第3講碳和碳的化合物知識(shí)梳理一、碳單質(zhì)的性質(zhì)及用途1.物理性質(zhì)（1）金剛石：無(wú)色透明，自然界中___________最大的物質(zhì)，不導(dǎo)電，不導(dǎo)熱，可作鉆頭、刻刀、裝飾品等。（2）石墨:深灰色，質(zhì)軟而滑膩,導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性良好,可作潤(rùn)滑劑、電極、鉛筆芯等。

（3）C60:形似足球，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（4）活性炭:疏松多孔，具有很強(qiáng)的吸附性，能夠吸附色素、異味，常用作防毒面具，凈水材料等。硬度【小貼士】a.碳的幾種單質(zhì)的物理性質(zhì)差異很大，是因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌?。它們具有相同的化學(xué)性質(zhì)。b.碳單質(zhì)之間在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，該過程屬于__________變化。化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)細(xì)過2.化學(xué)性質(zhì)（1）穩(wěn)定性：常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),如古代字畫能夠長(zhǎng)時(shí)間保存而不褪色；重要檔案用碳素水筆書寫等。（2）可燃性a.氧氣充足（化學(xué)方程式）：C＋O2===CO2。b.氧氣不足（化學(xué)方程式）：________________。（3）還原性a.與Cuo、Fe2O3反應(yīng)(化學(xué)方程式)：

______________________________。b.與CO2反應(yīng)（化學(xué)方程式）：C+CO2====2CO。點(diǎn)燃C+2CuO====2Cu+CO2↑。

高溫點(diǎn)燃2C＋O2===2CO2Fe2O3+3C====4Fe+3CO2↑

高溫

高溫二、二氧化碳的制取1.工業(yè)法（化學(xué)方程式）：CaCO3===CaO+CO2↑2.實(shí)驗(yàn)室制法(化學(xué)方程式）：____________________________三、碳的氧化物1.二氧化碳（1）物理性質(zhì)：通常狀況下為無(wú)色無(wú)味的氣體,____溶于水,密度比空氣大。（2）化學(xué)性質(zhì)：a.一般不燃燒，也不支持燃燒。b.與水反應(yīng)（化學(xué)方程式）：CO2+H2O===H2CO3。生成的碳酸不穩(wěn)定，易分解（化學(xué)方程式）：_____________________________c.與堿溶液反應(yīng)（化學(xué)方程式）：CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O(一般用于吸收二氧化碳?xì)怏w)；____________________________（一般用于檢驗(yàn)CO2氣體）

高溫CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑能H2CO3===H2O+CO2↑CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O（3）用途：植物光合作用的原料、作滅火劑、制碳酸飲料、氣體肥料、人工降雨等。（4）二氧化碳對(duì)生活和環(huán)境的影響①對(duì)人體健康的影響：二氧化碳無(wú)毒但不能供給呼吸。當(dāng)空氣中的二氧化碳超過正常含量時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響，如氣悶、頭昏等。②溫室效應(yīng)a.加劇原因：①化石燃料過度使用；②森林不斷減少。b.危害：使全球氣溫升高，兩極冰川融化，海平面升高，淹沒部分沿海城市，導(dǎo)致土地沙漠化，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等。c.防治措施：①減少化石燃料的使用；②開發(fā)新能源，如__________、地?zé)崮艿龋虎鄞罅χ矘湓炝?、禁止亂砍濫伐。太陽(yáng)能2.一氧化碳（1）物理性質(zhì)：通常狀況下為無(wú)色無(wú)味的氣體,難溶于水,密度比空氣略小。（2）化學(xué)性質(zhì)：①可燃性（化學(xué)方程式）：___________________。②還原性（化學(xué)方程式）：與CuO反應(yīng)_____________________。

