专题06 碳和碳的氧化物2025-2026学年九上化学人教版2024期末复习讲义

专题06碳和碳的氧化物▉考点01碳的单质1.同种元素可以组成不同单质(1)不同种元素可以组成不同的单质，如氧气是由氧元素组成的单质，氮气是由氮元素组成的单质。(2)同一种元素也可以组成不同的单质，如金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质。2.金刚石、石墨和C60的物理性质与用途金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，其中金刚石、石墨由碳原子构成，C60由C60分子构成。金刚石是天然存在的最硬的物质物质性质用途金刚石(C)质硬裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，以及装在钻机的钻头上，钻凿坚硬的岩层等无色透明、璀璨夺目(琢磨后)作装饰品——钻石在特殊条件下制备的金刚石薄膜：透光性好、硬度大→作透镜等光学仪器的涂层导热性好→用于集成电路基板散热，提高芯片性能石墨(C)灰黑色、有滑腻感、质软作铅笔芯、润滑剂熔点高作高温润滑剂优良的导电性高铁列车的受电弓滑板、作电极C60具有一些特殊的物理和化学性质可应用于超导、催化、能源及医学等领域区别与联系①碳原子的排列方式不同导致三者的物理性质存在明显差异：②三者都是由碳元素组成的单质，故化学性质基本相同3.无定形碳(1)木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常称为无定形碳(由石墨的细小晶体和少量杂质形成),属于混合物，主要成分是碳单质，结构与石墨类似。(2)木炭与活性炭木炭和活性炭都具有吸附能力原因都具有疏松多孔的结构用途木炭吸附一些食品和工业产品里的色素、有异味的物质活性炭a.用在防毒面具里吸附毒气；b.制糖工业中脱色以生产白糖；c.城市污水、工业废水和饮用水的深度净化处理：d.吸附室内装修产生的有害气体(3)焦炭、炭黑①焦炭用于冶金工业。②炭黑用于制造油墨、油漆、鞋油、颜料、橡胶的补强剂和填料(将炭黑加到橡胶里，可以增加橡胶的耐磨性)等。▉考点02碳单质的化学性质1.常温下，碳的化学性质不活泼(1)碳原子的结构决定碳单质的性质，碳原子的核内质子数为6,最外层有4个电子，不容易得、失电子，所以在常温下，碳单质的化学性质不活泼，即使受日光照射或与空气、水分接触，都不容易发生变化。2.碳与氧气的反应——可燃性在点燃的条件下，碳可以在氧气(或空气)里燃烧，放出热量。氧气充足充分燃烧，生成二氧化碳：氧气不充足不充分燃烧，生成一氧化碳：3.碳与某些氧化物反应(1)实验探究—木炭还原氧化铜实验目的探究木炭与氧化铜的反应实验步骤①检查装置气密性；②把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末(氧化铜与木炭的质量比控制在稍小于40:3的范围内)混合均匀，小心地铺放进试管；③将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；④用酒精灯(可加网罩，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟；⑤撤出导管，停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上防止澄清石灰水倒吸，使试管炸裂实验现象开始加热时，导管口处有无色气泡逸出；过一会儿，黑色粉末逐渐变红，澄清石灰水变浑浊实验分析开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；加热一段时间后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，同时生成的二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊实验结论高温下，木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳(2)碳与某些氧化物反应碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物里的氧；▉考点03还原反应含氧化合物里的氧被夺去的反应属于还原反应。▉考点04二氧化碳的性质和用途1.二氧化碳的物理性质(1)二氧化碳性质的探究实验实验装置实验现象实验分析实验结论两支蜡烛自下而上，依次熄灭因二氧化碳不支持燃烧，且密度比空气的大，倾倒时会先在烧杯底部聚集较多的CO2,使下方蜡烛先熄灭一般情况下，CO2不燃烧，也不支持燃烧，且密度比空气的大倾倒二氧化碳二氧化碳的溶解性实验塑料瓶变瘪部分CO2溶于水使瓶内气体减少，瓶内气体的压强小于外界大气压，瓶子变瘪CO2能溶于水(2)二氧化碳的物理性质颜色气味密度(与空气的比较)溶解性无色无臭比空气的大能溶于水二氧化碳的溶解性：在通常状况下，1体积的水能溶解约1体积的二氧化碳，增大压强会溶解得更多。