精喷灯后，还因立即用弹簧夹夹紧乳胶管，这样做的目的是 。
③利用下图甲装置进行实验可知，碳与氧化铜反应除了生成CO2可能还会产生CO。CO和CO2的体积分数(ppm)与时间(t)变化情况如图乙所示。
老师指出CO不一定是木炭与氧化铜反应产生的，请分析可能的原因是 。
(4)随着技术的发展人类还发现了其他碳单质，如金刚石和石墨，它们的结构模型如图所示，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的排列方式不同
C．金刚石和石墨的物理性质相同 D．金刚石和石墨的相互转化为物理变化
五、科学探究题
15．（24-25八年级下·黑龙江绥化·期末）小明同学为了探究二氧化碳的性质做如下实验，请回答相应的问题。
(1)使蜡烛熄灭：
①如下图，观察到的现象是： 。说明二氧化碳具有的性质是： 。
②一个游人牵着一只小狗走进一个山洞深处，小狗先晕倒了说明二氧化碳具有的性质是： 。
③进入久未开启的菜窖或是干涸的深井之前一定要先做 。
(2)二氧化碳与水反应：
现象∶ 现象∶ 现象∶ 现象∶
由上述实验现象可推测出，不是二氧化碳使纸花变红，而是二氧化碳和水反应生成的 （填化学式）使纸花变色，其反应的化学方程式为 ，用吹风机给变色的纸花稍加热，纸花又变成了紫色，说明碳酸 （填“稳定”或“不稳定”）。
16．（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）某学习小组对实验室制取二氧化碳及二氧化碳的性质进行了如下两个方面的探究：
Ⅰ．二氧化碳的制取
第一小组用如图甲所示装置制取二氧化碳并测定生成二氧化碳的体积，实验开始时他们通过分液漏斗将20mL稀盐酸快速全部加入锥形瓶中并关闭活塞，记录量筒中水的体积，数据如表。
时间/min 1 2 3 4 5 6
量筒读数/mL 40 50 55 58 60 60
(1)写出A中不用稀硫酸的原因是 。
(2)C中量筒量程最好选 (填“50”、“100”或“250”)mL。
(3)B中如果不加植物油会使测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)，原因是 。
(4)根据以上实验数据分析，最终生成二氧化碳的体积是 mL。
(5)在图乙中绘出0～6min内生成二氧化碳的体积随时间变化的曲线 。
(6)反应过程中产生二氧化碳的速率不断减慢的原因可能是 。
Ⅱ．二氧化碳的性质
第二小组用图丙装置验证二氧化碳的相关性质。实验如图：
步骤一：按图丙连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，一段时间后松开手。
步骤二：注射器a中吸入20 mL澄清石灰水，注射器b中吸入20 mL稀盐酸，再从中间瓶口通入二氧化碳气体，将瓶装满，最后塞上带压强传感器的橡胶塞。
步骤三：先后将两注射器中的试剂快速全部推入三颈烧瓶中，并保持注射器活塞在注射器底部，振荡三颈烧瓶，压强传感器测得三颈烧瓶中压强随时间变化如图丁所示。
(7)步骤一中松开手后，若观察到 则说明装置气密性良好。
(8)分析图丁可知，步骤三中先推的是注射器 (填“a”或“b”)，此时三颈烧瓶中发生反应的现象为 。
(9)步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中出现的现象是 ，此时三颈烧瓶中压强变化对应图丁中的 段。
答案和解析
技巧1 碳单质的多样性
碳单质的多样性主要体现在同素异形体（由碳元素组成但结构不同的单质）上，其物理性质差异显著，但化学性质具有共性。
物质 金刚石 石墨 C60
结构模型
宏观组成 都是由 碳 元素组成的单质
构成物质的粒子 碳原子 碳原子 C60分子
化学式 C C C60
物理性质差异很大的原因 碳原子的排列方式不同
其他碳单质：
碳纳米管 石墨烯（单层石墨片） 石墨炔 T-碳
【特别提醒】
1．金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，而C60是由分子构成的，一个C60分子中含有60个碳原子。
2．石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质，它们是两种不同的物质，故石墨转化为金刚石是化学变化 。
3．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混合物；金刚石和石墨的混合物等）。同种元素组成的纯净物才是单质。
1. （2024年青岛58中“卓越杯”科学素养邀请赛）下列对宏观事实的微观解释错误的是
A. 气体可压缩存储于钢瓶中——分子之间有间隔
B. 工业上用空气制取氧气的过程属于物理变化——分子的种类没有发生变化
C. 酒精溶液不能导电——溶液中没有自由移动粒子
D. 金刚石与石墨的物理性质差异很大——碳原子排列方式不同
【答案】C
【详解】A、 气体分子之间有间隔且间隔大容易被压缩，选项正确；
B、工业制氧是利用液体空气中的各成分沸点不同，变化过程中分子种类不变，选项正确；
C、酒精是由酒精分子构成，溶于水后溶液中没有带电粒子，因此无法导电，选项错误；
D、金刚石和石墨都是碳单质，物理性质差异大是由碳原子排列方式不同造成的，选项正确；
故选：C。
2．（2023九年级上·湖南长沙·竞赛）关于碳及碳的化合物，下列说法正确的是
A．在一定条件下，CO和CO2可以相互转变
B．CO和CO2都由碳原子和氧原子构成
C．金刚石、石墨和C60都是由分子构成的
D．CO2灭火只利用了CO2的化学性质
【答案】A
【详解】A、一氧化碳和氧气点燃可生成二氧化碳，二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，即在一定条件下，CO和CO2可以相互转变，故A说法正确；
B、一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的，CO是由一氧化碳分子构成的，CO2是由二氧化碳分子构成的，故B说法错误；
C、金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，C60是由分子构成的，故C说法错误；
D、CO2灭火既利用了CO2不能燃烧且不支持燃烧的化学性质，也利用了二氧化碳密度比空气大的物理性质，故D说法错误；
故选：A。
3．（2023九年级上·黑龙江哈尔滨·竞赛）下列过程中不发生化学变化的是
A．含烧碱的炉具清洁剂除油污 B．海水晒盐 C．水滴石穿 D．石墨转化为金刚石
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】A、含烧碱的炉具清洁剂中的氢氧化钠能与油污发生化学反应，生成可溶于水的物质，随水流走，有新物质生成，发生化学变化；
B、海水晒盐，只是状态的变化，没有新物质生成，发生物理变化；
C、水滴石穿的一种原因是水从高处滴落，其冲击力比较大，冲击力给石头带来磨损，水滴日复一日、年复一年，一滴一磨，石头就被磨穿了, 这一过程只是石头的形状发生了变化，没有产生新的物质，发生物理变化，另一原因是水滴石穿的过程中水、二氧化碳和碳酸钙反应生成可溶于水的碳酸氢钙，有新物质生成，发生化学变化；
D、石墨转化为金刚石，有新物质生成，发生化学变化；
故选B。
4．（2023九年级上·广东肇庆·竞赛）下列说法正确的是
A．金刚石与石墨的各种性质都不相同
B．铅笔芯是由金属铅制成的，所以能导电
C．金刚石是由碳元素组成的，所以能导电
D．金刚石是天然物质中最硬的物质
【答案】D
