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综合复习六 碳和碳的化合物
一、综合概述
碳和碳的化合物在化学世界里是一个庞大的家族。它们与人类生产、生活密切相关，该部分内容丰富，知识点较多。特别是关于二氧化碳的性质、用途、制法更是我们学习的重点，又是中考的重要考点之一，考查的热点常与STS(科学——技术——社会)相结合，与其他学科知识相融合进行综合命题。常见题型以选择题、填空题、实验探究题、简答题、计算题为主，难度中等，占总分值的10％～l2％。
二、典题剖析
【例1】超临界CO2流体是一种具有和水相似、能阻燃、溶解能力强的溶剂，被誉为“绿色环保溶剂”，下列说法正确的是21世纪教育网( )
①超临界CO2流体性质特殊，因此，与干冰的化学组成不同②CO2是自然界中存在的物质，它参与自然界的碳元素循环③超临界CO2流体是一种特殊物质，容易燃烧 ④超临界CO2流体可代替许多有害、有毒、易燃的溶剂21世纪教育网
A．①② B．②④ C．①③ D．①②③④
思路点拔：此题以科研成果“超临界CO2流体”这一前沿性的信息命题，考查的是CO2的性质，所用的知识是基础知识。超临界CO2流体在组成上与干冰完全相同，超临界CO2流体之所以被誉为“绿色环保溶剂”，就是因为它可以替代许多有毒、有害、易燃的溶剂。
解：B
规律总结：以高新科技成果为信息命题，既丰富和拓展了教材内容，又有利于引导同学们关注科技的进展，加深理解“科学技术是第一生产力”的内涵。这类题一般考查的是基础知识，起点高，落点低，只要认真阅读分析所给信息便不难解决。
【例2】(1)实验室制取大量CO2气体能否用稀硫酸和大理石为原料 (填“能”或“否”)，为什么 。
(2)图2-6-1是实验室制备CO2的装置图，该装置的特点是打开弹簧夹，大理石和稀盐酸接触，发生反应；关闭弹簧夹后，盐酸被产生的CO2气体压回长颈漏斗，与大理石分离，停止反应。用该装置制备CO2可起到节约药品和制取方便的效果，图2-6-2装置中哪些可起到与该装置相同的效果 (填编号)。21世纪教育网
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图2-6-2
思路点拔：(1)盐酸与大理石反应生成CO2、可溶性CaCl2和水，反应能持续进行。而硫酸与大理石反应生成微溶于水的CaSO4覆盖在大理石表面，阻止大理石与硫酸继续反应产生CO2，所以实验室不能用稀硫酸与大理石为原料制取大量CO2。(2)试题利用简单仪器和器材，拼组出能随时使反应发生或停止的装置，这本身就是一个创新。回答问题时，要求深刻理解装置原理，并能及时迁移，灵活创新。这里要看同学们能否根据干燥管和U形管的特殊结构，想到哪个能充当气体发生器。要考虑一端进酸，一端出气，利用导气管上的弹簧夹的关闭，使干燥管和U形管中的酸液与大理石脱离接触，从而达到随关随停、随开
随用的目的。
解：(1)否；硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石表面，阻止大理石与硫酸继续反应产生二氧化碳(2)B、D21世纪教育网
规律总结：制取二氧化碳的方法很多，但用于实验室制取二氧化碳，需要考虑很多因素。一般适用于实验室制取气体必须具备：一是反应速率适中，二是容易收集并能收集到较纯净的气体，三是从安全、操作简便、节省能源等方面去考虑。
【例3】“神舟七号”实现了中国人太空行走的伟大梦想，标志着我国已跨入航天领域国际领先行列。某研究性学习小组查阅资料得知，宇宙飞船中可用超氧化钾(KO2)作为氧气再生剂。超氧化钾是一种固体，它与人呼出的二氧化碳反应生成氧气：
4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2
为了验证这个反应能够产生氧气，该小组同学以大理石和稀盐酸反应生成的CO2来与KO2：反应制取O2，设计了如图2-6-3所示的实验装置：
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图2-6-3
(1)C处应从A、B两种装置中选择 作为CO2发生装置。检验G中集气瓶内收集的气体是否为氧气，可以在取出集气瓶后，用 检验。
(2)已知CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液，D装置的作用是 。
(3)为了除去O2中可能混有的CO2，F中可盛放过量 溶液。
