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第六单元 碳的碳的氧化物（培优讲义）
◇考点 1 碳单质的性质及用途
1.碳单质的物理性质
结构 构成
微粒 性质 用途 物理性质不同的原因
金刚石
无色透明的的固体。天然存在的最 的物质。
特殊条件下制备的金刚石薄膜 、 大； 好。 制装饰品(钻石)；制钻头、 、 ；
金刚石薄膜用作 ；用于 。 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因：

石墨
的有金属光泽的固体；很 ，有 ；熔点高，有良好的 。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂
C60
有特殊的物理性质 用于 、 、材料科学等领域
2.无定形碳
（1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是 ，结构与 类似。
木炭、活性炭有 的结构，因此有 ，活性炭的 比木炭强。
（2）活性炭的应用：可用于 中除去毒气、制糖业中 以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。

防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂
（3）活性炭、木炭的吸附性是 而不是 。
易｜错｜提｜醒
1. 是自然界中 的物质， 是最软的矿物之一，金刚石、石墨等它们都属于碳单质，化学式相同。但它们的 性质不同，是因为构成它们的碳原子 不同。 2.C60不是碳原子构成的，是由 构成的物质，1个C60分子由60个碳原子构成。
3.活性炭、木炭疏松多孔，具有强烈的 ，可以吸附有异味和颜色的物质，这个过程是 变化。
2.碳单质的化学性质
化学性质 用途
在常温下，碳的 。 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。
碳单质的 氧气充足时，完全燃烧：
氧气不充足时，不完全燃烧： 可用作
碳单质的 木炭还原氧化铜：
工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：
高温下，木炭还原二氧化碳反应： 可用于
◇考点 2 一氧化碳、二氧化碳的性质及用途
1.一氧化碳的物理和化学性质
物理性质 色、 臭的气体， 溶于水，密度比空气略
化学性质 ①可燃性
一氧化碳能燃烧，燃烧时放出大量的热，火焰呈 。发生如下反应： 可用作
②还原性
与氧化铜的反应：
与氧化铁的反应： （实验现象：观察到红棕色粉末逐渐变成 。） 可用于
③毒性
一氧化碳通过呼吸系统进入血液与 结合，使血红蛋白不能与 结合，使生物体内 而中毒甚至死亡。
易｜错｜提｜醒
CO的三种化学性质：可燃性，还原性，毒性。可燃性气体点燃前一定要检验 ，决定其用作 。还原性决定其用于 ，性质决定用途，一定要一一对应，不要弄混了。
2.二氧化碳的物理和化学性质
（1）二氧化碳的物理性质
无色、无味的气体， 水，在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体，称为 （用途制冷剂、 、食物储运、制造舞台烟雾效果）。
（2）二氧化碳的化学性质
化学性质 a.一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧
b.密度比空气大(物理性质) 与水反应 与碱反应


与澄清石灰水 与氢氧化钠溶液
实验装置



现象 的蜡烛先熄灭， 的蜡烛后熄灭 滴入石蕊溶液后，观察到试管A、B中 ,通入二氧化碳后观察试管B中 ,加热后观察到有 澄清石灰水 无明显现象
化学方程式 — ①
② （用于检验CO2） （吸收或除去CO2）
（3）二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作 ，用于食品冷藏、制造舞台雾景、 。 干冰 （ 变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气大
③ （ ），可以增大农作物的产量 CO2是 ，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2 ；且
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
易｜错｜提｜醒
二氧化碳和一氧化碳性质的比较 CO2和CO的组成元素相同，但分子构成不同(1个CO2分子比1个CO分子多1个氧原子),它们的性质有很大不同。
二氧化碳
一氧化碳
物理性质
色、味、态
无色、无臭的气体
无色、无臭的气体
密度
比空气的大
比空气略小
溶解性
能溶于水
难溶于水
化学性质
可燃性
一般情况下，不燃烧，也不支持燃烧
2CO+O22CO2
还原性
无
CO+CuOCu+CO2
与水反应
CO2 + H2O===H2CO3
不反应
与澄清石灰水反应
CO2 + Ca(OH)2===CaCO3↓ + H2O
不反应
毒性
无毒
有毒
相互转化
；
◇考点 3 二氧化碳的制取
1.二氧化碳的工业制法
工业制取二氧化碳的方法是高温煅烧石灰石生成氧化钙(俗称 )和二氧化碳,化学方程式为 。
2.二氧化碳的实验室制取
（1）药品： 与
（2）化学方程式：
（3）装置：
（4）气体收集方法： （集气瓶口 ）
实验室制取二氧化碳的两种装置
易｜错｜提｜醒
检验二氧化碳气体用 ，不能用 ，因为氮气等也可以让燃着的木条熄灭。
◇考点 4 二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳对人体健康的影响
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体健康的影响
3 使人呼吸急促
10 使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡
2．自然界中的碳循环
产生二氧化碳： 、 等。
消耗二氧化碳：植物的 吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。
3．温室效应
（1）成因： 、 、 及 物质引起全球气温上升的现象。
（2）危害：
① 将可能导致两极的冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市；
②使 ，造成农业减产；
③ 、洪水等灾害性和极端气候事件发生的频率和强度增加；
④ ，改变生物多样性等。
（3）防治措施
a.改善燃料结构，如煤脱硫等
b.使用清洁燃料，开发新能源
c.尽量使燃料完全燃烧
d.植树造林
4．低碳行动与可持续发展
减少使用 ，更多地利用 、 等清洁能源；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；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、利用与封存二氧化碳；等等。我国明确提出了减排目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现 。
易｜错｜提｜醒
二氧化碳会引起 效应，但不是空气污染物，二氧化碳是空气的成分，是光合作用的原料。空气污染物包括：有害物气体 、 、 、臭氧等和可吸入颗粒物；
1．下图为三种碳单质的结构示意图，请回答以下问题。
（1）金刚石是无色透明的固体，其硬度 （填“大”或“小”）可当作钻头。
（2）石墨是灰黑色有金属光泽的固体，天然最软的矿物之一，还具有 性，因此可作为电极、电刷。
（3）金刚石和石墨物理性质差异的原因 。
（4）C60这种物质由 （填“分子”或“原子”）构成。
2．结合下列图片，回答问题。
（1）属于金刚石用途的是 （填字母）。
（2）利用了石墨导电性的是 （填字母）；石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的 （填性质）。
（3）冰箱除味剂中含有活性炭，该物质具有 的结构。
3．学习了二氧化碳的性质后，同学们设计实验验证二氧化碳能否与水反应。
（1）实验一：如图所示，向盛满二氧化碳的软塑料瓶中加入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。观察到的现象是 。判断该反应能否验证CO2能与水反应，并说明理由： 。
[讨论]CO2溶于水无明显现象，不能用观察的方法判断是否发生反应，于是设计了下列实验。用如图所示实验探究CO2的性质。
（2）证明二氧化碳能与水反应，依据的实验现象为 。
（3）c处发生反应的化学方程式为 。
（4）d处观察到燃烧的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是 。
4．（2025·四川眉山卷）实验室利用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳是初中化学学习的重要内容，据图回答下列问题：
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室制取二氧化碳时发生反应的化学方程式为 ，该反应属于 (填基本反应类型)。
（3）为制取并收集纯净干燥的二氧化碳所选装置的正确连接顺序为 →F(从A-E中选择字母序号填空)，验满时应将燃着的木条放在 (填“m”或“n”)导管口。
◇实验 1 碳单质及一氧化碳的还原性实验
实验要点与反思
1.木炭还原氧化铜
实验仪器 试管、酒精灯、金属网罩、铁架台（带铁夹）、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂 木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理
实验装置
实验步骤 a.连接仪器，检查 ；
b.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；
c.将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；
d.打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟；
e.先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管 后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象 大试管中的固体由 色变为 色；小试管中的澄清石灰水 。
实验结论 木炭能够还原氧化铜生成 单质和 ；该实验说明木炭具有 性。
实验注意 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
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： 。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析 固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为 。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是 。
2.CO还原性氧化铁
实验仪器 硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂 一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理 。
实验装置
实验步骤 a.组装仪器，并检查装置的气密性。；
b.装入药品，固定装置；
c.点燃酒精灯，向玻璃管中通入一氧化碳；
d.点燃酒精喷灯；
e.反应完成后，熄灭酒精喷灯；
f.硬质玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳；
g.熄灭酒精灯。
实验现象 与原理 玻璃管内：红棕色粉末 。反应的化学方程式：

试管内：澄清石灰水 。反应的化学方程式：

酒精灯处：气体 。反应的化学方程式：

实验注意 1.装置尾部酒精灯的作用是： 。
2.实验开始时，要先 ，一段时间后再 ，目的是 。
3.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却，才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是 。
