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第3讲 碳和碳的氧化物考点1 碳单质的性质1.碳单质的物理性质和用途(1)碳单质有_、_和_。它们的物理性质存在差异是因为_。(2)金刚石、石墨物理性质和用途比较金刚石石墨色、态、形无色透明正八面体状固体深灰色细鳞片状固体、有金属光泽硬度硬度大质软导电性不导电导电性好用途装饰品、玻璃刀、钻探机钻头润滑剂、铅笔芯、电极(3)木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成，它具有_结构，因此它具有较强的吸附能力。活性炭也具备这个性质，常用于_和_。C60分子是一种由_构成的碳分子，它形似足球，这种结构的碳分子很稳定。它主要应用于材料科学和超导体等方面的研究。2.碳单质的化学性质稳定性古代用墨书写或绘制的字画不易褪色，是因为常温下，碳的化学性质不活泼可燃性充分燃烧：_不充分燃烧：_说明：相同反应物在不同条件下反应产物可能不同还原性与CuO反应：_;现象：_。CuO是_；C是_(填“氧化剂”或“还原剂”)与CO2反应：_提示：碳的还原性可用于冶金工业考点2 二氧化碳的性质与用途1.CO2的物理性质：通常二氧化碳是一种_、_的气体，密度比空气_，_溶于水。2.CO2的化学性质化学性质化学方程式说明一般不能燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸与水反应生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，碳酸不稳定,易分解能与碱反应用于检验二氧化碳与灼热的碳反应吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是氧化剂，C是还原剂3.CO2的用途：_等。固体二氧化碳叫_，它升华时_，因此可作_。4.二氧化碳对生活的影响(1)产生温室效应的气体有：_、_、甲烷、氟氯代烷等。(2)防止温室效应的措施：减少使用化石燃料，_，_，_。考点3 二氧化碳的制取1.实验室制取气体的思路与方法(1)实验室制取气体的一般思路：首先研究生成该气体的_,需要研究制取这种气体所采用的_，需要研究如何验证制得的气体就是所要制的气体。(2)气体发生装置：选择发生装置的原理：根据_和_。常用发生装置：a.固体或固体混合物加热制取气体，如实验室加热高锰酸钾制氧气；b.固体与液体反应不加热制取气体，如实验室制二氧化碳或氢气。(3)气体收集方法：气体收集方法取决于所制的气体的_和_。常见的方法：a.排水法，适用于_的气体；b.排空气法，当气体密度大于空气的密度，即相对分子质量29,用_法；当气体密度小于空气的密度，即相对分子质量29，用_。2.二氧化碳的实验室制取(1)药品：_与大理石(或石灰石，主要成分都是_)。(2)反应原理：_。3.二氧化碳的工业制取：工业上常用煅烧_的方法制取CO2，化学方程式为_。考点4 一氧化碳的性质与用途1.CO的物理性质：一氧化碳是_、_的气体，其密度比空气_，_溶于水。2.CO的化学性质(1)可燃性：2CO+O2_(可燃性气体点燃前一定要检验_)。现象：发出_的火焰。(2)还原性：CO+CuO_(非置换反应)。应用：冶金工业。现象：黑色的氧化铜逐渐变成_，澄清石灰水变浑浊。(3)CO的毒性：煤气中毒即CO中毒，原因是CO很容易跟血液里的血红蛋白相结合，使血红蛋白不能很好地跟氧气结合。3.CO的用途：CO用于燃料和冶金工业。命题点1 碳单质的性质例1 (2014盐城)2013年3月，我国研制出世界上最轻、吸油力最强的固体碳海绵。碳海绵由碳元素组成，具有疏松多孔的结构。下列关于碳海绵的说法不正确的是( )A.常温下化学性质不活泼 B.是一种新型的化合物C.具有较强的吸附性 D.可处理海上泄漏的石油思路点拨:由于“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管，两者均为单质；“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，所以具有很强的吸附性；可吸收海上泄露的石油。碳的不同单质物理性质不同，如金刚石硬度大，木炭和活性炭具有吸附性等；但在常温下化学性质都非常稳定，具有可燃性和还原性。1(2015重庆B)下列物质或方式中的“碳”，主要不是针对碳单质的是( )A碳素墨水 B打印碳粉C低碳生活 D石墨碳棒2(2015佛山)某同学设计了如下实验装置，进行碳还原性性质验证，对实验进行分析并回答：(1)检查装置气密性的方法是：将导管浸入水中，_，说明装置气密性良好。(2)证明碳具有还原性的实验现象是_。