碳和碳的化合物家族庞大,物质种类繁多,在化学中占有重要的地位,而且这部分知识与生产、生活、科技联系紧密,与当今社会的热点问题——能源问题和环境问题密切相关,因此,这部分知识一直是历年来中考化学命题的必考点和热点。
一、金刚石、石墨、C60的物理性质和用途的比较
例1(年长沙)两位英国科学家因在石墨烯材料方面的开创性研究获得年诺贝尔奖。石墨烯是由碳元素组成的单质,下列关于碳单质的说法正确的是()。
A.金刚石是天然存在的最硬的物质,可用来裁玻璃
B.石墨有金属光泽,有导电性,所以是一种金属
C.活性炭具有吸附性,可以吸附所有物质
D.金刚石、石墨和足球烯(C60)都是由碳原子直接构成的
解析金刚石是天然存在的最硬的物质,可以做钻头,切割玻璃大理石等,A正确;石墨是由碳元素组成的非金属单质,B错误;活性炭具有吸附性,能吸附色素和异味,并不能吸附所有物质,C错误;金刚石、石墨是碳原子直接构成,足球烯由C60分子构成,D错误。
答案:A
二、碳单质的化学性质
例2(年成都)按如图1进行实验,下列分析或结论正确的是()。
图1
A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B.实验结束应立即倒出粉末
C.木炭能使氧化铜还原为铜
D.固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
解析导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气,不能说明反应开始,A错误;实验结束应待试管冷却至室温后倒出粉末,防止生成的铜被氧气氧化,B错误;木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,木炭夺取了氧化铜中的氧,将氧化铜还原为铜,C正确;反应物木炭能与试管内空气中的氧气反应生成二氧化碳,参加反应的物质中有氧气,根据质量守恒定律,生成CO2的质量和生成铜的质量等于参加反应的木炭、氧化铜及氧气的质量和,固体减少的质量不一定等于生成二氧化碳的质量,D错误。
答案:C
三、二氧化碳的性质与用途
例3(年苏州)用如图2所示装置探究CO2能否与H2O反应。滴加盐酸,待试管乙中液体变红后,将其加热至沸腾,红色不褪去。下列说法正确的是()。
图2
A.甲中逸出的气体只含CO2
B.乙中液体变红,证明CO2能与水反应
C.加热后红色不褪去,说明碳酸受热不分解
D.欲达到实验目的,可将盐酸改为稀硫酸
解析碳酸钙与25%的盐酸反应生成二氧化碳,二氧化碳进入紫色石蕊试液中与水反应生成碳酸,碳酸呈酸性会使紫色石蕊变红,但碳酸不稳定,受热易分解,将乙中液体加热至沸腾红色仍不褪去,说明二氧化碳中混有挥发出的氯化氢气体,A、C错误;乙中紫色石蕊试液变红,可能是氯化氢气体溶于水生成盐酸导致的,不一定能证明二氧化碳与水反应生成了碳酸,B错误;为了排除氯化氢气体对实验的干扰,可将具有挥发性的盐酸换成不具有挥发性的稀硫酸,D正确。
答案
四、二氧化碳对生活和环境的影响
例4(年泰安)自然界中的“碳循环”和“氧循环”为生态系统的正常运转提供了可靠的资源保障,循环过程中CO2起着非常重要的作用,图3是这种作用的具体体现之一。
图3
(1)CO2的水溶液能使紫色石蕊试液变红色,其原因是__(用化学方程式表示)。
(2)有机物A完全燃烧的化学方程式
/p>
A+6O2==点燃6CO2+6H2O
则A的化学式是__。
(3)下列关于“碳循环”和“氧循环”的说法错误的是__(填序号,下同)。
A.无机物和有机物性质不同,但在一定条件下能相互转化
B.碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环
C.绿色植物通过光合作用,将太阳能转化成化学能
D.碳循环和氧循环有利于维持大气中二氧化碳和氧气含量的相对稳定
(4)煤的燃烧会产生大量CO2;通过煤的综合利用可获得多种产品,有很多用途,其中焦炭广泛应用于炼铁。下列说法正确的是__。
A.煤加工成焦炭的变化属于物理变化
B.人类只能通过燃料的燃烧获取能量
C.煤燃烧产生的二氧化碳是污染空气的主要物质
D.煤是复杂的混合物,除了含有碳、氢元素外,还含有少量硫、氮等元素
解析(1)二氧化碳的水溶液能使紫色石蕊试液变红色,其原因是二氧化碳溶于水并与水反应生成碳酸,使紫色石蕊溶液变红,反应的化学方程式为H2O+CO2==H2CO3。
(2)根据有机物A完全燃烧的化学方程式A+6O2==点燃6CO2+6H2O,已知反应前:12个氧原子,反应后:6个碳原子、18个氧原子、12个氢原子,则A中含6个碳原子、12个氢原子、6个氧原子,则A的化学式是C6H12O6。
(3)无机物和有机物性质不同,但在一定条件下能相互转化,如植物的光合作用,二氧化碳与水通过光合作用生成有机物葡萄糖,A正确;碳循环和氧循环分别是指含有碳元素和含有氧元素的物质的循环,不是指二氧化碳和氧气的循环,B错误;光合作用生成的葡萄糖提供人体所需要的能量,该能量来自于光合作用储存的太阳能。因此说,光合作用是把太阳能转化为化学能储存在葡萄糖中。所以绿色植物通过光合作用,将太阳能转化成化学能,C正确;碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定,D正确。
