专题02 碳和碳的氧化物（考点详解）（原卷版）

专题02碳和碳的氧化物

碳单质的性质及用途

考查形式主要以选择题和填空题形式出现，有时也会出现在简答题中，有时结合其他知识点综合考查。考

查的知识点有:①碳单质的物理性质和化学性质；②几种碳单质物理性质存在较大差异的原因；③碳单质的

用途等。

1.碳单质的物理性质和用途

物质物理性质主要用途

金刚石无色透明，是硬度最大的做装饰品，切割玻璃、大理石，做地

天然物质质勘探钻头

石墨深灰色，有金属光泽，质软、滑腻，做铅笔芯、电极材料、高温润滑剂

导电性好，耐高温

熔点低做超导材料

C60

无定形碳主要有:焦炭、木炭、活性炭、炭黑，它们都是混合物。

活性炭、木炭具有强烈的吸附性（脱色、吸附异味、吸附毒气），活性炭多用于防毒面具，焦炭用于冶铁，

炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

2.碳的化学性质

常温下性质稳定；

可燃性：碳在加热条件下，具有可燃性——与H2、CO的性质相似。

第1页共14页..整理，更多资料加微信：.

点燃点燃

碳在氧气中充分燃烧：C+O=====CO不充分燃烧：2C+O=====2CO

22;2

高温

还原性：C+2CuO=====2Cu+CO↑现象：黑色粉末逐渐变成红色，石灰水变浑浊。

2

高温高温

3C+2FeO=====4Fe+3CO↑2C+FeO=====3Fe+2CO↑

232342

木炭还原氧化铜

实验装置图：

实验现象：澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色；

实验注意事项：

在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。

配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。

实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。

1.（2022广西贺州中考）下列物质中，硬度最大的是（）

A.C60B.活性炭C.石墨D.金刚石

2．（2022年云南省昆明市中考）填涂答题卡需要用2B铅笔，铅笔芯中含有石墨。下列属于石墨化学性质

的是（）

第2页共14页..整理，更多资料加微信：.

A．金属光泽B．质软C．导电性D．可燃性

3.（2022湖南长沙中考）“碳家族”的成员很多，用途很广。下列说法正确的是（）

A.石墨不具有导电性B.C60单质是由碳原子直接构成的

C.活性炭具有吸附性D.金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同

决定决定

规律总结：物质的组成、结构物质的性质物质的用途。例如木炭、活性炭具有吸附性，

‡ˆˆˆˆˆˆˆˆ†反映‡ˆˆˆˆˆˆˆˆ†反映

是因为它们都具有疏松多孔的结构，其中活性炭的吸附能力比木炭的更强。金刚石、石墨和C60等,它们的物

理性质差异很大是由于碳原子的排列方式不同。

1.“碳”和“炭”

“碳”是指碳元素,是一个与化学的“元素”密切相关的概念,只用作化学用语,在表示元素和含碳的化合物

时使用,如:二氧化碳、碳化物、碳酸等。

“炭”是指无恒定组成及性质的含碳的具体物质。如:炭黑、木炭、活性炭、煤炭等,它们都是由碳元素组

成的混合物。

2.C60由分子构成，C60可以表示一个C60分子，每个分子由60个碳原子构成，它形似足球，这种足球结构的

碳分子很稳定。

3.①一种元素可以组成不同种单质；②石墨在一定条件下可以转化为金刚石，该变化为化学变化；

③活性炭的吸附性是物理性质。

4．由碳元素组成的单质包括金刚石、石墨和C60等,它们的物理性质差异很大；但它们的化学性质相似，碳

单质常温下化学性质不活泼，都有可燃性和还原性。

二氧化碳和一氧化碳的性质和用途

考查题型主要包括选择题和填空题。考点考查的内容包括：①二氧化碳的性质和用途；②一氧化碳的性质

和用途；③二氧化碳对环境的影响；④二氧化碳与一氧化碳性质的比较；⑤二氧化碳和一氧化碳的鉴别、

除杂等。

1、一氧化碳和二氧化碳的性质比较

一氧化碳二氧化碳

物理性质无色无味的气体，密度比空气略小，难溶无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水

第3页共14页..整理，更多资料加微信：.