生产汽水等碳酸饮料就是利用了二氧化碳的这一性质。2.二氧化碳的化学性质(1)二氧化碳与水反应实验内容取三朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花，分别进行以下操作：(I)喷水(Ⅱ)放入二氧化碳中(Ⅲ)喷水后放入二氧化碳中(IV)吹干第三朵纸花实验现象纸花不变色纸花不变色纸花由紫变红纸花由红变紫实验分析水不能使石蕊变红CO2不能使石蕊变红CO2与水发生化学反应生成H2CO3,H2CO3能使石蕊变红H2CO3不稳定，受热热后易分解实验结论二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红；碳酸很不稳定，容易分解成CO2和H2O(2)二氧化碳与澄清石灰水反应实验操作把CO₂通入澄清石灰水中实验现象澄清石灰水变浑浊实验分析二氧化碳与氢氧化钙反应，生成了难溶于水的物质，故澄清石灰水变浑浊实验结论CO2能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO3↓+H2O3.二氧化碳性质与用途的关系性质用途能溶于水(物理性质)生产汽水等碳酸饮料干冰(固态CO₂)升华吸热(物理性质)作制冷剂(用于食品的冷藏保鲜和运输、医疗上血液制品和疫苗的储存和运输等)、人工增雨、制造舞台云雾背景等一般情况下，不燃烧，也不支持燃烧(化学性质),密度比空气的大(物理性质)灭火参与植物光合作用(化学性质)光合作用的原料、作气体肥料能用CO₂、H₂O、NaCl等生产纯碱(Na2CO₃)(化学性质)化工产品的原料▉考点05二氧化碳对生活和环境的影响1.二氧化碳对人体健康的影响二氧化碳本身没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响。因此，在人群密集的地方应该注意通风换气。2.自然界中二氧化碳的循环自然界中CO2的循环：产生途径和消耗途径。产生途径：人和动植物的呼吸，煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧等消耗途径：绿色植物等的光合作用以上两种途径都能让大气中二氧化碳的含量相对稳定3.二氧化碳对环境的影响——温室效应大气中的二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜一样，既能让阳光透过，又能吸收地面散发的热量，起到了使地球升温的作用，这种现象叫作温室效应。温室效应：产生温室效应的气体：CO₂、0₃(臭氧)、CH₄(甲烷)、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷(商品名为氟利昂)等温室效应增强的原因：大气中二氧化碳含量增多——人类消耗的化石燃料急剧增加，排入大气中的二氧化碳越来越多；森林遭到破坏，使二氧化碳的吸收量减少危害：全球变暖——导致两极冰川融化，使海平面升高，可能淹没部分沿海城市；使土地沙漠化，造成农业减产；使暴雨等极端天气事件发生的频率和强度增大，导致旱涝灾害加剧；影响自然生态系统，改变生物多样性等▉考点06还原反应低碳行动与可持续发展▉考点07氧化碳的性质和用途低碳行动与可持续发展1.物理性质一氧化碳是一种无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气略小。2.化学性质(1)可燃性一氧化碳燃烧产生蓝色火焰，放出大量的热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。(2)与某些氧化物反应①一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。(3)毒性一氧化碳中毒：中毒原因：CO极易与人体血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再与氧气结合，造成人体缺氧预防措施：冬天用煤火取暖时，一定要装烟囱，并且注意室内通风急救措施：轻度：将人移至室外，呼吸大量的新鲜空气；严重：要立即送到医院进行治疗3.CO的性质与用途的关系性质可燃性与某些氧化物反应用途作气体燃料用于冶金工业，例如炼铁▉考点08CO2和CO性质的比较CO2和CO的组成元素相同，但分子构成不同，它们的性质有很大不同。一氧化碳二氧化碳物理性质色、味、态无色、无臭的气体无色、无臭的气体密度比空气略小比空气的大溶解性难溶于水能溶于水化学性质可燃性可以燃烧一般情况下，不燃烧，也不支持燃烧与某些氧化物反应可以与氧化铜反应不反应(水除外)与水反应不反应CO2+H2O=H2CO₃与澄清石灰水反应不反应CO2+Ca(OH)₂=CaCO3↓+H2O毒性有毒无毒▉考点09二氧化碳的性质和用途实验室里制取二氧化碳的化学反应原理1.