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碳和碳的氧化物

发布时间:2013-11-15 12:55:51  

专题 2 碳和碳的氧化物

1.知道常见碳单质的物理性质和用途。 2.掌握碳单质的化学性质。 3.掌握一氧化碳、二氧化碳的性质和用途。 4.学习二氧化碳的实验室制法。 5.了解自然界的碳循环。

◎知识结构

完善结构图,还可以练习一下序号代表的化学方程式哦! ①C+O2=====CO2 ②2C+O2=====2CO ③2CO+O2=====2CO2 ④C+2CuO=====2Cu+CO2↑ ⑤CO+CuO=====Cu+CO2 ⑥CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O ⑦CaCO3=====CaO+CO2↑ ⑧CO2+H2O===H2CO3 ⑨CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3) 2 ⑩CaO+H2O===Ca(OH)2
高温 △ 高温 点燃 点燃 点燃

考点一


物理性质 无色透明,是硬度最大的天然物质 主要用途 做装饰品,切割玻璃、大理石,做 地质勘探钻头

1.几种碳单质 物质 金刚石 石墨 木炭、活 性炭 C60

深灰色,有金属光泽,质软、滑腻, 做铅笔芯、电极材料、高温润滑剂 导电性好,耐高温 做吸附剂、脱色剂,活性炭多用于 黑色,多孔,吸附性强 防毒面具 熔点低 超导材料

2.碳的化学性质 (1)常温下化学性质比较稳定。 (2)可燃性 氧气充足时:C+O2=====CO2;(化学方程式,下同) 氧气不足时:2C+O2=====2CO。 (3)还原性 与 Fe2O3:2Fe 2O3+3C=====4Fe+3CO2↑。 与 CuO:2CuO+C=====2Cu+CO2↑。
高温 高温 点燃 点燃

考点二

一氧化碳

1.物理性质 通常一氧化碳是无色、无味的气体,难溶于水。
2.化学性质 (1)可燃性:2CO+O2=====2CO2。(化学方程式,下同) (2)还原性:Fe 2O3+3CO=====2Fe+3CO2。(与 Fe2O3 反应) CuO+CO=====Cu+CO2。(与 CuO 反应) (3)毒性:易与血液中的血红蛋白结合,使人缺氧中毒。
△ 高温 点燃

考点三

二氧化碳

1.二氧化碳的性质 (1)物理性质 通常 CO2 是无色、无味的气体,密度比空气大,可溶于水。 固体 CO2 俗称干冰,易升华吸热,可作制冷剂。 (2)化学性质 ①与水反应:CO2 +H2 O===H2 CO3 。(化学方程式,下同) 生成的碳酸不稳定:H2 CO3 =====H2 O+CO2 ↑。 ②与石灰水反应:Ca(OH)2 +CO2 ===CaCO3 ↓+H2 O。


2.二氧化碳的制法 (1)工业制法 工业上利用煅烧石灰石的方法制取 CO2,化学方程式 CaCO3=====CaO+CO2↑。 (2)实验室制法 ①反应原理 利用石灰石或大理石和稀盐酸反应制取,化学方程式 CaCO3+2HCl===CaCl 2+H2O+ CO2↑。 ②实验装置
高温

③收集和验满方法 向上排空气法 将燃烧的木条靠近集气瓶口,木条熄灭说明已收集满。 ④检验方法 将澄清石灰水倒入瓶中振荡,溶液变浑浊,说明气体为 CO2。 ⑤干燥方法 通常使用浓硫酸对 CO2 进行干燥,不能使用碱石灰、NaOH 固体进行干燥。

A B C D

(2010· 株洲)下列对一些事实的解释错误的是( ) 事实 书写档案规定必须使用碳素墨水 石墨能够做电池的电极材料

焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来 制糖工业中用活性炭来脱色以制白糖

解释 碳的化学性质稳定 石墨能够导电 焦炭具有氧化性 活性炭具有吸附性

【解析】本题考查碳单质的性质和用途。碳在不同条件下表现出的化学性质也不一样, 在常温下性质稳定,点燃条件下可燃,高温条件下则表现出还原性。石墨作电极和活性炭作 脱色剂是分别利用了它们的导电性和吸附性的物理性质。

【答案】C

下图是金刚石、石墨、C60 、碳纳米管结构示意图,下列说法正确的是(C)

