第六单元 碳和碳的氧化物
中考化学总复习
碳的单质
一、碳的单质
1.碳单质的存在形式
碳的单质有_______、_____和____，由于它们的原子_______
_______不同，导致它们在_________上存在很大差异。
金刚石
石墨
C60
原子排
列方式
物理性质
2.常见的几种单质
(1)金刚石和石墨的物理性质和主要用途比较。
无色透明、正八面体形状的固体
深灰色的有金属光泽、不透明的细鳞片状固体
最软的矿物之一
不导电
易导电
天然存在的最硬的物质
做钻石、制玻璃刀
做铅笔芯、电极、高温润滑剂
(2)木炭和活性炭。
木炭和活性炭具有_____性 ，可以用作_______，除去食品和
工业产品中的色素，消除异味和吸收有毒气体等。
(3)C60。
①构成：每个C60分子由___________构成，它形似_____。
②用途：主要应用于材料科学、超导等方面。
吸附
吸附剂
60个碳原子
足球
【思考感悟】
1.碳的单质一定都是由碳原子直接构成的吗？
提示：不一定。金刚石和石墨是由碳原子直接构成的，而C60则是由C60分子构成的。
2.“金刚石和石墨都是由碳元素组成的，因而其性质是相同的。”这种说法是否正确，为什么？
提示：不正确。碳单质都是由碳元素组成的，但不同的碳单质(如金刚石和石墨)中碳原子的排列方式不同，因而其性质差异较大。
二、碳的化学性质
常温下，碳的化学性质_______，随着温度的升高，碳的活泼
性大大增强。
1.可燃性
氧气充足时，反应的化学方程式为：_____________；
氧气不足时，反应的化学方程式为：_____________。
不活泼
C+O2 CO2
2C+O2 2CO
2.还原性
(1)与CuO反应。
黑色粉末中有
红色固体生成
澄清的石灰水
变浑浊
C+2CuO CO2↑+2Cu
CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
(2)与CO2反应。
化学方程式：_______________
3.应用
用于_____工业。如焦炭把铁从铁的氧化物矿石中还原出来，
化学方程式为：_________________________。
CO2+C 2CO
冶金
2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑
【思考感悟】
1.实验中，酒精灯加网罩的作用是什么？
提示：集中酒精灯的火焰，以提高试管内药品的受热温度。
2.实验完毕后，是先熄灭酒精灯还是先将导管从试管②中拿出？理由是什么？
提示：先将导管拿出，以避免熄灭酒精灯后试管①内温度降低，试管②中的液体倒流将试管①炸裂。
二氧化碳
1.性质
(1)物理性质。
无色
无味
气体
大
能
(2)化学性质。
①灭火性
现象：_______________________________，
结论：CO2_______________________，
且______________。
下面的蜡烛先灭，上面的蜡烛后灭
不能燃烧，也不支持燃烧
密度比空气大
②与水化合
现象：紫色石蕊溶液_______，
结论：____________________，
化学方程式：_______________。
③与澄清石灰水反应
现象：澄清的石灰水_______，
化学方程式：__________________________。
应用：实验室常用该反应检验二氧化碳气体。
变红色
CO2与水反应生成碳酸
CO2+H2O====H2CO3
变浑浊
CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
2.用途及对环境的影响
(1)用途。
①用于灭火:是因为CO2_______，也___________，且密度
_________。
②制冷剂、人工降雨：固体二氧化碳叫“干冰”，升华时吸收
大量的热。
③参与光合作用，作气体肥料。
④作化工原料。
不燃烧
不支持燃烧
比空气大
(2)温室效应。
①成因：大气中的二氧化碳增多，使全球变暖。能产生温室效
应的气体有：_________、_____、_____、氟氯代烷等。
②危害：导致两极的冰川融化，使海平面上升，土地沙漠化。
③缓解措施：减少_________的使用；使用_____型能源；大量
植树造林，严禁乱砍滥伐等。
二氧化碳
臭氧
甲烷
化石燃料
清洁
3.制取
(1)工业制法。
____________________。
(2)实验室制取。
①反应原理
_____________________________。
CaCO3 CO2↑+CaO
CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
将燃着的木条放在
集气瓶口，若木条
熄灭
向上排空气法
②制取装置
实验室常用的制取二氧化碳的装置如图甲、乙所示。
伸入液面以下
从长颈
漏斗中排出
正放
【思考感悟】
1.实验室能否用浓盐酸或硫酸反应制取CO2？
