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(共73张PPT)
第六单元　碳和碳的氧化物
01
脉络·体系构建
02
知识·要点梳理
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
知识点1 碳单质的性质和用途
1.常见的碳单质
(1)常见碳单质的物理性质与用途
名称 金刚石 石墨 C60
色、形、态 无色透明的固体 灰黑色、有金属光泽的固体 深棕色固体
结构模型
硬度 天然存在的最坚硬的物质 质软、有滑腻感 —
导电性 不导电 优良 —
主要用途 作装饰品、裁玻璃、切割大理石、作钻机钻头等 制铅笔芯、石墨电极、润滑剂等 可应用于超导、催化、能源及医学等领域
(2)几种无定形碳
名称 结构 性质 用途
木炭 都具有疏松 多孔的结构 吸附性 (物理性质) 作净水剂、防毒面具、制糖工业、冰箱除味剂
活性炭 焦炭 还原性 用于冶金工业
炭黑 常温下稳定 制墨、油漆
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
2.碳单质的化学性质及用途
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
1.(人教九上P134 T1改编)下列关于由碳元素组成的单质的说法正确的是
( D )
A.石墨具有滑腻感,可用来裁玻璃
B.金刚石是天然存在的最坚硬的物质,可用作电极
C金刚石和石墨属于不同的物质类别
D.金刚石和石墨物理性质明显差异的原因是碳原子的排列方式不同
2.(人教九上P134 T2改编)写出与下列用途相对应的碳单质或无定形碳名称。
①可用于钻机的钻头:　金刚石　;
②用作铅笔芯:　石墨　;
③用作冰箱除味剂:　活性炭　;
④用作墨汁书写或绘制字画:　炭黑　;
⑤用作防毒面具:　活性炭　;
⑥用作润滑剂:　石墨　。
3.(人教九上P130素材改编)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)活性炭可用于红糖脱色,是利用其　物理　(填“物理”或“化学”)性质。
(2)木炭与氧气反应能生成两种不同物质,原因是　反应物的量不同,反应的产物可能不同　。
(1)金刚石、石墨均是由碳元素组成的单质,所以金刚石变为石墨属于物理变化。( × )
(2)我国古代用墨(炭黑制成)绘制的书画能够保存至今不变色是因为碳单质在常温下化学性质不活泼。( √ )
(3)木炭和活性炭的吸附性是物理性质,对其他物质的脱色作用发生的是物理变化。( √ )
知识点2 碳的氧化物的性质及用途
1.CO和CO2的物理性质
化学式 CO CO2
色、味、态 通常状况下,是无色、无臭的气体 通常状况下,是无色、无味的气体
密度 比空气略小 比空气　大　
溶解性 难溶于水 　能　溶于水
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
2.CO2的性质实验
目的 认识二氧化碳的性质,比较二氧化碳与空气密度的相对大小 验证二氧化碳能溶于水
实验 倾倒CO2

CO2的溶解性实验
现象 两支蜡烛自下而上,依次熄灭 软塑料瓶变瘪
结论 物理性质:　CO2的密度比空气的大　 化学性质:　CO2不能燃烧也不支持燃烧　 CO2能溶于水
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
3.CO2与水反应的实验
(1)目的:运用控制变量的科学方法,探究二氧化碳是否与水发生了化学反应。
(2)实验:取三朵用石蕊溶液染成紫色的干燥纸花。分别对三朵纸花进行如图所示操作。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
实验 实验内容 操作图示 现象 分析
实验一 喷水 纸花不变色 水不能使石蕊溶液变红
实验二 放入二氧化碳中 纸花不变色 CO2不能使石蕊溶液变红
实验三 喷水后放入二氧化碳 纸花由紫变红 CO2与水发生化学反应生成H2CO3,H2CO3能使石蕊溶液变红。化学方程式为　CO2+H2O══H2CO3　
实验 四 吹风机吹干实验三反应后的纸花 — 纸花由红变紫 H2CO3不稳定,受热后易分解。化学方程式为　H2CO3 CO2↑+H2O
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
(3)结论:二氧化碳和水发生了化学反应。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
4.CO2与可溶性碱反应
目的 探究二氧化碳能否与可溶性碱反应
与氢氧化钠 溶液反应 化学方程式:　CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O　
现象:无明显现象
用途:吸收或除去CO2
注意:NaOH固体极易溶于水,可配制成浓溶液,所以可吸收大量二氧化碳
与澄清石灰 水反应 化学方程式:　CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O　