【详解】A、金刚石和石墨都是由碳元素组成的，但由于碳原子排列方式不同，则物理性质不同，但由于都是碳单质，化学性质相同，该选项说法不正确；
B、石墨质软，在纸上划过会留下划痕，铅笔芯是由石墨制成的，而不是铅，该选项说法不正确；
C、金刚石是由碳元素组成的，但不具有导电性，该选项说法不正确；
D、金刚石是天然存在最硬的物质，该选项说法正确。
故选D。
技巧2 碳的物理性质及用途
碳单质的物理性质与用途的对应关系
物质 性质 用途
金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品
硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等
金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层
金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能
石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯
导电性好 作电极
导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板
木炭、活性炭 木炭(或活性炭)具有 疏松多孔 的结构，因此具有 吸附 能力。 活性炭的吸附作用比木炭强，可用于防毒面具吸附毒气、制糖工业中脱色制白糖、污水和饮用水的深度净化处理及吸附室内装修产生的有害气体等。
C60 具有一些特殊的物理和化学性质 可应用于超导、催化、能源及医学等领域
物质结构、性质与用途的关系：结构决定性质， 性质 决定 用途，用途 反映 性质
1．（2024九年级上·江西赣州·竞赛）下列物质的用途中，利用其化学性质的是
A．液氮用作冷冻剂 B．干冰用于人工降雨
C．氧气用于气焊 D．活性炭作吸附剂
【答案】C
【详解】A、液氮用作冷冻剂，是因为液氮汽化吸热，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意；
B、干冰用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意；
C、氧气用于气焊，是因为氧气具有助燃性，需要通过化学变化表现出来，属于化学性质，符合题意；
D、活性炭作吸附剂，是因为活性炭具有吸附性，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意。
故选C。
2．（2024九年级上·陕西榆林·竞赛）物质的性质决定物质的用途。下列物质的用途只与其物理性质有关的是
A．氧气用于医疗急救
B．木炭用于取暖
C．稀有气体用于制造多种用途的电光源
D．镁粉用于制作照明弹
【答案】C
【详解】A、氧气用于医疗急救，是利用氧气可以供给呼吸的性质，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故选项错误；
B、木炭用于取暖，是利用木炭燃烧释放热量，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故选项错误；
C、用稀有气体作电光源，是利用稀有气体通电后发出不同颜色的光，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故选项正确；
D、用镁做照明弹，是利用镁燃烧发出耀眼的白光，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故选项错误。
故选C。
技巧3 碳的化学性质
1．在常温下，碳单质的化学性质不活泼（稳定）
（1）常温下化学性质不活泼的原因：碳原子的最外层电子数为 4 ，不易得失
（2）实例：古代用墨书写的字画保存时间很久仍不变色；木质电线杆埋入地下部分烤焦增强耐腐蚀性。
（3）用途：用炭黑制成的墨，档案用碳素墨水书写。
1．在常温下，碳单质的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为 4 ，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（碳单质与氧气反应）
燃烧是否充分 化学方程式 用途
充分燃烧 C＋O2 点燃 CO2 作燃料
不充分燃烧 2C＋O2 点燃 2CO
3．还原性
（1）碳与金属氧化物反应（用于冶炼金属）
木炭与氧化铜反应，反应的化学方程式为 C＋2CuO 2Cu＋CO2↑
焦炭与氧化铁反应，反应的化学方程式为 3C＋2Fe2O3 4Fe＋3CO2↑
（2）碳与二氧化碳反应，反应的化学方程式为 C+CO2 2CO
1．（2024八年级上·黑龙江哈尔滨·竞赛）下列实验现象叙述正确的是
A．石灰石和足量稀盐酸反应时，固体逐渐减少，其表面有大量的二氧化碳气体产生
B．硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热
C．木炭在空气中燃烧时，放热，发白光
D．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠，无色溶液中产生蓝色沉淀
【答案】B
【详解】A、石灰石和足量稀盐酸反应时，固体逐渐减少，其表面有大量的气泡产生。产生二氧化碳气体是结论，不是现象。A不正确；
B、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，产生无色有刺激性气味的气体。B正确；
C、木炭在空气中燃烧发红、放热，不会发白光。C不正确；
D、硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应的现象是溶液变为无色，并有蓝色沉淀生成。根据复分解反应发生的条件可以得知，蓝色的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和氢氧化铜沉淀，由于该反应是在溶液中进行的，所以生成的是无色的硫酸钠溶液和蓝色的氢氧化铜沉淀，故反应现象应当描述为：溶液变为无色，并有蓝色沉淀生成。D不正确。
综上所述：选择B。
2．（2023·湖南长沙·二模）下列关于碳及其化合物的说法正确的是
A．金刚石和石墨中碳原子排列方式相同
B．CO2是引起温室效应的主要气体，因此大气中CO2的含量越少越好
C．CO2灭火既利用了CO2的物理性质，又利用了其化学性质
D．在常温下，碳的化学性质活泼
【答案】C
【详解】A、金刚石和石墨均由碳原子构成，但物理性质相差很大，原因是碳原子排列方式不同，说法错误；
B、二氧化碳是引起温室效应的主要气体，但二氧化碳也能促进植物的光合作用，同时释放氧气，故大气中的二氧化碳要维持平衡，说法错误；
C、二氧化碳灭火是因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，且密度大于空气，既利用了物理性质，又利用了其化学性质，说法正确；
D、在常温下，碳的化学性质稳定，说法错误。
故选C。
3．（2024九年级上·陕西榆林·竞赛）某化学兴趣小组的同学利用下面实验，学习用加热的方法从废弃的CuO粉末中回收 Cu。
【学习交流】
(1)实验时，先打开 ，关闭 ，当丁中澄清石灰水变浑浊后，点燃酒精喷灯和酒精灯的同时关闭 ，打开 ，用空瘪的气球收集尾气。丁中发生反应的化学方程式是 。
(2)实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，乙中木炭粉逐渐 （填“减少”或“不变”）。
