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第一部分身边的化学物质,第四节碳和碳的氧化物,考情分析,一、几种碳单质的物理性质和用途 1. 金刚石是自然界中最硬的物质，可用作_等。 2. 石墨是_的矿物之一，有_，可作电极；有_，可作润滑剂；质软，可作_。 3. 活性炭具有_，因此具有很强的吸附性，可作冰箱除臭剂，活性炭还可以用在_的滤毒罐中来吸附有毒气体，自来水厂用活性炭_。 4. 金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是_。 5. 把石墨转变为金刚石属于化学变化。,考点梳理,考点1碳单质,钻探机的钻头,最软,导电性,滑腻感,铅笔芯,疏松多孔的结构,防毒面具,除杂和除异味,碳原子的排列方式不同,二、碳单质的化学性质和用途 金刚石、石墨等单质碳的物理性质各不相同，但化学性质却_，这主要是因为这些单质都是由_构成的。碳的主要化学性质如下： 1. 常温下化学性质稳定，不易和其他物质发生反应，原因是碳原子的最外层电子数为4个，难_。 2. 可燃性：氧气充足时，发生反应(写化学方程式) _(放热多)；氧气不足时，发生反应(写化学方程式)_(放热少)。所以单质碳用作燃料时，如果不充分燃烧，不仅浪费燃料，还会造成_。,相同,碳原子,得失电子,环境污染,3. 还原性：在高温条件下，碳可与氧化物反应，夺取氧化物中的氧，生成碳的氧化物。 (1)与金属氧化物反应： 高温下碳与氧化铜反应，反应的化学方程式为_，实验现象为_ _，判断该反应发生的方法是_。在此反应中，碳单质为_(填“氧化剂”或“还原剂”)，发生_(填“氧化”或“还原”)反应。高温下碳单质与氧化铁反应的化学方程式为_。,黑色的CuO逐渐变成紫红色并生成一种能使 澄清石灰水变浑浊的气体,把产生的气体通入澄清石灰水中，看澄清石灰水是否变浑浊,还原剂,氧化,(2)与非金属氧化物反应： 高温下碳可与二氧化碳反应，反应的化学方程式为_；在高温下碳也可与水蒸气反应制取水煤气，反应的化学方程式为_。 【特别提醒】 碳的单质和化合物的关系(如图141)：,考点2二氧化碳的性质和用途,1. 二氧化碳的物理性质： 通常状况下，二氧化碳是一种无色无味气体，密度比空气_，能溶于水。在加压和冷却的情况下，二氧化碳会变成无色液体，甚至雪花状固体，通常把固体二氧化碳叫做“_”，它易_，因此可用于_或作制冷剂。,大,干冰,升华,人工降雨,2. 二氧化碳的化学性质： (1)如图142a所示，此实验说明二氧化碳具有密度大于空气的物理性质，也说明_的化学性质，因此可用于_。 (2)如图142b所示，此实验中紫色石蕊溶液会变成红色，原因是：_(用化学方程式表示)。当加热时，石蕊试纸又会由红色变回紫色，原因是：_(用化学方程式表示)，依据此性质可用来制汽水等碳酸饮料。,一般情况下，二氧化碳不支持燃烧也不燃烧,灭火,CO2H2O=H2CO3,(3)如图142c所示，二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水会变_，反应的化学方程式为_，此反应可用于检验CO2气体。 (4)二氧化碳在高温下通过炽热的焦炭可转变为一氧化碳，此反应的化学方程式为_。 (5)二氧化碳无毒，但不供给呼吸，因此当我们进入干枯的深井、深洞或久未开启的菜窖时，应先做_实验，以防止二氧化碳浓度过高而造成危险。 (6)CO2可以促进绿色植物的光合作用，因此在温室中可用于作_，其反应原理为：,浑浊,CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O,灯火,气体肥料,考点3二氧化碳的制取,1. 在实验室中制取二氧化碳所选用的药品是_和_，化学反应方程式为 _。 【需要注意的问题】 (1)为什么实验不用碳酸钠粉末代替石灰石制取CO2？ _ _ (2)为什么不能用稀硫酸与石灰石反应制取CO2？ _ _,稀盐酸,石灰石(或大理石),CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2,粉末状的Na2CO3增大了与稀盐酸的接触面积，反应太快， 不利于CO2的收集，也不利于对反应的控制。,因为石灰石和稀硫酸反应生成的白色微溶性的硫酸钙会覆 盖在石灰石表面，阻碍反应继续进行。,(3)为什么不宜用浓盐酸与石灰石反应制取CO2？ _ 2. 在实验室中，制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。确定气体发生装置时，应考虑反应物的状态和反应条件。确定收集装置时，应考虑生成气体的性质(包括_和_)。 综上所述，实验室制取CO2可用如图143所示的装置。 其中长颈漏斗的下端管口应伸入_以下，形成液封，否则生成的气体会_。 如果把长颈漏斗改为分液漏斗，则分液漏斗下端不用液封，还可以控制反应速率。,因为浓盐酸易挥发出氯化氢气体，使收集到的二氧化碳不纯。,密度,溶解性,液面,从长颈漏斗中逸出,3. 收集CO2的方法是：_，因为CO2的密度_，由于CO2_，所以不能用排水法收集。 4. 检验CO2的方法是：_ _，验满方法是_ _。 5. 实验室制取CO2的步骤(如图144所示)。,向上排空气法,比空气大,能溶于水并与水反应,把生成的气体通入澄清石灰水中， 石灰水变浑浊，证明是二氧化碳,用一根燃着 的小木条移近集气瓶口，如果木条火焰熄灭，证明收集满了,考点4一氧化碳与二氧化碳,一、一氧化碳的性质和用途 1. 一氧化碳的物理性质： 通常情况下，一氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气_，难溶于水。 2. 一氧化碳的化学性质及用途： (1)一氧化碳具有_性，在空气中燃烧时火焰呈_，同时放出大量的热。反应的化学方程式为_，因此它是许多气体燃料的主要成分。值得注意的是在实验室点燃CO前必须要先_。,略小,可燃,蓝色,验纯,(2)一氧化碳具有_性，可以与氧化铜、氧化铁等物质反应，反应的化学方程式分别为_、_。在实验过程中，反应开始前应先通入_，再加热氧化物，其目的是_ _；实验结束后，应先停止_并继续通入_至_，以防止生成的炽热的铜_。利用这个性质，在冶金工业中常用CO冶炼金属。,还原,CO,排净试管内的空气， 防止加热时发生爆炸,加热,CO,试管冷却,重新被氧化成CuO,(3)一氧化碳具有_，因为CO极易与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再与氧气结合，造成生物体_。冬天用煤火取暖，如不装烟囱或烟囱排气不良，就会发生煤气中毒，即CO中毒。在实验过程中，若反应有CO参加或生成，就必须进行尾气处理，其目的是_。,毒性,缺氧,防止有毒的CO扩散到空气中，造成污染,二、CO和CO2的性质比较,三、自然界中的碳循环 【特别提醒】 CO2不是空气污染物，能参与大气中的碳循环，是氧气的间接来源。CO2的增多，会导致“温室效应”，但只是影响环境，并不污染环境。,精讲精练,考点1碳单质,典例解析 【例1】石墨烯技术制造的手机具有更好的触控性能、更长的待机时间、更优的导热性能。石墨烯是从石墨薄片中剥离出的单层石墨。请回答下列问题。 (1)从物质分类的角度来说石墨烯属于_。 A. 化合物B. 单质C. 混合物 (2)根据上述信息，你推测石墨烯可能具有的物理性质是_； (3)石墨烯在一定条件下与氧气反应，收集生成的气体；让足量镁条在收集的气体中燃烧，生成黑色的碳粉和白色的固体氧化物。发生反应的化学方程式：_，基本反应类型是_。,解析：(1)由题意可知，石墨烯是从石墨中分离出来的单层石墨片，所以，石墨烯是由碳元素组成的单质。(2)根据“石墨烯技术制造的手机具有更好的触控性能、更长的待机时间、更优的导热性能”，可知石墨烯具有导热性。