现象:澄清石灰水变浑浊
用途:检验CO2
注意:Ca(OH)2固体微溶于水,仅可配制成稀溶液,所以仅可吸收少量二氧化碳
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
5.CO2的性质与用途总结
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
6.CO的化学性质及用途
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
化学性质 现象与化学方程式 用途
毒性 CO极易与人体血液中的血红蛋白结合,造成人体缺氧,导致中毒 —
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
7.CO2和CO的鉴别与除杂
(1)两种气体的鉴别
鉴别方法 现象 CO2 CO
分别通入澄清石灰水 使澄清石灰水变浑浊 无明显现象
分别通入紫色石蕊溶液 使紫色石蕊溶液变红 无明显现象
分别通过灼热的CuO 无明显现象 黑色粉末变为红色
分别点燃 不燃烧 燃烧,发出蓝色火焰
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
(2)互为杂质时的除杂方法
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
4.(人教九上P143 T2改编)下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是( C )
A.分类观:CO和CO2都属于氧化物
B.元素观:CO和CO2都是由碳元素和氧元素组成的
C.守恒观:CO转化为CO2属于化学变化,且反应后氧原子个数增多
D.结构观:CO和CO2都是由分子构成的物质
5.(人教九上P136~137素材改编)下列关于二氧化碳的说法错误的是( C )
A.组成:二氧化碳由碳元素和氧元素组成
B.结构:一个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成
C.性质:二氧化碳能燃烧
D.用途:二氧化碳可用于人工增雨
6.(人教九上P137实验6-5改编)向如图所示的装置中依次加入碳酸钠和稀盐酸后,塞紧橡胶塞。
可观察到的现象为　干燥紫色石蕊纸花不变红,湿润紫色石蕊纸花变红　;原因是　CO2+H2O══H2CO3　(用化学方程式表示)。
7.(人教九上P136实验6-4改编)
实验中,若将水换成等体积的氢氧化钠溶液,观察到的现象为　乙塑料瓶变瘪的程度比甲大　。该实验能证明二氧化碳能和氢氧化钠发生反应,反应的化学方程式为　CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O　;甲实验的目的是
　作对照,排除水对实验结果的影响　。
8.(人教九上P143 T3改编)下列方法中可以鉴别CO和CO2的是( D )
①闻气味;②通过灼热氧化铜;③通入紫色石蕊溶液;④通入澄清石灰水;
⑤观察颜色
A.①③④ B.①③⑤
C.②③⑤ D.②③④
9.(人教九上P133~138素材改编)部分含碳物质的分类与相应的化合价关系如图所示,下列推断不合理是( B )
A.a可能是金刚石
B.c不能转化为b
C.c可以直接转化为e
D.d在一定条件下可生成c
(4)二氧化碳通入紫色石蕊溶液中,紫色石蕊溶液变为红色,说明二氧化碳呈酸性。( × )
(5)在煤炉旁放上一大盆水不可防止煤气中毒,因为CO难溶于水。( √ )
(6)用点燃的方法能除去CO2中的CO。( × )
(7)将燃着的小木条放入集气瓶中,若小木条熄灭,则说明该气体为二氧化碳。( × )
知识点3 二氧化碳的制取
1.工业制取
(1)原理:高温煅烧石灰石。
(2)化学方程式:　CaCO3 CO2↑+CaO　。
2.二氧化碳的实验室制取(详见实验6)
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
知识点4 二氧化碳对生活和环境的影响
自然界中 的碳循环
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
对生活 的影响 二氧化碳本身没有毒性,但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时,会对人体健康产生影响。因此,人群密集的地方应该注意通风换气 进入久未开启的菜窖或干涸的深井、深洞前,要先做灯火试验 温室 效应 加剧原因 空气中的二氧化碳等温室气体含量过高
危害 全球气候变暖,两极冰川融化,海平面升高,淹没部分沿海城市,使土地沙漠化,造成农业减产等
防治措施 ①控制排放——减少使用化石燃料,更多地利用太阳能、风能等清洁能源
②增强吸收——大力植树造林,严禁乱砍滥伐;采用物理或化学方法捕集、利用与封存二氧化碳