试剂的选择实验试剂实验现象稀盐酸与块状大理石产生气泡，速率适中浓盐酸与块状大理石剧烈反应，迅速产生大量气泡，并伴有白雾稀硫酸与块状大理石刚开始时产生气泡，后来速率减慢并逐渐停止稀盐酸与碳酸钠粉末(或纯碳酸钙)剧烈反应，迅速产生大量气泡通过上述对比实验可知，在实验室里，常用稀盐酸与石灰石[或大理石，主要成分都是碳酸钙(CaCO₃)]反应来制取二氧化碳。2.反应原理确定实验室制取气体的化学反应原理的考虑因素：反应的速率大小；产生的气体是否易于收集、是否纯净；试剂的价格；实验操作是否安全、简单；实验过程是否产生污染综合考虑，实验室制取二氧化碳的反应原理为CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑▉考点10实验室里制取二氧化碳的装置二氧化碳对人体健康的影响1.实验室制取气体的装置的确定(1)确定气体发生装置依据：反应物的状态：固体与固体反应；固体与液体反应；液体与液体反应；反应条件：是否需要加热，是否使用催化剂等实验室常见的气体发生装置见下图，相关的选择依据见下表：反应物的状态反应条件发生装置固体与固体加热I固固加热型固体(或液体)与液体常温Ⅱ固(液)液常温型气体制取原理反应物的状态反应条件二氧化碳稀盐酸与石灰石(或大理石)反应稀盐酸为液体，石灰石(或大理石)为固体常温氧气高锰酸钾分解高锰酸钾为固体加热过氧化氢分解过氧化氢为液体常温，二氧化锰作催化剂(2)确定气体收集装置依据：气体的密度：密度比空气的大，且不与空气中的成分反应——向上排空气法；密度比空气的小，且不与空气中的成分反应——向下排空气法气体的溶解性：不易溶于水，不与水反应——排水法气体气体的密度与空气的比较(大或小)是否溶于水，是否与水反应二氧化碳相同条件下，二氧化碳的密度比空气的大能溶于水，与水反应氧气相同条件下，氧气的密度比空气的略大不易溶于水，也不与水反应2.制取二氧化碳的装置根据制取二氧化碳的反应物的状态、反应条件和二氧化碳的性质等方面的因素，结合实验室氧气的制取，可选择如图所示装置来制取二氧化碳。3.制取二氧化碳的实验步骤连接仪器，检查装置气密性→装入大理石(或石灰石),塞紧双孔橡胶塞→由长颈漏斗加入稀→盐酸，使液面浸没长颈漏斗末端→收集气体→检验气体是否集满4.二氧化碳的检验、验满与存放用品或放置方法方法或注意事项检验澄清石灰水将产生的气体通入澄清石灰水中，如果澄清石灰水变浑浊，则该气体为二氧化碳验满燃着的木条将燃着的木条放在集气瓶口附近，如果木条熄灭，则瓶中二氧化碳已收集满存放正放在桌面上收集满二氧化碳的集气瓶要用玻璃片盖住(毛面向下)▉考点11实验室制取气体的一般思路和方法确定制取气体的化学反应原理：在实验室条件下(如常温、加热、使用催化剂等),选择什么试剂、通过什么反应来制取这种气体。确定原理时，需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否安全、简单，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。设计制取气体的实验装置：根据反应物的状态和反应条件确定气体发生装置；根据气体的性质(如密度、是否溶于水、是否与水反应)确定气体收集装置；如有必要，还应考虑设置除去杂质的装置和尾气处理装置等。实验室常见气体的制取装置如表所示：发生装置固体(+固体)加热生成气体示例：分解高锰酸钾制O₂固体+液体→气体示例：分解过氧化氢制O2;大理石和稀盐酸反应制CO₂;锌粒和稀硫酸反应制H₂(第七单元将会学习)收集装置向上排空气法示例：0₂、CO₂向下排空气法示例：H₂排水法示例：O₂、H₂3.验证得到的气体就是所要制取的气体：根据气体的性质(如可燃性或助燃性、与某些试剂反应有沉淀生成等)进行验证。一．碳单质的物理性质及用途（共6小题）1．城市污水、工业废水和饮用水在深度净化处理时都要用到活性炭，下列关于活性炭的说法不正确的是（）A．具有吸附性 B．非常坚硬 C．具有可燃性 D．主要成分是碳单质【答案】B【解答】解：A、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，故A说法正确；B、活性炭结构疏松多孔，并不坚硬，故B说法错误；C、活性炭的主要成分是碳的单质，具有可燃性，故C说法正确；D、活性炭的主要成分是碳的单质，故D说法不正确。故选：B。2．下列物质的性质和用途对应关系不正确的是（）A．石墨具有金属光泽，滑腻——可用作电极 B．稀有气体通电时能发出不同颜色的光——可用于制造霓虹灯 C．氧气具有助燃性——可用于气割、气焊 D．氮气化学性质不活泼——作焊接金属时的保护气【答案】A【解答】解：A、石墨具有导电性，可用作电极，该用途与石墨具有金属光泽，有滑腻感无关，故选项A不具有对应关系；B、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，这一独特的物理性质使得稀有气体在电光源领域有广泛的应用，如制造霓虹灯等，故选项B具有对应关系；C、氧气具有助燃性，可用于气焊、气割等，故选项C具有对应关系；D、氮气化学性质不活泼，作焊接金属时的保护气，故选项D具有对应关系。