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1、专题04 碳和碳的氧化物（讲练）1、了解金刚石、石墨等碳单质的物理性质、化学性质和主要用途；2、了解一氧化碳的物理性质和化学性质，以及一氧化碳用途；3、了解二氧化碳的性质、二氧化碳的用途和关注温室效应；4、掌握实验室制取二氧化碳的药品、原理、装置。一、碳单质（一）碳单质的物理性质1、金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，自然界中最硬的物质，可用于制钻石、载玻璃、钻探机的钻头等。2、石墨是深灰色的有金属光泽面不透明的细鳞片状固体，最软的矿物之一，有导电性，润滑性。可用于制铅笔芯、电池的电极、润滑剂等。3、活性炭、木炭疏松多孔，具有强烈的吸附性，可以吸附有异味和颜色的物质。（二）碳单质的化学性质（
2、1）、常温下稳定性强（古代字画能长久保存的原因）。（2）可燃性：完全燃烧(O2充足)生成CO2：C+O2CO2 ；不完全燃烧（O2不足）生成CO：2C+O22CO。（3）、还原性：C+2CuO高温 2Cu+CO2（置换反应）应用：冶金工业；现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。3C+2Fe2O3高温 4Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）二、二氧化碳的制取（1）药品：大理石或石灰石和稀盐酸（2） 原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2；（3）装置：固液不加热，向上排空法，（4）步骤：连接装置；检查装置的气密性；向锥形瓶中加入大理石；从长颈漏斗加
3、入稀盐酸；收集二氧化碳；验满。（5）收集法：向上排空气法：原因密度比空气大且不与空气反应；能溶于水且与水反应，不能用排水法。（6）验满：向上排空气法，用燃着的木条放在，瓶口，木条熄灭则收集满。 （7）检验：将气体通入澄清石灰水，若石灰水浑浊，则是二氧化碳。原理：Ca(OH)2+CO2 =CaCO3+H2O （8）注意事项：长颈漏斗的下端要伸到液面以下（防止产生的气体从长颈漏斗口逸出）；锥形瓶中的导管只能刚刚露出橡皮塞（有利于产生的气体排出）；集气瓶中的导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。（9）药品的选择：实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应是因为（稀硫酸和大理石反应生成的硫酸钙微
4、溶于水，会附着在大理石表面，阻碍反应的继续发生）。也不用浓盐酸是因为（浓盐酸易挥发，使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯）。三、二氧化碳的性质1、物理性质：无色、无味的气体，能溶于水，在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体，称为干冰（用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果）。2、化学性质： 与水反应：原理：CO2+H2O=H2CO3。生成的碳酸可以使紫色石蕊试液变红，不是二氧化碳使石蕊变红的。与石灰水反应：原理：Ca(OH)2+CO2 =CaCO3+H2O。现象：石灰水变浑浊；用途：检验二氧化碳的存在。 不燃烧、不支持燃烧（用途灭火）四、一氧化碳1、物理性质：无色，无味的气体
5、，密度比空气略小（相对分子质量为28，所以不用排气法收集），难溶于水（可用排水法收集）。2、化学性质（1）有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。（2）可燃性：2CO+O22CO2（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）。（3）还原性：CO+CuO高温 Cu+CO2（置换反应）应用：冶金工业；现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色。3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊）。题型一 碳单质【经典例题】【2019辽宁本溪】有关金刚石和石墨的说法正确的是（ ）A都有可燃性 B都有导电性 C都是黑色固体 D都有滑腻感【答案】A【解析】A、金刚石和石墨
6、均是碳元素形成的单质，均具有可燃性，故选项说法正确。B、金刚石不具有导电性，故选项说法错误。C、金刚石是无色透明的固体，石墨是深灰色固体，故选项说法错误。D、石墨有滑腻感，金刚石没有，故选项说法错误。故选：A。【点睛】本题难度不大，掌握碳单质的物理性质和碳单质的组成是正确解答本题的关键。【经典例题】【2019湖南益阳】我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色的原因是（ ）A碳在常温下化学性质不活泼 B炭黑具有很强的吸附能力C部分炭黑转变成了更稳定的物质 D碳单质不溶于水【答案】A【解析】A、我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够