4.在CO还原Fe2O3的反应中，CO具有 性，作 剂。
5.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，同时防止 。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替，但需在火焰外加金属网罩，使 ，提高 。
计算思维辨析 固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为 。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是 。
◇实验 2 二氧化碳的实验室制取与性质
实验要点与反思
二氧化碳的实验室制取
制取方法 实验室制法 工业制法
制取试剂 大理石(或石灰石)与稀盐酸
反应原理
依据：发生装置，反应物状态及反应条件；收集装置，气体的溶解性及密度
装置
型
（反应物状态为固体和液体,反应条件为常温）
向上排空气法
（二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大）
实验步骤 （1）“组”：组装仪器。
（2）“查”：检查装置的气密性。
（3）“装”：将药品装入反应容器(先装固体，再加液体)。
（4）“集”：用向上排空气法收集。
（5）“验”：验满(将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则气体已收集满)。
（6）“放”：集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入 中，若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到 ,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过 除去HCl气体,再通过 除去水蒸气。
实验反思 （8）不能用浓盐酸代替稀盐酸，原因是浓盐酸易 ,生成的二氧化碳中会混有氯化氢气体，使制得的气体不纯。
(9) (填“能”或“不能”)用稀硫酸代替稀盐酸，原因是 。
(10)不宜用碳酸钠(或碳酸钾)代替石灰石(或大理石),原因是 ，不利于反应的控制和气体的收集。
作图 (11)若要用图3装置收集二氧化碳，请将装置中的导管补充完整。
实验意外现象分析 小红同学将制得的二氧化碳气体通入澄清石灰水中，未观察到明显现象，原因可能是 (写一条)。
数字化实验 为了研究图4气体制取发生装置的工作原理，兴趣小组同学通过压强传感器测得制取二氧化碳过程中，装置内的压强变化曲线如图5所示。
①ab段可观察到的现象是试管内液面逐渐 (填“上升”或“下降”)。
②bc段装置内压强保持不变的原因是 。
③写出c点对应的操作可能是 。
低碳理念 (14)①调查碳吸收：自然界中吸收二氧化碳的主要途径是 。
②模拟碳捕捉：某同学设计图6实验模拟“碳捕捉”,将U形管开口端放入烧杯中，观察到 ,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为
③助力碳中和：作为一名中学生，从自身出发助力碳中和的行动有 (写一条)。
(15)①碳捕集：采用物理方法“冷甲醇洗法”。通过加压降温用甲醇捕集废气中的CO2。若将CO2从甲醇溶液中分离出来，需进行的操作是 。
②碳利用与封存：将超临界CO2注入地下孔隙，将原本难以开采的游离石油“挤出”,驱油的同时将CO2封存，石油属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源。
资料：超临界CO2是指在特定的温度和压强下，CO2处于液态和气态之间的状态。下列对超临界CO2的理解正确的是 (多选，填序号)。
a.与CO2的组成不同 b.不能燃烧，不支持燃烧 c.与干冰相比，分子间隔不同
二氧化碳的性质
①二氧化碳倾倒实验
实验现象 （1）将二氧化碳气体沿烧杯内壁缓慢倒入，观察到的现象是 。
实验结论 （2）该实验说明二氧化碳具有的物理性质是 ,化学性质是 。
实验反思 （3）根据结论可以得出二氧化碳的一个用途是 。
实验意外现象分析 ①小明在实验中倾倒二氧化碳后发现蜡烛都没有熄灭，可能的原因是 。
②小红同学在实验中观察到蜡烛熄灭顺序与理论不符，可能的原因是 。
②二氧化碳的溶解性实验
实验操作 （1）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约容积的水，立即旋紧瓶盖，还需进行的操作是 ,该过程的目的是 。
实验现象 （2）该实验可观察到的现象是 ,产生该现象的原因是 。
③二氧化碳与水反应实验
实验现象 （1）图2实验，观察到的现象是溶液由紫色变为红色,产生该现象的原因是 。
（2）图3实验，观察到的现象是 ,反应的化学方程式为
实验结论 （3）图1、2、3实验的结论是 。
实验意外现象分析 （4）小明将石灰石和稀盐酸反应制取的二氧化碳通入盛有紫色石蕊溶液的试管中，再将试管加热，发现红色没有消失，其原因是 。
（5）同学们在验证二氧化碳与水能否发生反应的实验中，设计了如图4所示装置。实验过程中，试管①和试管②中产生的现象为： 。其中试管①中干燥的的石蕊试纸的作用是 。
④二氧化碳与碱反应的实验
实验原理 （1）图1中发生反应的化学方程式为 ；图2试管b中发生反应的化学方程式为 。
实验现象 （2）图1中可观察到的现象是 。
（3）图2实验结束后，试管a中液面上升高度 (填“高于”或“低于”)试管b中液面上升高度，证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应。
实验改进与创新
①操作示意图（a、d为浸有紫色石蕊试液的湿润棉花，b、c为含有紫色石蕊的干燥棉花，垂直固定装璃管的装置末画出）；
②现象：d处棉花比a处棉花 ，b、c处棉花 ；
③结论：根据棉花变红的顺序，可得出二氧化碳的密度比空气 ，温润的棉花 ，干燥的棉花 ，可得出二氧化碳能与水反应
◇突破 1 碳单质的物理性质及用途
典例1（2025·福建卷）下列用于制作简易净水装置的材料中，能吸附色素、去除异味的是
A．塑料瓶 B．小卵石 C．石英砂 D．活性炭
典例2新材料“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具备高弹性和疏松多孔的结构，其密度约为氢气密度的两倍。关于“碳海绵”的说法中不正确的是
A．“碳海绵”充分燃烧生成CO2 B．“碳海绵”具有吸附性，属于物理性质
C．“碳海绵”具有一定的吸附性 D．“碳海绵”是单质
变式1（2024·黑龙江牡丹江卷）“碳家族”中相关物质的性质与用途对应关系正确的是（ ）
A．石墨作电车的电刷——质软 B．金刚石切割玻璃——硬度大
C．干冰作制冷剂——升华放热 D．一氧化碳冶炼金属——可燃性
变式2（2025·湖南长沙卷）认真阅读下列科普短文。
“人才济济”的碳家族
墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。
墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。
石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。
依据短文内容，回答下列问题：
（1）推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。
（2）写出石墨烯的一条物理性质 。
（3）钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。
◇突破 2 碳单质的化学性质
典例3如图是墨经记载“立窑烧烟法”的示意图，炉膛口较小，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的黑烟主要为炭黑可用于制墨。请回答下列问题：
（1）墨中的主要元素是 （写元素名称）；水墨画能长时间保存，是因为 。
（2）炭黑产量与炉堂口的大小 填“有关”或“无关”。
（3）请你写出炉膛中发生化学变化的化学方程式： 。
（4）石墨与炭黑都是由同种元素组成，但它们的物理性质差别很大，原因是 。
变式3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
◇突破 3 一氧化碳、二氧化碳的性质及用途
典例4（2025·云南省）下列有关碳和碳的氧化物说法不正确的是
A．CO和CO2均可通过C和O2反应得到
B．CO可作燃料，CO2可作气体肥料
C．CO有毒，煤炉上放一壶水能防止煤气中毒
D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热
典例5下列有关验证二氧化碳性质的实验中，不能证明二氧化碳化学性质的是
A．B． C． D．
易｜错｜提｜醒
CO和CO2的鉴别与除杂 鉴别方法
现象
通入澄清石灰水中
能使的是CO2
通入紫色石蕊溶液中
能使的是CO2
通过灼热的氧化铜
能使的是CO
点燃
能燃烧的是CO
物质（括号内为杂质）
除杂方法
CO2（CO）
通过足量灼热的
CO（CO2）
先通入足量溶液，再通过浓硫酸
通过足量灼热的
变式4（2025·湖南长沙卷）物质的性质很大程度上决定了物质的用途。下列有关二氧化碳的性质说法正确的是
A．有刺激性气味 B．难溶于水
C．能使澄清石灰水变浑浊 D．具有可燃性
变式5（2024·四川泸州卷）向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置（如图），把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是（ ）
A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压
B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应
C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸
D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红
◇突破 4 二氧化碳的实验室制取
典例6（2025·湖南卷）实验室制取气体的常用装置如下图所示，请回答下列问题。
（1）制取和可选用相同的发生和收集装置，该套装置为 (填字母)。
（2）写出实验室用装置B制取的化学方程式 。
（3）若用虚线框内装置干燥气体，请将该装置图补画完整 。
解｜题｜技｜巧
1.气体装置：读题时一定看清问的是装置（这时要选2部分，即装置和装置），还是发生装置或收集装置。发生装置的选取依据和；收集装置的选取依据和在水中的。 2.药品的选择：①实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应是因为（稀硫酸和大理石反应生成的，会附着在大理石表面，阻碍反应的继续发生）。②也不用浓盐酸是因为（浓盐酸，使制得的二氧化碳中混有气体而不纯）。
3.二氧化碳中有水蒸气和HCl杂质。检验气体：
（1）先通过粉末，硫酸铜色则说明有水蒸气；
（2）再通过溶液，若有不溶于硝酸的生成，说明有HCl。
4.二氧化碳中有水蒸气和HCl杂质净化气体：
（1）先通过溶液，除去HCl；
（2）再通过溶液，除去水蒸气。
变式6（2025·山西卷）如图分别是实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置。完成该实验的操作中，正确的一项是
A．均需用酒精灯加热 B．均可用镊子装入固体
C．均需检查装置的气密性 D．均可用带火星木条检验气体
变式7（2025·四川遂宁卷）我国在联合国大会上承诺：努力争取2060年前实现“碳中和”——CO2排放量和转化量相等，为人类社会可持续发展贡献中国力量。
I.了解二氧化碳排放
CO2排放量增加可能会导致大气温室效应加剧，引发全球气候变化。
II.制备CO2
根据下列实验装置图，回答问题：
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用C装置收集CO2时，气体应从 端通入（填“a”或“b”），写出实验室制取CO2的化学方程式 。
（3）若用装置B作为CO2制取的发生装置，除了废物利用的优点外，请再写出一个优点 。
III.低碳行动方案
（4）全面推进美丽中国建设，倡导“低碳”生活，应从生活中的点滴做起。下列做法符合“低碳”理念的是______（填字母）。
A．双面使用纸张 B．多乘公交车出行 C．多用一次性餐具