提示：不能。因浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢会使制得的二氧化碳不纯；不能用硫酸，是因为硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在碳酸钙的表面，阻止反应的继续进行。
2.实验室能否用碳酸钠或纯净的碳酸钙粉末代替石灰石制取CO2？
提示：不能。因它们与盐酸反应速率太快，不便于控制，不利于收集气体。
一氧化碳
1.物理性质
无色
无味
气体
小
难
2.化学性质
(1)可燃性。
反应现象：纯净的CO在空气中点燃时，能产生_____火焰，放出
大量的热。化学方程式为：__________________。
(2)还原性。
CO还原CuO反应的化学方程式为：___________________。
(3)剧毒性。
毒性原理：CO与血液中的_________结合，使_______________
____________，造成生物体缺氧，甚至危及生命。
2CO+O2 2CO2
CO+CuO Cu+CO2
血红蛋白
血红蛋白不能很
好地与O2结合
蓝色
3.用途
(1)用作_____。
(2)用于_________，如用CO冶炼生铁的化学方程式为：
_______________________。
燃料
冶炼金属
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
【甄别·判断】
1．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，因而由石墨转化为金刚石的变化属于物理变化。( )
提示：石墨和金刚石属于不同的单质，因而其变化过程中有新物质生成，故属于化学变化。
2．一种元素只能组成一种单质。( )
提示：金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，说明一种元素不一定只能形成一种单质。
×
×
3．为防止一氧化碳中毒，可在房间内放一盆水。( )
提示：CO难溶于水，故在房间内放一盆水，不能有效吸收CO，而应保持房间通风、透气。
×
一、气体的发生装置与收集装置的综合探究
【高频考点】气体发生装置、收集装置的选择；装置正误的判断及装置的连接顺序等
1．气体发生装置
2.收集装置
3.问题思考
(1)选择气体的发生装置的依据是什么？图1中A、B、C三套气
体发生装置各自适用于什么条件下的反应？
提示：一般根据反应条件(是否加热、加催化剂等)和反应物状
态(固体和固体反应、固体和液体反应或液体和液体反应等)设
计发生装置；若固+固 气，可选用图A的装置，如可用高锰
酸钾加热制取O2等气体；若固+液→气，可选用图B或C的装
置，如实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取O2等气体。
(2)选择气体的收集装置的依据是什么？图2中A、B、C三套收集装置各自适用于收集具有什么特点的气体？
提示：一般根据气体的水溶性和气体的密度设计收集装置。当气体密度大于空气时，可选用向上排空气法(装置A)，如CO2、O2、SO2等气体的收集；若密度小于空气，则用向下排空气法(装置B)，如H2、CO、CH4等气体的收集；若气体难溶或不易溶于水，且不与水发生化学反应，则用排水法收集(装置C)，如H2、CO、CH4、O2等气体的收集。
(3)用图2中D装置收集气体，若收集二氧化碳，气体应从哪端(填“a”或“b”)进入？若用排水法收集氧气呢？
提示：因二氧化碳的密度比空气大且能溶解于水，因而需用向上排空气法收集，若用D装置收集时，二氧化碳气体应从a端进入；若用排水法收集氧气时，因水需从a端被排出，故氧气应从b端进入。
【典例1】(2012·重庆中考)为了制取氧气和二氧化碳，实验室提供了以下药品和仪器装置。
【药品】①二氧化锰 ②氯酸钾 ③大理石 ④过氧化氢溶液 ⑤稀盐酸
【装置】
(1)小明同学选择的药品是③和⑤，则发生反应的化学方程式为__________________________________________________，
他应该选择的发生装置是______(填序号)，收集装置是_____(填序号)。
(2)小永用装置A制取氧气，试管中应装入的药品是______(填序号)，加热时发生反应的化学方程式为_________________。
他选择了E作收集装置。如果a与b相连，c端排出的物质主要是______；如果a与c相连，b端排出的物质是_______。
【易错提醒】
1.根据反应物的状态和反应条件，确定制取气体的发生装置；
2.根据气体的密度大小及是否溶于水，确定收集装置。