于水

①二氧化碳能和水反应生成碳酸

①可燃性

②二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水

化学性质②还原性

③二氧化碳能和碳单质反应

③毒性

④二氧化碳能参与光合作用

通过灼热的氧化铜粉末，粉末由黑色逐渐

检验方法变成红色，产生的气体能使澄清石灰水变通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊

浑浊

主要用途做燃料、冶炼金属灭火、制汽水、人工降雨

2、一氧化碳还原氧化铜的实验：

【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚

线框内的实验装置）。

⑤⑥

①

②

③④⑦

注：1-稀盐酸2-大理石3-碳酸氢钠溶液4-浓硫酸5-木炭6-氧化铜7-氢氧化钙溶液

【实验操作】

①先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度；

②点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；

③实验完毕，先熄灭酒精灯；

④再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。

【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。

【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。

【化学方程式】CO+CuOCu+CO2

【注意事项】

①检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。

②一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。

③一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体

引起爆炸。

第4页共14页..整理，更多资料加微信：.

④一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化

（2Cu+O22CuO）。

⑤因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。

⑥氢氧化钙溶液的目的：①证明反应生成二氧化碳；②除去装置内的二氧化碳。

注意：一氧化碳还原氧化铁

【实验装置和实验操作】与上面的实验类似（⑥下的酒精灯要换成酒精喷灯）

【实现现象】红色粉末逐渐变黑，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。

【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2

【注意事项】铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。

①水煤气（一氧化碳和氢气的混合气体）：C+H2OCO+H2

②在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”：

H2+CuOCu+H2O和CO+CuOCu+CO2

1.（2022黑龙江龙东中考）归纳与比较是化学学习的主要方法。关于CO2与CO的知识总结错误的是（）

A.构成：一个二氧化碳分子比一个一氧化碳分子多一个氧原子

B.性质：通常情况下，CO2不支持燃烧；CO支持燃烧

C.用途：固体CO2可用于人工降雨；CO可作燃料

D.危害：CO2无毒：CO易与血液中的血红蛋白结合引起中毒

2.（2022湖南郴州）有关碳及其化合物说法错误的是（）

A.金刚石是由碳元素组成的天然存在的最硬的物质

B.绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳并放出氧气

C.一氧化碳气体易溶于水

D.加热条件下，木炭可使氧化铜还原为铜

3.（2022湖北潜江等中考）下列有关碳及其氧化物的说法正确的是（）

A.CO2是引起温室效应的主要气体，因此大气中CO2的含量越少越好

B.碳的单质有多种，用途各不相同，是因为它们的物理性质各不相同

C.CO具有可燃性，在空气中燃烧产生黄色火焰

D.焦炭在工业上用于冶炼金属，在反应中表现出氧化性

4．（2022陕西中考A）某工业尾气中可能含有H2、CO和CO2中的一种或几种，为检验其成分，小明同学按

下图装置进行实验时，观察到黑色固体变红，澄清石灰水变浑浊，由此实验现象得出尾气的组成情况可能

有（）

第5页共14页..整理，更多资料加微信：.

A.2种B.3种C.4种D.5种

5.（2022黑龙江龙东中考）如图，验证燃烧的条件、灭火原理和二氧化碳的性质实验。

（1）实验一，铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧说明可燃物燃烧需要的条件之一是_____。

（2）实验二，A烧杯中蜡烛一段时间后熄灭，灭火的原理是_____。

（3）实验三，A和B的软塑料瓶体积相同且充满CO2，将A瓶盖打开，加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏

水，旋紧瓶盖后充分振荡；向B中注入等体积的蒸馏水，充分振荡，观察到A瓶的实验现象是____，B瓶无

明显变化，其原因是_____。

6.（2022湖南长沙中考）下列装置常用于实验室制取气体，请回答下列问题。

（1）写出仪器①的名称___________。

（2）小明同学用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，选择B装置作为发生装置，长颈漏斗下端管口应

___________，应选择的收集装置是___________（填字母代号）。

（3）将燃着的木条放在集气瓶口，发现木条___________，说明二氧化碳已收集满。

第6页共14页..整理，更多资料加微信：.

1.由于CO和CO2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。

2.CO和CO2的鉴别方法：

根据CO和CO2的不同特性，可以设计多种方法进行鉴别。鉴别时现象越明显，差异越多，区分越容易。物

理方法：可以根据它们的密度和溶解性不同设计实验来鉴别。化学方法：可以利用CO的可燃性和还原性来

鉴别，也可以利用CO2能与水、石灰水反应的现象来鉴别。

3.CO2和CO的相互转化除杂：

除杂原则：不增加新杂质，不减少被提纯的物质，杂质与所需物质要易于分离。除杂不仅原理要正确，而

且操作要切实可行。如要除去CO2中的CO，一般用还原CuO的方法，不能用点燃（少量CO不能点燃）或石

灰水（可除去CO2）来除去CO。若要除去CO中少量的CO2，一般用氢氧化钠溶液来除去，不能用倾倒的方法

（密度虽然有差异，但气体混合后一般是均匀分散的），也不能用水或紫色石蕊试液来除去（不易除尽）。

1.像CO等有毒气体，进行实验时，一定要进行尾气处理，方法是点燃或收集。

2.二氧化碳和一氧化碳化学性质不同的原因是分子构成不同。

3.二氧化碳和一氧化碳都会导致动物或人类死亡，前者是因为二氧化碳不支持呼吸使生物窒息而死，后者

是因为一氧化碳有毒使生物中毒而死。

4.在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中，只有两个反应的条件是“加热”，其他的都是“高温”。