7、保存至今而不变色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼，故选项正确。B、我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼，而不是炭黑具有很强的吸附能力，故选项错误。C、我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼，而不是部分炭黑转变成了更稳定的物质，故选项错误。D、我国古代某些画家、书法家用墨（用炭黑等制成）绘制或书写的字画能够保存至今而不变色，是因为墨的主要成分碳在常温下化学性质不活泼，而不是碳单质不溶于水，故选项错误。故选：A。【
8、趁热打铁】1、【2018四川雅安】金刚石、石墨、C60物理性质有很大差异的原因是（ ）A原子种类不同 B原子大小不同 C原子排列方式不同 D原子数目不同【答案】C【解析】金刚石、石墨、C60均是由碳原子构成的固态非金属单质，但是由于金刚石、石墨、C60中碳原子的排列方式不同造成了金刚石、石墨、C60物理性质具有很大差异。故选C。2、【2019.江西】文房四宝“笔墨纸砚”中“墨”的主要成分是（ ）A.碳 B.硅 C.磷 D.碘【答案】A【解析】古代的墨是由砚台加水研磨而成，而砚台是石墨矿雕刻而成，故主要成分是碳。3、【2018湖北宜昌】下列有关碳单质的说法错误的是（ ）A金刚石是天然存在的最硬的
9、物质 B石墨和C60是由不同种原子构成C金刚石和石墨的化学性质相似 D活性炭包可放在冰箱中除异味【答案】B【解析】A、金刚石是天然存在的最硬的物质，故说法正确；B、石墨和C60都是由碳原子构成的物质，故说法错误；C、金刚石、石墨都是由碳元素组成的单质，化学性质相似，故说法正确；D、活性炭具有吸附性，可放在冰箱中除异味，故说法正确。故选B。题型二 二氧化碳的性质【经典例题】【2019湖北宜昌】为探究二氧化碳能否和水反应，用四朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下图四个实验。实验I、中小花变红，实验、中小花不变色。下列说法不正确的是（ ）A实验、说明醋酸可以使小花变红B实验说明二氧化碳不能使小花变红C
10、实验、说明二氧化碳能与水发生化学反应D上述实验说明二氧化碳和醋酸具有相似的化学性质【答案】D【解析】A、由实验的现象可知，实验、说明醋酸可以使小花变红，说法正确；B、实验说明二氧化碳不能使小花变红，说法正确；C、实验、说明二氧化碳能与水发生化学反应，说法正确；D、上述实验说明碳酸和醋酸具有相似的化学性质，二氧化碳和醋酸不具有相似的化学性质，说法不正确。故选：D。【点评】二氧化碳使紫色石蕊试液变红色，但使紫色石蕊试液变红色的不是二氧化碳，也不是水，是二氧化碳和水生成的碳酸，使紫色石蕊试液变红色。【趁热打铁】1、【2019浙江台州一模】下列实验现象只能反映二氧化碳物理性质的是（ ）第2题图A.紫色
11、石蕊变红色 B.石灰水变浑浊 C.蜡烛熄灭 D.杠杆左高有低【答案】D【解析】A、二氧化碳能使紫色石蕊试液变红色，是由于二氧化碳能与水化合生成了碳酸，反映二氧化碳的化学性质，故A不符合题意；B、二氧化碳能使石灰水变浑浊，是由于二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水反映二氧化碳的化学性质，故B不符合题意；C、蜡烛熄灭，是由于二氧化碳不燃烧不支持燃烧，密度比空气大，既反映二氧化碳的化学性质又反映了二氧化碳的物理性质，故C不符合题意；D、杠杆左高右低，是由于二氧化碳的密度比空气大，只反映了二氧化碳的物理性质，故D符合题意。故选D。2、【2019四川攀枝花】厕所用清洁剂中含有盐酸，如果不慎洒到大
12、理石地面上，会发出嘶嘶声，并有气体产生。这种气体是（ ）A二氧化碳 B氧气 C氢气 D二氧化硫【答案】A【解析】稀盐酸和大理石中的碳酸钙反应生成的气体是二氧化碳。故选：A。题型三 一氧化碳【经典例题】【2019.河南】如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中正确的是（ ）A开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳B实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红粽色C参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为40：7D将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气【答案】D【解析】A、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，
13、故选项说法错误。B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。C、反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为160：（283）40：21，故选项说法错误。D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集，故选项说法正确。故选：D。【点睛】本题通过一氧化碳还原氧化铁考查常见物质的性质，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力。【趁热打铁】1、【2019广西桂林】导致人“煤气中毒”的