與Fe2O3反應(yīng)____________________。③毒性：易與血紅蛋白結(jié)合，使血液失去輸氧能力，從而中毒。（3）用途：____________、冶煉金屬等?！拘≠N士】CO有毒性,在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)特別注意尾氣處理,用煤等含碳燃料取暖時(shí),一定要保持室內(nèi)通風(fēng),防止CO中毒。2CO＋O2===2CO2點(diǎn)燃CO+CuO===Cu+CO2Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫作氣體燃料四、自然界中碳、氧的循環(huán)：氧氣二氧化碳植物__________作用____________的呼吸化石燃料的燃燒、動(dòng)植物尸體腐爛、巖石分解等人、動(dòng)植物光合1．通入二氧化碳，蠟燭熄滅的原因。現(xiàn)象：下層的蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅。結(jié)論：CO2不能燃燒也不支持燃燒(化學(xué)性質(zhì))，CO2的密度比空氣的密度大(物理性質(zhì))。識(shí)記強(qiáng)化2．通入二氧化碳，紫色石蕊溶液變紅色的實(shí)質(zhì)。現(xiàn)象：將二氧化碳通入紫色石蕊溶液后，溶液變紅色。結(jié)論(易錯(cuò)點(diǎn))：CO2與水反應(yīng)生成H2CO3，H2CO3顯酸性，能使紫色石蕊溶液變紅色(該反應(yīng)不能用來(lái)檢驗(yàn)CO2)。用反應(yīng)方程式表示為：CO2＋H2O===H2CO3。3．二氧化碳沒有毒性，但它不能供給呼吸，所以人在二氧化碳濃度偏高的環(huán)境中，會(huì)感到氣悶、頭痛乃至窒息死亡。因此，在人群密集的地方應(yīng)該注意通風(fēng)換氣。在進(jìn)入久未開啟的菜窖、干涸的深井和深洞底部之前，必須先做燈火試驗(yàn)。4．二氧化碳會(huì)參與大氣中的碳循環(huán)，是氧氣的間接來(lái)源。二氧化碳的增多會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，只是影響環(huán)境，不能算污染環(huán)境；而一氧化碳有毒，是空氣污染物。5．二氧化碳與一氧化碳(1)比較

一氧化碳二氧化碳組成化學(xué)式

CO

CO2相同點(diǎn)宏觀上：都由碳元素和氧元素組成微觀上：都由分子構(gòu)成，分子均由碳原子和氧原子構(gòu)成不同點(diǎn)1個(gè)分子中含1個(gè)碳原子和1個(gè)氧原子；化學(xué)式中碳元素的化合價(jià)為＋2價(jià)1個(gè)分子中含1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子；化學(xué)式中碳元素的化合價(jià)為＋4價(jià)

物理性質(zhì)相同點(diǎn)

通常情況下，都是無(wú)色、無(wú)味的氣體不同點(diǎn)難溶于水，密度比空氣略小能溶于水，密度比空氣大化學(xué)性質(zhì)

具有可燃性、還原性、毒性不能燃燒，不支持燃燒，不能供給呼吸，沒有毒性，能與堿反應(yīng)，能與水反應(yīng)用途

燃料、冶煉金屬制碳酸飲料，作滅火劑、氣體肥料、化工原料等，干冰用作制冷劑注：a.一氧化碳和二氧化碳化學(xué)性質(zhì)差異大的原因：分子構(gòu)成不同。b.CO難溶于水，冬天取暖時(shí)，緊閉房門，在房中放一盆水避免CO中毒的方法不可取。（2）鑒別鑒別方法現(xiàn)象通入澄清石灰水無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO，能使澄清石灰水變渾濁的是CO2通入紫色石蕊溶液無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO，能使紫色石蕊溶液變紅的是CO2通過灼熱的氧化銅有紅色固體生成的是CO，無(wú)明顯現(xiàn)象的是CO2點(diǎn)燃能燃燒的是CO，不能燃燒的是CO2(3)互為雜質(zhì)時(shí)的除雜方法物質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)) 除雜方法CO2(CO)通過足量灼熱的氧化銅CO(CO2)通入足量NaOH溶液中