(4)有同学提出，上述实验能生成氧气可能与CO2中混有的水蒸气有关。若要检验干燥的CO2能否与超氧化钾反应生成氧气，你对上述实验装置的改进方法是 。
思路点拔：制取CO2时，利用稀盐酸与大理石或石灰石反应，且不用加热，所以应选用A装置制取CO2。由于生成的CO2中含有HCl气体，可以用NaHCO3溶液将HCl除掉，而除去O2中的CO2可以用NaOH溶液，如果想除掉CO2中的水蒸气，可以在装置D、E之问加上干燥装置，如：盛浓硫酸的洗气瓶等。
解：(1)A；带火星的木条 (2)除去二氧化碳中混有的氯化氢气体 (3)氢氧化钠 (4)在D和E装置之间增加气体干燥装置(如盛有浓硫酸的洗气瓶等)
规律总结：一般的固体和液体反应，不需要加热，用A装置；固体和固体反应，需要加热用B装置。除杂质时注意在除掉杂质的同时，不能引入新的杂质。
【例4】在学习过程中，小雨同学提出一个问题：碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能
[猜想]碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有CO2；②只有CO；③既有CO又有CO2。
[查阅资料]浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO2无变化，但遇到微量CO会立即变成蓝色。
[方案设计]通过上述资料和已有知识，小雨初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清的石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验。根据小雨的设想，请你完成填空：
(1)若试纸不变色，澄清石灰水变浑浊，则只有CO2；21世纪教育网
(2)若试纸 ，澄清石灰水 ，则只有CO；21世纪教育网
(3)若试纸 ，澄清石灰水 ，则既有CO又有CO2。
[实验验证]经过思考之后，小雨设计了如图2-6-4的实验装置：
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图2-6-4
实验步骤：
(1)打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的N2；
(2)关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。
[结论]小雨通过分析实验现象，确认猜想③是正确的，请你写出装置C中发生反应的化学方程式：
[反思与评价]
(1)该实验开始前通一会儿N2的目的是 。
(2)请从环保的角度分析该实验装置中的不完善之处： 。
思路点拔：解此题关键是读懂题目中给予的信息：即浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO2无变化，但遇到微量CO会立即变成蓝色。通人氮气是为了排尽装置内的空气，由于此实验可能会产生一氧化碳，所以需要安装尾气处理装置。21世纪教育网
解：[方案设计](2)变蓝；无明显现象 (3)变蓝；变浑浊
[结论]CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
[反思与评价](1)排出装置内的空气 (2)没有尾气处理(或吸收)装置
【例5】碳和碳酸钙的混合物在空气中受强热后，碳酸钙完全分解，碳被完全氧化生成二氧化碳，若它们生成的二氧化碳的总质量等于原混合物的总质量，则混合物中碳的质量分数约为( )
A．82.6％ B．42％ C．21％ D．17.4％
思路点拔：这类题有多种解法，现介绍该题两种解法：
方法一：据题意知原混合物的质量等于生成二氧化碳的质量，而生成二氧化碳的反应既有碳与氧气的反应，又有碳酸钙高温分解，将这三者联系在一起，便可列出方程求解。
设混合物的质量为lg，碳的质量为x，则碳酸钙的质量为1g-x。21世纪教育网
C+O2 ( http: / / www.21cnjy.com )CO2
12 44
x
CaCO3 ( http: / / www.21cnjy.com )CaO+ CO2↑
100 44
1g—x (1g-x)
根据题意：x+(1g-x)=1g，x=0.174g。
方法二：利用质量守恒求解，因在反应中碳转化为CO2，碳酸钙分解成为CO2和氧化钙，反应前后碳元素质量守恒。
设原混合物总质量为M，其中碳的质量为m。
m+(M-m)X=M m=0.174M