【我的收获】(1)实验室通常使用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，由于该反应的反应物是液体和固体，且不需要加热，故选装置B作发生装置；二氧化碳的密度比空气大，且能溶于水，故选装置C作收集装置。(2)装置A适用于反应物是固体，且需要加热的气体制取，由提供的药品可知该装置用于加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气；若氧气从长导气管进入集气瓶，c端排出的主要是氧气；若氧气从短导气管进入集气瓶，则进入的气体将水从b端排出。
答案：(1)CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
B C
(2)①②
2KClO3 2KCl+3O2↑
氧气(O2) 水(H2O)
【拓展延伸】
1.比较气体密度的方法
比较气体的密度大小时，若不知道气体密度的准确值，可根据气体的相对分子质量的大小进行比较。空气的平均相对分子质量为29，若气体的相对分子质量大于29，则气体的密度比空气大，若气体的相对分子质量小于29，则气体的密度比空气小。
2.实验室制取二氧化碳的药品选择及选择依据
(1)药品的选择：实验室制取二氧化碳通常选用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应。
①大理石(或石灰石)的主要成分是碳酸钙，是难溶性块状固体，与盐酸反应速度适中，价廉易得，便于气体收集；
②实验室一般不用粉末状的碳酸钠或碳酸钙做反应物，是因为反应速度太快，不利于气体收集；
③实验室不用浓盐酸做反应物，是因为浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体导致二氧化碳气体不纯；
④实验室一般不用硫酸做反应物，是因为硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在碳酸钙的表面，阻止反应进行。
(2)选择药品的依据：
有二氧化碳生成的反应不一定适用于实验室制取二氧化碳。实验室制取气体选择药品时，要考虑以下几个要素：
①药品是否价廉易得；
②反应速度是否有利于气体的收集；
③反应是否有利于环境保护，无有毒、污染物产生；
④反应装置是否简单、操作简便等。
二、CO还原氧化铜的实验
【高频考点】反应现象；操作的先后顺序及原理分析；化学方程式的书写等
1．反应装置
2.反应原理
①CO+CuO Cu+CO2
②CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
③2CO+O2 2CO2
3．问题思考
(1)图示中①、②、③各处的反应现象分别是什么？
提示：①：黑色固体逐渐变为红色固体；
②：澄清的石灰水变浑浊；
③：导管口有蓝色火焰。
(2)装置图中②的作用是什么？③处酒精灯的作用是什么？
提示：图中②的作用是检验CO与氧化铜反应的产物中是否有CO2；因反应排放的尾气中有CO，若直接排入空气中，易造成空气污染，故③处酒精灯的作用是通过点燃的方法将尾气中的CO燃烧掉。
(3)实验的操作顺序是怎样的？这样操作的原因是什么？
提示：实验开始时应先通入CO气体，排尽装置内的空气后再点燃酒精灯，目的是防止加热时发生爆炸；实验完毕，应先熄灭酒精灯，还要继续通入CO直到试管冷却才停止通入CO，以防止生成的灼热的铜再被氧化。
【拓展延伸】CO还原氧化铜的实验注意事项
(1)为防止CO不纯发生爆炸，使用(特别是点燃)前一定要先验纯。
(2)CO 还原氧化铜的实验也可以采用如图所示装置，该装置既避免了因CO直接排入空气中污染环境；同时利用尾气燃烧提供热量，有效利用资源，减少浪费。
(3)为防止CO污染空气，在该实验中，需将尾气通过燃烧处理或收集后集中处理，而不能直接排到空气中。
【典例2】(2011·南充中考)CO是一种无色、无味、有毒的可燃性气体污染物，具有还原性，可用于冶金工业。某兴趣小组为探究其具有还原性，设计了如图所示的实验装置。请回答以下有关问题：
(1)CO气体能使人中毒，其原因是______________________。
(2)实验开始时，先通入一段时间CO后，再加热，其原因是
___________________________________________________。
(3)实验中图A处玻璃管中发生的现象是_________________，
其化学反应方程式为_________________________________。
(4)实验中图B处发生的现象是_________________________，
其化学反应方程式为_________________________________。
(5)该装置中有一个明显的缺陷，请指出改正方法________。
【易错提醒】
1.根据CO的可燃性、还原性、毒性等的反应原理确定有关反应的现象、化学方程式及中毒的原因。
2.未反应掉的CO气体直接排放到空气中会对空气造成污染。
