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(共69张PPT)
模块一 物质的性质与应用
专题三 | 碳和碳的氧化物
1.碳单质的物理性质和用途
(1)金刚石、石墨和C60
知识点1
碳单质的性质和用途 9年6考
碳的 单质 结构模型 物理性质 主要用途 物理性质差异大的原因
金刚石 (C) 无色透明的固体；天然存在的最_____ 的物质 可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上等。在特殊条件下制备的金刚石薄膜，可用作透镜等光学仪器的涂层(透光性好、硬度大)；可用于集成电路基板散热，提高芯片性能(导热性好) ____________________
硬
碳原子的排列方式不同
碳的单质 结构模型 物理性质 主要用途 物理性质差异
大的原因
石墨 (C) 灰黑色，有金属光泽的固体；石墨很_____，有滑腻感，熔点高，具有优良的_____性能 可用于制造铅笔芯、石墨电极、高铁列车的受电弓滑板，作润滑剂等 ________________________
软
导电
碳原子的排列方式不同
碳的单质 结构模型 物理性质 主要用途 物理性质差异
大的原因
C60 C60分子形似足球，结构稳定 － 可应用于超导、催化、能源及医学等领域 －
(2)木炭、活性炭、焦炭和炭黑
木炭、活性炭、焦炭和炭黑等这些物质的主要成分是碳单质。
①木炭：具有______________的结构，因此它具有吸附能力，可用于吸附色素和异味。
②活性炭：吸附作用比木炭的强，常用于水的净化、防毒面具里吸附毒气、制糖工业中脱色生产白糖、环保活性炭包吸附有害气体等。
③焦炭：常用于冶金工业。
④炭黑：常用于制造油漆、颜料等。
疏松多孔
1.金刚石和石墨由原子构成，C60由C60分子构成。
2.石墨和金刚石在一定条件下可以相互转化，该转化过程发生化学变化。
3.活性炭、木炭的吸附过程发生物理变化。
2.碳单质的化学性质
化学性质 原理或化学方程式 主要用途
稳定性 碳在常温下化学性质_________________(用墨书写或者绘制的字画能够保存很长时间而不变色) 制作墨汁
与氧气反应(可燃性) ①充分燃烧：C＋O2(充足)_________； ②不充分燃烧：2C＋O2(不足)_______； 氧气的量不同，生成物可能不同 作燃料
不活泼(或稳定)　
CO2
2CO
化学性质 原理或化学方程式 主要用途
与某些氧化物反应(还原性) ①与氧化铜反应：C＋2CuO________＋_______，现象为黑色粉末逐渐变成________，生成的气体能使澄清石灰水变______； 冶炼金属等
2Cu
CO2↑
红色
浑浊　
化学性质 原理或化学方程式 主要用途
与某些氧化物反应(还原性) ②与氧化铁反应：3C＋2Fe2O3________ ＋_______； ③与二氧化碳反应：C＋CO2_______， 该反应属于______(填“吸热”或“放热”)反应 冶炼金属等
4Fe
3CO2↑
2CO
吸热
1.一氧化碳和二氧化碳的物理性质
(1)一氧化碳和二氧化碳的物理性质比较
知识点2
CO和CO2的性质和用途 9年6考
物质 色、味 密度 溶解性
CO2 无色、无臭的气体 比空气的_____ ______溶于水
CO 无色、无臭的有毒气体 比空气的略____ ________溶于水
大
能
小
难
(2)二氧化碳的溶解性实验(如图1)
实验现象：________________。
实验结论：______________________。　　
塑料瓶变瘪
二氧化碳能溶于水
2.二氧化碳的化学性质及用途
(1)二氧化碳的化学性质
①一般情况下，既不燃烧也不支持燃烧(如图2)
实验现象：__________________________。
实验结论：__________________________
_______(化学性质)，_________________
______________(物理性质)。
蜡烛由下到上依次熄灭
二氧化碳既不燃烧也不支持
燃烧
二氧化碳的密度
比空气的大
②与水反应(实验中所用的“花”为用紫色石蕊溶液浸泡并干燥后的纸花)
a.步骤Ⅰ的作用是______________________________________________；
步骤Ⅱ的作用是________________________________________________。
作对照，证明水不能使干燥的紫色石蕊纸花变色　
作对照，证明二氧化碳不能使干燥的紫色石蕊纸花变色
b.步骤Ⅲ中将干燥的石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中，观察到的现象是__________________。
实验结论____________________________________________________。
纸花变为红色
二氧化碳能和水反应，生成的碳酸使石蕊纸花变红色
将CO2通入紫色石蕊溶液中的实验现象：______________________，
产生此现象的原因：_____________________
(用化学方程式表示)。
加热试管能观察到的现象是________________