【提出问题】进一步处理尾气时，同学们想探究气球内气体的成分是什么
【作出猜想】
(3)猜想一： CO；猜想二：CO2；猜想三：
【实验验证】
小明同学设计下列实验进行验证。（NaOH溶液可以和CO2反应，用于吸收CO2）
(4)实验中，Ⅰ中出现浑浊，Ⅲ中未见浑浊，m处导出的气体可以点燃，则证明猜想 成立。
(5)上述实验可以证明CO具有 性，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是 。
【答案】(1)
(2)减少
(3)CO、CO2
(4)三
(5) 可燃 分子构成不同
【详解】（1）丁中澄清石灰水变浑浊，发生的反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为；
（2）实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，是因为一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，说明乙装置产生了一氧化碳，乙中二氧化碳和木炭粉在高温条件下反应生成一氧化碳，则乙中木炭粉逐渐减少；
（3）气球内的气体可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳的混合物，根据已知猜想，则猜想三为CO、CO2；
（4）实验中，Ⅰ中出现浑浊，说明气球内气体有二氧化碳，m处导出的气体可以点燃，说明气球内气体有一氧化碳，即气球内气体的成分是CO、CO2，则证明猜想三成立；
（5）上述实验中，m处导出的气体可以点燃，说明气球内气体有一氧化碳，可以证明CO具有可燃性；
一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的，一氧化碳是由一氧化碳分子构成的，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是二者的分子构成不同。
技巧4 碳还原金属氧化物
木炭还原氧化铜实验装置 实验现象 实验结论
黑色粉末变成 红 色 实验现象说明反应生成了 铜 和 二氧化碳 ，反应的化学方程式为 C＋2CuO 高温 2Cu＋CO2↑ 。
澄清石灰水 变浑浊
实验操作分析 ①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。②反应结束时，先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧化。
从得氧失氧角度分析 CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应C夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应
1．（2023九年级上·湖南长沙·竞赛）称取两份相同质量的氧化铁粉末。一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入图1装置B的玻璃管中。

(1)在图A装置中，实验结束时应先 (选填“取出导管”或“停止加热”)。
【实验现象】
(2)当图 (选填“A”或“B”)中的固体粉末完全由红色变为黑色时，另一装置中中仍有红色固体。
【解释与结论】
焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因。
【完善实验】
联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生。为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过下图的检验装置。

(3)按上面连接好装置，在装入药品之前，必须进行的操作是 。
(4)B装置中NaOH浓溶液的作用是 。
(5)根据设计意图，观察到 (填写实验现象)时，证明混合气体中既有CO又有CO2.
(6)从环保角度分析，该流程设计中的一处明显不足是 。
(7)反应后称得F中增重6.6g，则E中生成的Fe的质量为 g。
【答案】(1)取出导管
(2)B
(3)检查装置气密性
(4)除去混合气体中的二氧化碳
(5)AF澄清石灰水变浑浊，C中澄清石灰水不变浑浊
(6)缺少尾气处理装置
(7)5.6
【详解】（1）为防止试管中的液体沿着导管进入热的试管，所以要先取出导管。
（2）根据解释和结论，焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，则推断A反应进行较慢。所以当图B中的固体粉末完全由红色变为黑色时，另一装置中中仍有红色固体。
（3）涉及气体且要对气体进行除杂、利用的实验，组装完仪器，装入药品前需要检查装置气密性，以免装置漏气浪费药品。
（4）氢氧化钠可以和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，所以作用是除去混合气体中的二氧化碳。
（5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则A澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳。经过B二氧化碳被除去，C中澄清石灰水不变浑浊说明二氧化碳被除净。D中浓硫酸具有吸水性除去水蒸气。E中一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，红色固体变为黑色，F中澄清石灰水变浑浊，说明又有二氧化碳生成，可说明混合气体中有一氧化碳。所以观察到AF澄清石灰水变浑浊，C中澄清石灰水不变浑浊可说明混合气体中既有一氧化碳又有二氧化碳。
（6）一氧化碳是空气污染物，直接排放会污染空气，所以装置缺少尾气处理装置。
（7）F增重6.6g是生成二氧化碳的质量。
设E中生成铁的质量为x
2．（2022九年级·湖南郴州·竞赛）两位同学帮助老师整理实验室时，在标有“单质”的药柜中发现一瓶失去标签的黑色粉末A，在标有“氧化物”的药柜中发现另一瓶失去标签的黑色粉末B。
【提出问题】这两瓶黑色粉末A和B分别是什么物质？
【猜想】甲同学：A是铁粉，B是二氧化锰。乙同学：A是碳，B是氧化铜。
【实验探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量A粉末于试管中加入适量稀硫酸。 黑色粉末不溶解没有气体产生。 A粉末一定不是 。
②取少量B粉末于试管中加入适量稀硫酸。 ， 。 B粉末是氧化铜。有关化学方程式
【反思与拓展】（1）将这两种黑色粉末混合加热(如图)，观察到黑色粉末逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊。黑色粉末A和B发生反应的化学方程式为 。实验结束时，先将导管移出，再熄灭酒精灯的原因是 。

（2）乙同学的猜想正确。
【答案】 铁粉 黑色粉末溶解 没有气体产生 溶液由无色变为蓝色
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O C+2CuO2Cu+CO2↑ 防止石灰水倒流入试管中，引起试管炸裂
【详解】[实验探究]步骤①中黑色粉末不溶解，没有气体产生，说明A粉末一定不是铁粉，因为铁能和稀硫酸反应产生氢气。步骤②氧化铜能和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，故可以观察到的现象为黑色粉末溶解，没有气体产生，溶液由无色变为蓝色，该反应的化学方程式为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。