A.这四种物质都很软,可作润滑剂 B.这四种物质碳原子的排列方式相同 C.这四种物质完全燃烧后的产物都是 CO2 D.这四种物质的结构中,每个碳原子都连接 3 个碳原子

(2010· 长沙)下列说法中,正确的是( ) A.煤炉上放一壶水可以防止 CO 中毒 B.金刚石、石墨都是由碳原子构成的,所以都很坚硬 C.用活性炭可以除去水中的氯化钠杂质 D.用澄清石灰水可区分 CO、CO2
【解析】本题考查碳和碳的氧化物的性质。CO 不溶于水,故煤炉上放水不能防止 CO 中毒;金刚石十分坚硬但石墨很软,两者的差异是由于碳原子的排列方式不同造成的;活性 炭只能吸附水中不溶的微粒,无法除去氯化钠;CO2 通入澄清石灰水中会产生沉淀,CO 通 入则没有反应,故选 D。

【答案】D

为证明木炭在一定条件下燃烧的产物中既有 CO2 也有 CO, 可以先将气体通过澄清的石 灰水,观察到澄清 的石灰水变 浑浊,证明 有 CO2 存在,反应 的化学方程 式为 CO2 + Ca(OH)2 ===CaCO3 ↓+H2 O,接着将导出气体干燥后通过灼热的氧化铜,观察到黑色的氧化 铜粉末变红,即证明有 CO 的存在。

(2010· 鞍山)2009 年世界气候大会在丹麦首都哥本哈根举行, 旨在控制大气中“温 室效应”气体的排放量。“低碳”正成为人们的共识。 (1) 近 几 十 年 来 大 气 中 二 氧 化 碳 含 量 不 断 上 升 的 主 要 原 因 是 _______________________________________________________________________。 (2)自然界消耗二氧化碳气体的主要途径是:①植物的光合作用。植物在光的作用下吸 收二氧化碳和水生成葡萄糖(C6H12O6)和氧气;②海水的吸收。请用化学方程式表示出上述 两条消耗 CO2 的途径: ①__________________________________________________________ ______________________ 、 ②________________________________________________________________________。 (3)科学家正在研究将空气中过多的 CO2 和 H2 在催化剂和加热条件下转化成甲烷和水, 这个反应的化学方程式是________________________________________________________。 (4)请举一例你在日常生活中符合“节能减排”的做法:__________________________。

【解析

】本题联系当下热点考查 CO2 的有关知识。题中涉及的低碳旨在节约能源和资 源。造成大气中 CO2 含量不断上升的原因很多,主要在于化石燃料的大量使用和对森林的 乱砍滥伐。第(2)、(3)题考查对化学方程式的掌握,要注意配平。
【答案】(1)化石燃料的燃烧和对森林的砍伐 (2)①6H2O+6CO2 ===== C6H12O6+6O2 ②H2O+CO2===H2CO3 (3)CO2+4H2=====CH4+2H2O △ (4)双面使用纸张(及时关灯、步行或骑自行车上学等)
催化剂 光合作用

右图是自然界碳循环简图,请回答: (1)含碳单质的矿物燃烧的化学方程式为 C+O2=====CO2; (2)海水吸收二氧化碳时,发生反应的化学方程式为 CO2+H2O===H2CO3; (3)植物光合作用时,二氧化碳和水在光的作用下生成葡萄糖(C6H12O6)和氧气,其化学 方程式为 6CO2+6H2O ===== C6H12O6+6O2; (4)人类降低空气中二氧化碳含量的措施有两个方向:一是减少二氧化碳的排放,另一 个是多种树。
光合作用 点燃

(2010· 昆明)实验小组的同学设计了三套实验室制取二氧化碳的装置。

回答下列问题: (1) 你 认 为 合 理 的 是 ________ , 实 验 室 制 取 二 氧 化 碳 的 化 学 方 程 式 为 ___________________________________________________________________; (2)请说明不能采用 B 装置的原因________________________________________。
【解析】二氧化碳的制取是中考的热点,本题着重考查其制取装臵。A 装臵中用 U 形 管作为发生装臵,关闭导气管开关时,易使液体药品从左端溢出,且收集装臵中导气管未伸 至瓶底,无法排空气;B 导气管在液面之下,产生气体也无法收集;C 装臵最为科学合理。