(3)CuO发生_反应(填“氧化”或“还原”)。(4)酒精灯加上网罩的作用是_。命题点2二氧化碳的性质和用途(2015泰安)实验设计是化学实验的重要环节。请根据下列实验要求回答相关问题：实验一实验二【活动与探究】用对比实验方法探究二氧化碳的性质。(1)实验一中振荡3个矿泉水塑料瓶，观察到塑料瓶变瘪的程度为ABC，其中变浑浊的瓶内发生反应的化学方程式为_；对比A瓶与_(填“B”或“C”)瓶的实验现象，可证明CO2能与NaOH发生反应。(2)实验二观察到C装置中发生的现象是_，结论是_(用化学方程式表示)。思路点拨：(1)由实验一的图示可知，B瓶中的饱和石灰水与二氧化碳反应，生成了碳酸钙沉淀，瓶内溶液变浑浊；要证明CO2能与NaOH发生反应，就要控制变量，对比A、C两瓶，相同的变量为CO2、水，不同的变量：A瓶中溶有NaOH，C瓶中没有NaOH，两瓶变瘪的程度AC，证明CO2与NaOH发生反应。(2)除去水蒸气，二氧化碳不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色，二氧化碳遇到湿润的蓝色石蕊试纸时，会和其中的水分发生反应生成碳酸，碳酸能使蓝色的石蕊试纸变红。二氧化碳可以和水发生反应生成碳酸，二氧化碳可以和碱溶液反应生成盐和水。3(2015临沂)通过实验探究可获得较多的化学知识，对如图所示的实验分析错误的是( )A两支蜡烛自下而上依次熄灭B二氧化碳不能燃烧C二氧化碳的密度比空气大D二氧化碳支持燃烧第3题图第4题图4(2015广州)如图，将充满CO2的试管倒扣在滴有紫色石蕊的蒸馏水中，一段时间后，下列实验现象描述正确的是( )试管内液面上升试管内溶液变红试管内液面不上升试管内溶液变蓝试管内溶液不变色A B C D命题点3二氧化碳的制取(2015娄底)请结合下列实验装置，回答有关问题：(1)写出仪器a的名称_。(2)实验室若用石灰石和稀盐酸制取并收集干燥的二氧化碳，选用的装置为_(填字母)。加试剂前，要连接好装置并检查装置的_。将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，紫色石蕊溶液变_色。(3)用B装置能否制取氧气？_(填“能”或“不能”)。思路点拨：用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，属于固液常温型；二氧化碳密度比空气大，能溶于水，二氧化碳与水反应生成碳酸。加试剂前，要连接好装置并检查装置的气密性，以避免装入药品后发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费药品。将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色。B装置属于固液常温型，实验室中采用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气，也属于固液常温型。选择发生装置要根据反应物的状态和反应条件，固体和液体常温下制取气体用B装置，固体加热制取气体用A装置；根据气体的密度和溶解性选择收集装置，难溶解的用排水法，密度比空气密度大的用向上排空气法，密度比空气小的用向下排空气法。5(2014重庆A)某班同学在实验室制取二氧化碳，老师观察到了四个同学的如下操作，其中正确的是( )A连接仪器 B检查气密性 C取用石灰石D验满6(2015宜宾)化学是一门以实验为基础的科学。请根据下列仪器和实验装置回答有关问题：(1)仪器的名称是_。(2)用组合可制备CO2，写出实验室用此装置制备CO2的化学方程式_。(3)收集CO2应选用装置_(填“”或“”)。(4)利用图所示装置(集气瓶中预先装满CO2气体)来验证CO2的性质，先加入足量氢氧化钠溶液，观察到的现象是气球_(填“变大”“变小”或“不变”)，反应方程式为_；再加入足量的盐酸，观察到的现象是气球_(填“变大”“变小”或“不变”)。命题点4一氧化碳的性质和用途CO是一种无色、无味、具有可燃性的有毒气体。有科学家利用一种复杂的金属复合物研制出新型高灵敏度的CO探测器，它能通过颜色变化来探测空气中是否含有CO。下列有关说法错误的是()A无色、无味、具有可燃性，都是CO的物理性质BCO探测器用于空气质量监测，可以让人们及时了解空气质量状况CCO有毒，是因为易与血红蛋白结合，影响血液对氧气的输送D发现有人CO中毒时，应将病人迅速转移到清新的空气中思路点拨：CO通常是一种无色无味的气体，属物理性质，而CO具有可燃性是化学性质；CO探测器可让人们了解排放到空气中CO的多少；CO有毒，易于血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白与O2不能很好地结合。