知識點(diǎn)1 碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途
碳的單質(zhì)常見的有金剛石、石墨和C60等，它們都是由碳元素組成的，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)卻有很大差異，其原因是構(gòu)成它們的碳原子的排列方式不同。1. 碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。 金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)及用途的比較
2. 碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和用途。（1）穩(wěn)定性——用于制造墨汁。由于在常溫下，碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑，幾乎與所有物質(zhì)都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，書法家、畫家用墨汁書寫或繪制的字畫能夠保存很長時(shí)間而不褪色。（2）可燃性——用作燃料。① （氧氣充足，充分燃燒）② （氧氣不充足，不充分燃燒）從上面的兩個(gè)反應(yīng)可以看出：相同的反應(yīng)物，在不同的條件（反應(yīng)物的量不同）下，反應(yīng)產(chǎn)物可能不同。
（3）還原性——用于冶金工業(yè)。在高溫條件下，碳能與某些氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪取這些氧化物中的氧元素而發(fā)生氧化反應(yīng)，如圖所示。①現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。
②現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色。③ （吸熱反應(yīng)）。在上述三個(gè)反應(yīng)中，碳都是作為還原劑，具有還原性。
（2020·長沙）兩位英國科學(xué)家因在石墨烯材料方面的開創(chuàng)性研究獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯是由碳元素組成的單質(zhì)。下列關(guān)于碳單質(zhì)的說法正確的是（ ）。A . 金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)，可用來裁玻璃B. 石墨有金屬光澤，有導(dǎo)電性，所以是一種金屬C. 活性炭具有吸附性，可以吸附所有物質(zhì)D. 金剛石、石墨和足球烯（C60）都是由碳原子直接構(gòu)成的
解析 A. 金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì),可以做鉆頭,切割玻璃、大理石等,選項(xiàng)A正確。B. 石墨有金屬光澤，有導(dǎo)電性，但不是金屬，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。C. 活性炭具有吸附性,但不可以吸附所有物質(zhì)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。D. 金剛石、石墨是由碳原子直接構(gòu)成的，但足球烯(C60)是由碳分子構(gòu)成的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 A
知識點(diǎn)2 一氧化碳的性質(zhì)和用途
1. 一氧化碳的物理性質(zhì)。通常情況下，CO是一種無色、無味的氣體，密度比空氣小，難溶于水。2. 一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。（1）可燃性。 （CO是可燃性氣體，點(diǎn)燃前一定要先檢驗(yàn)純度）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：CO燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，放出大量的熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。
（2）還原性。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：黑色固體逐漸變成紅色，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。操作順序：先通CO，再加熱，實(shí)驗(yàn)完畢，停止加熱，繼續(xù)通CO至試管冷卻。尾氣處理：因CO有劇毒，不能隨意排放到空氣中，故常采用燃燒法除去或用氣球、塑料袋等收集，防止對空氣造成污染。
（3）毒性。CO有毒，吸進(jìn)肺內(nèi)極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合，從而使血紅蛋白不能再與氧氣結(jié)合，造成生物體內(nèi)缺氧，嚴(yán)重時(shí)會危及生命。 3. 一氧化碳的用途。作氣體燃料，用于冶金工業(yè)（高爐煉鐵）等。