[反思与拓展]通过上述实验可知，黑色粉末A是碳，B是氧化铜，碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑。实验结束时，先将导管移出，再熄灭酒精灯的原因是防止石灰水倒流入试管中，引起试管炸裂。
技巧5 二氧化碳的性质和用途
1．二氧化碳的物理性质及实验验证
物理性质 无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固体----干冰
实验验证 倾倒二氧化碳 操作 向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，
现象 蜡烛自下而上依次熄灭
结论 说明二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，也不能支持燃烧。
溶解性实验 操作 向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水，振荡
现象 塑料瓶变瘪了
原因 部分二氧化碳溶于水，瓶内压强变小，大气压将瓶子压瘪。
【特别提醒】
因为二氧化碳密度大于空气，且不能供给呼吸，进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，做灯火实验。
2. 二氧化碳的化学性质
化学性质 实验 现象 解释和结论
与水反应 CO2不显酸性，CO2与水反应生成碳酸，化学方程式为CO2+H2O=H2CO3；
向干燥石蕊小花喷水 不变红 水不能使石蕊变红
干燥小花放进CO2气体中 不变红 二氧化碳不能使石蕊变红
湿润的石蕊小花放入CO2气体 变红 二氧化碳与水反应生成了酸性物质，使石蕊变红
取出变红的小花烘干 红色变紫色 碳酸不稳定，易分解；化学方程式为H2CO3=H2O+CO2↑
与氢氧化钙反应 将气体通入澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 化学方程式为CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
该反应在生活中的应用：（1）用石灰浆抹墙一段时间后变硬:氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体；（2）在刚抹过石灰浆的室内生一盆炭火，墙壁变得更湿：氢氧化钙吸收二氧化碳生成了水；（3）实验室里久置的石灰水上层和试剂瓶内壁会有一层白膜：石灰水中的氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钙固体。（4）用石灰水保存鲜鸡蛋：鸡蛋呼出的二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸钙难溶，堵住了鸡蛋上的小孔。
与灼热的碳反应 化学反应方程式：C + CO2高温 2CO（吸热）
不燃烧，不支持燃烧 用于灭火
3. 二氧化碳的用途
CO2 用途 依据的性质
二氧化碳固体（干冰） 作制冷剂：用于食品冷藏保鲜和运输；医疗上血液制品和疫苗的储存和运输；制造舞台雾景 干冰升华吸热（物理变化）使周围环境温度降低，且没有液体留下
人工增雨
二氧化碳气体 灭火 化学性质：CO2不能燃烧，也不支持燃烧物理性质：CO2密度比空气的大
光合作用的原料 CO2是光合作用的反应物之一
温室的气体肥料 CO2能促进作物进行光合作用，可提高农作物的产量
制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
化工产品的原料，制纯碱、尿素等 CO2能与多种物质反应
1. （湖南邵阳市大祥区2024-2025上学期竞赛）利用生活中的废弃材料来做家庭小实验，其乐无穷！小美同学设计了如图所示的装置（a、d为用紫色石蕊试液湿润的棉花，b、c为用紫色石蕊试液浸过的干燥棉花，固定玻璃管的装置未画出）来探究二氧化碳的制取和性质，下列关于该实验装置的叙述不正确的是
A. 通过推压注射器活塞，可以控制进入饮料瓶内液体的量
B. 纸花变红的顺序是d→c→b→a
C. 利用该装置可验证二氧化碳的密度比空气的大及二氧化碳能与水发生反应
D. 该装置的左半部分也可用于制取氧气
【答案】B
【详解】A、通过推压注射器活塞，根据推压的程度的大小可以控制进入饮料瓶内液体的量，故A正确；
B、a、d为用紫色石蕊试液湿润的棉花，遇二氧化碳会变红；b、c为用紫色石蕊试液浸过的干燥棉花，遇二氧化碳不会变红；二氧化碳的密度大于空气，d处的纸花先变红，a处的纸花后变红，故B不正确；
C、利用该装置实验时，由d处的浸有紫色石蕊试液的湿润棉花先变成红色，c处的石蕊不变色，可验证二氧化碳的密度比空气大及二氧化碳能与水发生反应，故C正确；
D、该装置的左半部属于固液常温下反应制取气体，也可以利用该装置过氧化氢和二氧化锰制取氧气，故D正确。
故选B。
2. （2024年青岛58中“卓越杯”科学素养邀请赛）下列实验方案可以达到实验目的的是
选项 实验目的 实验方案
A 除去N2中混有的少量CO 通过足量灼热CuO
B 分离CaCl2和CaCO3的固体混合物 加足量水溶解，蒸发
C 鉴别NaOH、BaCl2、（NH4）2SO4三种浓溶液 取样，相互滴加，观察现象
D 检验生石灰中是否含有熟石灰 取样，加水溶解，滴加酚酞溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【详解】A、CO与CuO加热时生成铜和二氧化碳，混合气体通过足量灼热CuO，能除去杂质，但引入二氧化碳（生成的），该实验方案不可以达到实验目的，不符合题意；
B、氯化钙易溶于水，碳酸钙难溶于水，加足量水溶解，蒸发不能将两种物质分离，加入足量的水溶解，过滤，洗涤干燥滤渣得到碳酸钙，蒸发滤液得到氯化钙，该实验方案不可以达到实验目的，不符合题意；
C、（NH4）2SO4与NaOH反应生成硫酸钠、水和具有刺激性气味的氨气，与BaCl2反应生成硫酸钡白色沉淀和氯化铵，取样，相互滴加，既能产生刺激性气味又能产生沉淀的是（NH4）2SO4，能与硫酸铵产生刺激性气味的是NaOH，能与硫酸铵产生沉淀的是BaCl2，该实验方案可以达到实验目的，符合题意；
D、氧化钙与水反应生成氢氧化钙，熟石灰是氢氧化钙的俗称，取样，加水溶解，滴加酚酞试液，肯定会变红色，无法检验是否含有熟石灰，该实验方案不可以达到实验目的，不符合题意。
故选C。
3. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是
A. 干燥 B. 验证性质
C. 监控气体流速 D. 收集
【答案】D
【详解】A、浓硫酸具有吸水性，且不与二氧化碳反应，可用于干燥二氧化碳气体，为了使二氧化碳和浓硫酸充分接触，二氧化碳气体应该从长管通入，故A能达到目的；
B、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，二氧化碳从长管通入，可用于验证二氧化碳的性质，故B能达到目的；
C、氧气不易溶于水，进入水中会迅速溢出，所以通过产生气泡的快慢，来监控气体流速，故C能达到目的；
D、氧气不易溶于水，氧气的密度比水小，图示收集氧气时，氧气应该从短管通入，故D不能达到目的；
故选：D。
4. （2024陕西渭南蒲城县竞赛）下图均为验证CO2性质的实验，实验①与实验______（填序号）所得结论完全相同。实验④中，除了观察到塑料瓶变瘪，还可看到_____。
①. ②.