【我的收获】CO的毒性是因CO易与人体血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能与氧气结合，造成人体缺氧；实验前先通入一会CO，可排除玻璃管内的空气，防止玻璃管内形成一氧化碳和空气的混合物，在加热时发生爆炸；一氧化碳还原氧化铜时会生成红色的铜和二氧化碳，二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊；CO有毒性，直接排入空气会造成污染，根据CO具有可燃性，可将其燃烧掉。
答案：(1)一氧化碳极易与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，造成人体内缺氧(合理答案均可)
(2)排除装置中的空气，防止加热时发生爆炸(合理答案均可)
(3)黑色逐渐变成红色 CuO+CO Cu+CO2
(4)澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O
(5)在C处安装一个贮气囊或放置一个燃着的酒精灯(其他合理
答案均可)
一、正确理解碳单质的性质及用途
1.由于碳原子的排列方式不同，因而不同的碳单质物理性质有很大差异，如金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨是最软的矿物质之一；但由于组成元素相同，因而化学性质相似，如充分燃烧后都生成二氧化碳。
2.性质决定用途。不同的碳单质由于性质不尽相同，因而用途不同。如：金刚石常用于制玻璃刀，石墨常用作电极，焦炭常用作燃料和炼铁用的还原剂，活性炭常用作吸附剂，木炭常用作燃料等。
【误区警示】
1.石墨与金刚石之间的互变的实质。
金刚石和石墨属于不同的碳单质，因此，石墨和金刚石之间的转化中有新物质生成，故该转化属于化学变化。
2.碳单质不都是由原子构成的。
碳的单质包括金刚石、石墨和C60等，其中金刚石、石墨是由碳原子直接构成的，而C60是由C60分子构成的。
【典例1】(2012·宜宾中考)下列关于碳单质的说法中正确的是( )
A.C60的相对分子质量为720
B.金刚石、石墨和C60都由碳元素组成，结构相同
C.木炭具有还原性，常温下可以将氧化铜中的铜还原出来
D.石墨很软，不能用于制石墨电极
【易错提醒】
1.金刚石、石墨和C60虽组成相同，但原子排列方式不同，故结构不同。
2.碳单质在常温下性质稳定，只是在高温下才能表现可燃性、还原性。
【我的答案】选A。本题考查碳单质的有关内容。解答本题的关键应明确4点：(1)C60表明一个C60分子中含有60个碳原子，其相对分子质量为12×60=720；(2)碳的不同单质组成元素相同，物理性质之所以不同，是因其结构不同；(3)金刚石、石墨及其他碳单质虽然物理性质不同，但具有相同的化学性质，如具有可燃性、还原性等；(4)石墨能导电，可用于制电极。
【变式备选】金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质。关于它们的说法正确的是( )
A.化学性质相同 B.碳原子的排列方式不同
C.物理性质相同 D.是同一种物质
【解析】选B。金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的不同单质，不是同一种物质；它们的物理性质的差异很大，是因为碳原子的排列方式不同；保持金刚石和石墨的化学性质的最小微粒是碳原子，而保持C60化学性质的是C60分子，所以它们的化学性质也不相同。
二、CO和CO2的有关性质、检验与除杂
1.CO与CO2的比较
2.鉴别CO、CO2的方法
(1)依据：两种气体性质的不同。
(2)鉴别的方法。
①通入澄清的石灰水 ②通入紫色的石蕊试剂
③通过灼热的氧化铜 ④点燃
3.互为杂质时的除杂方法
(1)CO中混有CO2杂质。
①通过足量氢氧化钠溶液；②通过足量灼热的碳粉。
(2)CO2中混有CO杂质。
通过足量的灼热的氧化铜。
【误区警示】
用点燃的方法不能除去CO2中的CO。在CO2气体中CO属于杂质，其含量不会很多，而二氧化碳不能支持燃烧，因此，不能将其中的CO点燃。
【拓展延伸】确定气体混合物组成的方法
中考题考查气体混合物组成时，常先给定某气体混合物的大致组成，利用实验进行检验或确认，如对H2、CO、CO2、H2O等的分析，解题时，首先明确所给物质的组成及各成分的性质及检验方法，依据题目提供的信息，对组成作出判断。对常见气体的检验规律如下：
通常用无水CuSO4粉末检验H2O(气)的存在，若白色CuSO4粉末变成蓝色，说明存在H2O(气)。
用灼热的CuO粉末检验H2和CO，黑色粉末变成红色，有水珠生成，说明存在H2；生成的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明存在CO。(气体通过灼热的CuO前必须干燥)
CO2的存在对检验CO产生干扰，所以有时要先除去CO2且确认CO2已除尽，才能检验CO。
如图所示装置：

其中A—检验H2O(气)的存在，B—检验CO2的存在并除去少量CO2(有时可在B后再加一盛有NaOH溶液的装置，以除尽CO2)，C—干燥气体，D—将H2、CO转化为H2O和CO2，D、E—检验H2的存在，D、F—检验CO的存在。