（2020·巴中）如圖所示是碳的氧化物性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。請回答下列問題:（1）甲處的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為__________________________________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。（2）乙裝置的作用是防止液體倒吸，丙裝置的作用是_________________________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。
解析（1）一氧化碳具有還原性，在加熱的條件下，一氧化碳和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式為 ，實(shí)驗(yàn)中甲處的現(xiàn)象是黑色粉末慢慢變成紅色；故填：黑色粉末慢慢變成紅色； 。（2）二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為 ，而一氧化碳與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，因?yàn)橐谎趸加卸荆瑫廴究諝?，所以丙裝置的作用是收集一氧化碳，吸收二氧化碳；故填：收集一氧化碳，吸收二氧化碳； 。答案（1）黑色粉末慢慢變成紅色 （2）收集一氧化碳，吸收二氧化碳
知識點(diǎn)3 二氧化碳的性質(zhì)和用途
1. 二氧化碳的物理性質(zhì)。通常情況下，二氧化碳是一種無色、無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水。2. 二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。（1）一般情況下，二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒，如圖所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：下層的蠟燭先熄滅，上層的蠟燭后熄滅。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CO2不能燃燒，也不支持燃燒，密度比空氣大。但某些特別活潑的金屬（如鎂條），可以在二氧化碳?xì)怏w中燃燒：（2）與水反應(yīng)生成碳酸。 （生成的碳酸能使紫色的石蕊溶液變成紅色）碳酸不穩(wěn)定，易分解成二氧化碳和水。
易錯(cuò)警示吸收或除去二氧化碳時(shí)，一般用氫氧化鈉溶液而不用石灰水的原因是，氫氧化鈣在水中的溶解度很小，無法將二氧化碳完全吸收或除去。
（3）與可溶性堿溶液反應(yīng)，生成碳酸鹽和水。 （CO2能使澄清石灰水變渾濁，用于檢驗(yàn)CO2） （用于吸收或除去CO2）
（4）與還原性物質(zhì)反應(yīng)。 （吸收熱量）該反應(yīng)既是化合反應(yīng)，又是氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)中CO2是氧化劑。3. 二氧化碳的用途。用于滅火、制作碳酸飲料；固態(tài)二氧化碳叫做“干冰”， 干冰升華時(shí)，吸收大量的熱，因此可作制冷劑和用于人工降雨；二氧化碳還是植物光合作用的原料，可作氣體肥料等。
易錯(cuò)警示一氧化碳和二氧化碳組成元素相同，但化學(xué)性質(zhì)不同的原因是它們的分子構(gòu)成不同。
（2020·眉山）構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)能提高學(xué)習(xí)的效率。如圖為有關(guān)CO2的知識網(wǎng)絡(luò)圖，以下判斷錯(cuò)誤的是（ ）。A. 物質(zhì)①中碳元素的化合價(jià)為+4B. 物質(zhì)②中陽離子符號為Ca+2C. 物質(zhì)③由2種元素組成D. 物質(zhì)①和⑤發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為④的化學(xué)方程式為
解析A.物質(zhì)①是二氧化碳，氧元素顯-2價(jià)，在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則碳元素的化合價(jià)為+4，故選項(xiàng)A說法正確。B. 物質(zhì)②是碳酸鈣，物質(zhì)②中陽離子為鈣離子，符號為Ca2+，故選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤。C. 物質(zhì)③是甲烷，物質(zhì)③由碳、氫2種元素組成，故選項(xiàng)C說法正確。D. 物質(zhì)①和⑤分別是二氧化碳和碳，在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，故選項(xiàng)D說法正確。答案 B
知識點(diǎn)4 二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法
1. 反應(yīng)藥品：在實(shí)驗(yàn)室里，常用石灰石或大理石（主要成分都是碳酸鈣）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳。2. 反應(yīng)原理： 。3. 發(fā)生裝置：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳所用的原料是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，所以可選用典型的“固液不加熱型” 裝置（如圖所示）來制取。