________。
石蕊溶液变为红色　
CO2＋H2OH2CO3
溶液由红色变为
紫色
碳酸分解
③与碱反应
a.与澄清石灰水反应：Ca(OH)2＋CO2___________________(现象：澄清石灰水________，常用于检验二氧化碳)。
b.与氢氧化钠溶液反应：2NaOH＋CO2_________________(用于吸收或除去二氧化碳)。
④与碳单质反应：C＋CO22CO。
CaCO3↓＋H2O
变浑浊
Na2CO3＋H2O
(2)CO2的用途
①用于________(依据：CO2不燃烧也不支持燃烧，且密度比空气的大)。
②用于制作碳酸饮料(依据：CO2能溶于水且能与水反应生成碳酸)。
③干冰(固态CO2)用于______________；作制冷剂，用于食品的冷藏保鲜和运输、医疗上血液制品和疫苗的储存和运输等(依据：干冰升华吸热)。
④用作大棚或温室的气体肥料。
灭火
人工增雨
3.一氧化碳的化学性质及用途
化学性质 用途
与氧气反应(可燃性) 化学方程式为____________________(产生蓝色火焰，放出大量的热) 作燃料
与某些氧化物反应 与氧化铁反应的化学方程式为________________ __________________________________________ 冶炼金属
毒性 极易与人体血液中的血红蛋白结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命 －
2CO＋O22CO2
3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2
CO2和CO化学性质不同的原因：______________(从微观角度解释)。
分子构成不同
4.二氧化碳和一氧化碳的鉴别和除杂
(1)鉴别方法及现象
鉴别方法 现象
通入澄清石灰水中 ①使澄清石灰水变浑浊的是________，无明显现象的是______
通入紫色石蕊溶液中 ②溶液变红的是______，无明显现象的是_____
CO2
CO
CO2
CO
鉴别方法 现象
通过灼热的氧化铜 ③有红色固体生成的是____，无明显现象的是_____
点燃 ④能燃烧的是______，不能燃烧的是________
CO
CO2
CO
CO2
(2)互为杂质时的除杂方法
物质(括号内为杂质) 除杂方法
CO2(CO) 通过足量灼热的_____________________
CO(CO2) 依次通过足量的NaOH溶液、浓硫酸
通过足量灼热的__________
氧化铜(或CuO)
炭粉
用点燃的方法不能除去CO2中的CO，因为CO属于杂质，其含量较少，而CO2不支持燃烧，因此不能将其中的CO点燃。
1.二氧化碳的实验室制取(详见P23【重点实验探究】实验)
2.工业制法
高温煅烧石灰石，反应的化学方程式为_________________________。
知识点3
CO2的制取 9年3考
CaCO3CaO＋CO2↑
1.对人体健康的影响：CO2无毒，但不能______________，在人员密集的地方应注意通风换气。
2.自然界中的碳、氧循环
二氧化碳 氧气
知识点4
CO2对生活和环境的影响 9年4考
供给呼吸
3.温室效应
(1)大气中的二氧化碳含量不断上升，从而导致温室效应增强，全球变暖。
(2)全球变暖的危害：导致两极的冰川融化，使海平面升高，可能淹没部分沿海城市；使土地沙漠化，造成农业减产等。
4.低碳行动与可持续发展
低碳生活：生活中尽可能少地消耗能源，从而降低二氧化碳的排放，如日常生活中节约用电、使用公共交通工具出行等。
①_________________________________________；
②_________________________________________；
③_________________________________________；　　　
④_________________________________________；
⑤_________________________________________；
⑥_________________________________________；
构建物质网络
C＋O2CO2　
2C＋O22CO(或C＋CO22CO)　
2CO＋O22CO2
C＋CO22CO
CO2＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O　
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑(合理即可)　
写出下列化学方程式：
⑦___________________________________________；
⑧___________________________________________；
⑨___________________________________________；
⑩___________________________________________。
H2CO3H2O＋CO2↑　
H2O＋CO2H2CO3
Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑(合理即可)　