△△

（H+CuO=====Cu+HOCO+CuO=====Cu+CO）

222

5.一氧化碳有毒且难溶于水，故在室内放水盆的方法不能防止一氧化碳中毒。

6.一氧化碳还原性试验中要做到“一氧化碳早到晚走，酒精灯迟到晚退”保证实验安全。

二氧化碳的实验室制取

考查形式在实验探究题中出现。主要的命题点有：①实验原理方程式的书写；②发生装置、收集装置的选

择；③二氧化碳的检验与验满；④二氧化碳的性质验证等。

1．实验室制取二氧化碳

原料：大理石或石灰石、稀盐酸。

①不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。

②不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。

③不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，

且成本较高。

反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

发生装置：

第7页共14页..整理，更多资料加微信：.

同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）

收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）

检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面

稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。

验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，则二氧化碳已经收集满了。

检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。

净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气

瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。

2．二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑

1.（2022四川乐山中考）实验室用石灰石与稀盐酸制备CO2的实验中，下列装置图能达到对应实验目的的是

（）

选项ABCD

除去CO2中混有的

实验目的制备CO2干燥CO2排空气法收集CO2

HC1气体

装置图

2.（2022江苏泰州中考）请回答下列实验问题。

I.现提供下列实验装置：

第8页共14页..整理，更多资料加微信：.

（1）装置B中仪器甲的名称是____。

（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，反应的化学方程式为____，发生装置选用_____(填序号，下同)，收集

装置选用C或_____。

（3）实验室可用B装置制取二氧化碳，其反应的化学方程式为_____，若要暂停反应，操作为_____。用澄

清石灰水检验二氧化碳的化学方程式为_____。

（4）锌粒和稀硫酸制取氢气，用大小不同的试管分别组装成F和G装置，通过缓慢向上移动上面一支试管

收集氢气，设计较合理的装置是____(填序号)。

3.（2022江苏苏州中考）实验室用下图所示装置制CO2气体，并进行相关实验研究。

已知：①氯化钙溶液接近中性；②CO2与NaHCO3溶液不反应。

（1）仪器a的名称是___________。

（2）连接装置A、B，向锥形瓶内逐滴滴入稀盐酸，观察到乙处燃着的火柴先熄灭。

①锥形瓶内发生反应的化学方程式为___________。

②由实验现象可推知CO2具有的性质：不可燃，不支持燃烧，___________。

（3）若在装置A与CO2收集装置之间增加装置C，其目的是___________。

（4）实验废液处理：待装置A中锥形瓶内无气泡产生时，静置，过滤除去底部多余的碳酸钙粉末，测得滤

液pH约为3.废液处理时，需将pH调节至6~9。

①写出滤液所含溶质的化学式：___________。

②向上述滤液中缓慢加入___________（填字母），搅拌，调节溶液pH至6~9，倒入指定容器。

a、碳酸钙粉末b、澄清石灰水c、氢氧化钠溶液

4.（2022湖南郴州）下图是实验室中常见的一些装置，请根据所学知识回答下列问题：

第9页共14页..整理，更多资料加微信：.

（1）仪器①的名称是___________。

（2）实验室常用大理石和___________（填“稀硫酸”或“稀盐酸”）制取二氧化碳气体，其反应的化学

方程式是___________。

（3）如图E所示，将二氧化碳气体慢慢倒入放有点燃的蜡烛的烧杯中，观察到最下面的蜡烛火焰先熄灭，

说明二氧化碳具有：___________、___________性质。

实验室制取气体的一般思路:

1．发生装置选择依据：反应物的状态和反应条件（是否加热）

固固加热型固液常温型

高锰酸钾制氧气

大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳

氯酸钾制氧气

长颈漏斗可随分液漏斗可控注射器可控制

适合制

试管口略向下倾适合制取时添加液体药制加入液体的加入液体的

取大量

斜少量气体品，注意下端速率，从而控量，从而控制

气体

管口液封制反应速率反应速率

改进装置：可实现固液的分离和接触，从而控制反应的开始和停止。

开始：打开弹簧夹，液体开始：开始：打开弹开始：将带孔小开始：将试管浸

第10页共14页..整理，更多资料加微信：.

