《碳和碳的氧化物》“知识点”与“考点”

山东省滕州市蒋庄矿区学校　王宪德

本单元从碳单质入手，以名称→结构→性质→用途这条线展开，重点学习了碳的化学性质及其用途、二氧化碳制取的研究、二氧化碳和一氧化碳的化学性质及其用途等。除了掌握这些知识要点外，还要密切联系它们在生产生活实际中的应用，并关注它们在新情景中的考查。 

 

一、知识考查点 

 

考点1  碳单质的性质与用途

 

碳单质包括金刚石、石墨、无定形碳（木炭、活性炭、焦炭、炭黑）、C₆₀、碳纳米管、石墨烯等，学习或复习时按“名称――结构

性质

用途”这条线来掌握这部分知识。

 

1． 碳单质的物理性质与用途。金刚石的正八面体结构

坚硬性

作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等；石墨的细鳞片状结构

质软、导电性、滑腻性、耐高温

铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚；木炭和活性炭的疏松多孔的结构

吸附性

吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等；C₆₀分子(又称足球烯)的球状结构

稳定性

超导体等；碳纳米管的多孔结构

储氢等。

 

2． 碳单质的化学性质与用途。碳单质物理性质各异，但化学性质类似，都具有可燃性

作燃料，家庭取暖、做饭等；具有还原性

冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等；常温下稳定性

制作字画、书写档案等。

 

例1 （2011·日照市）2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者。以石墨为原料，先制备氧化石墨, 再经过热还原制备石墨烯。石墨烯硬度大，导电性能好，有韧性，可弯曲。下列关于金刚石、石墨、C₆₀和石墨烯四种单质的叙述错误的是  （    ）

 

A．将石墨变成石墨烯发生了化学变化      B．四种物质碳原子的排列方式不同

 

C．四种物质完全燃烧后的产物都是CO₂    D．石墨烯是一种新型的有机物

 

点拨  石墨烯以石墨为原料制备而成的，中间经过氧化还原反应，属于化学变化。四种物质物理性质各异的根本原因是结构不同，即碳原子的排列方式不同。但他们化学性质类似，都具有可燃性，完全燃烧后的产物都是CO₂。石墨烯只有碳元素组成，类属于碳单质，所以选项D是错的。答案为D。 

 

考点2  二氧化碳制取的探究 

 

气体制取设计思路一般为发生装置（先组装装置并检验装置的气密性）→净化装置→干燥装置→收集装置→验证气体性质装置→尾气处理装置（对有毒气体用溶液吸收或燃烧掉）等。

 

实验室里制取二氧化碳是根据反应物的状态（大理石为固体、稀盐酸为液体）和反应条件（常温）

发生装置（与用过氧化氢溶液制取氧气类似），二氧化碳的密度比空气大且易溶于水

收集装置（用向上排气法，不用排水法）。工业上常用煅烧石灰石可制得副产品二氧化碳气体（CaCO3

CaO + CO₂↑）。另外，从实验室制取二氧化碳可得到碳酸盐的检验方法：用试管取样品少许，滴加稀盐酸，并将产生的气体通入到澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳气体，原样品含有碳酸盐。

 

例2 （2011·宿迁市）在实验操作考查中，小明抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”。下图是他的主要实验步骤，其中操作有误的是  （    ）

 

 

点拨  倾倒液体时要掌握三要点：一倒（瓶盖倒放）、二对（标签对手心）、三靠（试剂瓶口紧靠试管口）。二氧化碳的密度比空气大选用向上排气法。检验装置气密性时用两手紧握试管外壁，若导气管的另一端有气泡冒出，证明气密性完好。验满时将燃着的木条放到集气瓶口，若木条熄灭证明收集满了。所以选项d是错的。答案为d。 

 

考点3  二氧化碳与一氧化碳的比较 

一般的，物质的结构决定其性质。CO₂的结构式为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，分子形状为直线形的，属于非极性分子，表现出在于其它物质起反应时容易失氧，具有氧化性，发生还原反应，如CO₂+C

2CO。而CO的结构式为Ｏ＝Ｃ，分子形状为直线形的，属于极性分子，表现出在于其它物质起反应时容易得氧，具有还原性，发生氧化反应，如2CO+O₂

2CO₂。

 

1． 二氧化碳的性质及其用途：不支持燃烧且密度比空气大

灭火，干冰

制冷剂或人工降雨，与某些物质反应

化工产品的原料或植物光合作用，石灰水吸收空气中二氧化碳

石灰浆抹墙等。

 