故选：A。3．下列关于碳和碳的氧化物说法中正确的是（）A．金刚石切割玻璃——硬度大 B．石墨作电车的电刷——质软 C．活性炭净化水的过程中发生的是化学变化 D．一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，所以化学性质相同【答案】A【解答】解：A.金刚石是自然界中硬度最大的物质，用于切割玻璃，故正确；B.石墨具有导电性，可作电车的电刷，故错误；C.活性炭结构疏松多孔，能够吸附水中的异味和色素，此过程没有新物质产生，是物理变化，故错误；D.一氧化碳和二氧化碳元素组成相同，但是分子构成不同，二者的化学性质不同，故错误。故选：A。4．石墨可用于制造高铁列车的受电弓滑板。石墨的下列性质与此应用无关的是（）A．滑腻感 B．金属光泽 C．导电性 D．熔点高【答案】B【解答】解：A、石墨具有滑腻感，制成的受电弓滑板能够减小与接触网的摩擦，故与A有关；B、高铁动车的高速运行是依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力，与金属光泽无关，故与B无关；C、受电弓滑板的主要用途是用于输电，因此石墨制成的电受电弓滑板与石墨的导电性有关，故与C有关。D、高铁动车的高速运行是依靠车顶的受电弓滑板与接触网持续摩擦获取电力，因此石墨制成的受电弓滑板应该具有耐高温、熔点高的性质，故与D有关；故选：B。5．北约曾用“石墨炸弹”使南联盟的高压输变电线路短路，这是利用了石墨的（）A．可燃性 B．还原性 C．导电性 D．润滑性【答案】C【解答】解：用“石墨炸弹”使高压输变电线路短路，这是利用了石墨的导电性。故选：C。6．复兴号列车是由我国铁路总公司牵头组织研制动车组列车。（1）列车利用碳滑板与接触网接触来获取电。碳滑板通常用石墨制成，是因为石墨具有导电性；（2）列车轨道建设中常用铝和氧化铁（化学式为Fe2O3）在高温条件下发生反应，其反应的化学方程式为Fe2O3+2Al═X+2Fe，则X的化学式为Al2O3。【答案】（1）导电；（2）Al2O3。【解答】解：（1）碳滑板通常用石墨制成，是因为石墨具有导电性，碳滑板与接触网接触来获取电；（2）根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，反应物中含Fe、O、Al的个数分别是2、3、2，生成物中含Fe、O、Al的个数分别是2、0、0，故生成物中还应含3个O、2个Al，故X的化学式为Al2O3。故答案为：（1）导电；（2）Al2O3。二．碳单质与某些氧化物的反应（共5小题）7．取碳和氧化铜的混合物ag在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图，下列说法错误的是（）A．N点对应的固体为红色 B．M点对应的固体物质有三种 C．反应后产生气体的总质量为（a﹣b）g D．0～t2min内，固体中铜元素的质量分数变小【答案】D【解答】解：A、N点时，恰好完全反应，碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，此时固体为铜，为红色，N点对应的固体为红色，故选项说法正确。B、碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，M点时还未完全反应，此时对应的固体物质有氧化铜、碳、铜三种物质，故选项说法正确。C、碳和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，反应后产生气体的总质量为（a﹣b）g，故选项说法正确。D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则铜元素的质量不变，但0～t2min内，固体的质量逐渐减少，则固体中铜元素的质量分数增大，故选项说法错误。故选：D。8．我国明代宋应星所著的《天工开物》已记载有炼锡（锡的元素符号为Sn）的方法，用化学方程式可表示为：SnO2+2C点燃A．该炼锡方法会污染环境 B．该化学反应后，固体质量减小 C．反应前后Sn元素的质量没有发生改变 D．该反应中SnO2和C的质量比为151：12【答案】D【解答】解：A、该炼锡方法产生的一氧化碳会污染环境，故A正确；B、该化学反应前的固体是二氧化锡和碳，反应后只有锡，故固体质量减小，故B正确；C、根据质量守恒定律，反应前后Sn元素的质量没有发生改变，故C正确；D、该反应中参加反应的SnO2和C的质量比为151：24，故D错误；故选：D。9．明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法，其化学方程式为：2C+SnO2高温A．C B．SnO2 C．CO D．Sn【答案】A【解答】解：炼锡的方法：2C+SnO2高温故选：A。