4. 收集方法：因?yàn)槎趸季哂忻芏缺瓤諝獯?、能溶于水且能與水反應(yīng)的性質(zhì)，所以只能用向上排空氣法收集。5. 操作步驟：①連接儀器，組裝裝置；②檢查裝置氣密性；③裝入藥品（先加大理石，后通過長頸漏斗加入稀鹽酸）；④收集氣體；⑤驗(yàn)滿。6. 檢驗(yàn)方法：將生成的氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則證明生成的氣體是二氧化碳。反應(yīng)的化學(xué)方程式是
易錯(cuò)警示①將二氧化碳?xì)怏w通入澄清石灰水中，若澄清石灰水不變渾濁，則原因可能是二氧化碳中混有氯化氫（HCl）氣體。②檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w不能用燃著的木條，原因是能使燃著的木條熄滅的氣體還有氮?dú)猓∟2）等。
7. 驗(yàn)滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶的瓶口，如果木條立即熄滅，就證明氣體已收集滿。收集滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶要用玻璃片蓋好并正放在桌面上。
·提示·①不能用濃鹽酸代替稀鹽酸，這是因?yàn)闈恹}酸具有揮發(fā)性，會使產(chǎn)生的二氧化碳中混有氯化氫氣體。②不能用稀硫酸代替稀鹽酸，這是因?yàn)殡m然稀硫酸也能與CaCO3反應(yīng)生成二氧化碳： ，但生成的CaSO4微溶于水，會附著在塊狀石灰石（或大理石）的表面，阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
（2020·德陽）實(shí)驗(yàn)操作考試中，小紅同學(xué)抽到“實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳”的實(shí)驗(yàn)。以下是她的部分實(shí)驗(yàn)操作，其中有錯(cuò)誤的一項(xiàng)是（ ）。A. 裝大理石 B. 加稀鹽酸 C. 制取并收集CO2 D. 檢驗(yàn)是否收集滿
解析A. 向試管中添加塊狀固體藥品時(shí)，先將試管橫放，然后用鑷子將塊狀固體放至試管口，然后慢慢將試管豎立起來，讓藥品滑落至試管底部，圖示操作正確。B. 取用液體藥品時(shí)，瓶塞要倒放，標(biāo)簽要對準(zhǔn)手心，試管略傾斜，瓶口緊挨試管口，圖示操作正確。C. 在實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳需要用到大理石或石灰石與稀鹽酸在常溫下反應(yīng)，屬于固液常溫型，二氧化碳的密度比空氣大，能溶于水，可用向上排空氣法來收集，圖示裝置正確。D. 二氧化碳驗(yàn)滿時(shí)，要把點(diǎn)燃的火柴放在瓶口，觀察木條是否熄滅，而不能伸入集氣瓶內(nèi)驗(yàn)滿，圖中所示操作錯(cuò)誤。答案 D
知識點(diǎn)5 自然界中的碳氧循環(huán)
1. 自然界中的碳氧循環(huán)(如圖所示)。
2. 溫室效應(yīng)。（1）形成原因：大氣中的二氧化碳（CO2）含量過高，會導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強(qiáng)。（2）危害：全球氣候變暖，兩極冰川融化，海平面升高，淹沒部分沿海城市，使土地沙漠化等。（3）防治措施：①控制CO2排放量：減少使用化石燃料，開發(fā)利用清潔能源，低碳生活。②吸收CO2：大力植樹造林、嚴(yán)禁亂砍濫伐等。
3. 低碳生活。 （1）概念：是指人們生活作息時(shí)所耗用的能量要盡可能減少，從而降低CO2的排放量。這是一種節(jié)能且減少污染的生活方式。 （2）符合“低碳”觀念的生活方式：使用清潔能源，減少使用一次性筷子，提倡紙張雙面使用，少開私家車、多乘坐公共交通工具，或騎自行車出行等。
（ 2020·東營）氧循環(huán)和碳循環(huán)是自然界中的重要循環(huán)（如圖）。分析兩種循環(huán)，其中不正確的是（ ）。A. 碳循環(huán)和氧循環(huán)過程中均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)B. 氧氣只有通過燃燒才能參與碳循環(huán)C. 通過減少化石燃料的使用和大力植樹造林以控制二氧化碳的排放量D. 碳循環(huán)和氧循環(huán)有利于維持自然界中氧氣和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定
解析A. 碳循環(huán)和氧循環(huán)過程中都有新物質(zhì)生成，均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng)A說法正確。B. 氧氣通過燃燒、呼吸作用參與碳循環(huán)，選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤。C. 化石燃料燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳，樹木可以通過光合作用吸收二氧化碳，所以通過減少化石燃料的使用和大力植樹造林可控制二氧化碳的排放量，選項(xiàng)C說法正確。D. 由圖示可知，碳循環(huán)和氧循環(huán)有利于維持自然界中氧氣和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定，選項(xiàng)D說法正確。答案 B