2． 一氧化碳的性质决定了其用途：（1）一氧化碳的可燃性

作燃料，如家庭用煤气（主要成分为一氧化碳）做饭等；（2）一氧化碳的还原性

冶炼金属，如工业冶炼金属铁、铜等；（3）一氧化碳的毒性

毒杀一些有害动物，同时注意做好尾气处理，防止对环境污染。

 

二氧化碳和一氧化碳由于结构不同决定了二者的性质和用途上的差异。但二者可以相互转化，如二氧化碳具有氧化性，通过高温的碳层生成一氧化碳。一氧化碳具有还原性，可以通过被氧化或冶炼金属得到二氧化碳。

 

例3 （2011·桂林市）下列关于一氧化碳和二氧化碳的说法正确的是  （   ）

 

A．都比空气重                        B．都可以用碳和氧气反应得到

 

C．都有还原性                        D．都能和澄清石灰水发生反应

 

点拨  二者中只有一氧化碳的密度比空气小，具有还原性，而且只有二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。碳单质充分燃烧时生成二氧化碳，不充分燃烧时生成一氧化碳。所以选项B正确。答案为B。 

 

考点4  碳、一氧化碳与氢气的比较 

 

碳、一氧化碳与氢气的性质及其用途比较：①相同点：在物理性质方面，如一氧化碳和氢气在通常情况下为无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小等；在化学性质方面，碳、一氧化碳与氢气都具有可燃性和还原性；在用途方面，作燃料（由可燃性决定）、冶炼金属（由还原性决定）等；②不同点：如燃烧、还原产物、还原装置等不尽相同；各自有其它用途，如氢气用作填充气球等。

 

例4 （2011·襄阳市）木炭在一定条件下燃烧既有CO₂生成，也有CO生成。若要证明两种气体都要存在，应先将气体通过澄清的石灰水，澄清的石灰水变浑浊，证明有CO₂存在。写出CO₂与澄清的石灰水反应的化学方程式____________________________。然后将气体干燥后通过灼热的氧化铜，观察到________________________，证明有CO存在。实验后向燃着的木炭上洒水使其熄灭，其灭火的原理是__________         ___________。

 

点拨  CO₂的特性能使澄清的石灰水变浑浊。一氧化碳具有还原性，可以将黑色粉末氧化铜变红色铜。灭火原理是针对燃烧条件而言的，可以撤离可燃物或隔绝与氧气接触，也可以把可燃物的温度降低到着火点以下。答案为CO₂ + Ca(OH)₂  = CaCO₃↓+ H₂O；黑色粉末变红色；把可燃物的温度降低到着火点以下。 

 

考点5  “低碳环保”理念

 

“低碳环保”，就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化，主要是从节电、节气和回收三个环节来改变生活细节。简单地理解，低碳环保就是返璞归真地去进行人与自然的活动，养成低碳的良好生活习惯：倡导低碳，呵护地球。

 

例5 （2011·无锡市）下列做法不符合“低碳环保”理念的是  （   ）

 

A．为了节约用纸，两面使用草稿纸      

 

B．为了QQ能够升级，长期把QQ挂在线上

 

C．为了节约用水，洗菜、淘米后的水用来浇花          

 

D．为了提高资源利用率，分类回收废弃物

 

点拨  很明显，选项B不符合“低碳环保”理念。这样不但浪费能源，还容易上瘾，不为中学生所取。答案为B。 

 

二、中考链接 

 

1． （2011·襄阳市）金刚石、石墨和C₆₀都是由碳元素组成的单质，下列说法正确的是（   ）

 

A．它们是同一种物质        B．它们碳原子的排列方式不同

 

C．它们的化学性质不同      D．它们的物理性质不同

 

2．（2011·福州市）下列说法不符合“节能减排、低碳生活” 理念的是  （   ）

 

A．大量植树造林，禁止乱砍滥伐

 

B．大量使用一次性塑料餐具 

 

C．开发回收利用二氧化碳的新技术 

 

D．开发和利用风能、太阳能等新能源

 

3．（2011·南通市）下列有关碳及其氧化物的说法错误的是   （   ）

 

A．CO与CO₂ 可用澄清石灰水区分

 

B．CO具有还原性，可用于铁的冶炼

 

C．CO₂的过多排放可导致酸雨的产生

 

D．金刚石和石墨结构中碳原子排列方式不同

 

4．（2011·达州市）下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是   （   ）

 

A．干冰用于人工降雨

 

B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变为蓝色

 

C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳

 

D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳

 

5．（2011·百色市）关于一氧化碳和二氧化碳的叙述正确的是

 

A． 一氧化碳和二氧化碳均有可燃性       B．室内放一盆水能防止一氧化碳中毒

 

C． 一氧化碳具有还原性可用于冶炼金属   C．可用烧碱溶液鉴别二氧化碳气体

 