③. ④.
【答案】 ② 澄清石灰水变浑浊或产生白色沉淀
【解析】
二氧化碳的密度比空气大，①中的实验可以观察到装有空气的气球上浮，②可以观察到杠杆左高右低，两实验均可验证二氧化碳密度比空气大这一性质，所以实验①与实验②所得结论完全相同。实验④中，二氧化碳和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，装置内压强减小，可以观察到塑料瓶变瘪，澄清石灰水变浑浊或产生白色沉淀。
5. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）下列实验能达到对应实验目的是
A. 图1：实验室制取并收集氢气
B. 图2：验证二氧化碳能与水反应
C. 图3：证明酸碱发生了中和反应
D. 图4：比较火焰各层温度
【答案】BD
【详解】A、实验室制取氢气，应选择不具挥发性的稀硫酸，氢气的密度比空气小，收集氢气应选择向下排空气法，选项错误；
B、二氧化碳通过干紫色石蕊纸花，纸花不变色，通过湿的紫色石蕊纸花，纸花变红，说明二氧化碳能与水反应生成能够使石蕊变色的物质，选项正确；
C、硫酸能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和盐酸，氢氧化钠与硫酸反应生成的硫酸钠也能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，通过沉淀的生成，不能判断氢氧化钠与硫酸发生了中和反应，选项错误；
D、将火柴梗伸进酒精灯火焰中，停留片刻取出，发现两侧变黑，里侧变黄，中间无变化，说明火焰的外焰温度最高，内焰次之，焰心温度最低，选项正确，故选BD。
技巧6 一氧化碳的性质
1.物理性质
CO是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气略小。
2.化学性质和用途
化学性质 用途
可燃性 2CO+O22CO2（CO点燃前需验纯）反应现象：一氧化碳在空气中燃烧，发出蓝色火焰，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 作燃料
与某些氧化物反应 （1）一氧化碳与氧化铜反应，方程式CO+CuOCu+CO2反应现象：黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊（2）一氧化碳与氧化铁反应，方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2反应现象：红棕色粉末变成黑色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊 冶炼金属
毒性 一氧化碳跟血液中的血红蛋白的结合能力比氧气强，使人体缺少氧气而窒息死亡。 ——
【注意事项】一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，必须进行尾气处理。
1. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 氮气不易溶于水，可用作保护气
B. 碳酸钙能与盐酸反应，可用作补钙剂
C. 一氧化碳具有可燃性，可用于工业炼铁
D. 氢氧化钙为白色固体，可用于改良酸性土壤
【答案】B
【详解】A、氮气化学性质稳定，可用作保护气，错误。
B、碳酸钙含有钙元素，能与胃液中盐酸反应生成氯化钙，被人体吸收，可用作补钙剂。正确。
C、一氧化碳具有还原性，可用于工业炼铁，错误。
D、氢氧化钙呈碱性，可用于改良酸性土壤，错误。
故选B
2. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）正确的操作是实验成功的重要保证。
（1）某无色气体可能含有、CO、中的一种或几种，按如下图所示装置进行实验，可以看到玻璃管中有红色物质生成，无水变蓝，澄清石灰水变浑浊，下列判断正确的是____（填序号）。
A. 该气体中一定含有 B. 该气体中一定含有
C. 该气体可能由3种气体组成 D. 该气体的组成可能有3种情况
（2）设计实验鉴别石灰水和氢氧化钠溶液，并完成下表。
实验步骤 实验现象 实验结论
_________ _________ _________
【答案】（1）ACD
（2） ①. 用两支试管各取出少量两种溶液（合理即可） ②. 分别通入二氧化碳气体（合理即可） ③. 溶液变浑浊的是石灰水，无明显变化的是氢氧化钠溶液（合理即可）
【解析】
（1）可以看到玻璃管中有红色物质生成，说明生成了铜，即气体具有还原性，可能是氢气或一氧化碳或都有；无水CuSO4变蓝，说明生成了或含有水蒸气；澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳或含有二氧化碳，根据以上分析说明混合气体中必须有还原性气体且通过乙装置后，必须有水和二氧化碳，所以气体的组合为：H2和CO2，CO和H2，H2和CO2、CO；
A、该气体中一定含有，故说法正确；
B、该气体中可能含有，故说法错误；
C、该气体中可能含有H2和CO2、CO，故说法正确；
D、该气体的组成可能有3种情况，故说法正确；
故选ACD；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，但无明显变化，可用气体二氧化碳进行鉴别。方案为：用两支试管各取出少量两种溶液，分别通入二氧化碳气体，溶液变浑浊的是石灰水，无明显变化的是氢氧化钠溶液。
3. （陕西榆林市定边五中2024-2025上学期“酬勤杯”竞赛决赛）某化学兴趣小组的同学利用下面实验，学习用加热的方法从废弃的CuO粉末中回收 Cu。
【学习交流】
（1）实验时，先打开 ，关闭 ，当丁中澄清石灰水变浑浊后，点燃酒精喷灯和酒精灯的同时关闭 ，打开 ，用空瘪的气球收集尾气。丁中发生反应的化学方程式是_______。
（2）实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，乙中木炭粉逐渐_______（填“减少”或“不变”）。
【提出问题】进一步处理尾气时，同学们想探究气球内气体的成分是什么
【作出猜想】
（3）猜想一： CO；猜想二：CO2；猜想三：________
【实验验证】
小明同学设计下列实验进行验证。（NaOH溶液可以和CO2反应，用于吸收CO2）
（4）实验中，Ⅰ中出现浑浊，Ⅲ中未见浑浊，m处导出的气体可以点燃，则证明猜想_______成立。
（5）上述实验可以证明CO具有_______性，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是_______。
【答案】（1）
（2）减少 （3）CO、CO2
（4）三 （5） ①. 可燃 ②. 分子构成不同
【解析】
（1）丁中澄清石灰水变浑浊，发生的反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为；