通過足量灼熱的炭粉

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)輕松做實(shí)驗(yàn)

二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取1.實(shí)驗(yàn)原理(化學(xué)方程式)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑2.實(shí)驗(yàn)裝置【小貼士】組裝儀器時(shí)，長(zhǎng)頸漏斗要伸入液面以下，形成“液封”，防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出。3．收集方法二氧化碳能溶于水，且密度比空氣大，適宜用______________________收集。4．檢驗(yàn)和驗(yàn)滿檢驗(yàn)：將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，若________________________，則證明生成的是二氧化碳。驗(yàn)滿：將燃著的木條放在集氣瓶口，若_________，則證明已收集滿。向上排空氣法澄清石灰水變渾濁木條熄滅【小貼士】不能用燃著的木條檢驗(yàn)收集的氣體是否為二氧化碳。因?yàn)槟苁谷贾哪緱l熄滅的氣體不一定是CO2，還可能是N2等氣體。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)輕松做5．制取二氧化碳藥品的選擇及分析(1)不能用稀硫酸代替稀鹽酸：因?yàn)樘妓徕}和稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石的表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。(2)不能用碳酸鈉或碳酸鉀代替大理石：因?yàn)樘妓徕c或碳酸鉀是粉末狀固體，與稀鹽酸反應(yīng)速率太快，難以控制，不利于收集氣體。(3)不能用濃鹽酸代替稀鹽酸：濃鹽酸具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl氣體和制得的二氧化碳?xì)怏w混合，使制得的氣體不純。6．其他常見裝置相對(duì)于裝置A，裝置B的優(yōu)點(diǎn)是通過控制添加藥品的速率，從而控制反應(yīng)速率；裝置C的優(yōu)點(diǎn)是便于添加液體藥品，能使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生和停止。裝置圖

裝置特點(diǎn)安裝簡(jiǎn)便可控制反應(yīng)物的滴加速率可隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)輕松做7.拓展實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收二氧化碳，吸收時(shí)導(dǎo)管應(yīng)插入液面以下，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。例[2017青島]根據(jù)下列裝置圖填空：【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444009】例題圖1(1)寫出上圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱：①____________；②____________。(2)實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，組裝好儀器后，應(yīng)先_________________，再添加藥品。(3)實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳時(shí)，應(yīng)選用的發(fā)生裝置_____(填裝置序號(hào))，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。(4)實(shí)驗(yàn)室選擇氣體發(fā)生裝置時(shí)，應(yīng)考慮的因素是______________和_________。【針對(duì)拓展】(5)收集二氧化碳選用________(填序號(hào))，驗(yàn)滿的方法是_______________________________________________，檢驗(yàn)二氧化碳的方法是________________________________________________________________。酒精燈集氣瓶檢查裝置的氣密性BCaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↓反應(yīng)物的狀態(tài)反應(yīng)條件C將氣體通入澄清的石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，說明是二氧化碳

瓶口，若木條熄滅，說明已集滿燃著的木條放在集氣(6)若用G裝置制取二氧化碳，長(zhǎng)頸漏斗必須插入液面以下的原因是_________________________________。若用F裝置收集二氧化碳?xì)怏w，氣體應(yīng)該從________(填字母)端通入。防止產(chǎn)生的氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出a【解析】(1)題圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱：①酒精燈；②集氣瓶。(2)實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，組裝好儀器后，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，再添加藥品。以免導(dǎo)致藥品浪費(fèi)、收集不到氣體。(3)實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳時(shí)，應(yīng)選用固液常溫型的發(fā)生裝置B,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。(4)選擇發(fā)生裝置需考慮的因素是反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。加熱固體制取氣體，發(fā)生裝置為A，固體和液體常溫下反應(yīng)制取氣體應(yīng)選用的發(fā)生裝置為B。選擇收集裝置需考慮氣體的密度、是否與空氣的成分反應(yīng)、氣體在水中的溶解性。例題圖2甘肅、蘭州三年中考經(jīng)典例題深度析考點(diǎn)1碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途例1