◇突破 5 二氧化碳对生活和环境的影响
典例7（2025·福建卷）海洋蕴含宝贵的化学资源。含碳物质在海洋中的部分转化如下图所示。
（1）水生植物在光照条件下吸收CO2转化为淀粉等糖类物质，属于植物的 (填“光合作用”或“呼吸作用”)。
（2）科学家通过技术创新，将CO2从“环境负担”转变为CH4等工业原料：，其中X的化学式为 。
（3）水生植物经厌氧发酵可产生乙醇等生物燃料，该燃料与化石燃料相比，其优点有 (写一个)。
（4）将CO2注入海底封存有利有弊，请从环境保护的角度谈谈你对利(或弊)的认识： (写一个)。
变式8（2025·安徽卷）2025年安徽省政府工作报告提出“协同推进降碳减污扩绿增长”。下列做法不符合该目标的是
A．建设可再生资源回收体系
B．全面实施绿美江淮行动
C．推广应用建筑光伏一体化
D．增大化石能源消费比例
变式9下图是自然界中的碳氧循环示意图，根据下图和所学知识回答相关问题：
（1）图中消耗的有 （填图中序号，下同），属于缓慢氧化的是 。下列关于碳氧循环说法正确的是 。（填序号）
A．碳氧循环过程中元素守恒，元素化合价不变
B．碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
C．碳氧循环有利于维持大气中氧气和含量的相对稳定
（2）氧气和臭氧的化学性质 （填“相同”或“不同”），原因是 。
（3）减少排放，减缓全球气候变暖是当今世界要解决的重大环境问题。请你从产生和消耗两个角度解释的含量冬季要比夏季高的原因 、 。
（4）不仅能与水反应生成碳酸，还能与水进行光合作用生成葡萄糖（化学式为），请你解释同样是与水反应，产物完全不同的原因是 。
◇重点 1 碳单质及一氧化碳的还原性实验
典例1某小组利用如图装置进行木炭与氧化铜的实验，酒精灯加金属网罩是为了提高火焰温度。下列说法错误的是
A．该反应说明木炭具有还原性
B．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体
C．该反应中，化合价降低的是铜元素和碳元素
D．装置中发生反应：
解｜题｜思｜维
铁的冶炼模拟实验实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出空气，防止加热时爆炸。实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止生成高温的铁又被氧化。
变式1李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。
【查阅资料】CO气体有毒，不能使澄清石灰水变浑浊，但能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。
【实验验证】
（1）点燃A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，反应的化学方程式为： 。
（2）刚开始预热时，B中立即有气泡产生，但澄清石灰水不变浑浊，原因 。
（3）C装置中出现 的现象，说明有CO气体生成，证明该同学的判断是正确的。
【实验反思】
（4）李洋同学对CO产生的原因进行了分析。
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接反应放出产生CO。
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO，请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示其反应原理： 。
（5）有同学实验结束后立即将试管中的粉末倒出，发现红色粉末逐渐变为黑色，出现这样的原因可能是 。
◇难点 1 二氧化碳的捕集、利用与封存
典例2（2025·四川广安卷）阅读下列科普短文，根据文中内容回答问题。
人类每年排放的370亿吨CO2搅乱了全球气候。为此，科学家正在寻找各种方法把多余的CO2从空气中清除。而大自然为我们提供了天然的帮手——海洋，如果适当调节海洋的化学环境，是否能让它吸收更多的CO2并将其封存在海洋中呢？
科学家们研究了多种“海洋二氧化碳去除”技术，如“海洋碱度增强”“直接海洋去除”。“海洋碱度增强”是向海洋中撒入碾碎的碱性物质提高海水的碱度(中和酸的能力)，使其将更多溶解的CO2转化为碳酸氢根离子和碳酸根离子，从而进一步从空气中吸收CO2，让它能在水体中保留数千年之久。“直接海洋去除”是通过水泵将海水引入陆上设施中，从中提取CO2并储存。处理过的水再被泵回海洋，使其能够继续吸收空气中的CO2.
目前，“海洋二氧化碳去除”技术的实施尚面临诸多挑战。我们既要研究如何清除已经排放的CO2，也要从源头上减少排放。
(选自《环球科学》总301期有删改)
（1）进入海洋中的CO2会与H2O发生化学反应，请写出该反应的化学方程式 。
（2）海洋中含有丰富的钠离子、镁离子、氯离子，请写出碳酸根离子在海洋中可能形成的化合物的化学式 (任写1种)。
（3）CO2在海洋中的溶解性除受温度、压强影响外，还受到 的影响。
（4）CO2与生产生活息息相关，下列关于CO2的用途错误的是___________(填字母)。
A．冶炼金属 B．灭火 C．光合作用的原料
变式2（2025·新疆卷）我国大规模利用的转化技术已达到国际领先水平。图1是我国科研人员研究的转化为化学产品的技术路线。
（1）“碳捕获”是指从空气中吸收。生石灰可用于“捕获”，其反应原理为：，的化学式为 。
（2）借助零碳能源电解水制取氢气。写出电解水的化学方程式 ，该反应的基本类型为 反应。
（3）汽油常用作汽车的燃料。在汽油机工作的吸气冲程中，需要将汽油雾化，从燃烧的角度分析其目的是 。
（4）图2是在催化剂作用下，制甲醇的微观过程示意图。过程Ⅱ“”分成的两种粒子名称是 写出图2中反应的化学方程式 。
（5）从环境或能源的角度，上述技术路线能解决的现实问题是 。
变式3（2025·山西卷）“基于碳中和理念设计低碳行动方案”是跨学科实践活动的一个重要内容。在老师的统一安排下，同学们围绕以下四项任务进行方案设计，并对有关问题进行思考和探究。
任务一：理解碳中和内涵
【查阅资料】简言之，碳中和是指通过节能减排、植树造林等措施，抵消人类活动产生的，达到相对“零排放”。
【构建模型】固碳是实现碳中和的重要途径之一，小组同学构建的固碳模型如下：
【小组讨论】
（1）生态固碳主要依靠植物的 实现。
（2）捕集工业排放的制成干冰，它可用于 。
任务二：探究二氧化碳捕集
【提出问题】氢氧化钠溶液能吸收吗？
【进行实验】
（3）小组同学设计如下方案并完成实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
①向盛有气体的塑料瓶中，加入适量氢氧化钠溶液，立即旋紧瓶盖，振荡 氢氧化钠溶液能捕集
②取少量步骤①所得溶液于试管中，滴加几滴 ，振荡 产生白色沉淀
【反思评价】
（4）步骤①中发生反应的化学方程式为 。
（5）步骤②实验目的是 。
任务三：设计低碳行动方案
【调研访谈】同学们将收集到的低碳措施整理成表。
【创意设计】
（6）在老师指导下，同学们优化方案如下：
低碳途径 个人行为 国家工程 国际合作
减少排放 加快能源转型 推动技术转移与共享
增加吸收 种花、种树等 积极实施碳汇 多国共同参与森林保护
任务四：加强低碳环保认识
【观察分析】
（7）综合上面两个图示信息，可总结出的规律是 。
成果分享：通过跨学科实践活动，同学们深刻认识到，碳中和目标的实现任重道远。在兼顾经济增长和环境保护等方面，要立足能源转型，促进二氧化碳吸收，为实现双碳目标而努力。
跨学科实践活动 基于碳中和理念设计低碳行动方案
1．我国承诺：2030 年“碳达峰”，2060年“碳中和”，体现大国担当。丁仲礼院士认为“碳中和”是让人为排放的CO2，被人为努力和自然过程所吸收。
I.碳排放：
（1）查阅图 1，动植物呼吸 (选填“能”或“不能”)释放CO2。
Ⅱ.碳中和：
（2）自然吸收：查阅图 1，CO2的自然吸收途径有 (填图中序号)。
（3）人为努力：工业上一种利用NaOH溶液实现“碳捕集”技术的流程如图2所示。
①操作1用到玻璃棒的作用是： 。
②大气中二氧化碳含量过高时可能会形成 效应。
③反应、分离室中发生的复分解反应的化学方程式为 。
④高温反应室中发生的化学反应方程式为 ，该反应的基本反应类型是 反应。
⑤流程中可循环利用的物质有CaO、 。
2．“碳中和”，我们一直在行动。
I.碳封存
（1）近年来，我国在海上二氧化碳封存技术领域取得突破，该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器，再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥，使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。
①二氧化碳气体易被压缩是因为其分子之间的间隔相对 (填“较大”或“较小”)，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
②超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳；粘度小，流动快，接近气态二氧化碳。为了防止对输送管道内部造成腐蚀，输送超临界二氧化碳的管道材料采用不锈钢或低铬钢等。下列有关说法错误的有 。
A．超临界二氧化碳极易燃烧
B．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比气态二氧化碳小
C．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变
（2）氢氧化钙吸收CO2可以“固碳”。某科研小组将氢氧化钙粉末与少量蒸馏水均匀混合，压制成固碳样品块；测定不同CO2浓度下样品质量增加率随时间的变化情况，结果如图1。
①氢氧化钙“固碳”的反应原理为 (用化学方程式表示)。
②据图可知CO2浓度越高，固碳速率越 。
II.碳转化
中国科学家已实现由CO2到淀粉的全人工合成，主要过程为：CO2→甲醇→甲醛→……→葡萄糖→……→淀粉。其中“甲醇→甲醛”阶段的物质转化如图2所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。
（3）推测分子中氧原子的数目：甲醇 (填“＞”“＜”或“=”)甲醛。
（4）为使甲醇持续转化为甲醛，反应b需补充H2O2。理论上每完成一个甲醇分子到甲醛分子的转化，至少需要补充 个H2O2分子。
1．有关碳单质的说法正确的是（ ）
A．石墨是最软的物质 B．活性炭可以吸附异味
C．金刚石不具有可燃性 D．足球烯是由碳原子直接构成
2．（2024·江苏连云港卷）下列有关碳及其化合物的性质与用途具有对应关系的是（ ）
A．石墨很软有滑腻感，可制造石墨电极
B．CO2能与NaOH反应，可用于人工降雨
C．具有还原性，可用于炼铁
D．NaHCO3呈白色，可用于治疗胃酸过多症
3．化学观念是化学课程要培养的核心素养之一、下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是（ ）
A．元素观：CO和CO2都是由碳、氧两种元素组成的化合物
B．分类观：CO和CO2都属于氧化物
C．变化观：CO和CO2在一定条件下可以相互转化
D．结构观：CO和CO2都是由碳原子和氧原子构成，化学性质相似
4．性质决定用途。下列有关性质与用途关系的说法，错误的是
A．二氧化碳易溶于水，可用来制碳酸饮料
B．干冰升华时要吸收大量的热，可用作制冷剂
C．是绿色植物光合作用的原料，可用作温室气体肥料
D．能用于灭火，利用了不助燃、不可燃、密度比空气大的性质
5．（2025·江苏苏州卷）自然界能减少大气中含量的途径是
A．火山喷发 B．森林着火 C．光合作用 D．碳酸分解
6．如图是研究二氧化碳性质的创新实验，①③为湿润的紫色石蕊试纸，②为干燥的紫色石蕊试纸。下列说法正确的是
A．装置 A 中滴加的稀盐酸可用稀硫酸代替，使实验现象更明显
B．装置 B 中①③变红，②不变红是因为生成的CO2呈酸性，能使石蕊试纸变红色
C．装置 B 中能说明二氧化碳的密度比空气大的现象是③比①先变红
D．装置 C 中点燃的蜡烛自上而下熄灭，说明 CO2不支持燃烧
7．（2025·江苏连云港卷）实验室用CaCO3、稀盐酸制取CO2，涉及的装置和操作正确的是
A．制取CO2 B．除去CO2中HCl
C．干燥CO2 D．收集CO2
8．石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。
??