7(2015上海)甲同学设计了如下实验装置验证一氧化碳的部分性质并验证产物。实验时，在点燃B处酒精灯之前先通入一氧化碳排出装置中的空气，然后继续实验。(1)B中反应的化学方程式是_，该反应的还原剂是_。(2)实验过程中，C中的现象是_，D处点燃的目的是_。(3)对该实验的分析正确的是_(选填编号)。a实验结束时应先熄灭B处酒精灯bC中增加的质量与B中固体减少的质量相等c反应开始后通入2.8 g一氧化碳可生成6.4 g铜d反应结束后继续通入一氧化碳的目的是防止铜被氧化(4)甲同学认为A装置用于证明一氧化碳不能和石灰水反应，乙同学认为省略A可达到同样的目的，理由是_。8(2015安顺)竹炭包是一种集观赏与空气净化为一体的产品。这种产品可对车内及室内空气中的一氧化碳、甲醛等有害气体进行吸附。某课外活动小组对竹炭进行初步探究。【提出问题】竹炭中是否含有碳元素？【猜想与假设】竹炭中含有碳元素。【查阅资料】新鲜的血液，遇一氧化碳由鲜红变为暗红。【设计实验】所用装置如图所示。(A装置的作用为吸收空气中的水和二氧化碳)(1)实验开始后，C装置中产生白色沉淀，发生反应的化学方程式为_，E装置中新鲜的鸡血变为暗红色。(2)小玥认为应在A、B装置间，再增加一个C装置，目的是_。(3)课外活动小组的同学设计的这套装置的不足之处是_，请你设计解决的方法_。(4)小亮认为可以用右图所示的装置，替换原装置中的E装置，你认为_(填“可以”或“不可以”)，原因是_。【结论】竹炭中含有碳元素。【拓展应用】竹炭细密多孔，竹炭牙膏中含有竹炭等成分具有消炎、止痛、化瘀、去污等功效，下列有关竹炭牙膏的用途描述不正确的是。A可除衣领袖口等处的汗渍B不能除去口中异味C虫咬、灼伤可消炎止痛实验二氧化碳的实验室制法药品石灰石(或大理石)和稀盐酸反应原理_发生装置收集方法_验满将_，木条熄灭说明收满检验气体将_中，看石灰水是否变浑浊操作步骤注意事项检查装置的气密性；长颈漏斗的管口要插入液面下；不能用排水法收集【温馨提示】实验室制取二氧化碳所需要的药品是石灰石(或大理石)和稀盐酸，酸不能为浓盐酸和稀硫酸。使用浓盐酸会因浓盐酸具有很强挥发性导致制取的CO2气体不纯；使用硫酸，生成的CaSO4微溶于水，附着在大理石表面，使反应停止。(2015济南)如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器(组装实验装置时，可重复选择仪器)，某化学小组的同学欲利用其进行下列各探究实验。(1)以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制备并收集干燥、纯净的二氧化碳气体。按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性。所选仪器的连接顺序为_(从左至右填写仪器序号字母)(提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收)。用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为_。若将二氧化碳气体通入酚酞试液中，试液显_色。(2)用一氧化碳气体(含少量水蒸气)测定某铁的氧化物(FexOy)的元素组成比例，并验证反应中气体生成物的性质。所选仪器按A1ECA2顺序连接(A1、A2为浓硫酸洗气瓶)，并检验装置的气密性，所设计的实验装置中气体流向是从左向右。反应前大玻璃管中加入铁的粉末状氧化物(FexOy)试样的质量为a g，实验结束后，继续通入一氧化碳气体，直至大玻璃管冷却。这时测量到E处大玻璃管中粉末状固体的质量减少了b g，试推算该铁的氧化物的化学式中x、y的比值：_(用含a和b的代数式表示，设所发生的反应均完全进行)。将少量二氧化碳通入大量澄清石灰水中，出现白色浑浊，且溶液质量减小。试解释溶液质量减小的原因：_。对于该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是_。思路点拨：在实验室中制备并收集干燥、纯净的二氧化碳气体，首先要选用B装置，制取气体后要先净化再干燥最后收集，所以顺序为BDAG；石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2；二氧化碳的水溶液显酸性，不能使酚酞变色；原来氧化物的质量是a g，减少的质量b g是氧元素的质量，铁元素的质量为(ab)g，铁元素和氧元素的质量比为：(ab)g/b g56x/16y，；由于通入的是二氧化碳，沉淀出来的是碳酸钙，所以出来的物质的质量大于进入的物质的质量，所以溶液质量减少；由于一氧化碳不一定反应完，这样会有一氧化碳排放到空气中造成空气污染，所以要加个尾气处理装置，加一只燃着的酒精灯(或者用气球收集)。