6．（2011·泸州市）下图是实验室用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳并验证其性质的的实验装置图，试根据题目要求回答下列问题：

 

 

 

 

 

 

 

 

（1）仪器a的名称是         ；装置A中发生的化学方程式为                ，装置C中观察到的现象是                 。

 

（2）装置D中观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，它不能燃烧，也不能支持燃烧。由此可知，二氧化碳在生活中可用于           。

 

（3）实验室用装置E来收集二氧化碳时，二氧化碳应从     （填“c端”或“d端”）通入。

 

7．（2011·河北省）在一次实验课上，各小组同学在不同地点找来的小石块与稀盐酸反应制取二氧化碳。此反应的化学方程式为                                     。

 

小明发现，相邻小组气体产生的速率比自己小组的快。小明将这一情况报告老师，老师鼓励他们对此问题共同探究。

 

【提出问题】影响二氧化碳气体产生速率的因素是什么？

 

【作出猜想】①不同地点石块中碳酸钙含量不同；②所用盐酸的溶质质量分数不同；③还可能是                                  。

 

【设计实验】（1）验证猜想①是否成立，要设计的实验：分别取大小相同、质量相同、            的石块，加入质量相同、                      的稀盐酸进行实验。

 

（2）验证猜想②是否成立，对盐酸的要求是                             。

 

【交流讨论】实验中可以通过观察气泡产生的剧烈程度，粗略地比较反应速率。若要做到精确比较，应该测量的实验数据是                                         。

 

【拓展延伸】上述实验中，小明采用了控制变量的研究方法。用此方法探究“催化剂对用过

氧化氢溶液制取氧气的反应速率的影响”，需要控制不变的因素有（答出两点即可）     等。8．（2011·巢湖市）某化学兴趣小组在刷洗试管时，用力过猛。造成试管底被穿通，留下圆形小孔。在老师的启发下。兴趣小组变废为宝，将细铜丝揉成小球垫在试管底部，配上带单孔橡皮塞的导管和烧杯，装配了一个在实验室制取气体的装置，如右图所示。   

 

（1）若用此装置制取二氧化碳，在试管内的铜丝球上方应盛放块状__________ （填药品名称。下同），  发生反应的化学方程式 __________；若用此装置制取氢气．在试管内的铜丝球上方应盛放__________发生反应的化学方程式______________________________。

 

（2）制备气体之前，都必须要捡查装置的气密性。写出你检查该装置气密性的方法：    。

 

9．（2011·内江市）碳及许多含碳化合物不充分燃烧都要产生一氧化碳，一氧化碳是一种污染空气的有毒气体，它使人中毒的原因是                                      ，通常采用燃烧法处理尾气中的一氧化碳。某同学对一氧化碳与一定量的氧气反应后所得的气体成分进行了如下实验探究：

 

【提出猜想】反应后气体的组成可能是：①CO和CO₂；②只有CO₂；③             。

 

【实验探究】该同学为了验证自己的猜想，用下列装置进行实验：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

①装置B中氢氧化钠溶液的作用是                                    。

 

②装置A中出现的现象是                                ，发生反应的化学方程式是                        ，用带火星的木条伸入D中出现的现象是                            。

 

【实验结论】通过实验验证，猜想③成立。

 

 

参考答案：

 

1．B  2．B  3．C  4．A  5．C

 

6．（1）长颈漏斗 CaCO₃ + 2HCl ＝CaCl₂ + H₂O + CO₂↑  紫色的石蕊试液变红；（2）灭火；（3）c端

 

7． CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O +CO₂↑；

 

【作出猜想】石块大小不同（或石块质量不同、盐酸质量不同）；

 

【设计实验】（1）不同地点   溶质质量分数相同；（2）溶质质量分数不同；

 

【交流讨论】相同时间内收集的二氧化碳体积（或收集相同体积二氧化碳所需的时间）；

 

【拓展延伸】温度、溶液的溶质质量分数、溶液质量、压强

 

8． ⑴块状石灰石（或大理石）  CaCO₃ + 2HCl ＝CaCl₂ + H₂O + CO₂↑；锌粒  Zn + 2HCl ＝ZnCl₂ + H₂↑；⑵关闭止水夹（或用手指堵住导管），将通底试管插入水中，观察试管内的液面是否缓慢上升（或将试管通底部分浸入水中，再用手握试管，观察通底处是否有气泡冒出）

 

9． 一氧化碳与人体血液中的血红蛋白结合，使人体缺氧；

 

【提出猜想】③CO₂、O₂；

 

【实验探究】①吸收二氧化碳（或除去二氧化碳）  ②澄清石灰水变浑浊    Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓+ H₂O   木条复燃