（2）实验中，观察到丙中黑色固体逐渐变红，是因为一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，说明乙装置产生了一氧化碳，乙中二氧化碳和木炭粉在高温条件下反应生成一氧化碳，则乙中木炭粉逐渐减少；
（3）气球内的气体可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳的混合物，根据已知猜想，则猜想三为CO、CO2；
（4）实验中，Ⅰ中出现浑浊，说明气球内气体有二氧化碳，m处导出的气体可以点燃，说明气球内气体有一氧化碳，即气球内气体的成分是CO、CO2，则证明猜想三成立；
（5）上述实验中，m处导出的气体可以点燃，说明气球内气体有一氧化碳，可以证明CO具有可燃性；
一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的，一氧化碳是由一氧化碳分子构成的，二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，CO和CO2组成元素相同但化学性质不同的原因是二者的分子构成不同。
技巧7 二氧化碳的实验室制备
1.药品：石灰石（或大理石）、稀盐酸。
2.反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（用化学方程式表示）。
3.实验装置：
（1）发生装置：反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选用固液常温型，常见的制取二氧化碳的发生装置如下。
装置A操作简单，适用于制取少量气体；
装置B方便随时添加液体试剂；
装置C可通过控制分液漏斗的开关控制液体的滴加速度和滴加量，进而控制反应；
装置D可控制反应的发生和停止。
（2）收集装置：
二氧化碳能溶于水且与水反应，密度比空气大，应用向上排空气法收集，如装置E；若用装置F收集CO2，应从a口通入。
4.检验：
将气体通入澄清的石灰水中，若澄清的石灰水变浑浊，证明收集的气体是二氧化碳。
5.验满：
将燃着的木条放在集气瓶口，若火焰熄灭，证明二氧化碳已集满。
【易错提醒】①不能用稀硫酸代替稀盐酸：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的进行；不用浓盐酸代替稀盐酸：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯；不用碳酸钙粉末或碳酸钠等代替大理石、石灰石：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。
2.二氧化碳的工业制法：煅烧石灰石，反应的化学方程式为CaCO3高温CaO+CO2↑。
1. （2024“金钥匙”科技竞赛CESL初赛）根据下列装置图，回答有关问题：
（1）利用上图中A、C装置的组合可以制取某种气体，实验室制取该气体的化学方程式是______________________________ ，验满方法是_________________________________。
（2）实验室通常利用上图中_______装置的组合制取二氧化碳（选填字母），该反应的化学方程式为_______________________________。
①为了得到纯净、干燥的二氧化碳气体，除杂装置（如下图）的导管按气流方向连接顺序是________ （选填字母）。
Aa→b→c→d Bb→a→c→d Cd→c→a→b Dd→c→b→a
②常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，该反应的化学方程式为____________________；若二氧化碳过量，二氧化碳又会与碳酸钙、水反应生成易溶的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，该反应的化学方程式为_______________________。向含有氢氧化钙14.8g的石灰水里缓缓通入一定量二氧化碳，充分反应后若生成10g沉淀，则通入二氧化碳的质量可能为___ （选填字母）。
A. 4.4g B. 8.8g C. 13.2g D. 17.6g
【答案】 ①. 2KClO3 2KCl＋3O2↑
②. 将带火星的木条靠近集气瓶口，若木条迅速复燃，证明已收集满氧气 ③. BC ④.
⑤. C ⑥.
⑦.
⑧. AC
【解析】
【详解】（1）利用上图中A、C装置的组合可以制取氧气，实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，氯酸钾在二氧化锰的作用下加热分解生成氯化钾和氧气，该反应的化学方程式是：2KClO3 2KCl＋3O2↑
，验满方法是将带火星的木条靠近集气瓶口，若木条迅速复燃，证明已收集满氧气；
（2）实验室制取二氧化碳是固液反应（石灰石和稀盐酸）不要加热的，二氧化碳的密度大于空气，能溶于水，通常利用上图中BC 装置的组合制取二氧化碳，该反应的化学方程式为：；
①制得的二氧化碳中混有氯化氢气体、水蒸气，为了得到纯净、干燥的二氧化碳气体，先除去氯化氢气体，再除水蒸气，除杂装置（如右图）的导管按气流方向连接顺序是d→c→a→b；故选C；
②常用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应的化学方程式为：；
若二氧化碳过量，二氧化碳又会与碳酸钙、水反应生成易溶的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，该反应的化学方程式为：；
向含有氢氧化钙14.8g的石灰水里缓缓通入一定量二氧化碳，充分反应后若生成10g沉淀，要分情况讨论：
情况一：若二氧化碳和氢氧化钙恰好反应，则设通入二氧化碳的质量可能为x
x=4.4g
故A正确；
情况二：若二氧化碳过量，则设二氧化碳质量为y，碳酸钙质量为z
y=8.8g
z=20g
即有10g碳酸钙与过量的二氧化碳反应变成了碳酸氢钙,
设与碳酸钙反应的二氧化碳的质量为m
m=4.4g
此时共通入二氧化碳8.8g+4.4g=13.2g，故C正确；
故选AC。
技巧8 二氧化碳对环境的影响
（1）CO2对人体健康的影响：CO2无毒，但CO2不能供给呼吸。当空气中CO2超过正常含量时，会对人体健康造成影响，因此室内一定要注意通风换气。进入久未开启的菜窖和山洞、深井前，需做灯火实验。
（2）CO2对环境的影响：空气中CO2含量过高，会使温室效应加剧，造成全球变暖等。
【易错提醒】
①CO2不是空气污染物，但大气中CO2含量过高，会使温室效应加剧。
②能产生温室效用的气体有：CO2、O3、CH4（甲烷）、N2O（一氧化二氮）、氟氯代烷等。
1．（2025·山东青岛·中考真题）“设计低碳行动方案”实践活动中的下列认识和做法正确的是
A．低碳行动中的“碳”指的是碳元素
B．用澄清石灰水检验呼出气体中是否有二氧化碳
C．绿色植物的光合作用是消耗大气中二氧化碳的有效途径