低碳 行动 节约能源、资源,选择低碳的生活方式,间接地减少CO2排放,如乘坐公共交通工具,少开私家车出行等 知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
10.(新人教九上P140素材改编)碳中和是指在规定时间内,CO2的人为移除与人为排放相抵消。请回答下列问题:
(1)大气中的二氧化碳过多会导致　温室效应　增强。
(2)捕集、利用和封存CO2是实现碳中和的一种途径,加压水洗法可捕集CO2,捕集CO2后的溶液加入紫色石蕊溶液后现象为　紫色石蕊溶液变为红色　。
(3)低碳生活,从我做起。请你写出日常“低碳”生活的一种做法。
节约用电(或乘坐公共交通工具等)　
(8)当空气中的二氧化碳超过正常含量时,对人体健康不利,是因为二氧化碳有毒 。( × )
03
物质·转化关系
以CO2为中心的物质转化关系
图中“→”表示一步转化(部分物质和反应条件未标出)。
(1)请写出下列物质的化学式。
甲　C　;丙　H2CO3　。
(2)请写出图中所涉及的化学方程式。
④　CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑　;
⑤　CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O　;
⑦　CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O　;
⑧　C+CO2 2CO　;
04
实验·专项通关
实验6　二氧化碳的实验室制取
1.实验试剂:大理石(或石灰石)和稀盐酸
选择 原则 (三不) (1)一般不用浓盐酸代替稀盐酸,原因是浓盐酸具有挥发性,会使收集的气体中混有HCl气体;
(2)一般不用稀硫酸代替稀盐酸,原因是稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在大理石(或石灰石)表面,阻碍反应的进一步发生;
(3)一般不用碳酸钠(或碳酸钾)代替大理石(或石灰石),原因是碳酸钠和碳酸钾是粉末状固体,与稀盐酸接触面积大,反应剧烈,不利于控制反应速率及气体的收集
2.反应原理:　CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑　。
3.发生装置
(1)选择依据:反应物为固体和液体,反应不需要加热。
(2)发生装置:固液常温型
(3)装置图
(4)操作要点:长颈漏斗下端管口应　伸入液面以下　。
4.收集装置
(1)选择依据:二氧化碳具有 密度比空气大 、 能溶于水 、 能与水反应　的性质,故选择　向上排空气　法收集。
(2)装置图
图A:收集气体时,导管应伸到集气瓶底部的原因是 排尽集气瓶中的空气 ;
图B:二氧化碳气体从　a　端进入。
检验方法:将生成的气体通入 澄清石灰水 中,若观察到澄清石灰水变浑浊,证明该气体是二氧化碳。
5.检验
6.验满
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若木条立即熄灭,证明二氧化碳已收集满。
7.CO2的净化(含HCl、H2O)
(1)原则:先除杂后干燥。
(2)净化装置与试剂作用
净化装置 试剂作用
　吸收CO2中混有的HCl气体　,气体从b口进,c口出
检验HCl气体是否除尽,气体从d口进,e口出
　干燥CO2　,气体从f口进,g口出
8.测量体积
　进入量筒中水的体积　即为收集到二氧化碳的体积,其中植物油的作用是　防止二氧化碳溶于水并与水发生反应　。
05
真题·模拟精练
碳单质的性质与用途(7年7考)
命题点1
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
1.(2025·河南)古代经典诗词、书画精品是中华民族传统文化的瑰宝。元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是什么
常温下,碳单质的化学性质不活泼。
2.(2024·河南)碳元素对人类有十分重要的意义。碳和碳的化合物是化学研究的重要内容。关于金刚石和石墨的说法不正确的是　b　(填字母)。
a.金刚石和石墨都属于碳的单质
b.石墨转化为金刚石属于物理变化
c.它们完全燃烧后的产物都是二氧化碳
d.金刚石和石墨中碳原子的排列方式不同
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
3.(2023·河南)碳是形成化合物种类最多的元素,含碳物质是化学研究的重要内容。碳元素可组成多种单质,下列有关说法不正确的是　d　(填字母)。
a.金刚石的硬度很大
b.每个C60分子是由60个碳原子构成的
c.石墨的导电性良好
d.金刚石、石墨和C60中碳原子的排列方式相同
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
4.(2021·河南)碳及其化合物与生产、生活密切相关,是化学学习和研究的重要内容。金刚石和石墨都属于碳单质,它们的化学性质相似,物理性质却有很大差异,其原因是　d　(填字母)。
a.构成它们的原子大小不同
b.两种物质由不同种原子构成
c.构成它们的原子数目不同