【答案】(1)C CaCO3+2HCl===CaCl 2+CO2↑+H2O (2)发生装置中导气管在液面以 下,生成的气体无法导出

请你和小明一起进行实验室制取二氧化碳的探究。 (1)选择药品:小明对三组药品进行了研究,实验记录如下。 组 别 药 品 实验现象 ① 块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中 ② 块状石灰石和稀硫酸 产生气泡的速率缓慢并逐渐停止 ③ 碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡的速率很快 从制取和收集的角度分析,一般选择第①组药品,该组药品发生反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑; 不选择第③组药品的原因是反应速率太快,不便于收集。 (2)制取气体:将药品装入所选装置制取气体,并用向上排空气法收集,验满方法是将 燃着的木条放在集气瓶口,观察火焰是否熄灭。 (3)气体检验:将生成的气体通入紫色石蕊试液中,溶液变红,因此他确定该气体是二 氧化碳,他的检验方法是否正确?请说明理由:不正确,生成气体中可能混有 HCl 气体, 也能使紫色石蕊试液变红(或应该用澄清的石灰水检验二氧

化碳)。

专题训练2

碳和碳的氧化物
(训练时间:60分钟 分值:100分)

一、选择题(每题 3 分,共 36 分) 1.(2010· 连云港)炭雕是一种集观赏、空气净化于一体的工艺品,其主要成分是木炭。 下列说法中错误的是( ) A.炭雕作为艺术品可以长久保存 B.炭雕能吸附室内微量的有害气体 C.摆放炭雕时必须远离火种 D.将制炭雕的下脚料研成粉末,与氧化铜粉末共热,不能发生反应

【解析】常温下木炭性质稳定,不活泼,与空气、水等接触不起反应,所以炭雕作为艺 术品可以长久保存;木炭可作吸附剂,故炭雕能吸附室内微量的有害气体;在高温条件下, 木炭会燃烧,生成 CO2(或 CO),因此炭雕必须远离火种;当和氧化铜粉末共热时,木炭表 现出还原性,能发生反应,生成 CO2。故 A、B、C 对,D 错。

【答案】D

2.(2010· 福州)下列物质的用途利用其化学性质的是( A.石墨作铅笔芯 B.金刚石作钻头 C.干冰作制冷剂 D.天然气作燃料

)

【解析】A、B、C 选项都是利用了物质的物理性质:石墨作铅笔芯是利用了石墨质软 而滑腻的性质; 金刚石作钻头是利用了金刚石硬度较大的性质; 干冰作制冷剂是利用了干冰 易升华,吸热制冷的性质;而天然气燃烧是甲烷等物质和氧气作用的结果,属化学性质,故 选 D。

【答案】D

3.(2010· 邵阳)下列关于金刚石、石墨、C60 的说法不正确的是( A.它们都是电的良导体 B.石墨质软,可作铅笔芯 C.C60 是一种新型的单质 D.金刚石硬度大,可切割大理石

)

【解析】金刚石、石墨、C60 中,金刚石不是电的良导体,故 A 错;B、C、D 项中说法 都正确。
【答案】A

4.(2010· 大连)下列关于二氧化碳的叙述中,错误的是( A.自然界中二氧化碳处于循环状态 B.二氧化碳可用于生产碳酸饮料 C.干冰可用于储藏食物和人工降雨 D.可用氢氧化钠溶液检验二氧化碳

)

【解析】二氧化碳通入氢氧化钠溶液中,生成碳酸钠溶液,但碳酸钠溶液和氢氧化钠溶 液都是无色透明的溶液,无现象变化,无法检验二氧化碳,故 D 错;自然界中,利用动植 物的呼吸和光合作用来完成二氧化碳的循环;B、C 选项中,二氧化碳用途正确。
【答案】D

5.(2010· 天津)下列措施安全的是( ) A.进入煤矿的矿井时用火把照明 B.到溶洞里探险时用火把照明 C.启用闲置的沼气池前先进行火把试验 D.用点燃木条的方法检查液化石油气罐是否漏气

【解析】此题考查日常生活中的一些安全措施。煤矿的矿井里有甲烷气体,用火把照明 易发生燃烧甚至爆炸,A 错;用火把照明能检验出溶洞中二氧化碳气体的含量,以防人进去 发生危害,B 正确;沼气池中