D．为减少二氧化碳的排放，禁止使用化石燃料
【答案】BC
【详解】A、在环保领域中，“低碳”中的“碳”通常指二氧化碳，这是一种温室气体，而不是碳元素本身。因此，错误。
B、澄清石灰水是氢氧化钙溶液，当与二氧化碳反应时，会生成碳酸钙白色沉淀，使石灰水变浑浊。呼出气体中含有二氧化碳，该做法科学可行。因此，正确。
C、光合作用是植物在光的作用下吸收二氧化碳和水，合成有机物并释放氧气的过程。这一过程能有效减少大气中的二氧化碳浓度，是自然界碳循环的关键环节，符合低碳行动的理念，因此，正确。
D、化石燃料（如煤、石油、天然气）燃烧会释放大量二氧化碳，但完全禁止使用不切实际，因为化石燃料是目前全球主要的能源来源。因此，错误。
故选BC。
2．（2023·湖南长沙·二模）下列关于碳及其化合物的说法正确的是
A．金刚石和石墨中碳原子排列方式相同
B．CO2是引起温室效应的主要气体，因此大气中CO2的含量越少越好
C．CO2灭火既利用了CO2的物理性质，又利用了其化学性质
D．在常温下，碳的化学性质活泼
【答案】C
【详解】A、金刚石和石墨均由碳原子构成，但物理性质相差很大，原因是碳原子排列方式不同，说法错误；
B、二氧化碳是引起温室效应的主要气体，但二氧化碳也能促进植物的光合作用，同时释放氧气，故大气中的二氧化碳要维持平衡，说法错误；
C、二氧化碳灭火是因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，且密度大于空气，既利用了物理性质，又利用了其化学性质，说法正确；
D、在常温下，碳的化学性质稳定，说法错误。
故选C。
3．（24-25八年级下·湖南株洲·期中）下列关于二氧化碳的说法正确的是
A．二氧化碳能使紫色石蕊试液变蓝
B．二氧化碳是空气污染物之一
C．二氧化碳能灭火是因为其密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧
D．二氧化碳的过量排放会导致酸雨
【答案】C
【详解】A、二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，不是变蓝，不符合题意；
B、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
C、二氧化碳能灭火，是因为二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，可覆盖在可燃物表面隔绝氧气，达到灭火的目的，符合题意；
D、二氧化碳的过量排放会导致温室效应，不会导致酸雨的发生，不符合题意。
故选C。
技巧9 碳循环
1.碳循环的定义
碳元素以二氧化碳、有机物等形式在不同圈层间交换流动，形成闭合循环系统。地球上最大的碳库是岩石圈和化石燃料（占总量99.9%），而活跃的交换库包括大气圈、水圈和生物库。
2.碳循环的主要过程
生物圈循环
绿色植物通过光合作用吸收CO ，转化为葡萄糖（C6H12O6）并释放氧气
有机物经食物链传递，最终通过呼吸作用分解为CO 释放回大气
大气与海洋交换
大气CO 溶解于海水形成碳酸盐，部分沉积为岩石
火山活动或岩石风化可将碳重新释放到大气中
人类活动影响
燃烧化石燃料加速CO 排放，打破自然平衡
森林砍伐削弱碳汇功能，加剧温室效应
3.碳循环的意义
维持大气CO 浓度稳定（约20年更新一次）
调节地球气候与生态平衡
1．（2023九年级上·辽宁沈阳·竞赛）空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是
A．工业上，用分离液态空气法获得氧气是物理变化
B．空气中氧气的体积分数约为21%
C．氮气很难与其他物质发生反应，可用于粮食、瓜果的保护气
D．空气中的二氧化碳主要来源于植物的光合作用
【答案】D
【详解】A、工业上，用分离液态空气法获得氧气是利用液氮和液氧的沸点不同将它们分离，属于物理变化，A正确；
B、空气中氧气的体积分数约为21%，B正确；
C、氮气很难与其他物质发生反应，可用于粮食、瓜果的保护气，C正确；
D、二氧化碳是植物的光合作用的原料，空气中的二氧化碳主要来源于燃料的燃烧等，D错误。
故选D。
2． （湖南邵阳市武冈三中2024-2025下学期竞赛）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
【解析】
一定时间内直接或间接排放的二氧化碳，与通过植树造林等形式吸收的二氧化碳达到平衡，实现二氧化碳相对“净零排放”，即为碳中和,故 错误
途径①是大气中的二氧化碳和水蒸气转化为有机物和氧气,表示植物的光合作用，故 正确
途径②是二氧化碳被海水吸收,二氧化碳和水反应生成碳酸,途径②中部分 最终转变为碳酸盐,故 正确
化石燃料燃烧生成大量的二氧化碳,使 排放量增加,故 正确
技巧10 碳中和
1.碳中和
碳中和指通过植树造林、节能减排或碳捕集技术，抵消人类活动产生的二氧化碳排放量，使大气中温室气体净增量为零。其化学本质是碳元素的循环与平衡，涉及CO 的吸收（如氨水生成碳酸氢铵）和转化（如钙基吸收剂热解回收）等反应。
2. 知识关联
以二氧化碳性质为核心，衔接碳循环、温室效应等教材内容
结合"灰氢—蓝氢—绿氢"能源发展路径，分析低碳技术中的化学原理
3.低碳行动
（1）减少CO2的排放：减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。
（2）增大CO2的吸收：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CO2等。
1．（2024·山东烟台·中考真题）我国力争2060年前实现“碳中和”，彰显大国责任与担当。“碳中和”的“碳”是指
A．二氧化碳 B．碳元素 C．碳原子 D．所有含碳物质
【答案】A
【详解】“碳中和”是指某个地区在一定时间内，人类活动直接和间接排放的碳总量，与通过植树造林、工业固碳等方式吸收的碳总量相互抵消，实现碳“净零排放”，这里的“碳”指的是二氧化碳；
故选A。
2. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）碳及其化合物的综合利用使世界变得更加绚丽多彩。“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。
（1）从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是目前人工制得的最薄材料，单层石墨片属于_______(选填“单质”或“化合物”)。
（2）CO2的过度排放会造成_______的加剧。结合生活实际，列举可为实现“碳中和”做出直接贡献的一种措施：_______。
（3）工业生产中产生的CO2经吸收剂处理可实现CO2的捕集。
①NaOH吸收。NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3的化学方程式为_______。