[2017本溪]下列有關(guān)金剛石、石墨和C60的說法正確的是()A．均具有可燃性B．均具有導(dǎo)電性C．均由碳原子構(gòu)成D．均為無(wú)色透明的液體【解題妙招】此題是對(duì)碳單質(zhì)性質(zhì)的考查，解題的關(guān)鍵是了解碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途。這三種碳單質(zhì)因其碳原子的排列方式不同，物理性質(zhì)不同，但其化學(xué)性質(zhì)相同。A例2[2017福建]十八世紀(jì)，拉瓦錫用放大鏡聚集日光使玻璃罩內(nèi)的金剛石燃燒，得到二氧化碳，坦南特進(jìn)一步研究確認(rèn)金剛石僅由碳元素組成。下列說法錯(cuò)誤的是【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444012】(

)A．金剛石屬于有機(jī)物B．金剛石燃燒過程放出熱量C．金剛石具有可燃性D．聚集日光使溫度達(dá)到金剛石的著火點(diǎn)【解析】A.金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)，而有機(jī)物是有機(jī)化合物的簡(jiǎn)稱，金剛石不屬于有機(jī)物，故錯(cuò)誤。B.金剛石是碳元素組成的單質(zhì)，具有可燃性，燃燒過程放出熱量，故正確。C.金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)，具有可燃性，故正確。D.聚集日光，能使溫度達(dá)到金剛石的著火點(diǎn)，可使金剛石燃燒，故正確。A經(jīng)典例題深度析考點(diǎn)

2

二氧化碳、一氧化碳的性質(zhì)和用途例3

下列關(guān)于CO2與CO的比較，錯(cuò)誤的是【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444013】()A．組成：都是由碳元素和氧元素組成B．性質(zhì)：CO2能溶于水；CO難溶于水C．用途：CO2可用作氣體肥料；CO可用作氣體燃料D．危害：CO2會(huì)導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”增強(qiáng)；CO會(huì)形成酸雨D【解析】A.一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素組成的，故正確。B.二氧化碳能溶于水，一氧化碳難溶于水，故正確。C.CO2可用于光合作用、滅火、化工產(chǎn)品的原料和氣體肥料；CO可用作氣體燃料、冶煉金屬的還原劑等，C正確。D.CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，CO有毒，極易使人中毒，但不能形成酸雨，D錯(cuò)誤。例4[2017沈陽(yáng)]能證明某無(wú)色無(wú)味氣體是CO2的操作及現(xiàn)象是【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444014】(

)選項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A

將燃著的木條伸入集氣瓶木條燃燒更旺B將帶火星的木條伸入集氣瓶木條復(fù)燃C

將氣體通入澄清石灰水 石灰水變渾濁D

將氣體通入蒸餾水中 有氣泡逸出【解析】A.將燃著的木條伸入集氣瓶，木條燃燒更旺，不可能是二氧化碳，因?yàn)槎趸疾荒苋紵?、且不支持燃燒，故錯(cuò)誤。B.將帶火星的木條伸入集氣瓶，木條燃燒更旺，說明瓶?jī)?nèi)氣體能支持燃燒，不可能是二氧化碳，故錯(cuò)誤。C.二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明某無(wú)色無(wú)味氣體是CO2，故正確。D.將氣體通入蒸餾水中，有氣泡逸出，不一定是二氧化碳，也可能是氫氣、氧氣等氣體，故錯(cuò)誤。C【解析】A.生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并放出氧氣；氧循環(huán)過程中有其他物質(zhì)水蒸氣、二氧化碳等生成，故錯(cuò)誤。B.碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并放出氧氣有其他物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，氧循環(huán)過程中有其他物質(zhì)水蒸氣、二氧化碳等生成，屬于化學(xué)變化，故正確。C.綠色植物的生長(zhǎng)過程，既有光合作用，又有呼吸作用，既涉及碳循環(huán)，又涉及氧循環(huán)，故正確。D.碳循環(huán)和氧循環(huán)有利于維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對(duì)穩(wěn)定，故正確。例5[2017威海]關(guān)于碳循環(huán)和氧循環(huán)，下列說法不正確的是【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444015】(