CO2＋2NaOHNa2CO3＋H2O　
一阶 | 核心考点突破
考点1
碳单质的性质和用途 9年6考
1.(2025福建，T8，3分)《本草纲目》记载，高温下“生铁打铸，皆有花出”。冷却后的“花”即“铁末”，可用于仿制碑文拓片，其方法为“铁末浸醋，书字于纸，背后涂墨(炭黑)如碑字”。下列说法错误的是
(　　)
A.“铁末”含有铁的氧化物
B.“醋”所含的醋酸(CH3COOH)属于有机物
C.“铁末浸醋”只发生物理变化
D.“墨”经久不褪色，说明常温下碳的化学性质不活泼
C
2.(2020福建，T6，3分)下列物质的性质与其用途不匹配的是(　　)
A.石墨质软——用作电池的电极材料
B.不锈钢耐腐蚀——制造医疗器械
C.熟石灰显碱性——用来改良酸性土壤
D.干冰易升华——用于人工增雨
A
3.(2025福州5月质检)南开大学使用高压合成技术制备出新型“石墨－金刚石”复合材料，兼具石墨的导电与金刚石的超硬特性。以下说法正确的是(　　)
A.该材料具有绝缘性
B.该材料仅含碳元素，属于纯净物
C.金刚石由碳原子构成
D.石墨转化成金刚石发生物理变化
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(　　)
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可用于人工增雨；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
考点2
CO和CO2的性质和用途 9年6考
B
A.构成：1个二氧化碳分子比1个一氧化碳分子多1个氧原子
5.(2025南平5月质检)如图，向盛有CO2的密闭烧瓶中注入足量的烧碱浓溶液，振荡使二者充分反应，打开弹簧夹，瓶内汽水立即“沸腾”，下列说法正确的是(　　)
A.注入烧碱浓溶液后烧瓶内的气压持续增大
B.“沸腾”的原因是汽水中的CO2溶解能力减小并逸出
C.用氢氧化钾浓溶液替代烧碱实验，汽水不会“沸腾”
D.若烧瓶内气体换成CO，可观察到相同实验现象
B
6.(2025福建，T12，8分)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图所示。
考点3
CO2的制取 9年3考 (详见P23【重点实验探究】实验)
考点4
CO2对生活和环境的影响 9年4考
(1)水生植物在光照条件下吸收CO2并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：CO2＋4XCH4＋2H2O，其中X的化学式为______。
光合作用
H2
(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)。
可再生(合理即可)
减缓温室效应(或使海水酸化，合理即可)
7. (1)(2024 福建，T11节选)以“使用电动汽车代替燃油车是否能减少CO2的排放”为题进行小组辩论，你的看法和理由是_______________
_________________________________________________________________________。
不一定，需要考虑多种因素，如电力来源、电池制造和回收过程等可能排放二氧化碳(合理即可)
(2)(2024 福建，T14节选)我国科学家利用废弃金属资源，合成了催化剂(含镍、钙、铁复合金属氢氧化物)，将CO2和电解水产生的H2催化转化为CH4和CO等物质，实现CO2的捕集和应用。CO2的捕集是应对气候变化的措施之一。请你提出另一种捕集CO2的方法：_______________________。
用水吸收CO2(合理即可)　
8.兴趣小组基于碳中和理念设计低碳行动方案。
(1)说碳：低碳行动中的“碳”指的物质是__________________。
(2)寻碳：小组同学通过查阅资料，归纳出以下自然环境中的碳循环图。
①生物圈中，二氧化碳通过光合作用转化为葡萄糖(C6H12O6)和氧气。
二氧化碳(或CO2)　
②水圈中，当大气中二氧化碳含量增加，会导致海水的pH__________(填“升高”或“降低”)。
③岩石圈中，石灰岩(主要成分是碳酸钙)在二氧化碳和水的作用下经化合反应转化为碳酸氢钙［Ca(HCO3)2］，反应的化学方程式是_
________________________________________。
降低
CaCO3＋
CO2＋H2OCa(HCO3)2
(3)控碳：科学家预测，到2050年主要控碳途径对全球碳中和的贡献率如下表所示：
途径 碳替代 碳减排 碳封存 碳循环
贡献率 47％ 21％ 15％ 17％
由表中数据可知，贡献率最大的途径是____________。
碳替代
二阶 | 综合应用提升
9. (2024广东)(1)CO2的制取及性质
ⅰ.制取CO2
组装一套便于添加稀盐酸的发生装置，需用到如图1中的仪器有________
(填字母)。
ade　
ⅱ.性质实验
操作 现象 性质解释
X为澄清石灰水时，现象为_______ ______________________________ CO2能与澄清石灰水反应