(3)碳完全燃烧的化学方程式为 ，符合“多变一”的特点，属于化合反应；镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，化学方程式为 ，是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。 答案：(1)B(2)导热性 (3) 化合反应和置换反应,考题再现 1.(2016临沂)金刚石、石墨和C60的化学性质相似，物理性质却有很大的差异，其原因是 ( ) A. 金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同 B. 构成它们的原子数目不同 C. 金刚石、石墨和C60由不同种原子构成 D. 构成它们的原子大小不同,A,2.(2016贺州)下列关于碳单质的用途及原因分析的描述不正确的是 ( ) 3.(2016泉州)石墨烯是由碳元素组成的非常优良的纳米材料，具有超强导电、导热的性能。关于石墨烯的认识错误的是 ( ) A. 可作散热材料 B. 是一种化合物 C. 可做新型电池的电极 D. 完全燃烧生成二氧化碳,D,B,4.(2016常德)世界上的几千万种物质都是由一百多种元素组成的，同一种元素能够形成不同种单质，如碳元素能形成的单质有_、_和C60等，这几种碳单质化学性质_(填“相似”或“不同”)，物理性质_(填“相似”或“不同”)，其原因是_；相同的元素能组成不同的物质，如氢元素和氧元素能组成水和_(填化学式)。,金刚石,石墨,相似,不同,碳原子排列方式不同,H2O2,解题点拨： 碳元素可以组成金刚石、石墨、C60等多种单物质，这些单质中的碳原子排列方式不同，因此物理性质差别很大，但是化学性质相似。 易错点：1. 对“碳”“炭”的认识。 “碳”指的是碳元素。在描述物质组成的时候用“碳”，如二氧化碳、碳酸钙等，而“炭”一般指木炭、炭黑、焦炭、活性炭等。 2. 对由同种元素组成的物质归类。 由同种元素组成的纯净物叫单质，但只含有一种元素的物质不一定就是单质。如：金刚石、石墨混合在一起，虽然只含有碳元素，但是属于混合物。所以说：含有相同元素的物质可能是单质，也可能是混合物。,考点2二氧化碳的性质和用途,典例解析 【例2】(2015广州)如图145，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. ,解析：二氧化碳能溶于水，并且与水反应，试管内气体减少，压强变小，试管中水面上升，故正确；二氧化碳与水反应生成碳酸，呈酸性，能使紫色石蕊变红，故而试管内的液体变红，故正确。 答案：A,考题再现 1.(2016广东)如图146所示实验中，为用紫色石蕊溶液润湿的棉球，为浸过紫色石蕊溶液的干燥棉球。下列能准确描述实验现象的是 ( ) A. 比先红，、不变红 B. 比先红，、不变红 C. 变红，不变红 D. 变红，不变红,A,2.(2016南宁)下列不属于二氧化碳用途的是 ( ) A. 供给呼吸 B. 用于灭火 C. 用作气体肥料 D. 生产碳酸饮料 3.(2016衡阳)如图147所示实验能够说明二氧化碳具有的性质有 ( ) 不能燃烧不能支持燃烧还原性密度比空气大密度比空气小 A. B. C. D. ,A,C,4.(2016苏州)下列关于二氧化碳的说法不正确的是 ( ) A. 二氧化碳有毒 B. 二氧化碳常用于灭火 C. 干冰可用于人工降雨 D. 光合作用会消耗二氧化碳 5.(2016永州)向石蕊溶液中通入二氧化碳气体，再进行加热，溶液颜色变化顺序正确的是 ( ) A. 红色紫色红色 B. 紫色红色紫色 C. 红色紫色蓝色 D. 红色无色红色,A,B,解题点拨： 二氧化碳是一种能溶于水的气体，密度比空气大，不供给呼吸，不燃烧，也不支持燃烧，溶于水后能与水反应生成碳酸，能与碱溶液反应。 易错点： 对二氧化碳使石蕊试剂变红原因的错误认识。 二氧化碳通入水中，一部分溶解，一部分与水反应生成碳酸，是碳酸使紫色石蕊溶液变红，而不是二氧化碳。