【典例2】(2012·泰安中考改编)“归纳与比较”是化学学习的主要方法，下列关于CO2与CO的不同点比较错误的是( )
A.一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子
B.CO2能溶于水；CO难溶于水
C.CO2可用于光合作用；CO可用于人工降雨
D.CO2会造成“温室效应”；CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
【易错提醒】
1.依据CO和CO2的化学式，明确两者在分子构成上的异同点及其性质差异。
2.明确两者的主要用途和对环境的危害。
【我的答案】选C。从CO、CO2的化学式可知，一个CO分子比一个CO2分子少一个氧原子；由两者的性质可知，CO难溶于水；CO2能溶于水，并能与水反应生成碳酸；CO2在空气中与水共同参与植物的光合作用，其固体干冰易升华可用于人工降雨；CO2在空气中含量较高时易造成温室效应。对照各选项可知C不正确。
【变式备选】为了区别CO(可能混有氧气)与CO2两瓶无色气体，下列方法中可行的是( )
①伸入燃着的木条
②分别通入到滴有紫色石蕊溶液的水中
③分别通入少量澄清石灰水中，振荡
④分别通入少量NaOH溶液中，振荡
⑤分别通入少量稀硫酸，振荡
A.①②③ B.②③ C.③④⑤ D.①②⑤
【解析】选B。①中，因CO中可能混有O2，点燃时可能引起爆炸，不安全。②中，CO2与水反应生成H2CO3，可使紫色石蕊溶液变红，而CO不能，因而可行。③中，CO2通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，CO通入澄清石灰水中，无明显现象，可行；④中，CO2通入NaOH溶液中，发生反应为2NaOH+CO2
====Na2CO3+H2O，但无明显现象产生；CO通入NaOH溶液中也无明显现象产生，不可行；⑤中，CO2和CO均不与稀硫酸反应，通入到稀硫酸中后，均无明显现象产生，不可行。故选②③。
碳的单质
【高频考点】碳单质的种类；物理性质、化学性质及其性质差异的原因；碳单质与CuO反应的实验装置、反应现象及化学方程式的书写等
1.(2012·重庆中考)竹炭制品深受消费者欢迎，竹炭是竹子经过炭化处理后形成的多孔性材料，竹炭不具有的性质是( )
A.黑色固体 B.易溶于水
C.有吸附性 D.能够燃烧
【解析】选B。本题属于信息题，通过分析信息明确竹炭的性质。竹子炭化后得到的物质应与木炭的性质相似，即是黑色固体，且具有吸附性、易燃烧和不溶于水的性质，故选B。
2.(2012·怀化中考)下列说法不正确的是( )
A.利用木炭的还原性由CuO冶炼铜
B.天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石
C.利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味
D.利用石墨的导电性制造石墨电极
【解析】选C。本题考查碳单质的性质与用途的关系。解答本题的关键应明确4点：(1)木炭具有还原性，可用来冶炼金属。(2)金刚石是最硬的非金属单质。(3)活性炭具有吸附性，可用来除去异味。(4)石墨具有导电性。由此分析，选项C不正确，利用活性炭来除去冰箱中的异味是利用它的吸附性，不是利用其稳定性。石墨具有导电性，能用来制造石墨电极。
3.(2012·佛山中考)碳在地壳中的含量不高，但它的化合物数量众多，而且分布极广。
根据所学知识回答：
(1)图①为碳原子的结构示意图，碳原子最外层电子数为______，常温下碳的化学性质______(填“活泼”或“不活泼”)。
(2)图②、③、④对应三种碳单质：图②单质的名称是_____，图③单质的名称是______，图④单质的化学式是______。
(3)C为+4价，Cl为-1价，由C和Cl组成的化合物的化学式为
______。
【解析】本题考查碳单质的结构与性质。
(1)碳原子最外层电子数为4，这样的结构在化学变化中不容易得失电子，化学性质不活泼。(2)根据三种碳单质的原子排列方式可判断它们的名称。(3)根据化学式中化合价的代数和为0，可写出该化学式。
答案：(1)4 不活泼
(2)金刚石 石墨 C60 (3)CCl4
二氧化碳的性质与制取
【高频考点】自然界中的碳循环及其作用；二氧化碳的物理性质、化学性质及对应用途；制取装置的选择；有关反应现象、化学方程式的书写，CO2的鉴别方法等
4.(2012·苏州中考)下列关于二氧化碳的说法错误的是( )
A.二氧化碳可用于制碳酸类饮料
B.干冰(固体二氧化碳)可用于人工降雨
C.常温下二氧化碳是一种有刺激性气味的有毒气体
D.大气中二氧化碳的消耗途径主要是植物的光合作用
【解析】选C。本题主要考查二氧化碳的性质、用途及自然界中的碳循环。A项中，二氧化碳溶于水生成碳酸，因此可以制碳酸类饮料。B项中，干冰在升华时会带