回答下列问题：
（1）石墨的用途可以是______。
A．用于制铅笔芯 B．用作电极 C．用于切割大理石
（2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 （填“物理”或“化学”）性质。
（3）木炭可用作燃料。木炭完全燃烧的化学方程式为 。
9．（2025·四川凉山州卷）化学兴趣小组的同学用如图装置制取并探究CO2的性质。
查阅资料：CO2几乎不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
（1）图中a仪器的名称是 。
（2）同学们用大理石与盐酸反应制取二氧化碳，A装置内反应的化学方程式为 。
（3）B装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 。
（4）对比D、E装置中观察到的现象，可以得出的结论是 。
10．请结合材料回答下列问题：
我国科研团队研发了一种纳米“蓄水”膜反应器（如下图所示），内部封装了特定催化剂，该催化剂能够实现在温和条件下（3MPa，240℃）二氧化碳近100%高效稳定的转化。纳米“蓄水”膜反应器的壳层具有高选择性，反应后，能保证生成的水集中到内部而乙醇溢出。
??
二氧化碳不仅能制造乙醇，还能制造淀粉、蛋白质、甲醇、尿素、纯碱、灭火剂等，我国化学工作者正在围绕绿色、低碳、环保、高效的主题，继续推进碳捕捉、碳中和，以实现二氧化碳资源的高价值利用。
（1）图中“??”表示的物质属于 （填“有机化合物”或“无机化合物”）。
（2）壳层的优点是 。
（3）纳米“蓄水”膜反应器内发生反应的化学方程式为 。
（4）该技术的研发有利于缓解 问题（写一条）。
11．（2025·湖北武汉卷）一氧化碳与氧化铜反应除生成二氧化碳外，还生成铜、氧化亚铜中的一种或两种。项目小组取4.00g氧化铜，对一氧化碳还原氧化铜的反应展开系列探究。
Ⅰ．利用下图所示装置制取一氧化碳并还原氧化铜
（1）以下为与实验有关的图标，其中提示实验中会用到加热操作的是_______(填标号)。
A． B． C．
（2）装置甲锥形瓶内反应的化学方程式为 。
（3）实验中部分操作及现象如下：
a．加入稀盐酸，观察到二氧化碳传感器示数不断增大至稳定；
b．点燃酒精灯；加热碳粉；
c．点燃酒精灯，加热氧化铜；
d．观察到氧化铜处黑色粉末全部变红；停止加热，收集尾气。
①从安全环保的角度考虑，以上操作正确的顺序为： (填标号)。
②二氧化碳传感器示数不断增大至稳定，说明装置内已充满二氧化碳。若无二氧化碳传感器，检验装置内已充满二氧化碳的实验方法是 (简述实验操作和现象)。
Ⅱ．探究装置丙硬质玻璃管内剩余固体的性质并测定其组成
查阅资料：氧化亚铜为红色粉末，可与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水。
实验Ⅰ结束后将装置丙硬质玻璃管内的剩余固体全部移至烧杯中，加入足量稀硫酸，充分反应，滤出烧杯中的红色固体，洗涤、干燥、称量，其质量为2.56g。
（4）装置丙硬质玻璃管内剩余固体中铜单质的质量分数为 (结果精确到0.1%)。
12．（2025·江苏苏州卷）某同学在实验室制取并进行研究。
（1）该同学拟用块状石灰石制。
①应选用的另一种试剂是 （填名称）。
②用图-1所示仪器组装一套可以随时添加液体试剂的发生装置，需要用到的仪器有 （填字母）。
（2）如图-2所示，进行验证能与水反应生成酸性物质的实验。
①试管中的物质为 。
②通入后可观察到的现象为 。
（3）下列反应均能生成。
A．木炭燃烧????????????? B．碳酸钠与稀硫酸反应
C．石灰石高温分解???????????? D．CO与氧化铁高温下反应
①其中最适合用于实验室制取的是 （填字母）。
②你选择的反应适合用于实验室制取的主要理由是 （写两条）。
（4）收集时，常用燃着的木条放在集气瓶口验满。木条熄灭，真的集满了吗？如图-3，向三颈烧瓶中持续通，测定瓶内氧气体积分数的变化情况，并用燃着的木条置于瓶口观察其是否熄灭，结果如图-4所示。
①图-3中，通导管的末端应处于 （填“A”或“B”）位置。
②图-4所示点处燃着的木条熄灭，此时三颈烧瓶内的体积分数约为 。
13．“碳中和”，我们一直在行动。
I.碳封存
（1）近年来，我国在海上二氧化碳封存技术领域取得突破，该技术是将油井开采产生的油气混合物注入高碳分离器，再将分离出的二氧化碳通入压缩机加压和干燥，使其变成介于气态和液态之间的超临界状态。
①二氧化碳气体易被压缩是因为其分子之间的间隔相对 (填“较大”或“较小”)，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
②超临界状态二氧化碳密度高，接近液态二氧化碳；粘度小，流动快，接近气态二氧化碳。为了防止对输送管道内部造成腐蚀，输送超临界二氧化碳的管道材料采用不锈钢或低铬钢等。下列有关说法错误的有 。
A．超临界二氧化碳极易燃烧
B．同等条件下，超临界二氧化碳的输送量比气态二氧化碳小
C．超临界二氧化碳存在于特定的条件下，条件改变，状态改变
（2）氢氧化钙吸收CO2可以“固碳”。某科研小组将氢氧化钙粉末与少量蒸馏水均匀混合，压制成固碳样品块；测定不同CO2浓度下样品质量增加率随时间的变化情况，结果如图1。
①氢氧化钙“固碳”的反应原理为 (用化学方程式表示)。
②据图可知CO2浓度越高，固碳速率越 。
II.碳转化
中国科学家已实现由CO2到淀粉的全人工合成，主要过程为：CO2→甲醇→甲醛→……→葡萄糖→……→淀粉。其中“甲醇→甲醛”阶段的物质转化如图2所示。反应a中四种物质的化学计量数均为1。
（3）推测分子中氧原子的数目：甲醇 (填“＞”“＜”或“=”)甲醛。
（4）为使甲醇持续转化为甲醛，反应b需补充H2O2。理论上每完成一个甲醇分子到甲醛分子的转化，至少需要补充 个H2O2分子。
14．（2025·江苏连云港卷）自然界中的碳氧循环是人类生存的基础。
绿色植物的光合作用可吸收CO2放出O2，反应∶6CO2+6XC6H12O6+6O2。
（1）C6H12O6属于___________(填字母)。
A．有机物 B．无机物 C．氧化物
（2）化合物X的化学式为 。
化石能源的燃烧、人和动物的呼吸作用消耗O2，产生CO2。
（3）下列关于化石能源的说法正确的是___________(填字母)。
A．化石能源只能通过燃烧加以利用
B．石油炼制可得到煤气、汽油和石蜡等多种产品
C．与燃煤相比，使用天然气可以减少SO2、氮氧化物等排放
（4）某化学小组同学为比较人体吸入的气体与呼出的气体中CO2、O2含量高低，实验如下：
取4个相同的集气瓶，分别编号A、B、C、D，其中A、B用玻璃片盖好；C和D通过排水集气法收集两瓶呼出的气体，备用。完成下表：
实验内容 现象 结论
向A、C中分别滴加等量的澄清石灰水，振荡，观察现象。 A中无明显现象，C中 。 呼出气体中的CO2含量大于空气中CO2含量。
将燃着的小木条分别伸入B、D中，观察现象。 B中无明显现象，D中燃着的木条熄灭。 呼出气体中O2含量 。
实现碳中和意义重大。燃煤烟气中CO2的捕集可通过如下所示的物质转化实现。
（5）“吸收”中所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为 。
（6）“过滤”得到的K2CO3溶液能循环利用的原因是 。
（7）工业上常用高温煅烧CaCO3制取CO2并获取CaO。理论上获取1.1吨CO2时能生产CaO多少吨？(写出计算过程)
15．（2024江苏连云港）CO2的捕集与资源化利用是实现“双碳”目标的重要手段。利用CaO高温捕集CO2是目前很有前景的技术之一。
（1）制备CaO。
以蛋壳（主要成分为CaCO3，还有少量有机物等杂质）为原料可采用两种方法制备CaO：
方法一：将蛋壳粉碎后，800℃煅烧，得到CaO。
方法二：将蛋壳粉碎后，用醋酸（CH3COOH）将蛋壳中的碳酸钙转化为醋酸钙[Ca(CH3COO)2]后，800℃煅烧，得到CaO。
已知：
a．醋酸钙在空气中800℃煅烧时，反应的化学方程式为Ca(CH3COO)2 + 4 O2 CaO + 4 CO2 + 3 H2O
b．制得的CaO固体越疏松多孔，捕集CO2的效果越好。
①方法一煅烧过程中有烧焦羽毛的气味，说明蛋壳中含有 （填字母）。
a．蛋白质??????????b．糖类??????????c．油脂
②含有Ca2+的盐称为钙盐。下列关于方法二中醋酸与碳酸钙的反应，说法正确的是 （填字母）。
a．CaCO3和Ca(CH3COO)2均属于钙盐
b．无色酚酞溶液遇醋酸溶液显红色
c．醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙的同时，有CO2气体生成
③研究表明：方法二制得的CaO捕集CO2的效果比方法一的更好，原因是 。
（2）捕集CO2。640℃时CaO能与CO2反应生成CaCO3，固定封存CO2。28gCaO最多能捕集CO2的质量是多少？（写出计算过程，否则不得分）
（3）CO2的资源化利用。光照条件下，将捕集的CO2催化转化为高价值燃料的反应过程如题图所示。该转化过程分两步进行：
第一步：光照时，H2在催化剂表面失去转化为H+。
第二步：CO2在催化剂表面获得不同数目的e－和H+，分别转化为甲、乙、丙等含一个碳原子的分子。
①图中产物甲的化学式为 。
②已知生成1个乙分子时有2e－参加反应，则生成一个丙分子时，需要有 e－参加反应。
答案和解析
◇考点 1 碳单质的性质及用途
1.碳单质的物理性质
结构 构成
微粒 性质 用途 物理性质不同的原因
金刚石
碳原子 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。
特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃；
金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。 金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因：
原子的排列方式不同
石墨
碳原子 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂
C60
C60分子 有特殊的物理性质 用于超导、催化、材料科学等领域
2.无定形碳
（1）焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。
木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。
（2）活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。

防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂
（3）活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。
易｜错｜提｜醒
1.金刚石是自然界中最硬的物质，石墨是最软的矿物之一，金刚石、石墨等它们都属于碳单质，化学式相同。但它们的物理性质不同，是因为构成它们的碳原子排列方式不同。 2.C60不是碳原子构成的，是由分子构成的物质，1个C60分子由60个碳原子构成。
