专题04 碳单质及其氧化物

专题04 碳单质及其氧化物
一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）
1、金刚石（C是自然界中最硬的物质，无色透明，正八面体。

可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头（体现了硬度大）等。

2、石墨（C）是最软的矿物之一，深灰色，具有金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。

可用于制铅笔芯（体现了它
深灰色、质软）、干电池的电极（体现了它的导电性）、电车的电刷（体现了它的导电性，润滑性、常温下化学性质稳定）、做固体润滑剂（体现它具有润滑性）等
金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。

3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.
活性炭、木炭具有强烈的吸附性（因为具有疏松多孔的结构），木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性质而不是化学性质
4、C60（也叫“足球碳”）：C60分子是由60个碳原子构成的分子，形似足球，结构稳定。

二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同
1、常温下碳的化学性质比较稳定。

因此古代用墨书画的字画保存时间很久仍不变色。

2、可燃性: 完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C + O2点燃CO2 不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C + O2点燃2CO
3、还原性： C + 2CuO 高温2Cu + CO2↑ （置换反应）现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

CuO在反应中失去氧元素，发生还原反应。

C具有还原性。

应用：冶金工业：2Fe2O3+3C 高温 4Fe+3CO2↑、C＋CO2高温2CO
三、二氧化碳1、物理性质：无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰
2、化学性质：1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸
2)与水反应生成碳酸： CO2+H2O==H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，碳酸不稳定,易分解 H2CO3 == H2O+ CO2↑
3)能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O 用于检验二氧化碳；
这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。

要除去这白膜，用稀盐酸。

其原理是CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
4）与灼热的碳反应： C + CO2高温2CO
3、用途：①灭火（灭火器原理：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑）既利用其物理性质（密度比空气大），又利用其化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）
②干冰用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）③温室的气体肥料④做碳酸型饮料（利用二氧化碳能溶于水）
4、二氧化碳对环境的影响：⑴过多排放引起温室效应。

①造成温室效应的原因：人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏②减轻温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林；使用清洁能源⑵由于二氧化碳不能供给呼吸但无毒，因此在人群密集的地方注意通风换气
四、一氧化碳1、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水
2、有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。

因此用煤炉来取暖时，要注意房间的通风和换气。

3、化学性质: 1）可燃性：2CO+O2点燃2CO2（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）发出蓝色火焰
H2和O2的燃烧火焰是：淡蓝色的火焰。

CO和O2的燃烧火焰是：蓝色的火焰。

CH4和O2的燃烧火焰是：明亮的蓝色火焰。

鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色）
（水煤气：H2与CO 的混合气体。

制法： C + H2O 高温H2 ↑+ CO↑）
△
2）还原性： CO+CuO Cu+CO2（还原反应）应用：冶金工业
现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮的红色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

Fe2O3+3CO 高温2Fe+3CO2 现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

H2、CO、C具有相似的化学性质：
A可燃性 C + O2点燃CO2 2CO+O2点燃2CO2 2H2 + O2 点燃2H2O
B 还原性 ：H 2 ＋
CuO Cu + H 2O CO+CuO
△
Cu+CO 2
C + 2CuO 高温
2Cu + CO 2↑
除杂的方法：①除去CO 中混入的CO 2杂质：通入石灰水： CO 2+Ca(OH)2==CaCO 3↓+H 2O
②除去CO 2中混入的CO 杂质： 通过灼热的氧化铜： CO+CuO
Cu+CO 2 4、一氧化碳与二氧化碳性质不同的根本原因是：1个二氧化碳分子比1个一氧化碳分子多1个氧原子 类型一、碳单质的种类、结构和性质
【例1】“碳海绵”是已知最轻的固体材料，主要成分是石墨烯和碳纳米管（两者都是碳单质），具有疏松多孔结构。