气体的净化与干燥一般要先净化后干燥。【拓展训练】乙炔(C2H2)气体和氧气反应能产生高温火焰，工人师傅常用氧炔焰切割或焊接金属。乙炔由碳化钙(块状固体，化学式为CaC2)与水反应生成。已知碳化钙与水反应非常剧烈，乙炔的密度比空气略小。实验室欲制取并收集纯净的乙炔，要求做到节约、安全、随时发生、随时停止，你选择的装置是_(填下列图中装置序号)。一、选择题1(2015苏州)下列关于二氧化碳的说法错误的是( )A二氧化碳是引起温室效应的主要气体之一B大气中的二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质C将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变为红色D实验室用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳2(2015宜昌)下列物质的用途与性质对应关系错误的是( )选项ABCD用途金刚石做玻璃刀石墨做电池电极不锈钢做水壶钛合金制造船舶设备性质金刚石硬度大石墨很软不锈钢有导热性钛合金抗腐蚀性强3.(2015重庆A)我国“辽宁号”航母甲板上涂有耐高温、耐磨的碳化硅(SiC)涂层，碳化硅的结构类似于金刚石的结构，则构成碳化硅的粒子是( )A分子 B原子 C离子 D中子4下列有关二氧化碳的说法正确的是( )A二氧化碳通入紫色石蕊溶液，溶液变为红色，说明二氧化碳具有酸性B二氧化碳和一氧化碳的组成元素相同，在一定条件下可以相互转化C二氧化碳的过度排放会加剧温室效应，因此应禁止使用化石燃料D进入久未开启的菜窖之前，必须做灯火试验，是因为二氧化碳有毒5(2015张掖)证明汽水中含有CO2气体，最合理的做法是( )6(2015资阳)下列关于碳及碳的化合物的说法错误的是( )A石墨、金刚石、C60的物理性质不同，但都属于碳的不同单质B乙烯(X)的燃烧反应为X3O22H2O2CO2，则乙烯的分子式为C2H4C含碳的化合物中甲烷、乙醇属于有机物，CO、CO2则属于无机物DC6H6(苯)和C2H2(乙炔)中C、H原子个数比相同，但元素质量比不同二、填空题7(2015宜昌)二氧化碳是一种重要的化学物质。请写出下列化学方程式：(1)二氧化碳和水反应_；(2)二氧化碳和澄清的石灰水反应_；(3)尿素是一种重要的化学肥料，其化学式为CO(NH2)2。工业上，可以在高温高压的条件下，以二氧化碳和NH3为原料制得尿素并生成水，化学方程式为_。8(2015天津)A、B、C、D是初中化学常见的物质，这四种物质中均含有同一种元素。其中A为无色气体单质，B、C为氧化物，且B为有毒气体，D是大理石的主要成分。它们之间的部分转化关系如图所示(图中反应条件及部分反应物、生成物已省略)。回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A_；D_。(2)写出由物质C转化为物质B的化学方程式_。(3)写出物质C与过氧化钠(Na2O2)反应生成碳酸钠和物质A的化学方程式_。三、实验探究题9(2015扬州)一定条件下，CO与MgSO4反应会生成三种氧化物。某兴趣小组用如下装置探究该反应。已知SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊；SO2还能与高锰酸钾溶液反应，使高锰酸钾溶液褪色。(1)仪器a的名称是_。CaC2O4中C的化合价是_。(2)装置A中CaC2O4的分解会生成一种气体和一种相对分子质量为100的盐，则A中反应的化学方程式为_。(3)实验时观察到装置C中紫红色褪去，装置E中溶液变浑浊，则在C和E中反应的气体分别是_。(4)装置B中反应的化学方程式是_。装置D的作用是_。(5)该装置的明显不足之处是_。四、计算题10(2015宜昌)实验室常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，现取含碳酸钙80%的石灰石12.5 g和94.4 g稀盐酸恰好完全反应(石灰石中的杂质不溶于水，也不与稀盐酸反应)。求：(1)生成二氧化碳的质量；(2)恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数。