则碳的质量分数为：×l00％=17.4％
解：D
规律总结：无数据计算题在近几年各省市的中考题中出现的越来越多，不少同学对解此类题目总是愁眉不展。然而此类题目不是真无数据，只是数据隐藏在题目中。只要同学
们认真挖掘，找出隐藏的数据或者暗含的等量关系，此类题就不难解答。
三、综合提升训练21世纪教育网
（一）经典题训练21世纪教育网
1．图2-6-5是金刚石、石墨、C60的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是( )
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图2-6-5
A．构成它们的原子大小不同
B．构成它们的原子数目不同
c．金刚石、石墨、C60由不同原子构成
D．金刚石、石墨、C60里碳原子的排列不同
2．（2008，南通，2分）下列制取气体的方案，可以直接采用图2-6-6所示装置进行的是( )
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图2-6-6
①用H2O2和MnO2制取O2 ②用CaCO3和稀盐酸制取CO2 ③用KClO3和MNO2制取O2 ④用Zn和稀H2SO4制取H2 ⑤用Na2CO3和H2SO4制取CO2
A．①④ B．①②④
C．①②⑤ D．①②④⑤
3．目前，科学家打算合成一种“二重构造”的球形分子，方法是把足球型的C60分子融进足球型的Si60分子中，使外面的Si原子与里面的C原子结合。下列与这种物质有关的一些说法中，错误的是( )
A．是由两种单质组成的混合物
B．是一种新型化合物
C．其相对分子质量为2400
D．Si60分子的体积比C60分子大21世纪教育网
4．如图2-6-7中的做法，既与物质的物理性质有关，又与物质的化学性质有关的是( )
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图2-6-7
5．目前已知的化学元素只有100多种，但人类发现和合成的物质已有3000多万种，其中含碳元素的物质种类最多。图2-6-8是“碳循环示意图”：
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图2-6-8
(1)请选择图中所涉及的含碳物质(或主要成分)，填人图2-6-9的空白方框中(每个空格中选填一种即可)：21世纪教育网
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图2-6-9
(2)写出碳循环示意图中部分(带标号的)转化关系的化学反应方程式：
①甲烷完全燃烧的化学方程式： 。
②二氧化碳溶解于水的化学方程式： 。
6．找出知识间的联系，并将其整理成知识网络，是学习化学知识的有效方法之一。如CaCO3、CaCl2、Ca(OH)2等三种物质问相互联系，可用图2-6-10来表示(物质间转化用“→”连接起来)。
(1)请你依照上述例子，在下面用图表示C、CO、CO2、CaCO3等
四种物质间的相互关系(只限于初中教材)。
(2)根据你找出的转化关系，写出符合以下要求的化学方程式各一个。
①置换反应： 。
②化合反应： 。
7．（2008，长春）某小组在实验室里制取CO2时，用到了图2-6-11所示的装置，请回答下列问题：
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图2-6-11
(1)能用B装置收集CO2，是因为CO2的密度比空气 。
(2)用B装置收集CO2时，检验是否收集满的方法是将燃着的木条放在 。
(3)将生成的CO2通入石蕊试液中，试液变红，原因是CO2与 反应生成了碳酸。
(4)将A装置改成C装置，通过拉动铜丝可以控制底部破损的小试管升降。这一改进的主要目的是 (填字母)。21世纪教育网
A．使反应随时发生或停止
B．使破损的小试管得到利用
C．生成更多的CO221世纪教育网
(5)如果在实验室利用A装置制取氧气，该反应的化学方程式为 。
8．据报道：某农民为保鲜吃剩的半个西瓜，将其送入菜窖时因CO2含量过高而导致死亡。某同学看了报道后，决定对自家菜窖内CO2的含量进行探究。
[查阅资料]当空气中CO2的体积分数达到l％时，就会使人感到气闷、头昏；达到l0％时，使人呼吸逐渐停止，以致死亡。
[设计方案]借鉴化学学习中测定 含量的实验探究，用碱溶液完全除去从菜窖内取出的气体样品中的CO2。设计
实验如图2-6-12。