命題點(diǎn)1 碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途
1. （2020·沈陽）下列物質(zhì)能用于除去水中異味和色素的是（ ）。A. 活性炭 B. 明礬 C. 石子 D. 細(xì)沙2. （2020·本溪）下列關(guān)于金剛石與石墨的說法中，正確的是（ ）。A. 都能導(dǎo)電 B. 都是黑色固體 C. 硬度都很小 D. 都由碳元素組成3. （2019·德州）石墨烯是一種非常優(yōu)良的納米材料,由碳元素組成,化學(xué)性質(zhì)和石墨相似,還具有超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的性能。下列關(guān)于石墨烯的認(rèn)識錯(cuò)誤的是（ ）。A. 可作散熱材料 B. 是一種新型化合物C. 常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 D. 可作新型電池的電極
4. （2019·東營）如圖為金剛石、石墨和C60的結(jié)構(gòu)模型圖，圖中小球代表碳原子。下列說法不正確的是（ ）。A. 相同元素組成的不同物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)相同B. 原子的排列方式改變，則構(gòu)成的物質(zhì)種類改變C. 在特定的條件下，石墨既可轉(zhuǎn)化為金剛石，也可轉(zhuǎn)化為C60D. 相同元素組成的不同物質(zhì)，在足量的氧氣中完全燃燒，產(chǎn)物相同
命題點(diǎn)2 一氧化碳的性質(zhì)和用途
5. （2019·桂林）導(dǎo)致人煤氣中毒的物質(zhì)是（ ）。A. 氮?dú)? B. 氧氣 C. 一氧化碳 D. 二氧化碳6. （2020·營口）不吸煙是文明健康的生活方式。香煙煙氣中易與血紅蛋白結(jié)合的是（ ）。A. CO B. CO2 C. CH4 D. 水蒸氣
7. （2019·河南）如圖為一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)。下列說法中正確的是（ ）。A. 開始時(shí)應(yīng)先預(yù)熱玻璃管，后通入一氧化碳B. 實(shí)驗(yàn)中玻璃管里粉末由黑色逐漸變成紅棕色C. 參加反應(yīng)的氧化鐵和一氧化碳質(zhì)量比為40∶7D. 將尾氣點(diǎn)燃或收集，可防止一氧化碳污染空氣
8. （2019·宜昌）一氧化碳在工業(yè)上有重要作用。（1）作燃料：一氧化碳在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為 __________________________________________________。（2）作還原劑：一氧化碳還原氧化銅的化學(xué)方程式為 __________________________________________________。
命題點(diǎn)3 二氧化碳的性質(zhì)和用途
9. （2020·常州）下列氣體含量過多會引起溫室效應(yīng)的是（ ）。A. 氧氣 B. 氮?dú)? C. 稀有氣體 D. 二氧化碳10. （2020·丹東）物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，下列物質(zhì)的性質(zhì)與用途不對應(yīng)的是（ ）。A. 金剛石硬度大，可用于切割玻璃B. 二氧化碳能與水反應(yīng)，用于滅火C. 一氧化碳有可燃性，可作為燃料D. 活性炭有吸附性，在制糖工業(yè)中用活性炭脫色以制白糖
11. （2020·云南）對比是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。下列關(guān)于CO2與CO的比較中錯(cuò)誤的是（ ）。A. CO2能溶于水，CO難溶于水B. CO2可用于滅火，CO可用作燃料C. CO2可用于光合作用，CO可用于人工降雨D. CO2會造成溫室效應(yīng)，CO易與血液中的血紅蛋白結(jié)合引起中毒
12. （2020·杭州）小金通過實(shí)驗(yàn)室制取和收集二氧化碳的方法獲得了一瓶二氧化碳?xì)怏w。接著利用這瓶二氧化碳?xì)怏w完成了圖示實(shí)驗(yàn)，觀察到蠟燭火焰自下而上依次熄滅。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）。A. 實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品為塊狀大理石和稀硫酸B. 實(shí)驗(yàn)室可采用向上排空氣法收集二氧化碳C. 圖示實(shí)驗(yàn)可說明二氧化碳密度比空氣大D. 圖示實(shí)驗(yàn)可說明二氧化碳不支持蠟燭的燃燒
命題點(diǎn)4 二氧化碳的制取