从长颈漏斗流下，淹没过打开弹簧夹簧夹，液体淹药瓶浸入溶液入液体中

石灰石，反应开始；没固体中

停止：夹紧弹簧夹，液体

停止：关闭弹停止：提起带孔

由于气体压强回流回长停止：停止：提起试管

簧夹，液体压小药瓶离开液

颈漏斗，液体液面低于隔关闭弹簧夹离开液面

入左侧面

板固液分离，反应停止

错误示例

其他装置

2.收集装置选择依据：气体的溶解性；气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判

断）

排水集气法向上排空气法向下排空气法

适合气体溶解度小适合密度比空气大适合密度比空气小

不与水反应的气体不与空气反应的气体不与空气反应的气体

注意事项：导管口出现连续均匀的气注意事项：导管伸入集气注意事项：导管伸入集

泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡瓶底部，以保证排尽集气气瓶底部，以保证排尽

往外冒时气体收集满瓶中空气。集气瓶中空气。

①所有气体从短管进②V排出的水=V气体

为防止气体溶解在水中，水面放一层气体进入集气瓶后出现在气体进入集气瓶后出

植物油隔绝二者；装置下端现在装置上端

集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的验满在另一侧出气气体的验满在另一侧

气体的体积数据，但是要影响收集气口出气口

体的纯度

第11页共14页..整理，更多资料加微信：.

1、灭火既利用其物理性质（密度比空气大），又利用其化学性质（不燃烧也不支持燃烧）。

2、二氧化碳在与氢氧化钙反应时：先与水反应生成碳酸；碳酸再与氢氧化钙反应。所以反应中二氧化碳会

转化为碳酸根。生成的碳酸钙还可再与二氧化碳反应生成可溶于水的碳酸氢钙。反应的化学方程式为：CO2+

CaCO3+H2O===Ca(HCO3)2,所以向澄清的石灰水中通入二氧化碳，会先观察到石灰水变浑浊；继续通入二氧化

碳会观察到石灰水又变澄清。当受热或压强突然变小时，水中的碳酸氢钙可以再发生分解反应生成二氧化

碳、水和碳酸钙。（地下溶洞形成的原理）反应的化学方程式为：Ca(HCO3)2===CO2+CaCO3+H2O

3、使石蕊溶液变红的不是CO2，而是二氧化碳与水的反应产物：H2CO3

二氧化碳对生活和环境的影响

考查形式以选择题为主，常结合“世界环境日”等社会热点和宣传口号等活动进行考查，偶尔会结合其他

知识在填空及简答题中考查。考查要点：①温室效应产生的原因；②“低碳生活”的判断；③减缓温室效

应的措施。

1.（2022年山东省泰安市中考）中国政府向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。下列

做法不利于实现“碳达峰、碳中和”的是（）

A．绿色出行B．火力发电C．植树造林D．节约用电

2．（2022湖南永州中考）（7分）为了保护地球的生态环境，我国向全世界庄严宣告，争取2060年前实

现“碳中和”的目标（“碳中和”是指在规定时期内实现排放多少CO2就做多少抵消措施来达到平衡，实现

CO2净零排放）。如图是“碳中和”部分过程示意图。

请回答下列问题：

（1）大气中CO2含量的不断上升，从而导致效应增强，使全球气候变暖。

（2）生物固碳：绿色植物光合作用的主要化学反应原理为：6CO2+6H2OC6H12O6（葡萄糖）+6O2

该过程中将太阳能转化为能。

第12页共14页..整理，更多资料加微信：.

（3）化学固碳；以CO2和NH3为原料生产尿素[CO（NH2）2）]是实现“碳中和”范例之一，其中合成的尿素

在农业生产中常用作肥（填“氮”、“磷”或“钾”）。

（4）减少CO2排放：氢气是21世纪正在开发利用的一种新能源。使用氢能源能有效减少CO2的排放。我国

科学家研究的一种储氢、释氢材料为AlH3，其中释放氢能原理是利用AlH3与H2O发生反应生成Al（OH）3和

H2，其反应的化学方程式是。

（5）为了控制大气中CO2的含量相对稳定，下列采取的措施可行的是。

A.积极开展绿化国土的行动，建立绿色家园

B.提高煤炭产量，增加火力发电在电力生产中的比例

C.鼓励使用电动汽车，加快充电桩的配套设施建设

D.积极开发利用风能、太阳能、地热能和潮汐能

3.（2022四川广安中考）二氧化碳是温室气体之一，“节能减排