d.两种物质里碳原子的排列方式不同
一氧化碳和二氧化碳的性质与用途(7年7考)
命题点2
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
5.(2025·安阳一模)(1)用CO2的水溶液探究光合作用释放气体的实验装置如下图。置于阳光下一段时间,观察到试管内有气泡产生,请推测试管内收集到的可能是什么气体并写出检验该气体的操作。
实验目的为探究光合作用释放的气体,光合作用是水和二氧化碳在光和叶绿素的作用下生成有机物和氧气的反应,试管内产生的气体是氧气,检验氧气的方法是将带火星的木条放在试管中,若木条复燃,说明该气体是氧气。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
(2)制取CO2并探究其性质的实验装置如图。实验操作如下:先将Y形管倾斜,使N中的稀盐酸流入M中与大理石完全反应,然后注入足量的NaOH溶液。实验过程中,观察到气球先变大后变小,请分别用化学方程式解释气球变大、变小的原因。
将N与M中试剂混合,反应的化学方程式为2HCl+CaCO3══CaCl2+H2O+ CO2↑,生成二氧化碳使装置内压强增大,气球变大;向装置内注入足量的NaOH溶液,氢氧化钠和生成的二氧化碳反应的化学方程式为2NaOH+CO2══Na2CO3+H2O,装置内二氧化碳气体减少,压强减小,气球变小。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
6.(2024·河南)碳元素对人类有十分重要的意义。碳和碳的化合物是化学研究的重要内容。
(1)探究炼铁原理的实验装置如图。从环境保护的角度考虑,处理尾气的方法为　将尾气点燃(或进行收集)　。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
(2)植物光合作用可表示为二氧化碳+水 有机物+氧气,推测该有机物中一定含有的元素是　C、H(或碳、氢)　。探究光合作用原料的装置如图(实验过程略去)。
实验时,乙中的植物叶片能检测出光合作用生成的有机物,而甲中的不能。请加以解释。
甲中的二氧化碳被烧碱溶液吸收,植物不能进行光合作用
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
7.(2023·河南)碳是形成化合物种类最多的元素,含碳物质是化学研究的重要内容。CO和CO2均属于碳的氧化物。下列图示中,A是CO还原Fe2O3的部分实验装置,B是探究CO2性质的趣味实验装置。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
(1)写出装置A中CO还原Fe2O3的化学方程式: 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 ;从环保角度考虑,写出一种尾气处理的方法。
用燃着的酒精灯放在尾气处理处,将尾气点燃
(2)装置B中,注入浓NaOH溶液后,可观察到气球逐渐胀大,请分析原因。
二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,瓶内气体减少,压强变小,在大气压的作用下,气球变大
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
8.(2025·郑州市一模)从共性和差异性认识一类物质的性质,建构物质组成、性质与用途之间的关系,是学习化学的重要方式。
Ⅰ.共性
【提出问题】向澄清石灰水中吹气,溶液变浑浊,说明氢氧化钙与CO2反应。氢氧化钠能与CO2反应吗
【形成假设】氢氧化钠、氢氧化钙均属于　碱　(填物质类别),推测氢氧化钠能与CO2反应。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
【实验验证】设计对比实验如图所示。(夹持仪器已略去)
(1)左侧U形管内液面上升高度高于右侧,证明二者能反应。方框内应填入的物质是　水(或H2O)　。
(2)用pH计测得反应前后溶液的pH如表,结合表中数据,也可证明二者能反应,其依据是　pH减小(或碱性减弱)　。
物质 pH
反应前:氢氧化钠溶液 12.3
反应后:左侧U形管内溶液 8.1
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
【分析解释】氢氧化钠、氢氧化钙均含相同的　OH-　(填粒子符号)。
【建构模型】实验中可通过定性(实验现象)和定量(pH变化)角度验证反应发生。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
Ⅱ.差异性
【提出问题】检验CO2用澄清石灰水,为什么吸收CO2用氢氧化钠溶液
【实验验证】将图中右侧烧杯中液体换为等体积的饱和石灰水,观察到石灰水变浑浊,原因是　CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O　(用化学方程式表示),能够证明吸收CO2用氢氧化钠溶液而不用澄清石灰水的实验现象是　左侧U形管液面上升高度高于右侧　。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