13. （2019·宜昌）為探究二氧化碳能否和水反應(yīng)，用四朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成下圖四個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ中小花變紅，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中小花不變色。下列說法不正確的是（ ）。A. 實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ說明醋酸可以使小花變紅B. 實(shí)驗(yàn)Ⅲ說明二氧化碳不能使小花變紅C. 實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ說明二氧化碳能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D. 上述實(shí)驗(yàn)說明二氧化碳和醋酸具有相似的化學(xué)性質(zhì)
14. （2016·賀州）下列關(guān)于CO2性質(zhì)的信息，正確的選項(xiàng)是（ ）。①可以助燃②能使澄清石灰水變渾濁③可溶于水，但不能與水反應(yīng)④可供綠色植物進(jìn)行光合作用A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④15. （2018·桂林）下列不屬于二氧化碳用途的是（ ）。滅火 B. 制汽水 C. 人工降雨 D. 填充探空氣球 16. （2019·攀枝花）清潔廁所用的清潔劑中含有鹽酸，如果不慎灑到大理石地面上，會發(fā)出嘶嘶聲，并有氣體產(chǎn)生。這種氣體是（ ）。A. 二氧化碳 B. 氧氣 C. 氫氣 D. 二氧化硫
17. （2020·赤峰）下列圖示分別為二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取、干燥、收集、驗(yàn)滿的操作，其中正確的是（ ）。A. 制取 B. 干燥 C. 收集 D. 驗(yàn)滿
18. （2020·紹興）如圖是實(shí)驗(yàn)室制取、收集、檢驗(yàn)氣體的常用裝置。（1）圖甲中，在試管口放棉花的目的是____________________________；用圖示方法收集氧氣的理由是______________________________。（2）用圖乙裝置制取并檢驗(yàn)CO2性質(zhì)時(shí)，澄清石灰水始終未見渾濁，原因可能是_______________________________________________________。
防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管
氧氣不易溶于水且不與水反應(yīng)
鹽酸濃度過高，具有揮發(fā)性，揮發(fā)出來的氯化氫氣體能與氫氧化鈣反應(yīng)
命題點(diǎn)5 自然界中的碳氧循環(huán)
19. （2020·煙臺）氧循環(huán)和碳循環(huán)是自然界中物質(zhì)和能量循環(huán)的重要組成部分，二者密不可分。下列過程不能體現(xiàn)氧氣和二氧化碳可以相互轉(zhuǎn)化的是（ ）。A. 化石燃料的燃燒B. 海水吸收二氧化碳C. 動(dòng)植物的呼吸作用D. 綠色植物的光合作用
20. （2019·威海改編）二氧化碳循環(huán)的部分過程如下圖所示。（1）該循環(huán)中，生成物葡萄糖中的元素來源于_________（填化學(xué)符號）。（2）德謨克利特曾說過：“無中不能生有，任何存在的東西也不會消滅。”在該循環(huán)過程中，“不會消滅”的微粒有___________（填符號）。無論經(jīng)過多少化學(xué)變化，這些微粒永遠(yuǎn)“不會消滅”的原因是_________________________________________________________。
化學(xué)變化是原子重新組合的過程，反應(yīng)前后原子的種類不變
21. （2020·泰安）自然界中的碳循環(huán)和氧循環(huán)為生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的資源保障，循環(huán)過程中CO2起著非常重要的作用，如圖是這種作用的具體體現(xiàn)之一。（1）CO2的水溶液能使紫色石蕊試液變紅色，其原因是 _____________________（用化學(xué)方程式表示）。（2）有機(jī)物A完全燃燒的化學(xué)方程式為 ，則A的化學(xué)式是___________。
21. （2020·泰安）自然界中的碳循環(huán)和氧循環(huán)為生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的資源保障，循環(huán)過程中CO2起著非常重要的作用，如圖是這種作用的具體體現(xiàn)之一。（3）下列關(guān)于碳循環(huán)和氧循環(huán)的說法錯(cuò)誤的是_____（填字母序號）。A. 無機(jī)物和有機(jī)物性質(zhì)不同，但在一定條件下能相互轉(zhuǎn)化B. 碳循環(huán)和氧循環(huán)分別是指二氧化碳和氧氣的循環(huán)C. 綠色植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能D. 碳循環(huán)和氧循環(huán)有利于維持大氣中二氧化碳和氧氣含量的相對穩(wěn)定

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