下列关于“碳海
绵”性质的推测一定有错误的是（ ）
A ．碳海绵有吸附作用
B ．碳海绵是灰黑色固体
C ．碳海绵易溶解于水
D ．碳海绵燃烧会产生二氧化碳 类型二、碳的化学性质【例2】 下列关于碳和碳的氧化物，说法正确的是 （ ）
A ．金刚石和石墨硬度都很大
B ．CO 和CO 2都具有还原性
C ．CO 和CO 2都能用于灭火
D ．CO 2可作为气体肥料 类型三、一氧化碳的还原性【例3】（5分）一氧化碳可以从其他物质中夺氧，是常用的工业还原剂。

（1）1个C O 分子变成1个CO 2分子需要得到_____个O 原子。

（2）1个O 2分子与____个CO 分子完全反应生成CO 2。

（3）四氧化三锰的化学式为_______，1个四氧化三锰“分子”与____个CO 分子完全反应生成Mn 和CO 2高温下发生该反应的化学方程式为_______。

类型四、一氧化碳的毒性【例4】冬天，许多家庭采取生煤火或炭火方法取暖，如果门窗紧闭的话，很容易引发煤气中毒，引起中毒的气体是 A ．N 2 B ．CO C ．O 2 D ．CO 2
类型五、碳及其氧化物性质运用【例5】某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（CH 4）可将氧化铁（Fe 2O 3）还原为Fe 、Fe 3O 4中的一种可两种。

他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分， 进行了如下实验：
（1）按左上图装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。

①各黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有 ，产生气泡的化学方程式是 。

②导管b 的作用是 。

（2）按右上图装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹K 通入含有少量二氧化
碳的的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置C 处的酒精喷灯。

①装置A 中反应的化学方程式为 ，装置B 中浓硫酸的作用是 。

②持续一段时间后再点燃装置C 处的酒精喷灯的原因是 。

D 装置的作用是 。

③实验中观察到装置E 中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有 。

尾气处理方法为 。

一、选择题1．不属于碳元素的同素异形体的是（ ） A ．金刚石 B ．石墨 C ．碳60 D ．一氧化碳 2．我们曾经做过以下一组对比实验，该对比实验得出的结论是（ ）
①CO 2密度比空气密度大②CO 2能够与水发生化学反应③CO 2不能使干石蕊纸花变色④CO 2不支持燃烧 A ． ①② B． ②③ C． ③④ D． ①④ △
△
3．氧循环和碳循环密不可分，其中属于二氧化碳转化为氧气的变化的中（）
A．海水吸收二氧化碳 B．动植物的呼吸作用 C．绿色植物的光合作用 D．化石燃料的燃烧
4.下列物质用途与性质对应关系合理的是（）
A．金刚石用于裁玻璃——硬度大 B．一氧化碳用于冶炼金属——氧化性
C．二氧化碳用于灭火——能与水反应 D．活性炭用于净水——
5．2013年3月，我国研制出世界上最轻、吸油力最强的固体-----碳海绵。

碳海绵
由碳元素组成，具有疏松多孔的结构。

下列关于碳海绵的说法不正确的是（）
A．常温下化学性质不活泼 B．是一种新型的化合物 C．具有较强的吸附性 D．可处理海上泄漏的石油6．最近新闻报道，由于气候变暖，南极冰川以前所未有的速度融化。

下列气体中能引起气候变暖的是（）A．O2 B．N2 C．SO2 D．CO2 7．今年“世界环境日”的主题是“提高你的呼声，而不是海平面”，海平面上升的主要原因是由于温室效应导致的全球气候变暖。

下列获取电能的途径会加剧温室效应的是（） A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．核能发电8．证明汽水中含有CO2气体，最合理的做法是
9．下列关于二氧化碳的说法正确的是 A．二氧化碳不供给呼吸，也不能作为植物养料 B．实验室常用纯碱粉末和盐酸制取二氧化碳 C．干冰可用作制冷剂和制造舞台云雾 D．若二氧化碳在空气中含量过高，则会引发酸雨10．“节能减排、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。