X为__________________时，现象为____________________________ 说明CO2能与水反应生成酸性物质
澄清石
灰水变浑浊
紫色石蕊溶液
紫色石蕊溶液变红
操作 现象 性质解释
低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭 _______________________；
CO2不燃烧，也不支持燃烧
CO2的密度比空气的大
ⅰ.完善方案中的内容(各补写一条)：
a __________________________；
b ________________________；
c ____________________。
ⅱ.CO2的物理利用__________(填“能”
或“不能”)从总量上减少CO2。
ⅲ.植树造林，利用绿色植物的__________作用吸收CO2。
(2)低碳行动方案
同学们展示图4所示的方案，并交流讨论、完善方案。
乘公交出行(合理即可)　
人工增雨(合理即可)
乙醇(合理即可)
不能
光合
◎实验梳理
1.实验试剂：块状石灰石(或大理石)与稀盐酸。
2.反应原理：___________________________________，基本反应类型为_____________。
实验
二氧化碳的实验室制取
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
复分解反应
3.实验装置
(1)发生装置(如右图装置A、B、C)
①装置A中的长颈漏斗末端应伸入液面以下，以形成__________，避免气体从长颈漏斗中逸出。
②装置C反应过程中如果用弹簧夹夹住乳胶管，反应产生的气体使试管内的压强增大，液体被压回长颈漏斗中，与固体反应物分离，反应便会停止。
液封
③装置A的优点是________________________；装置B的优点是________
____________________________________；装置C的优点是____________
___________________________________。
可以方便地添加液体试剂
可以通过
控制液体试剂的滴加速度控制反应速率
能控制反应
的发生和停止(或随开随用，随关随停)
(2)收集装置
收集装置 原因分析
二氧化碳的密度比空气的密度_____，且不与空气中的成分反应；使用多功能瓶收集二氧化碳时，气体应从___(填“a”或“b”)端通入
注意：二氧化碳能溶于水，所以一般不用排水法收集。
大
a
4.实验步骤
(1)连接仪器；(2)检查装置的气密性；(3)装入试剂［先加石灰石(或大理石)，后加稀盐酸］；(4)反应，收集、验满气体。
5.检验与验满
(1)检验：_______________________________________________________
____________________(填操作方法、现象和结论)，反应的化学方程式为________________________________。
(2)验满：_______________________________________________________
________(填操作方法、现象和结论)。
把生成的气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，说明是二氧化碳
CO2＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O
将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满
1.不能用燃着的木条检验收集的气体是不是二氧化碳，因为能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳，还有可能是氮气等其他气体。
2.思考：检验CO2气体时，澄清石灰水不变浑浊的原因有哪些？
(1)澄清石灰水已变质。(2)气体不纯，CO2气体中混有HCl气体。
6.干燥：生成的二氧化碳中会有少量的水蒸气，实验室一般用_________
进行干燥。
浓硫酸
◎核心素养
1.试剂选择：实验室制取二氧化碳时能否用其他试剂代替石灰石(或大理石)和稀盐酸？
(1)能否用浓盐酸代替稀盐酸？_______(填“能”或“不能”，下同)，原因是_____________________________________________。
(2)能否用稀硫酸代替稀盐酸？_______，原因是______________________
_______________________________________________________________
_______________。
不能
浓盐酸具有挥发性，使制得的CO2中混有HCl气体　
不能
稀硫酸与石灰石(或大理石)反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在块状石灰石(或大理石)的表面阻碍反应继续进行　
(3)能否用碳酸钠粉末代替石灰石？_______，原因是__________________
___________________________________________。
不能