,考点3二氧化碳的制取,典例解析 【例3】已知：二氧化碳气体既不溶于饱和NaHCO3溶液，也不与NaHCO3反应；NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。 某学生欲用浓盐酸与大理石反应制取纯净干燥的二氧化碳气体，实验室提供了下列装置和药品。请回答相关问题： (1)仪器的名称是_，仪器的名称是_。,(2)实验室制取二氧化碳气体发生装置应选_(填序号)。实验室制取二氧化碳气体的反应原理为_(用化学方程式表示)。若用该装置实验室制氧气，写出实验室制氧气的化学方程式：_。 (3)装置C中浓硫酸的作用是_。 (4)两个净化装置C、D相连接时，其仪器接口顺序应选_。 A. cdabB. abcd C. dcbaD. badc (5)若用装置E收集二氧化碳气体，则气体应从_(填接口序号)进入。,解析：(1)仪器的名称是长颈漏斗；仪器的名称是锥形瓶。 (2)实验室用碳酸钙和稀盐酸反应制取二氧化碳，化学方程式为 ；若用该装置实验室制氧气，则反应物为H2O2，反应原理为 。 (3)浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂。 (4)除气体中的水蒸气用浓硫酸，除去氯化氢气体用饱和碳酸氢钠溶液，如果先除掉水蒸气后，再通过碳酸氢钠溶液时会又带上水蒸气，前面的水蒸气就白除了，所以把除水蒸气放在最后。先通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，再通过浓硫酸除水蒸气，在除杂质时要遵循长进短出的原则，故仪器接口顺序应为d接a；,(5)二氧化碳的密度比空气大，故采用瓶口向上排空气法收集，则气体应从e进入。 答案：(1) 长颈漏斗锥形瓶 (2) B (3)吸收水蒸气 (4)A (5)e,考题再现 1.(2016重庆)实验室制取干燥的CO2气体，不会用到的装置是 ( ) 2.(2016宁波)下图是小科完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是 ( ),A,D,3.(2016上海)实验室制备二氧化碳的实验如下： (1)市售浓盐酸的标签局部见图149，该盐酸中HCl质量分数的范围是_。为使制备过程中二氧化碳平稳地产生且较纯净，应将该浓盐酸_。 (2)用图1410的甲装置制备二氧化碳，选择的固体药品是_(填编号)。 A. 粉末状石灰石 B. 块状大理石 C. 粉末状熟石灰 D. 块状生石灰,36%38%,稀释,B,(3)控制所加盐酸的量，使反应时图1410的甲装置内液面位于_(填“x”或“y”)处为宜。 (4)收集二氧化碳，应将图1410的甲的_处与乙的_处连接(选填有关编号)。 (5)写出用澄清石灰水检验二氧化碳的化学方程式：_。 (6)反应生成了4.4 g二氧化碳，求稀盐酸中参与反应的HCl的质量。(根据化学方程式列式计算)。,y,f,j,7.3 g(解题过程略),4.(2016成都)实验室要制取氧气和二氧化碳，现有氯酸钾、二氧化锰、石灰石、稀盐酸和稀硫酸，以及下列仪器，回答下列问题。 (1)仪器的名称是_。 (2)利用上述仪器和药品制取氧气时，发生装置应选择的仪器有_(填仪器序号)，选择的药品中，二氧化锰的作用是_。,催化作用,试管,(3)制取二氧化碳时，反应的化学方程式是_，除上述仪 器外，另选仪器在如图1412内画出排空气法 收集二氧化碳的装置。 (4)实验室一般不用块状石灰石与稀硫酸反应制取二氧化碳，但能用石灰石粉末与稀硫酸来制取，能制取的理由是。,石灰石粉末与稀硫酸的接触面积增大，生成的微 溶性的硫酸钙不会阻止反应的发生,如答图141所示。,解题点拨： 实验室制取气体时，根据反应物的状态与反应条件选择发生装置；根据气体的密度和溶解性来选择收集装置。 易错点： 选择实验室制取二氧化碳的反应物。 实验室制CO2一般使用稀盐酸与石灰石反应。不能用浓盐酸的原因是：浓盐酸易挥发，使收集的二氧化碳气体中混有氯化氢气体。