【分析解释】二者阳离子不同,致使反应物和生成物的溶解性不同。
【反思拓展】结合表,依据上述实验,吸收CO2时选用氢氧化钠溶液的原因是　氢氧化钠易溶于水,可以配制成浓溶液,吸收效率高　。
物质 溶解性(室温)
氢氧化钠 易溶
氢氧化钙 微溶
二氧化碳对环境的影响(7年2考)
命题点3
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
9.(2025·焦作市一模)我国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,实现“双碳”目标,彰显大国责任与担当。其中的“碳”与大自然中的碳循环中的“碳”分别是指　a　(填字母)。
a.二氧化碳、碳元素 b.碳元素、二氧化碳
c.碳原子、碳单质 d.所有含碳物质、碳原子
10.(2024·河南)碳元素对人类有十分重要的意义。碳和碳的化合物是化学研究的重要内容。“低碳行动”中的“碳”指的是　CO2　(填“C”“CO”或“CO2”)。
二氧化碳的实验室制取(7年7考)
命题点4
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
11.(2025·河南)请回答下列问题。
若用虚线框内装置干燥CO2气体,请将该装置图补画完整。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
12.(2025·郑州市二模)某班同学分组用甲装置制取CO2之后,测得实验室内CO2的浓度明显升高。为减少CO2的排放,兴趣小组设计了乙装置制取CO2(夹持装置省略)。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式。
CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑
(2)与甲装置相比,用乙装置能有效降低室内CO2的浓度,请说明理由(写一条)。
根据二氧化碳的需求量,随时控制反应停止(合理即可)。
(3)解释乙装置不能证明CO2与H2O反应的原因。
没有证明二氧化碳不能使紫色石蕊变红。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
13.(2022·河南B卷)某化学小组利用如图所示微型装置进行实验。
(1)写出试管内所发生反应的化学方程式。
　CaCO3+2HCl══CaCl2+H2O+CO2↑　
(2)A处V形管内可观察到什么现象
　紫色石蕊溶液变红。
(3)若B处V形管内的澄清石灰水不变浑浊,可能的原因是什么
　二氧化碳气体中混有氯化氢气体,无法生成碳酸钙沉淀。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
14.(2021·河南)碳及其化合物与生产、生活密切相关,是化学学习和研究的重要内容。
某同学用如图装置(铁架台等略去)制取纯净、干燥的CO2并探究CO2的性质。
命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
(1)A装置能控制反应的发生和停止,请简述使反应停止的操作。
用弹簧夹夹住乳胶管,产生的气体使试管内压强增大,液体被压回长颈漏斗中,与有孔塑料板上的固体试剂分离,反应停止
(2)B装置中可能发生反应的化学方程式为　NaHCO3+HCl══NaCl+H2O+CO2↑　。
(3)证明CO2与水发生了反应的实验现象为　D中干燥的紫色石蕊试纸不变红,E中湿润的紫色石蕊试纸变红　。
06
素养·三新一跨
跨学科实践活动5
——基于碳中和理念设计低碳行动方案
(2025·洛阳市涧西区一模)某化学兴趣小组的同学对二氧化碳的来源、吸收、转化以及低碳措施产生了兴趣,开启了“低碳行动”项目式学习探究之旅。
Ⅰ.“碳”索发现
(1)空气中CO2的主要来源是人和动植物的呼吸以及煤、　石油　、天然气等化石燃料的燃烧。
(2)验证二氧化碳能产生温室效应。
如图所示,用两个相同的塑料瓶分别收集了厨房中炒菜前后天然气(主要成分是CH4)灶台旁的气体,放在阳光下一段时间,红墨水向　左　(填“左”或“右”)移动。
Ⅱ.物理固“碳”
(3)如图将海水注入充满CO2气体的集气瓶中,振荡。若观察到 气球膨胀　现象,可证明海水可以吸收CO2。
(4)将CO2气体压入地下可以实现CO2液态封存,从微观角度解释原因是　压强增大,二氧化碳分子间的间隔变小　。
Ⅲ.捕风捉“碳”
同学们设计了一个简易的CO2捕捉器,如图所示。
(5)在吸风机纱布上涂抹一层石灰乳[5 mL水和2 g Ca(OH)2混合制得]进行实验,一段时间后发现纱布变硬,吸风效果变差,原因可能是　CO2+Ca(OH)2══CaCO3↓+H2O　(用化学方程式表示)。
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