3.活性炭、木炭疏松多孔，具有强烈的吸附性，可以吸附有异味和颜色的物质，这个过程是物理变化。
2.碳单质的化学性质
化学性质 用途
在常温下，碳的化学性质不活泼。 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。
碳单质的可燃性 氧气充足时，完全燃烧：C+O2CO2
氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O22CO 可用作燃料
碳单质的还原性 木炭还原氧化铜：C+2CuO2Cu+CO2↑
工业上，用焦炭和铁的氧化物反应冶炼铁：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
高温下，木炭还原二氧化碳反应：C+CO22CO 可用于冶炼金属
◇考点 2 一氧化碳、二氧化碳的性质及用途
1.一氧化碳的物理和化学性质
物理性质 无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气略小
化学性质 ①可燃性
一氧化碳能燃烧，燃烧时放出大量的热，火焰呈蓝色。发生如下反应：2CO+O2 2CO2 可用作燃料
②还原性
与氧化铜的反应：CO+CuOCu+CO2
与氧化铁的反应：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（实验现象：观察到红棕色粉末逐渐变成黑色。） 可用于冶炼金属
③毒性
一氧化碳通过呼吸系统进入血液与血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合，使生物体内缺氧而中毒甚至死亡。
易｜错｜提｜醒
CO的三种化学性质：可燃性，还原性，毒性。可燃性气体点燃前一定要检验纯度，决定其用作燃料。还原性决定其用于金属冶炼，性质决定用途，一定要一一对应，不要弄混了。
2.二氧化碳的物理和化学性质
（1）二氧化碳的物理性质
无色、无味的气体，能溶于水，在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体，称为干冰（用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果）。
（2）二氧化碳的化学性质
化学性质 a.一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧
b.密度比空气大(物理性质) 与水反应 与碱反应


与澄清石灰水 与氢氧化钠溶液
实验装置



现象 下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭 滴入石蕊溶液后，观察到试管A、B中溶液变为紫色,通入二氧化碳后观察试管B中溶液由紫色变为红色,加热后观察到有气泡产生，溶液由红色变为紫色 澄清石灰水变浑浊 无明显现象
化学方程式 — ①CO2+H2O=H2CO3
②H2CO3CO2+H2O CO2+Ca(OH)2=
CaCO3↓+H2O
（用于检验CO2） CO2+2NaOH=
Na2CO3+H2O
（吸收或除去CO2）
（3）二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 干冰升华吸热（物理变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，③密度比空气大
③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 CO2是光合作用的原料，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
易｜错｜提｜醒
二氧化碳和一氧化碳性质的比较 CO2和CO的组成元素相同，但分子构成不同(1个CO2分子比1个CO分子多1个氧原子),它们的性质有很大不同。
二氧化碳
一氧化碳
物理性质
色、味、态
无色、无臭的气体
无色、无臭的气体
密度
比空气的大
比空气略小
溶解性
能溶于水
难溶于水
化学性质
可燃性
一般情况下，不燃烧，也不支持燃烧
2CO+O22CO2
还原性
无
CO+CuOCu+CO2
与水反应
CO2 + H2O===H2CO3
不反应
与澄清石灰水反应
CO2 + Ca(OH)2===CaCO3↓ + H2O
不反应
毒性
无毒
有毒
相互转化
2CO+O22CO2；CO2+C2CO
◇考点 3 二氧化碳的制取
1.二氧化碳的工业制法
工业制取二氧化碳的方法是高温煅烧石灰石生成氧化钙(俗称生石灰)和二氧化碳,化学方程式为CaCO3CaO+CO?↑。
2.二氧化碳的实验室制取
（1）药品：块状石灰石（或大理石）与稀盐酸
（2）化学方程式：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
（3）装置：固液不加热型
（4）气体收集方法：向上排空气法（集气瓶口朝上）
实验室制取二氧化碳的两种装置
易｜错｜提｜醒
检验二氧化碳气体用澄清石灰水，不能用燃着的木条，因为氮气等也可以让燃着的木条熄灭。
◇考点 4 二氧化碳对生活和环境的影响
1．二氧化碳对人体健康的影响
空气中二氧化碳的体积分数/% 对人体健康的影响
3 使人呼吸急促
10 使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡
2．自然界中的碳循环
产生二氧化碳：动植物呼吸、化石燃料的燃烧等。
消耗二氧化碳：植物的光合作用吸收二氧化碳并放出氧气，海水吸收二氧化碳。
3．温室效应
（1）成因：二氧化碳、甲烷、臭氧及氟利昂物质引起全球气温上升的现象。
（2）危害：
①全球变暖将可能导致两极的冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市；
②使土地沙漠化，造成农业减产；
③引起暴雨、洪水等灾害性和极端气候事件发生的频率和强度增加；
④影响自然生态系统，改变生物多样性等。
（3）防治措施
a.改善燃料结构，如煤脱硫等
b.使用清洁燃料，开发新能源
c.尽量使燃料完全燃烧
d.植树造林
4．低碳行动与可持续发展
减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；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、利用与封存二氧化碳；等等。我国明确提出了减排目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
易｜错｜提｜醒
二氧化碳会引起温室效应，但不是空气污染物，二氧化碳是空气的成分，是光合作用的原料。空气污染物包括：有害物气体SO2、CO、NO2、臭氧等和可吸入颗粒物；
1．下图为三种碳单质的结构示意图，请回答以下问题。
（1）金刚石是无色透明的固体，其硬度 （填“大”或“小”）可当作钻头。
（2）石墨是灰黑色有金属光泽的固体，天然最软的矿物之一，还具有 性，因此可作为电极、电刷。
（3）金刚石和石墨物理性质差异的原因 。
（4）C60这种物质由 （填“分子”或“原子”）构成。
【答案】（1）大
（2）导电
（3）碳原子的排列方式不同
（4）分子
【解析】（1）金刚石是自然界中最硬的物质，可以制成钻探机的钻头；
（2）石墨是自然界里最软的物质之一，石墨具有导电性，可以用来生产电极、电刷；
（3）金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但它们的物理性质却有很大的差异，是因为碳原子的排列方式不同；
（4）C60这种物质是由分子构成的，每个C60分子由60个碳原子构成。
2．结合下列图片，回答问题。
（1）属于金刚石用途的是 （填字母）。
（2）利用了石墨导电性的是 （填字母）；石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的 （填性质）。
（3）冰箱除味剂中含有活性炭，该物质具有 的结构。
【答案】（1）A
（2）B 颜色为灰黑色、质软（或硬度小）
（3）疏松多孔
【解析】（1）金刚石硬度大，可用于裁玻璃，故选A。
（2）石墨具有良好的导电性，可用于制作电极，故选B；
石墨可用于制铅笔芯，是因为石墨的颜色为灰黑色、质软（或硬度小）。
（3）活性炭具有疏松多孔的结构，所以有吸附性。
3．学习了二氧化碳的性质后，同学们设计实验验证二氧化碳能否与水反应。
（1）实验一：如图所示，向盛满二氧化碳的软塑料瓶中加入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶塞，振荡。观察到的现象是 。判断该反应能否验证CO2能与水反应，并说明理由： 。
[讨论]CO2溶于水无明显现象，不能用观察的方法判断是否发生反应，于是设计了下列实验。用如图所示实验探究CO2的性质。
（2）证明二氧化碳能与水反应，依据的实验现象为 。
（3）c处发生反应的化学方程式为 。
（4）d处观察到燃烧的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳具有的性质是 。
【答案】（1）塑料瓶变瘪 不能，因为二氧化碳能溶于水，也会使塑料瓶变瘪
（2）a中干燥的紫色石蕊纸花不变色，b中湿润的紫色石蕊纸花变红色
（3）
（4）密度比空气大、不能燃烧、不能支持燃烧
【解析】（1）二氧化碳能溶于水，向盛满二氧化碳的软塑料瓶中加入约三分之一体积的水，振荡后，瓶内二氧化碳气体减少，瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，软塑料瓶变瘪；
仅根据软塑料瓶变瘪这一现象，不能确定二氧化碳与水发生了反应，因为二氧化碳溶于水也会使瓶内压强减小，导致软塑料瓶变瘪。
（2）a中干燥的紫色石蕊小花接触二氧化碳不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色；b中湿润的紫色石蕊小花接触二氧化碳后变红，是因为二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，因此证明二氧化碳能与水反应的现象是：a中干燥的紫色石蕊纸花不变色，b中湿润的紫色石蕊纸花变红色。
（3）c处是二氧化碳与澄清石灰水（氢氧化钙溶液）反应，生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为。
（4）d处观察到燃烧的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳先在底部聚集，即二氧化碳密度比空气大；蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。
4．（2025·四川眉山卷）实验室利用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳是初中化学学习的重要内容，据图回答下列问题：
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室制取二氧化碳时发生反应的化学方程式为 ，该反应属于 (填基本反应类型)。
（3）为制取并收集纯净干燥的二氧化碳所选装置的正确连接顺序为 →F(从A-E中选择字母序号填空)，验满时应将燃着的木条放在 (填“m”或“n”)导管口。