不能用稀H2SO4的原因是：稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的物质，覆盖在石灰石的表面，阻碍反应继续进行。不能用Na2CO3的原因是：碳酸钠粉末与稀盐酸反应太剧烈，不易控制反应也不易收集二氧化碳。,考点4一氧化碳与二氧化碳,典例解析 【例4】化学是在原子、分子的水平上研究物质及其变化规律。请回答下列关于一氧化碳与二氧化碳的问题： (1)从宏观上分析，一氧化碳与二氧化碳都是由_组成的。 (2)从微观上分析，2个CO分子和1个CO2分子中含有相同数目的_。 (3)写出下列反应的化学方程式： 一氧化碳的燃烧：_； 二氧化碳通入澄清石灰水：_。,(4)下列关于它们的说法正确的是_(填编号)。 CO、CO2都是碳的氧化物，化学性质也相同 在一定条件下CO2能够转变成CO 将CO、CO2分别通入石蕊溶液，石蕊溶液均变红 CO、CO2由气态变为液态时，它们的分子体积变小,解析：(1)物质从宏观上讲是由元素组成的，一氧化碳与二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的。(2)物质从微观上讲是由原子、分子、离子构成的，而一氧化碳和二氧化碳都是由分子构成的，每一个一氧化碳分子由一个碳原子和一个氧原子构成，一个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成，所以2个CO分子和1个CO2分子中含有相同数目的氧原子。(3)一氧化碳具有可燃性，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为 ；二氧化碳通入澄清石灰水，反应化学方程式为Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O。(4)CO和CO2都是碳的氧化物，但由于它们的分子构成不同，导致化学性质不同，在一定条件下CO2能够转变成CO，CO、CO2由气态变为液态时，分子间隔变小，但它们的分子体积不变。 答案：(1)碳元素和氧元素(2)氧原子,考题再现 1.(2016陕西)对比分析不同物质的共性与差异性是学习化学的有效方法，下列关于CO2和CO的各项对比，有错误的是( ),C,2.(2016临沂)对比是学习化学的重要方法，下列关于CO2与CO的比较，错误的是 ( ) A. CO2可用于人工降雨，CO可用于光合作用 B. 通常情况下，CO2能溶于水，CO难溶于水 C. CO2无毒，CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒 D. 一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子 3.(2016长沙)下列关于一氧化碳的说法错误的是( ) A. 一氧化碳能使紫色石蕊溶液变红 B. 一氧化碳难溶于水 C. 一氧化碳有毒，污染空气 D. 一氧化碳可用做燃料,A,A,4.(2016无锡)如图1413为CO还原CuO“微型”实验装置(夹持仪器等略)，已知： ，下列说法错误的是( ) A. 实验中所需CO可现制现用 B. 此装置可节约用品，污染小， 现象明显 C. 此装置内空间较小，空气易 排空，实验危险系数小 D. 该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应,D,解题点拨： 一氧化碳的毒性是中考常考的内容。一氧化碳难溶于水，所以用放一盆清水在室内的方法不能防止一氧化碳中毒。 易错点： 二氧化碳不能供给呼吸的性质与一氧化碳的毒性混淆。 二氧化碳含量较多时，氧气含量相对减少，使人呼吸不到足量的氧气，导致窒息而死，但二氧化碳没有毒性。一氧化碳有毒，它能与人体中的血红蛋白结合，使其丧失运输氧的功能，造成人体缺氧而中毒死亡。,
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