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图2-6-12
[实验与事实]用注射器向集气瓶内注入适量NaOH溶液，振荡，充分反应后打开止水夹。观察到烧杯中的水倒流，最后瓶内的液体体积大约占集气瓶容积的。
[结论与解释](1)菜窖内CO2含量约为10％(体积分数)，贸然进入容易发生危险；(2)菜窖内CO2含量过高，原因之一是CO2具有 的物理性质。
[反思与评价]实验中用NaOH溶液比用石灰水更合理．原因是 。
[拓展与迁移]室内CO2含量过高，会使人感到气闷，此时解决CO2含量过高的简单措施是 。
9．现有木炭粉和氧化铜的混合物5g，加强热使其充分反应后，得到固体3.9g，求参加反应的木炭粉的质量是多少克
（二）08～09年中考真题精选
1． 下列说法中，正确的是( )
A．C、CO和CO2都具有还原性
B．用石蕊溶液可区分CO和CO2
C．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的，性质相同
D．碳具有可燃性，因此，在常温下其化学性质比较活泼21世纪教育网
2．（2009，淮坊，7分） CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，科学家正在研究分离出空气中的CO2，然后在催化剂作用下将CO2和H2反应合成汽油、甲醇等有机物。请回答以下问题：
(1)实验室中可选用制取氢气的装置
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图2-6-13
简述实验中将锌粒加入容器的方法是 。
(2)某同学设计图2-6-14装置分离CO 2和CO2实验开始时关闭活塞b，打开活塞a，让混合气体从导管口进入，所得纯净气体从导管c逸出(假设完全反应)，此时逸出的气体是 。
混合气体通入完毕后，再关闭活塞a，打开活塞b，使分液漏斗中的稀硫酸进入广口 瓶，此时逸出的气体是 。
3．（2008，天津，10分）图2-6-15中的A～E是化学实验中常用的几种装置，请按要求回答有关问题。
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图2-6-15
(1)利用图2-6-15中A、C装置的组合可以制取的一种气体是 ；写出实验室制取该气体的化学方程式： 。
(2)若实验室制取二氧化碳气体，应选用图2-6-14中装置的组合是 ；写出实验室制取二氧化碳气体的化学方程式： 。
(3)写出实验室用锌与稀硫酸制取氢气的化学方程式： 。
4．（2008，北京，3分）有一种石灰石样品的成分是CaCO3和SiO2。课外小组同学将l00g盐酸分5次加入到35g石灰石样品中(已知SiO2不与盐酸反应)，得到如下部分数据(如表2-6-1)和图像(如图2-6-16)。
表2-6-1
次数 第1次 第2次 第3次
加入盐酸的质量/g 20 20 20
剩余固体的质量/g 30 a 20
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图2-6-16
请计算：
(1)第2次加入盐酸后，a为 g。
(2)石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为多少 (结果用最简整数比表示)
(3)10％的CaCl2溶液可作路面保湿剂。欲将第5次实验后的溶液配成10％的CaCl2溶液，可先向此溶液中加入足量的石灰石粉末，完全反应后过滤，这时还需要向滤液中加入水多少克 (假设实验过程中溶液损失忽略不计) 21世纪教育网
答 案
综合复习六：碳和碳的化合物
三、(一)1．D
2．A点拨：图中装置适用于制取利用液一液、固一液反应，不需加热，且可用排水法收集的气体，②⑤中生成的CO2能溶于水，不能用排水法收集，③中需加热，故符合条件的只有①④。21世纪教育网
3．A 4．D
5．(1)混合物：煤(或石油等)；单质；金刚石；有机化合物：甲烷 (或葡萄糖等)；氧化物：二氧化碳(或一氧化碳等)；酸：H2CO3；盐：CaCO3(填化学式或名称均可，其他合理答案也可)
(2)①CH4+2O2 ( http: / / www.21cnjy.com )CO2+2H2O
②CO2+H2O===H2CO3
6．(1)
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)①C+2CuO ( http: / / www.21cnjy.com )2Cu+CO2↑