有大量的甲烷气体,进行火把试验易导致甲烷燃烧甚至爆炸, C 错;用点燃的木条检查液化石油气很容易发生燃烧甚至爆炸,D 错。答案为 B。

【答案】B

6.(2010· 江西)“吸烟有害健康”。我国政府规定:从 2010 年 5 月 1 日起,公共室内禁 止吸烟。烟草燃烧释放的有害物质中,能与血红蛋白结合引起中毒的是( ) A.尼古丁 B.一氧化碳 C.焦油 D.甲醛
【解析】 吸烟产生许多有害物质和气体, 易与血红蛋白结合引起中毒的气体是一氧化碳。

【答案】B

7.(2010· 兰州)“转变传统观念,推行低碳生活”的主题旨在倡导节约能源和利用清洁 能源,减少温室气体二氧化碳的排放。下列措施①少用煤作燃料;②减少使用私家车次数、 多乘公交车或骑自行车;③废旧电池回收再利用;④开发新能源,如太阳能;⑤焚烧废旧塑 料可解决“白色污染”中符合该主题的有效措施是( ) A.①②④ B.①②③⑤ C.①③④ D.①②③④

【解析】焚烧废旧塑料会产生大量烟尘和有害气体,会对空气造成严重污染。

【答案】D

8.(2010· 潍坊)航天探测发现:金星是一个被浓密大气层包围的固体球,大气层的成分 之一是三氧化二碳(C2O3),实验证明它的化学性质与一氧化碳相似。下列关于三氧化二碳 (C2O3)的说法中,不正确的是( ) A.C2O3 中碳的化合价为+3 B.C2O3 充分燃烧的产物是 CO2 C.在一定条件下 C2O3 能还原氧化铁 D.C2O3 能使澄清石灰水变浑浊
【解析】实验证明 C2O3 与 CO 化学性质相似,故“C2O3 能使澄清石灰水变浑浊”的说 法不正确。

【答案】D

9.(2010· 河北)利用下图所示装置,能完成实验室制取气体的是(

)

A.用①③制取氧气 C.用②④制取氧气

B.用②③制取二氧化碳 D.用①⑤制取二氧化碳

【解析】 此题考查实验室制取气体实验装臵的选择。 实验室制取气体的发生装臵有两种: 固固加热型(如加热高锰酸钾或氯酸钾制氧气); 固液不加热型(如过氧化氢分解制氧气、 制取 二氧化碳等)。收集装臵有三种类型:向上排空气法(如氧气、二氧化碳);向下排空气法(如 氢气);排水法(如氧气、氢气)。结合所给实验装臵,分析各选项,可知答案为 C。
【答案】C

10.(2011 中考预测题)向澄清石灰水中通入过量的 CO2,发生如下反应:Ca(OH)2+ CO2===CaCO3↓+H2O,CO2+CaCO3+H2O===Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2 易溶于水,下列图示 正确的是( )

【解析】通入一定量 CO2,CaCO3 沉淀逐渐生成,沉淀质量不断增大,当 Ca(OH)2 完全 和 CO2 反应时,沉淀量达到最大;继续通入 CO2,CaCO3 转化为易溶的 Ca(HCO3)2,沉淀质 量不断减小,最终消失,故 A 正确。最初 Ca(OH)2 溶液与最终 Ca(HCO3)2 溶液

都显弱碱性, 溶液的 pH 不会小于 7,故 B 错。Ca(OH)2 会最终转化为 Ca(HCO3)2,质量分数逐渐减小到 零,故 C 错。刚通入 CO2 时,是没有 Ca(HCO3)2 生成的,故 D 错。

【答案】A

11.(2011 中考预测题)实验室制取 CO2 和 O2 的实验相比较,一定相同的是( A.发生装置 B.收集装置 C.干燥装置 D.收集气体后集气瓶的放置方法

)

【解析】因为 CO2 和 O2 的密度都大于空气,集气瓶都是正放的。
【答案】D

12.(2011 中考预测题)在新刷石灰浆的房间里往往放一个燃烧的炭盆,这样做的主要目 的是( ) A.烘干墙壁 B.使房间保温 C.消耗房间内的 O2,防止墙皮氧化脱落 D.提供 CO2,促进墙壁变白变硬

【解析】 本题考查化学在生活中的应用。 石灰浆的主要成分是 Ca(OH)2, Ca(OH)2 和 CO2 反应生成坚硬的 CaCO3,所以放臵炭盆的原因是为了提供 CO2。
【答案】D