【答案】（1）锥形瓶
（2） 复分解反应
（3）B→E→D n
【解析】（1）根据常见仪器的形状和用途，仪器①是锥形瓶。
（2）实验室制取二氧化碳是用石灰石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应，反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为；
该反应是两种化合物（碳酸钙和盐酸）互相交换成分（碳酸根与氯离子交换），生成另外两种化合物（氯化钙和碳酸，碳酸分解为水和二氧化碳），属于基本反应类型中的复分解反应。
（3）实验室制取二氧化碳用石灰石和稀盐酸，是固液常温型反应，发生装置选B；制取的二氧化碳中可能混有氯化氢气体和水蒸气，饱和碳酸氢钠溶液可除去氯化氢气体（E装置，），浓硫酸可干燥二氧化碳（D装置），所以制取并收集纯净干燥的二氧化碳所选装置的正确连接顺序为B→E→D→F。
F装置收集二氧化碳时，因为二氧化碳密度比空气大，应长进短出，即从m端通入，n端排出空气，验满时应将燃着的木条放在n导管口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。
◇实验 1 碳单质及一氧化碳的还原性实验
实验要点与反思
1.木炭还原氧化铜
实验仪器 试管、酒精灯、金属网罩、铁架台（带铁夹）、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂 木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理 C＋2CuO2Cu＋CO2↑
实验装置
实验步骤 a.连接仪器，检查装置气密性；
b.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；
c.将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；
d.打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟；
e.先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象 大试管中的固体由 黑 色变为 红 色；小试管中的澄清石灰水 变浑浊 。
实验结论 木炭能够还原氧化铜生成 铜 单质和 二氧化碳 ；该实验说明木炭具有 还原 性。
实验注意 ①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因： 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
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。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析 固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
2.CO还原性氧化铁
实验仪器 硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂 一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理 Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2。
实验装置
实验步骤 a.组装仪器，并检查装置的气密性。；
b.装入药品，固定装置；
c.点燃酒精灯，向玻璃管中通入一氧化碳；
d.点燃酒精喷灯；
e.反应完成后，熄灭酒精喷灯；
f.硬质玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳；
g.熄灭酒精灯。
实验现象 与原理 玻璃管内：红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式：
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
试管内：澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式：
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
酒精灯处：气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式：
2CO＋O2 点燃 2CO2
实验注意 1.装置尾部酒精灯的作用是：点燃尾气，防止污染空气。
2.实验开始时，要先通入CO，一段时间后再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。
3.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却，才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。
4.在CO还原Fe2O3的反应中，CO具有还原性，作还原剂。
5.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，同时防止石灰水发生倒吸现象。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替，但需在火焰外加金属网罩，使火焰集中，提高温度。
计算思维辨析 固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
◇实验 2 二氧化碳的实验室制取与性质
实验要点与反思
二氧化碳的实验室制取
制取方法 实验室制法 工业制法
制取试剂 大理石(或石灰石)与稀盐酸 石灰石
反应原理 CaC03+2HCl=====CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3=====CaO+CO2↑
依据：发生装置，反应物状态及反应条件；收集装置，气体的溶解性及密度
装置
固体加热型
（反应物状态为固体和液体,反应条件为常温）
向上排空气法
（二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大）
实验步骤 （1）“组”：组装仪器。
（2）“查”：检查装置的气密性。
（3）“装”：将药品装入反应容器(先装固体，再加液体)。
（4）“集”：用向上排空气法收集。
（5）“验”：验满(将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则气体已收集满)。
（6）“放”：集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入澄清石灰水中，若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过饱和 NaHCO3溶液除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
实验反思 （8）不能用浓盐酸代替稀盐酸，原因是浓盐酸易挥发,生成的二氧化碳中会混有氯化氢气体，使制得的气体不纯。
(9) 不能 (填“能”或“不能”)用稀硫酸代替稀盐酸，原因是稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在石灰石表面，阻止反应的进一步进行。
(10)不宜用碳酸钠(或碳酸钾)代替石灰石(或大理石),原因是粉末状固体与稀盐酸接触面积大，且碳酸钠易溶于水,反应剧烈，不利于反应的控制和气体的收集。
作图 (11)若要用图3装置收集二氧化碳，请将装置中的导管补充完整。
实验意外现象分析 小红同学将制得的二氧化碳气体通入澄清石灰水中，未观察到明显现象，原因可能是澄清石灰水变质（或二氧化碳气体中混有HCl气体等）(写一条)。
数字化实验 为了研究图4气体制取发生装置的工作原理，兴趣小组同学通过压强传感器测得制取二氧化碳过程中，装置内的压强变化曲线如图5所示。
①ab段可观察到的现象是试管内液面逐渐 下降 (填“上升”或“下降”)。
②bc段装置内压强保持不变的原因是固液分离，反应停止。
③写出c点对应的操作可能是打开弹簧夹。
低碳理念 (14)①调查碳吸收：自然界中吸收二氧化碳的主要途径是绿色植物的光合作用。
②模拟碳捕捉：某同学设计图6实验模拟“碳捕捉”,将U形管开口端放入烧杯中，观察到U型管左侧液面上升，溶液由红色变浅,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
③助力碳中和：作为一名中学生，从自身出发助力碳中和的行动有 节约用电 (写一条)。
(15)①碳捕集：采用物理方法“冷甲醇洗法”。通过加压降温用甲醇捕集废气中的CO2。若将CO2从甲醇溶液中分离出来，需进行的操作是降压、升温。
②碳利用与封存：将超临界CO2注入地下孔隙，将原本难以开采的游离石油“挤出”,驱油的同时将CO2封存，石油属于 不可再生 (填“可再生”或“不可再生”)能源。
资料：超临界CO2是指在特定的温度和压强下，CO2处于液态和气态之间的状态。下列对超临界CO2的理解正确的是 bc (多选，填序号)。
a.与CO2的组成不同 b.不能燃烧，不支持燃烧 c.与干冰相比，分子间隔不同
二氧化碳的性质
①二氧化碳倾倒实验
实验现象 （1）将二氧化碳气体沿烧杯内壁缓慢倒入，观察到的现象是下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭。
实验结论 （2）该实验说明二氧化碳具有的物理性质是 密度比空气大 ,化学性质是不能燃烧也不支持燃烧。
实验反思 （3）根据结论可以得出二氧化碳的一个用途是 灭火 。
实验意外现象分析 ①小明在实验中倾倒二氧化碳后发现蜡烛都没有熄灭，可能的原因是二氧化碳气体不纯。
②小红同学在实验中观察到蜡烛熄灭顺序与理论不符，可能的原因是二氧化碳倾倒速度过快，高处的蜡烛先接触到二氧化碳。
②二氧化碳的溶解性实验
实验操作 （1）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约容积的水，立即旋紧瓶盖，还需进行的操作是振荡,该过程的目的是使水和二氧化碳充分接触。
实验现象 （2）该实验可观察到的现象是软塑料瓶变瘪,产生该现象的原因是二氧化碳溶于水且能与水反应，使瓶内压强减小。
③二氧化碳与水反应实验
实验现象 （1）图2实验，观察到的现象是溶液由紫色变为红色,产生该现象的原因是二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，使溶液变红。
（2）图3实验，观察到的现象是有气泡产生，溶液由红色变为紫色,反应的化学方程式为H2CO3CO2+H2O
实验结论 （3）图1、2、3实验的结论是二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不稳定易分解。
实验意外现象分析 （4）小明将石灰石和稀盐酸反应制取的二氧化碳通入盛有紫色石蕊溶液的试管中，再将试管加热，发现红色没有消失，其原因是二氧化碳气体中混有氯化氢气体，氯化氢气体溶于水显酸性也能使紫色石蕊变红色。