一、选择题1(2014重庆)我们曾经做过以下一组对比实验，该对比实验得出的结论是( )CO2密度比空气密度大CO2能够与水发生化学反应CO2不能使干燥纸花变色CO2不支持燃烧A B C D2(2015眉山)下列关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“”表示转化关系，“”表示相互能反应)说法正确的是( )A“CCO2”的反应是放热反应 B“COCO2”的反应类型为置换反应C“CO2CaCO3”的反应可用于检验二氧化碳D“CO2H2CO3”的反应可用酚酞试剂验证3(2015成都)按如图进行实验，有关说法及分析不正确的是( )A烘干的木炭粉末与CuO粉末须混合均匀B网罩的作用是集中火焰，提高温度C可观察到澄清石灰水变浑浊D产生的气体一定没有CO4(2015武汉)有关物质之间的部分转化关系如图所示。其中“”表示物质之间能发生化学反应，“”表示物质之间的转化关系。下列说法中正确的是( )A物质X是一种常见的有机化合物B反应是一定有盐参加反应C向Ca(OH)2溶液中加入CaO，所得溶液的溶质质量分数一定增大D图中的所有反应均不属于置换反应二、填空题5(2014福州)多角度认识物质，能帮助我们更全面了解物质世界。以氧气和二氧化碳为例，回答下列问题：(1)认识物质的性质氧气的化学性质比较活泼。纳米铁粉在氧气中可自燃生成氧化铁，反应的化学方程式为_。将蘸有酒精的棉芯点燃后放入烧杯中，向烧杯中缓缓倾倒二氧化碳，观察到烧杯中的棉芯自下而上熄灭(如图)，说明二氧化碳具有的性质有_，由此可推知的灭火原理是_。若使棉芯下半段恢复燃烧，操作方法是_。(2)辩证地认识物质量变引起质变。例如：碳在充足氧气中燃烧生成二氧化碳，在不充足的氧气中燃烧生成_(写化学式)。功过相对论。从“二氧化碳导致温室效应”的事实分析，“过”：使全球气候变暖导致海平面上升等；“功”：_(举一例)。6(2015鄂州)根据图示回答问题。(1)仪器的名称是_；(2)实验室制取二氧化碳，所选择的发生装置是_(填标号)；(3)实验室常用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物的方法制取氨气。已知氨气(NH3)在通常状况下是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水。实验室制取并收集氨气，所选择的装置是_(填标号)。三、实验探究题7(2015菏泽)某化学小组探究用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳气体，并进行性质实验。下图是有关实验的部分装置，请根据要求回答问题：(1)a仪器的名称为_；甲同学用A和C组合制取二氧化碳，乙同学用B和C组合制取二氧化碳，你认为哪个组合更便于控制反应_(填“甲”或“乙”)。(2)甲同学利用装置D进行性质实验时，观察到紫色石蕊试液变红色，将红色液体充分加热未能重新变为紫色，你认为可能的原因是_；为使上述红色液体加热后能重新变为紫色，在气体通入装置D之前可接入上图装置_(填字母序号)，在该装置中发生的主要化学反应方程式为_。(3)乙同学将CO2通入到氢氧化钠溶液中，无明显现象，经过思考讨论后，设计了如图G装置，使该反应有了明显现象，则装置G中的现象为_。8(2015德州)在浓硫酸的催化作用下，固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究：猜想1猜想2猜想3只有CO_含有CO和CO2【提出问题】生成物中有哪几种碳的氧化物？【猜测】【设计实验】基于猜想3，依据CO和CO2的性质，兴趣小组同学设计了如下实验：【实验探究】(1)观察到_装置(填序号)中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO2气体生成。(2)有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO：C装置中澄清石灰水不变浑浊，F装置中_；E装置中出现_的现象。【实验结论】通过实验探究证明：猜想3成立。草酸分解的化学方程式是_。【问题讨论】(1)B装置的作用是_；D装置的作用是_。(2)装置末端酒精灯的作用是_。四、计算题9(2015泰安)我市盛产石灰石，主要成分是CaCO3。某同学为了测定石灰石中碳酸钙的质量分数进行了如下实验。取一定量的石灰石样品研碎和100 g溶质质量分数为10%的稀盐酸放入烧杯中。在化学反应过程中对烧杯及其中的剩余物进行了五次称量，记录数据如下表：(假设反应匀速进行；杂质不溶于水，也不与稀盐酸反应，烧杯的质量为25 g。)反应时间/s20406080100烧杯和药品质量/g137.8135.6m134.5134.5请计算：(1)表中的“m”为_；(2)该石灰石样品中碳酸钙的质量分数。(计算结果精确至0.1%)
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