)A．碳循環(huán)和氧循環(huán)分別是指二氧化碳和氧氣的循環(huán)B．碳循環(huán)和氧循環(huán)過程中均發(fā)生了化學(xué)變化C．綠色植物的生長(zhǎng)過程，既涉及碳循環(huán)，又涉及氧循環(huán)D．碳循環(huán)和氧循環(huán)有利于維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對(duì)穩(wěn)定A經(jīng)典例題深度析考點(diǎn)

3

二氧化碳的制取例6

[2017蘇州節(jié)選]實(shí)驗(yàn)室常用塊狀大理石和稀鹽酸制取CO2氣體。【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444016】(1)寫出實(shí)驗(yàn)室制取CO2的化學(xué)方程式：_____________________________(2)若用如圖所示裝置(固定裝置省略)制CO2。連接好裝置后，需檢查裝置的氣密性。具體操作方法是：先________(填字母，下同)，后________，若導(dǎo)管口有氣泡，放手后導(dǎo)管內(nèi)上升一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好。A．用手捂住試管B．將導(dǎo)管一端浸入水中(3)實(shí)驗(yàn)室收集CO2可用的方法是________(填字母)。A．排水法B．向下排空氣法C．向上排空氣法BCaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑AC例6題圖經(jīng)典例題深度析、(4)實(shí)驗(yàn)室常用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O【解析】(1)實(shí)驗(yàn)室常用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，同時(shí)生成氯化鈣、水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。(2)在連接好裝置后，將導(dǎo)管一端伸入水中，用手捂住試管，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，且松手后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好。(3)二氧化碳的密度比空氣大且能溶于水，所以可用向上排空氣法收集。(4)檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w用澄清的石灰水，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。將氣體的“檢驗(yàn)”“驗(yàn)滿”操作混淆例4下列實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到目的的是()C【錯(cuò)因剖析】(1)檢驗(yàn)是利用物質(zhì)的特性或特征現(xiàn)象來(lái)證明這種物質(zhì)，可理解為“看看是不是”。如檢驗(yàn)CO2可用澄清石灰水，能夠使澄清石灰水變渾濁的氣體是CO2，檢驗(yàn)CO2不能用燃著的或帶火星的木條。(2)驗(yàn)滿是已知這種氣體，只要用簡(jiǎn)便的方法證明集氣瓶是否已裝滿此氣體，可理解為“看看滿不滿”。如把燃著的木條放在盛有CO2的集氣瓶口，若木條熄滅，證明已集滿。例8[2017黔西南州]已知：①：二氧化碳?xì)怏w既不溶于飽和NaHCO3溶液，也不與NaHCO3反應(yīng)②：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑某學(xué)生欲用黔西南州著名的萬(wàn)峰林風(fēng)景區(qū)山上的石灰石和濃鹽酸反應(yīng)制取純凈干燥的二氧化碳?xì)怏w，實(shí)驗(yàn)室提供了下列裝置和藥品。請(qǐng)回答相關(guān)問題：【導(dǎo)學(xué)號(hào)95444017】例8題圖(1)儀器①的名稱是________，儀器②的名稱是________。(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置應(yīng)選________(填序號(hào))。實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)原理_____________________________________(用化學(xué)方程式表示)。若用該裝置在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。(3)裝置C中濃硫酸的作用是______________。(4)為了得到純凈干燥的氣體，C、D裝置儀器接口順序應(yīng)選