（5）同学们在验证二氧化碳与水能否发生反应的实验中，设计了如图4所示装置。实验过程中，试管①和试管②中产生的现象为：试管①中干燥的石蕊试纸不变色，试管②中的石蕊溶液变红色。其中试管①中干燥的的石蕊试纸的作用是作对照，证明干燥的二氧化碳不能使干燥的石蕊试纸变色。
④二氧化碳与碱反应的实验
实验原理 （1）图1中发生反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；图2试管b中发生反应的化学方程式为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
实验现象 （2）图1中可观察到的现象是澄清石灰水变浑浊。
（3）图2实验结束后，试管a中液面上升高度 低于 (填“高于”或“低于”)试管b中液面上升高度，证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应。
实验改进与创新
①操作示意图（a、d为浸有紫色石蕊试液的湿润棉花，b、c为含有紫色石蕊的干燥棉花，垂直固定装璃管的装置末画出）；
②现象：d处棉花比a处棉花 先变红 ，b、c处棉花 不变红 ；
③结论：根据棉花变红的顺序，可得出二氧化碳的密度比空气 大 ，温润的棉花 变红 ，干燥的棉花 不变红 ，可得出二氧化碳能与水反应
◇突破 1 碳单质的物理性质及用途
典例1（2025·福建卷）下列用于制作简易净水装置的材料中，能吸附色素、去除异味的是
A．塑料瓶 B．小卵石 C．石英砂 D．活性炭
【答案】D
【解析】A. 塑料瓶仅作为容器，用于盛装其他材料，不具备吸附能力，选项错误。
B. 小卵石通过物理过滤拦截大颗粒杂质，无法吸附色素或异味，选项错误。
C. 石英砂用于过滤细小颗粒，属于物理过滤，无吸附作用，选项错误。
D. 活性炭因疏松多孔的结构，比表面积大，能通过物理吸附去除色素和异味，选项正确。
故选：D。
典例2新材料“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，具备高弹性和疏松多孔的结构，其密度约为氢气密度的两倍。关于“碳海绵”的说法中不正确的是
A．“碳海绵”充分燃烧生成CO2 B．“碳海绵”具有吸附性，属于物理性质
C．“碳海绵”具有一定的吸附性 D．“碳海绵”是单质
【答案】D
【解析】A、“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，充分燃烧生成二氧化碳，该选项说法正确；
B、“碳海绵”具备疏松多孔的结构，则具有吸附性，吸附性不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，该选项说法正确；
C、结合前面分析可知，“碳海绵”具有一定的吸附性，该选项说法正确；
D、“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，含有多种物质，属于混合物，该选项说法不正确。
故选D。
变式1（2024·黑龙江牡丹江卷）“碳家族”中相关物质的性质与用途对应关系正确的是（ ）
A．石墨作电车的电刷——质软 B．金刚石切割玻璃——硬度大
C．干冰作制冷剂——升华放热 D．一氧化碳冶炼金属——可燃性
【答案】B
【解析】A、石墨具有良好的导电性，可用作电车的电刷，不符合题意；
B、金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃，符合题意；
C、干冰升华吸热，能使周围温度降低，可用作制冷剂，不符合题意；'
D、一氧化碳具有还原性，能与金属氧化物反应，可用于冶炼金属，不符合题意。
故选B。
变式2（2025·湖南长沙卷）认真阅读下列科普短文。
“人才济济”的碳家族
墨是文房四宝之一，在我国书法和绘画中发挥了重要作用。《天工开物》中就有制墨的记载：将桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，取其产生的黑色粉状物质（主要成分是碳）加水、加胶制成液体，浇注在模具中，干燥后即成墨。
墨的主要成分是炭黑，结构与石墨类似。从石墨中剥离得到的单层石墨片即石墨烯，它被喻为“改变世界的神奇材料”，有优异的导电导热性、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。如果我们把石墨（结构如图所示）当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。
石墨的碳层间距是0.335nm（），能够嵌入锂离子，目前被广泛应用于锂离子电池负极材料。但地球上锂资源有限，钠资源更为丰富，现在正不断加大钠离子电池的研发。石墨的碳层难以嵌入钠离子，与石墨结构相似的物质——硬碳，其结构中存在相互扭曲的碳层，碳层间距约为0.37~0.40nm，能够嵌入钠离子，因此硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。
依据短文内容，回答下列问题：
（1）推测桐油、猪油、松枝中一定含 元素。
（2）写出石墨烯的一条物理性质 。
（3）钠离子电池负极材料的优秀候选者是硬碳而不是石墨，原因是 （从结构角度分析）。
【答案】（1）碳/C
（2）优异的导电导热性（合理即可）
（3）硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距比石墨大（合理即可）
【解析】（1）根据题干可知，桐油、猪油、松枝等进行不完全燃烧，会产生主要成分是碳的黑色粉状物质。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以可推测桐油、猪油、松枝中一定含碳（C）元素。
（2）物理性质是不需要发生化学变化就能表现出来的性质。文中提到石墨烯有优异的导电导热性、极佳的透光特性，这些都属于物理性质。
（3）从结构角度分析，文中明确指出石墨的碳层难以嵌入钠离子，而硬碳结构中存在相互扭曲的碳层，且碳层间距较大（约为0.37~0.40nm），这种结构特点使其能够嵌入钠离子，所以硬碳成为钠离子电池负极材料的优秀候选者。
◇突破 2 碳单质的化学性质
典例3如图是墨经记载“立窑烧烟法”的示意图，炉膛口较小，松木置于炉膛中燃烧，瓮中收集的黑烟主要为炭黑可用于制墨。请回答下列问题：
（1）墨中的主要元素是 （写元素名称）；水墨画能长时间保存，是因为 。
（2）炭黑产量与炉堂口的大小 填“有关”或“无关”。
（3）请你写出炉膛中发生化学变化的化学方程式： 。
（4）石墨与炭黑都是由同种元素组成，但它们的物理性质差别很大，原因是 。
【答案】（1）碳 常温下碳的化学性质稳定
（2）有关
（3）
（4）碳原子的排列方式不同
【解析】（1）墨中的主要元素是碳；墨是用炭黑制成的，炭黑的主要成分是碳，常温下碳的化学性质稳定，所以水墨画能长时间保存；
（2）炉膛口的大小会影响炉膛氧气含量，会影响燃烧充分程度，进而影响炭黑的产量，所以炭黑产量与炉堂口的大小有关；
（3）由于炉膛口较小，炉膛中发生化学变化为碳与氧气反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为；
（4）结构决定性质，由于 碳原子的排列方式不同，所以虽然石墨与炭黑都是由同种元素组成，但它们的物理性质差别很大。
变式3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
【答案】C
【解析】A、“碳弹簧”是碳单质，常温下碳的化学性质不活泼，说法错误，不符合题意；
B、“碳弹簧”中碳原子在不断运动，说法错误，不符合题意；
C、“碳弹簧”是碳单质，碳具有还原性，在高温条件下可与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，说法正确，符合题意；
D、“碳弹簧”是碳单质，碳具有可燃性，在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，说法错误，不符合题意。
故选：C。
◇突破 3 一氧化碳、二氧化碳的性质及用途
典例4（2025·云南省）下列有关碳和碳的氧化物说法不正确的是
A．CO和CO2均可通过C和O2反应得到
B．CO可作燃料，CO2可作气体肥料
C．CO有毒，煤炉上放一壶水能防止煤气中毒
D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热
【答案】C
【解析】A. 碳（C）与氧气（O2）反应时，若氧气充足生成CO2，氧气不足则生成CO。因此，CO和CO2均可通过C和O2反应得到，故选项说法正确；
B. CO具有可燃性，可用作燃料；CO2参与光合作用，可作气体肥料，故选项说法正确；
C. CO难溶于水，煤炉上放水无法有效吸收CO，不能防止煤气中毒。正确方法是保持通风，故选项说法错误；
D. 金刚石导热性优异，可用于集成电路基板散热，故选项说法正确；
故选：C。
典例5下列有关验证二氧化碳性质的实验中，不能证明二氧化碳化学性质的是
A．B． C． D．
【答案】D
【分析】本题主要考查的是物理性质和化学性质的辨别，物理性质是不需要发生化学变化就表现出来的性质，化学性质是发生化学变化表现出来的性质。除此之外还考查学生对于二氧化碳性质实验探究的能力。
【解析】A、图中石灰石和稀盐酸能反应生成二氧化碳，能观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大属于物理性质；蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧属于化学性质。不符合题意。
B、图中能观察到石灰水变浑浊、塑料瓶变瘪，石灰水变浑浊说明二氧化碳能与石灰水反应属于化学性质。不符合题意。
C、图中能观察到紫色石蕊试液变红，紫色石蕊溶液遇酸性溶液会变红，说明二氧化碳溶于水产生碳酸属于化学性质。不符合题意。
D、图中能观察到天平向右边倾斜，说明二氧化碳的密度比空气大，属于物理性质。符合题意。
故选D。
【点睛】对于实验综合题首先要认真观察实验图分析实验的探究目的，再分析可能出现的现象，以此推断实验能得到怎样的结论，再结合题意选出最优项。这个题考查的是二氧化碳的性质验证实验，除分析实验得到结论之外还考查了物理性质和化学性质的辨别，学生要学会归纳出重要信息。
易｜错｜提｜醒
CO和CO2的鉴别与除杂 鉴别方法
现象
通入澄清石灰水中
能使澄清石灰水变浑浊的是CO2
通入紫色石蕊溶液中
能使溶液变红的是CO2
通过灼热的氧化铜
能使黑色粉末变为红色的是CO
点燃
能燃烧的是CO
物质（括号内为杂质）
除杂方法
CO2（CO）
通过足量灼热的氧化铜粉末
CO（CO2）
先通入足量氢氧化钠溶液，再通过浓硫酸
通过足量灼热的炭粉
变式4（2025·湖南长沙卷）物质的性质很大程度上决定了物质的用途。下列有关二氧化碳的性质说法正确的是
A．有刺激性气味 B．难溶于水
C．能使澄清石灰水变浑浊 D．具有可燃性
【答案】C
【解析】A、二氧化碳是无色无味的气体，不具有刺激性气味，A 选项错误；
B、二氧化碳能溶于水，并非难溶于水，B 选项错误；
C、二氧化碳能与澄清石灰水（主要成分氢氧化钙）反应，生成碳酸钙白色沉淀，从而使澄清石灰水变浑浊，化学方程式为，C 选项正确；
D、二氧化碳不具有可燃性，一般情况下，它还能用于灭火，因为它不燃烧也不支持燃烧，D 选项错误。
故选C。