二、填空题(共 35 分) 1.(6 分)(2010· 重庆)一氧化碳和二氧化碳只有一字之差。 (1)有人认为,两者就像孪生兄弟,这是因为 B(填序号)。 A.它们由同种分子构成 B.它们由相同的元素组成 C.它们都有毒 D.它们都能溶于水

(2)也有人认为,两者化学性质相差甚远,请给出一条支持他的理由:CO 可燃而 CO2 不可燃(或 CO 有还原性而 CO2 无还原性等合理均可)。 (3)其实,两者是可以相互转化的,请用化学方程式表示此过程:CO2+C=====2CO 2CO+O2=====2CO2。
点燃 高温

2.(12 分)(2010· 遵义)下图是某同学对二氧化碳部分知识构建的网络图(部分反应条件和 部分生成物省略)。

请按下列要求填空: (1)物质 a 主要成分的化学式是 CH4; + (2)物质 b 主要成分中阳离子是 Ca2 ; (3)物质 c(C6H12O6)所属类别是有机化合物,该物质中 C、H、O 三种元素的质量比是 6∶1∶8; (4)写出由 CO2 生成物质 d 的化学反应方程式 CO2+H2O===H2CO3;
+1

(5)在物质 e 化学式中标出带点元素的化合价Na2CO3。

3.(8 分)(2010· 南昌)已知 A、B、C、D、E 五种物质均为初中化学中常见的物质,它们 相互转化的关系如图所示。

(1)如果 A、B 均为黑色固体,C 是造成温室效应的主要气体。则 E 的化学式是 O2,A 与 B 反应的化学方程式可能是 C+2CuO ===== 2Cu+CO2↑ (2C+Fe3O4 ===== 3Fe+ 2CO2↑)。 (2)如果 C 是一种常见的建筑材料,A 溶液与 B 溶液反应的现象是溶液变浑浊或生成白 色沉淀,D 与 E 反应的化学方程式可能为 CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O(其他合理即可)。
高温 高温

4. 分)(2010· (9 烟台)2009 年世界气候大会在丹麦首都哥本哈根举行。 中国承诺: 2020 到 年单位国内生产总值所排放的二氧化碳比 2005 年下降 40%~45%。 充分展示了中国谋发展, 促合作,负责任的大国形象。 近年来科

学家正致力于减少大气中二氧化碳含量的研究: (1)将空气中的 CO2 压缩后贮藏于冰冷的深海。但有科学家担心这样做会增加海水的酸 度,导致海洋生物死亡。CO2 使海水酸度增加的原因是 CO2+H2O===H2CO3(用化学方程式 表示)。 (2)将过多的 CO2 和氢气在催化剂和加热的条件下反应,转化为水和甲烷。这个反应的 化学方程式是 CO2+4H2=====CH4+2H2O。 加热 (3)将工业上产生的 CO2 进行收集、处理,作工业原料,如用作氨碱法制纯碱的原料。 CO2 与饱和氨盐水制取碳酸氢钠的化学方程式是 NaCl+NH3 +H2O+CO2===NaHCO3 + NH4Cl。
催化剂

三、实验题(共 29 分) 1.(14 分)(2010 中考变式题)下图是利用 CO、CO2 混合气体中的 CO 还原 CuO 的实验 示意图。

(1)仪器 a 的名称是铁架台。乙装置中应该用酒精灯的外焰加热。 (2)写出甲中反应的化学方程式:2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O;乙装置的仪器 b 中黑 色粉末变红时发生反应的化学方程式为 CuO+CO=====Cu+CO2。 (3)反应过程中,丙中可观察到的实验现象是澄清石灰水变浑浊。 (4)该装置存在的主要问题是尾气没有处理,未反应的 CO 会污染环境。


2.(15 分)(2010· 本溪)(1)老师为同学们提供了如下实验装置:

①写出带有标号的仪器名称:a 试管;b 集气瓶。 ②实验室制取 CO2 应选用的发生装置是 B(填选项字母,下同),收集装置是 E。 (2)小伟设计了如下图所示的装置进行实验(固定装置已略去,且石灰石中杂质不反应)。

①写出甲试管中发生反应的化学方程式:CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑; ②小伟观察到乙试管中紫色石蕊溶液变红,请写出所有可能使其变红的原因。 二氧化碳与水反应生成碳酸使紫色石蕊溶液变红; 盐酸具有挥发性, 挥发出的氯化氢气 体溶于水形成盐酸使紫色石蕊溶液变红。


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