(4)煤加工成焦炭的变化中生成了新物质,属于化学变化,A错误;人类除了通过燃料的燃烧获取能量,还可以通过风力、潮汐、太阳等获取能量,B错误;煤燃烧产生的二氧化碳是造成温室效应的主要气体,但不是污染性气体,C错误;煤是复杂的混合物,除了含有碳、氢元素外,还含有少量硫、氮等元素,D正确。
答案
1)H2O+CO2==H2CO3
(2)C6H12O6(3)B(4)D
五、二氧化碳的实验室制法
例5(年东营)化学是一门以实验为基础的自然科学。根据所学知识回答以下问题/p>
(1)实验室制取二氧化碳,应选用以下药品①块状石灰石②碳酸钠粉末③稀盐酸④稀硫酸中的__(填序号)。现有大理石粉末和稀硫酸,你认为__(填“能”或“否”)用于实验室制取二氧化碳。
(2)实验室有图4所示装置,根据要求回答问题/p>
图4
Ⅰ.写出标号仪器的名称①__,②__。
Ⅱ.对比装置B、C,有错误的是__(填序号,下同)。
Ⅲ.实验室要制取二氧化碳应选择的发生装置是__,收集装置是__;利用制取二氧化碳的发生和收集装置还能制取另外一种常见气体,利用此装置制取该气体的化学方程式是__。
解析(1)块状石灰石与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应速度适中,二氧化碳便于收集;块状石灰石与稀硫酸反应生成微溶的硫酸钙、水和二氧化碳,微溶的硫酸钙覆盖在石灰石的表面,阻止反应的进一步进行,不能持续地得到二氧化碳;碳酸钠粉末与稀盐酸、稀硫酸生成二氧化碳时,反应速度较快,不便于收集二氧化碳。实验室制取二氧化碳,应选用块状石灰石和稀盐酸。大理石粉末和稀硫酸接触面积较大,大理石粉末和稀硫酸充分接触,可持续地得到二氧化碳,因此能用于实验室制取二氧化碳。
(2)Ⅰ.仪器①为长颈漏斗,仪器②为锥形瓶。Ⅱ.对比装置B、C,有错误的是C,原因是C中长颈漏斗没有插入液面以下,生成的二氧化碳气体会从长颈漏斗逸出。Ⅲ.实验室制取二氧化碳,常用大理石或石灰石与盐酸反应,该反应的反应物是固体和液体,不需加热,属于固、液混合不加热型,发生装置是B或D;二氧化碳密度大于空气,可用向上排空气法收集,收集装置是E;利用制取二氧化碳的发生和收集装置还能制取另外一种常见气体,该气体可以是氧气,所用药品是过氧化氢溶液和二氧化锰,过氧化氢溶液和二氧化锰反应的反应物是固体和液体,不需要加热,氧气密度大于空气,可用向上排空气法收集,反应的化学方程式为2H2O2===MnO2O2↑+2H2O。
答案1)①③能(2)Ⅰ.长颈漏斗锥形瓶Ⅱ.CⅢ.B(或D)E
2H2O2===MnO2O2↑+2H2O
六、一氧化碳的性质
例6(年潍坊)利用甲酸(HCOOH)与浓硫酸制备CO,并用如图5所示实验装置验证CO的有关性质。
已知:HCOOH=====60℃80℃浓硫酸CO↑+H2O
下列说法不正确的是()。
图5
A.操作时,先点燃乙处酒精灯,再滴加HCOOH
B.装置丙的作用是防止倒吸
C.装置丁既可检验CO2,又可收集CO
D.随着反应进行,浓硫酸浓度降低,产生CO气体速率减小
解析一氧化碳还原氧化铁时应先通入一氧化碳,排尽装置内的空气,再加热氧化铁,即应先滴加甲酸,A错误;若没有装置丙,停止加热后装置冷却,使装置内压强减小,装置丁中的溶液就会进入装置乙中,使玻璃仪器破裂,B正确;反应生成的二氧化碳可以用澄清石灰水来检验,未反应掉的CO通过装置丁中右侧导管进入并排出澄清石灰水收集在装置丁中,C正确;反应速率与溶液的浓度有关,浓度越小,反应速率越小,D正确。答案:A
七、CO和CO2性质的比较
例7(年云南)对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与CO的比较中错误的是()。
A.CO2可用于灭火,CO可用作燃料
B.CO2能溶于水,CO难溶于水
C.CO2可用于光合作用,CO可用于人工降雨
D.CO2会造成温室效应,CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒
解析二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧,可用于灭火,一氧化碳具有可燃性,可用作燃料,A正确;二氧化碳能溶于水,一氧化碳难溶于水,B正确;二氧化碳是光合作用的重要原料,干冰是固体二氧化碳,干冰升华吸热,可用于人工降雨,不是一氧化碳,C错误;二氧化碳会造成温室效应,一氧化碳有毒,极易与血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能再与氧气结合,造成生物体缺氧，D正确。答案:C
八、碳及其化合物之间的转化关系
例8(年甘孜州)CO、CO2和CaCO3的转化关系如图6所示。下列说法错误的是()。
图6
A.(1)可通过物质的还原性实现
B.(2)可通过物质的可燃性实现
C.(3)可通过与澄清石灰水反应实现
D.(4)可通过分解反应实现
解析(1)是由一氧化碳转化为二氧化碳，碳的化合价升高了，碳元素被氧化，说明一氧化碳具有还原性，因此可通过物质的还原性实现，A正确;(2)是二氧化碳转化为一氧化碳，可以通过碳和二氧化碳在高温的条件下生成一氧化碳，二氧化碳不能燃烧，因此不能通过物质的可燃性实现，B错误;(3)是二氧化碳转化为碳酸钙，将二氧化碳通入澄清石灰水中，反应生成碳酸钙沉淀和水，C正确;(4)是碳酸钙转化为二氧化碳，可通过高温煅烧碳酸钙分解生成二氧化碳和氧化钙来实现，D正确。
答案:B