变式5（2024·四川泸州卷）向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置（如图），把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是（ ）
A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压
B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应
C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸
D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红
【答案】C
【解析】A、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，A错误；
B、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，不能证明CO2与水发生了反应，B错误；
C、蓝色石蕊试纸遇酸变红，注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，倒置且振荡后CO2与水充分接触，而此时石蕊试纸变红，说明CO2与水反应产生了酸，酸使蓝色石蕊试纸变红，C正确；
D、注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，说明CO2不能与石蕊反应变红，D错误。
故选：C。
◇突破 4 二氧化碳的实验室制取
典例6（2025·湖南卷）实验室制取气体的常用装置如下图所示，请回答下列问题。
（1）制取和可选用相同的发生和收集装置，该套装置为 (填字母)。
（2）写出实验室用装置B制取的化学方程式 。
（3）若用虚线框内装置干燥气体，请将该装置图补画完整 。
【答案】（1）AD
（2）
（3）
【解析】（1）实验室制取氧气若用过氧化氢在二氧化锰催化下分解，是固液常温型反应，制取二氧化碳是用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，也是固液常温型反应，所以发生装置都可以用 A。氧气密度比空气大，不易溶于水，可用向上排空气法（收集装置选 D）或排水法收集；二氧化碳密度比空气大，能溶于水，只能用向上排空气法收集（收集装置选 D）。所以制取O2和CO2可选用相同的发生和收集装置为 AD。
（2）装置 B 是固体加热型发生装置，用 B 装置制取氧气是氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为：。
（3）用浓硫酸干燥二氧化碳气体，应遵循 “长进短出” 的原则，即二氧化碳从长管进入，与浓硫酸充分接触干燥后从短管排出。所以装置图应为：进气口 c 连接长管，短管另一端空着 。
解｜题｜技｜巧
1.气体装置：读题时一定看清问的是装置（这时要选2部分，即发生装置和收集装置），还是发生装置或收集装置。发生装置的选取依据反应物状态和反应条件；收集装置的选取依据气体的密度和在水中的溶解性。 2.药品的选择：①实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应是因为（稀硫酸和大理石反应生成的硫酸钙微溶于水，会附着在大理石表面，阻碍反应的继续发生）。②也不用浓盐酸是因为（浓盐酸易挥发，使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯）。
3.二氧化碳中有水蒸气和HCl杂质。检验气体：
（1）先通过白色硫酸铜粉末，硫酸铜变为蓝色则说明有水蒸气；
（2）再通过硝酸银溶液，若有不溶于硝酸的白色沉淀生成，说明有HCl。
4.二氧化碳中有水蒸气和HCl杂质净化气体：
（1）先通过饱和碳酸氢钠溶液，除去HCl；
（2）再通过浓硫酸溶液，除去水蒸气。
变式6（2025·山西卷）如图分别是实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置。完成该实验的操作中，正确的一项是
A．均需用酒精灯加热 B．均可用镊子装入固体
C．均需检查装置的气密性 D．均可用带火星木条检验气体
【答案】C
【解析】A、制取氧气的装置为固体加热装置，需要酒精灯加热，制取二氧化碳的装置为固液常温装置，不需要酒精灯加热，故选项错误；
B、制取氧气的装置试管口有一团棉花，选用的是高锰酸钾粉末状物质，需要用药匙或纸槽，将药品送至试管底部，制取二氧化碳选用大理石或石灰石，可用镊子装入固体，故选项错误；
C、制取氧气和二氧化碳都有气体生成，均需检查装置的气密性，故选项正确；
D、氧气具有助燃性，能使得火星的木条复燃，可用带火星的木条检验，二氧化碳常用澄清的石灰水来检验，故选项错误。
故选：C。
变式7（2025·四川遂宁卷）我国在联合国大会上承诺：努力争取2060年前实现“碳中和”——CO2排放量和转化量相等，为人类社会可持续发展贡献中国力量。
I.了解二氧化碳排放
CO2排放量增加可能会导致大气温室效应加剧，引发全球气候变化。
II.制备CO2
根据下列实验装置图，回答问题：
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用C装置收集CO2时，气体应从 端通入（填“a”或“b”），写出实验室制取CO2的化学方程式 。
（3）若用装置B作为CO2制取的发生装置，除了废物利用的优点外，请再写出一个优点 。
III.低碳行动方案
（4）全面推进美丽中国建设，倡导“低碳”生活，应从生活中的点滴做起。下列做法符合“低碳”理念的是______（填字母）。
A．双面使用纸张 B．多乘公交车出行 C．多用一次性餐具
【答案】（1）铁架台
（2）a
（3）可以控制反应的发生和停止
（4）AB
【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是铁架台，故填：铁架台；
（2）二氧化碳的密度比空气大，若用装置C收集CO2，气体应从a端通入；
实验室采用大理石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸为原料制取二氧化碳，碳酸钙与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；故填：a；；
（3）装置B可将固体置于铜网中，关闭弹簧夹，通过去底塑料瓶添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入导管中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，反应开始，因此除了废物利用的优点外，还可以控制反应的发生和停止，故填：可以控制反应的发生和停止；
（4）A、双面使用纸张，可以减少造纸过程中的能源消耗和碳排放，符合低碳理念，故A符合题意；
B、多乘公交车出行，减少私家车使用，可以降低燃油消耗和尾气排放，符合低碳理念，故B符合题意；
C、多用一次性餐具，会增加塑料或木材消耗，生产过程中会产生更多二氧化碳，且难以降解，不符合低碳理念，故C不符合题意。
故选AB。
◇突破 5 二氧化碳对生活和环境的影响
典例7（2025·福建卷）海洋蕴含宝贵的化学资源。含碳物质在海洋中的部分转化如下图所示。
（1）水生植物在光照条件下吸收CO2转化为淀粉等糖类物质，属于植物的 (填“光合作用”或“呼吸作用”)。
（2）科学家通过技术创新，将CO2从“环境负担”转变为CH4等工业原料：，其中X的化学式为 。
（3）水生植物经厌氧发酵可产生乙醇等生物燃料，该燃料与化石燃料相比，其优点有 (写一个)。
（4）将CO2注入海底封存有利有弊，请从环境保护的角度谈谈你对利(或弊)的认识： (写一个)。
【答案】（1）光合作用
（2）H2
（3）可再生
（4）减缓温室效应
【解析】（1）植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为淀粉等糖类物质和氧气，在太阳光照条件下，水生植物将CO2转化为淀粉等糖类物质，这属于植物的光合作用；
（2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。??在反应中，反应前有1个碳原子、2个氧原子，反应后有1个碳原子、 8个氢原子、2个氧原子，所以4X中应含有8个氢原子，那么1个X分子中含有 2个氢原子，故X的化学式为H2；
（3）水生植物经厌氧发酵产生的乙醇等生物燃料与化石燃料相比，其优点之一是可再生（化石燃料是不可再生能源）；
（4）从环境保护角度看，将CO2注入海底封存的利：可以减少大气中的二氧化碳含量，缓解温室效应；弊：可能会影响海洋的生态环境，比如使海水的酸碱度发生变化，影响海洋生物的生存等。
变式8（2025·安徽卷）2025年安徽省政府工作报告提出“协同推进降碳减污扩绿增长”。下列做法不符合该目标的是
A．建设可再生资源回收体系 B．全面实施绿美江淮行动
C．推广应用建筑光伏一体化 D．增大化石能源消费比例
【答案】D
【解析】A、建设可再生资源回收体系，可以将废弃的可再生资源进行回收再利用，减少资源的浪费，降低对原生资源的开采，从而减少能源消耗和污染物排放，符合降碳减污的要求，同时也有助于资源的可持续利用，促进经济增长，该做法符合目标，不符合题意；
B、全面实施绿美江淮行动，通常包括植树造林、绿化环境等措施，树木可以吸收二氧化碳、释放氧气，有助于降低大气中的二氧化碳浓度，实现降碳；同时，植被还能净化空气，减少污染，起到减污的作用；并且增加了绿色植被，符合扩绿的要求，该做法符合目标，不符合题意；
C、推广应用建筑光伏一体化，是将太阳能光伏发电系统与建筑相结合，利用太阳能进行发电，太阳能是一种清洁能源，使用过程中不产生或很少产生碳排放，能够减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放，符合降碳的目标，同时也有助于推动能源结构的优化和经济增长，该做法符合目标，不符合题意；
D、化石能源在燃烧过程中会释放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，增大化石能源消费比例会导致碳排放增加，污染物排放增多，与降碳减污的目标相悖，该做法不符合目标，符合题意。
故选：D。
变式9下图是自然界中的碳氧循环示意图，根据下图和所学知识回答相关问题：
（1）图中消耗的有 （填图中序号，下同），属于缓慢氧化的是 。下列关于碳氧循环说法正确的是 。（填序号）
A．碳氧循环过程中元素守恒，元素化合价不变
B．碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生
C．碳氧循环有利于维持大气中氧气和含量的相对稳定
（2）氧气和臭氧的化学性质 （填“相同”或“不同”），原因是 。
（3）减少排放，减缓全球气候变暖是当今世界要解决的重大环境问题。请你从产生和消耗两个角度解释的含量冬季要比夏季高的原因 、 。
（4）不仅能与水反应生成碳酸，还能与水进行光合作用生成葡萄糖（化学式为），请你解释同样是与水反应，产物完全不同的原因是 。
【

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