下列措施中不符合该主题的是（）
A．广泛使用太阳能和风能等清洁能源 B．回收利用废旧金属C．多少用一次性筷子 D．减少使用私家车次数，多乘公交车或骑自行车11．下列实验设计不能达到实验目的的是（）
A．用燃着的木条区分氧气和二氧化碳 B．用盐酸验证敞口放置的NaOH溶液已变质
C．用盐酸除去石灰水中的少量CaCO3 D．用盐酸除去铁钉表面的少量铁锈
12．2014年“六·五”世界环境日中国的主题为“向污染宣战”。

下列做法符合这一主题的是（）
A．通过焚烧秸杆为农作物提供养分 B．通过加高烟囱排放工业废气
C．提倡步行、骑自行车等“低碳”出行方式 D．施用大量的化肥和农药以提高农作物产量
13
2
14．6月5日是“世界环境日”，旨在倡导“绿色消费、节约资源、保护环境”。

下面做法不符合
．．．这一主题的是（） A．限制使用塑料袋，减少白色污染 B．推广使用太阳能、风能，缓解温室效应
C．讲卫生，尽量多使用一次性餐具 D．短时间不使用电脑，将其转为休眠模式
15．下列物质的用途与性质不对应的是（ ）
A ．食品包装中充氮气以防腐——常温下氮气的化学性质不活泼
B ．一氧化碳用于冶炼金属——一氧化碳具有可燃性
C ．稀有气体能制成多种用途的电光源——稀有气体在通电时发出不同颜色的光
D ．干冰可用做制冷剂—— 干冰升华吸热 16．节能减排，保护环境，伊娃美丽广安，是我们共同的责任．下列做法中，与此倡导不相符的是（ ）
A ．提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋
B ．合理使用化肥、农药
C ．发展快速公交、减少私家车出行
D ．提倡使用无磷洗衣粉 17．下列各组物质间通过一步反应就能实现如图转化的是（ ）
18．下列实验方案中，合理的是（ ）
A ．分离木炭粉和CuO ：在空气中充分灼烧
B ．验证质量守恒定律：比较镁条燃烧前后固体质量
C ．制备Fe （OH ）3：向FeCl 3溶液中加入NaOH 溶液，过滤、洗涤、干燥
D ．除去CO 2中的HCl 和水蒸气：依次通过过量的NaOH 溶液、浓硫酸
19．下列有关氧气和二氧化碳的说法不正确的是（ ）
A ．自然界中的氧气和二氧化碳通过光合作用与呼吸作用可以相互转化
B ．氧气和二氧化碳都含有氧分子
C ．氧气和二氧化碳都可以用向上排空气法收集
D ．氧气能支持燃烧，二氧化碳不能支持燃烧
20．某同学为研究相同条件下一氧化碳和氢气哪个还原氧化铁的量更多，将一氧化碳和氢气等体积混合后先通过图甲装置，再通过图乙中的仪器组合。

为达到实验目的，图乙中仪器选择和连接最好的是（ ） A ．cba B ．cda C ．cbd D ．
bca
二、非选择题21．（4分）由于碳元素的存在，让我们的世界绚丽多彩．在日常生活中，我们每一个人都应该传播“低碳”理念，倡导“低碳”生活，请按下列要求填空．
（1）最简单有机物甲烷的化学式 ．（2）家用饮水机是利用活性炭的 作用除去饮用水中的部分杂质． （3）人类向空气中排放大量的二氧化碳气体会导致大气产生 效应．
（4）人体可直接利用的糖类﹣﹣葡萄糖，其化学式为C 6H 12O 6，其相对分子质量为 ． 22．图17所示的是初中化学中的一些重要实验。

请回答下列问题：
（1）实验A ：倾倒CO 2时观察到的现象是 。

（2）实验B:测得空气中氧气体积分数小于1/5的原因可能是（只答一条）： 。

（3）实验C ：用玻璃棒搅拌的目的是 。

（4）实验D ：集气瓶内放少量水的目的是 。

观察到铁丝剧烈燃烧， ，生成黑色固体，放出大量的热。