14、物质是（ ）A氮气 B氧气 C一氧化碳 D二氧化碳【答案】C【解析】一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，失去了携氧能力，造成生物体内缺氧，而发生中毒故选：C。2、【2018湖南长沙】燃气热水器中燃气不充分燃烧易产生CO气体，下列关于CO的说法不正确的是：( )A. CO气体有毒，可危害人体健康 B. CO可用于冶炼金属C. CO可以燃烧，可作燃料 D. 在煤炉上放一壶水就能防止CO中毒【答案】D【解析】A、CO气体有毒，可危害人体健康，正确；B、CO具有还原性，可用于冶炼金属，正确；C、CO可以燃烧，可作燃料，正确； D、一氧化碳难溶于水，在煤炉上放一壶
15、水不能防止CO中毒，错误。故选D。题型四 制取二氧化碳【经典例题】【2019黑龙江龙东】实验室制取气体时需要的一些装置如图所示，请回答下列问题。（1）写出标有序号的仪器名称：_；（2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳可选择的发生和收集装置为_（填字母序号），其反应的化学方程式为_ _，该发生装置中使用分液漏斗的优点是_ _；（3）写出检验二氧化碳是否集满的操作方法_ _；（4）若用（2）中所选装置来制取干燥的氧气，还需要的装置为_（填字母序号）。（5）某兴趣小组的同学用A、G、H装置进行实验，若实验时G装置中蜡烛燃烧更剧烈，H装置中的现象是_ _，A装置中反应的化学方程式为_ _。【答案】（
16、1）铁架台； （2）BE；CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2；能够控制反应的速率； （3）把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满； （4）F； （5）澄清石灰水变浑浊；。【解析】（1）是铁架台； （2）用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，不需要加热，发生装置可选用B；二氧化碳的密度比空气大、能溶于水，可用向上排空气法收集，可选用E收集；碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2；该发生装置中使用分液漏斗的优点是能够控制反应的速率； （3）由于二氧化碳的密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧，检验二氧化碳是否集满的操作方法是：把
17、燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满； （4）若用（2）中所选装置来制取干燥的氧气，还需要的装置为F，因为氧气不和浓硫酸反应，浓硫酸具有吸水性； （5）蜡烛燃烧生成的二氧化碳进入H中使澄清石灰水变浑浊；A中装置有酒精灯，试管口有棉花，因此适合用高锰酸钾制取氧气，化学方程式为：。 【点睛】熟悉常见气体的制备原理以及对应的化学方程式，对应的制取与收集装置等，实验中的注意事项要注意一一对应。【趁热打铁】1、【2019.北京】下列关于CO2的实验室制法及性质实验的说法不正确的是（ ）A. 制CO2的药品B发生装置C收集装置D比较CO2与空气的密度【答案】A【解析】大理石与稀硫酸反应生成微溶的硫酸钙
18、覆盖在大理石上，阻止反应进一步发生，该实验方案不合理。故选A。2、【2019湖南株洲】在实验室，我们通常用块状大理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳气体，供选用的装置如图所示：（1）写出仪器a的名称为 。（2）若要制取并收集一瓶CO2，不可以选择的装置是 （填图中装置对应的字母）。（3）CO2是一种酸性氧化物（能与碱起反应生成盐和水的氧化物）。为探究CO2确实能和NaOH发生化学反应，华雪同学选用了下列两种装置进行实验，都证明了CO2和NaOH确实发生了化学反应。请回答下列问题：选择装置I时，可观察到的实验现象为： 。选择装置时，可观察到烧杯内的水沿着导管倒流入锥形瓶中，产生该实验现象的原因是： 。
19、CO2和NaOH溶液反应的化学方程式为 。【答案】气球变大；CO2与NaOH反应，锥形瓶内气压减小；CO2+2NaOHNa2CO3+H2O；【解析】（1）长颈漏斗方便加液体药品，故答案为：长颈漏斗；（2）实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热。二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；若要制取并收集一瓶CO2，不可以选择的装置是加热装置，不能用向下排空气法和排水法收集；故答案为：BE或BF；（3）如图，选择装置I时，可观察到的实验现象为：气球变大；选择装置时，可观察到烧杯内的水沿着导管倒流入锥形瓶中，产生该实验现象的原因是：CO2与NaOH反应，锥形瓶内气压减小；CO2和NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，配平即可；