②CaO吸收。CaC2O4在高温下分解制得疏松多孔的CaO，同时产生CO、CO2。该反应所得CO、CO2的分子个数之比为_______。
（4）CO2与H2在一定条件下转化为CH4(反应过程如图所示，虚线处部分中间产物略去)，可实现CO2的再利用。
①该反应中，除CH4外另一种生成物为_______(填化学式)，MgO的作用是_______。
②天然气(主要成分为CH4)已成为居民的生活用气，是因为CH4在空气中燃烧时______(选填“吸收”或“放出”)热量。
【答案】（1）单质 （2） ①. 温室效应 ②. 植树造林(节约用电、使用清洁能源等)
（3） ①. CO2+NaOH=NaHCO3 ②. 1：1
（4） ①. H2O ②. 作催化剂 ③. 放出
【解析】
（1）石墨片中只含碳元素，属于单质。
（2）空气中二氧化碳含量过高，会引起温室效应；
若想实现“碳中和”，则可减少二氧化碳的排放或增加二氧化碳的吸收，如减少化石燃料的使用、绿色出行、植树造林等。
（3）①氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，反应的化学方程式为：。
②CaC2O4在高温下分解制得疏松多孔的CaO、CO和CO2，反应的化学方程式为：，则由方程式可知，生成的一氧化碳和二氧化碳的分子个数比为1：1。
（4）①由图可知，该反应的生成物为CH4和H2O；
在该反应中，氧化镁反应前后质量和化学性质不变，则为催化剂。
②甲烷燃烧放出热量，则可作燃料。
3. （2024江苏仪征金钥匙科技竞赛CESL初赛）为应对气候变化，我国力争到2060年前，实现“碳中和”。
（1）二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的重要战略方向。科学家使CO2和水在一定条件下发生反应，生成甲酸(CH2O2)和氧气，该反应的化学方程式为_______。
（2）利用氢氧化钠溶液喷淋捕捉二氧化碳，反应过程如图所示。
①使用“喷淋”NaOH溶液方法的目的是_______。
②整个过程中可循环利用的物质有_______。
【答案】（1）
（2） ①. 增大接触面积，使反应更加充分 ②. NaOH、CaO
【解析】
（1）反应物为水和二氧化碳，生成物为甲酸和氧气，化学方程式为
（2）喷淋氢氧化钠溶液可以增大氢氧化钠溶液与二氧化碳的接触面积，反应更充分；根据图示，NaOH和CaO在重复利用。
4. （湖南邵阳市大祥区2024-2025上学期竞赛）阅读下面科普短文，回答下列问题：
碳元素是人类接触和利用最早的元素之一。由碳元素组成的单质可分为无定形碳、过渡态碳和晶形碳三大类，如图1.
石墨是制铅笔芯的原料之一，在16世纪被发现后，曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪，化学家将石墨与共熔后产生，才确定了它是含碳的物质。目前，我国已形成碳纤维生产、碳纤维复合材料成型、应用等产业链，碳纤维复合材料应用领域分布如图2.
碳气凝胶具有优良的吸附性能，在环境净化中发挥着重要作用。我国科研人员在不同温度下制备了三种碳气凝胶样品，比较其对的选择性吸附性能。他们在不同压强下测定了上述样品对混合气体中吸附的选择性值，实验结果如图3.图中选择性值越高，表明碳气凝胶对的选择性吸附性能越好。
“碳封存”与“碳转化”是实现碳中和目标不可或缺的重要技术选择。其中“碳转化”是利用新型电解装置，在一定条件下，将二氧化碳和水转化为甲酸(HCOOH)和氧气。
（1）金刚石属于_____(填序号)。
A. 无定形碳 B. 过渡态碳 C. 晶形碳
（2）石墨与共熔，能发生反应：。X化学式_____
（3）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是_____。
（4）“碳转化”中涉及的化学方程式为_____。碳中和，人人参与，低碳生活从我做起，你的低碳行为是_____(写出1点即可)。
（5）对比图3中三条曲线，得到的实验结论是_____。
【答案】（1）C （2）
（3）工业应用 （4） ①. ②. 骑自行车上学(合理即可)
（5）温度越低，压强越大，碳气凝胶对的选择吸附性能越好。
【解析】
（1）由图1可知，金刚石属于晶形碳，故选C；
（2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类数目不变，反应物中：5个碳原子、4个钾原子、4个氮原子、12个氧原子，生成物中：2个X分子、4个氮原子、5个碳原子、10个氧原子，故X分子中含有2个钾原子、1个氧原子，X的化学式为K2O；
（3）由图2可知，我国碳纤维复合材料应用占比最高的领域是工业应用；
（4）碳转化是在一定条件下将二氧化碳和水转化为甲酸(HCOOH)和氧气，该反应的化学方程式为：；
低碳生活从我做起，我的低碳行为是骑自行车上学(合理即可)；
（5）对比图3中三条曲线，温度越低，压强越大选择性值，气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，得到的实验结论是温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好，故填：温度越低，压强越大，碳气凝胶对CO2的选择性吸附性能越好。
一、选择题
1．（24-25八年级下·山东烟台·期末）下列有关金刚石、石墨、的说法中，正确的是
A．构成它们的原子大小不同 B．金刚石是硬度最大的物质
C．金刚石、石墨、由不同种原子构成 D．具有独特性质是因为它有独特的结构
【答案】D
【详解】A、金刚石、石墨由碳原子构成，由分子构成，分子由碳原子构成，则构成它们的原子大小相同，说法错误，不符合题意；
B、金刚石是自然界中存在的硬度最大的物质，但并非是所有物质中硬度最大的，说法错误，不符合题意；
C、金刚石、石墨由碳原子构成，由分子构成，分子由碳原子构成，说法错误，不符合题意；
D、物质的结构决定其性质，具有独特性质是因为它有独特的结构，说法正确，符合题意。
故选：D。
2．（2025·甘肃陇南·三模）如图是我国科学家成功合成的C10和C14两种碳分子材料，二者在物理性质上表现出不同的特性。下列说法中不正确的是
A．C10和C14都属于新型有机物
B．构成C10和C14的分子不同
C．二者物理性质存在差异是由于原子排列方式不同
D．C10和C14在氧气中充分燃烧都生成二氧化碳
【答案】A
【详解】A、C10、C14均是由碳元素组成的纯净物，属于单质，说法错误，符合题意；
B、C10是由C10分子构成的，C14是由C14分子构成的，二者构成的分子不同，说法正确，不符合题意；
C、二者物理性质存在差异是由于碳原子排列方式不同，说法正确，不符合题意；
D、C10、C14均是由碳元素组成的碳单质，碳单质具有可燃性，在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳，说法正确，不符合题意。
故选：A。
3．（24-25九年级下·山东烟台·期末）金刚石、石墨

展开更多......

收起↑