碳酸钠粉末与稀盐酸接触面积大，反应剧烈，不利于气体的收集
2.制取装置创新：用下列装置制取二氧化碳，除了废物利用的优点外，还具有的优点是__________________________________。
便于随时控制反应的发生与停止
例　化学是一门以实验为基础的科学，实验室制取二氧化碳是其中一个重要的实验。
【基础设问】
(1)实验仪器d的名称是__________。
(2)实验室制取二氧化碳，应选择的发生装置是____(填字母)，反应的化学方程式是___________________________________，能用装置D收集CO2的原因是______________________________。若用装置F收集二氧化碳，将燃着的木条放在导管____(填“b”或“a”)口处，观察到燃着的木条熄灭则证明气体已经收集满。
长颈漏斗
B
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
二氧化碳的密度大于空气的密度
b
(3)实验室制取气体时，下列因素中不需要考虑的是____(填字母)。
A.反应条件易于控制，反应速率适中
B.试剂容易获得，能生成所要制取的气体
C.所要制取气体的颜色
D.操作简便易行，安全可靠，节能环保
C
(4)小波同学将装置B进行了改进，改进后的装置如图Ⅰ和Ⅱ，与B相比，装置Ⅱ的优点是____________________。
(5)实验室若用装置Ⅰ制取CO2，铜网上常放置的试剂为________________
(填名称)。检验该装置气密性的方法是夹紧弹簧夹，__________________
_____________________，则气密性良好。
可以控制反应速率　
大理石(或石灰石)
向长颈漏斗中注水，形成一段稳定的水柱
【拓展设问】
(6) 小美设计了实验室制备二氧化碳的改进装置，如图1，想要稀盐酸与大理石接触，除了倾斜U形管，还可以采用_______(填“推动”或“拉动”)注射器活塞的方法。
推动
(7) 测定二氧化碳体积：按顺序组合图2中装置A和B。待反应完全，装置冷却至室温，此时装置B两端液面左低右高，再调节装置B两端液面相平。若无调平操作，则测得的二氧化碳体积_________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)；读数：反应前水溶液刻度在50 mL处，最终读数如图C所示，则收集CO2气体约____mL；有同学认为用装置B测量CO2体积依然不严谨，理由是_____________________________。
偏小
8
CO2能溶于水且与水反应
［2023福建，T16(4)改编］(4)①用如图所示装置制备二
氧化碳。
a.反应的化学方程式为___________________________________。
b.应选择的试剂是____________(填“浓盐酸”或“稀盐酸”)。
c.将块状石灰石放入试管的操作是_________________________________
_______________________________。
②将二氧化碳通入水中一段时间，向所得溶液中滴入紫色石蕊溶液，溶液变______色。
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
稀盐酸
先把试管横放，用镊子夹取石灰石放在试管口后，再慢慢竖立试管
红
三、基于碳中和理念设计低碳行动方案
(2025厦门5月质检改编)研究小组开展“基于碳中和理念设计低碳行动方案”主题实践活动。
　　碳汇是指吸收并储存大气中二氧化碳的过程。“零碳”燃料是指燃料在生产及利用过程中的二氧化碳被完全吸收
或完全抵消，实现从生产到使用不产生净碳排放。
主题一　减少碳源
(1)开发新能源，可减少碳源。
①上图中涉及的新能源有_____________
_________(写一种)。
②电解水过程中的能量变化：电能转化
为__________。
太阳能(合理
即可)　
化学能　
(2)火电厂采用富氧燃烧技术，可减少碳源。
①燃料要先进行粉碎的目的是________________________________。
②富氧燃烧技术在“碳捕集”上的优点有___________________________
_____________________。
(3)举一个生活中践行低碳理念的例子：
____________________。
增大可燃物与氧气的接触面积
获得较高纯度的CO2，降低捕集CO2成本(合理即可)
绿色出行(合理即可)　
主题二　增加碳汇
(4)图中化工厂采用热催化技术生产甲醇(CH3OH)，可增加碳汇。写出该
反应的化学方程式：_________________________________。
3H2＋CO2CH3OH＋H2O
(5)图中体现自然界增加碳汇的途径是______________。
(6)图中甲醇可被称为“零碳”燃料的依据是_________________________
____________________。
光合作用
生产甲醇所需的CO2抵消甲
醇燃烧产生的CO2

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