②CO2+C ( http: / / www.21cnjy.com )2CO或2CO+O2 ( http: / / www.21cnjy.com )2CO2或
C+O2 ( http: / / www.21cnjy.com )CO2或2C+O2 ( http: / / www.21cnjy.com )2CO(任选一个)
7．(1)大 (2)集气瓶口 (3)水(或H2O) (4)A
MnO2
(5)H2O2=====2H2O+O2↑21世纪教育网
点拨：(1)CO2密度比空气大，所以，可用向上排空气法收集；CO2能溶于水且和水发生化学反应，所以不能用排水法收集。(2)CO2的验满方法一般是将燃着的木条放到集气瓶口，如果木条熄灭，证明已经集满。(3)CO2可与水反应生成碳酸，碳酸能使石蕊试液变红。(4)C装置改进后通过拉动铜丝来实现两种反应物的接触或脱离，达到使反应随时发生或停止的目的。注意在解该小题时应抓住关键词“改进的主要目的”，避免从“废物利用”的角度出发，从而误选B。
(5)如果利用A装置制取氧气，应采用过氧化氢溶液催化分解法。
8．[设计方案]空气中氧气
[结论与解释](2)密度比空气大
[反思与评价]氢氧化钠易溶于水，氢氧化钙微溶于水
[拓展与迁移]通风换气
9．解：设参加反应的木炭粉的质量为x，
C+2CuO ( http: / / www.21cnjy.com )2Cu+ CO2↑
12 44
x (5-3.9)g
=，x==0.3g。
答：参加反应的木炭粉的质量为0.3g。
点拨：5g的固体混合物不一定恰好完全反应，所以3.9g的固体很有可能是反应后的固体混合物质量，可能是Cu和CuO，也可能是Cu和C，所以该题可以利用反应前后固体的质量差求出CO2的质量，然后根据方程式的计算求出参加反应的木炭粉的质量。
(二)1．B点拨：A项CO2无还原性；C项由于金刚石、石墨、C60中碳原子排列方式不同，物理性质不同；D项碳常温下化学件质稳定。
2．(1)B、D；将容器横放，用镊子夹取(或用药匙取)锌粒放入容器中，再将容器慢慢直立起来
(2)CO；CO2
点拨：(1)实验室用锌粒和稀硫酸反应制H2，是固体和液体反应，且反应不需加热，故可选择B、D装置。(2)NaOH可吸收CO2，故开始逸出的气体是CO；混合气体通入完毕后，加入稀硫酸与溶液中的Na2CO3(及过量NaOH)反应，故放出CO2气体。
3．(1)O2；2KClO32KCl+3O2↑(或2KmnO4 ( http: / / www.21cnjy.com )K2MnO4+MnO2+O2↑)
(2)B、D；CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
(3)Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
点拨：A装置为固一固加热型，故可用KMnO4或KClO3和MnO2来制取氧气。实验室制CO2的发生装置是固一液常温型，CO2的密度比空气大，故选择B、D组合。
4．(1)25
(2)解：根据图像分析，第4次加入盐酸后，样品中CaCO3完全反应。样品中SiO2的质量为l5g，CaCO3的质量；35g一15g=20g。样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比：
(20g×)：(20g×)：(20g×+15g×)=10：3：22。
答：石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为10 ：3 ：22。
(3)解：由图表可知，每消耗20g盐酸，消耗5g CaCO3，则l00g盐酸消耗25g CaCO3。
设：l00g盐酸完全反应后，溶液中CaCl2的质量为x，生成CO2的质量为y。
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
100 111 44
25g x y
=，x=27.75g；
= ，y=11g
所得CaCl2溶液的质量：25g+100g一11g=114g。
设：还需加入水的质量为z，21世纪教育网
×100％=10％，z=163.5g。
答：还需加入l63.5g水。
点拨：(1)由图表可知消耗20g盐酸，消耗5g CaCO3。
△
MnO2
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