10．某兴趣小组将3.20g氧化铁与1.00g碳粉混合均匀，放入无氧密闭装置持续加强热，装置内固体质量变化情况如图2，下列说法不正确的是（）A．参加反应碳粉质量为0.72g B．反应剩余的固体一定是混合物 C．实验结束后装置内物质总质量一定为4.20g D．0～t1时间段内，装置内二氧化碳质量不断增加【答案】D【解答】解：A.反应前固体的总质量为氧化铁质量与碳粉质量之和，即3.20g+1.00g＝4.20g；反应后固体质量为2.52g，根据质量守恒定律，固体减少的质量就是生成气体的质量，所以生成气体的质量为4.20g﹣2.52g＝1.68g。氧化铁与碳反应的化学方程式为发生2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2B.由选项A可知参加反应的碳粉质量为0.72g，那么剩余碳粉质量为1.00g﹣0.72g＝0.28g；氧化铁与碳反应会生成铁，所以反应后剩余固体中有生成的铁以及剩余的碳，一定是混合物，B正确；C.因为装置是无氧密闭装置，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，反应前装置内物质总质量为4.20g，所以实验结束后装置内物质总质量一定为4.20g，C正确；D.氧化铁与碳反应的化学方程式为发生2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑反应，在0﹣t1时间段内，随着反应进行，固体质量不断减少，减少的质量就是生成二氧化碳的质量，当反应进行到t1时，固体质量不再减少，说明反应结束，此时二氧化碳质量达到最大值，不再增加，所以0﹣t1故选：D。11．某同学称取碳和氧化铜的固体混合物ag，置于密闭容器中在加热条件下恰好完全反应，固体物质由黑色变成红棕色，实验测得相关量的变化如图所示，完成下列填空：（1）M点对应的固体物质有3种；（2）N点对应固体物质的化学式是Cu；（3）t2min时，反应产生气体的总质量为a﹣bg；（4）0～t2min内，铜在固体中的质量分数增大（选填“不变”、“增大”或“减小”）。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）根据图示信息可知，M点时反应还未结束，此时容器内既有反应生成的铜，又有未反应完的氧化铜和碳，所以M点对应的固体物质有3种；（2）N点时反应已经完全结束，根据上述化学方程式可知，反应完全后固体物质只有铜，其化学式为Cu；（3）根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变。反应前固体混合物质量为ag，反应后固体质量为bg，减少的质量就是生成二氧化碳气体的质量，所以t2min时，反应产生气体的总质量为（a﹣b）g。（4）在0﹣t2min内，反应不断进行，氧化铜中的氧元素以二氧化碳的形式逸出，固体总质量逐渐减小，而铜元素的质量始终不变（因为化学反应前后元素质量守恒）。根据质量分数的计算公式：某元素质量分数=该元素的质量故答案为：（1）3；（2）Cu；（3）a﹣b；（4）增大。三．木炭还原氧化铜的实验（共3小题）12．按图1所示进行木炭还原氧化铜的实验，实验前后均通一段时间氮气，实验时①中固体的质量随加热时间的变化如图2所示。下列分析正确的是（）A．M点时，装置②导管口有气泡冒出，说明反应开始发生 B．N点对应的固体物质只有两种 C．M→P的过程中，固体减少的质量等于生成气体的质量 D．实验结束时应先熄灭酒精灯，再将导管移出水面【答案】C【解答】解：A.M点时固体质量不变，反应没有发生，是通入的氮气导致有气泡产生，故错误；B.P点表示完全反应后，生成的固体只有铜，因此N点对应的固体物质有3种，即反应生成的铜和没有反应完全的碳和氧化铜，故错误；C.碳与氧化铜高温下反应得到铜和二氧化碳，M→P的过程中，根据质量守恒定律，固体减少的质量等于生成气体的质量，故正确；D.实验结束时应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止液体倒流炸裂试管，故错误；故选：C。13．将一定量的木炭与氧化铜按图1进行实验，实验时试管内固体中铜元素的质量分数随加热时间的变化如图2所示。下列分析正确的是（）A．M点时，装置①中有气泡冒出，石灰水变浑浊 B．N固体中含有三种物质 C．M→P的过程中固体铜元素的质量分数一直在增大 D．取P点时的固体加入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到蓝色溶液【答案】B【解答】解：A、M点时，固体中铜元素的质量分数不变，说明M点时反应没有发生，所以M点时装置①中没有气泡冒出，石灰水不会变浑浊，故A错误；B、N点时固体中铜元素的质量分数增大，说明反应正在进行，所以固体中含有三种物质，分别为氧化铜、碳、铜，故B正确；C、M点时反应没有发生，M点之后反应发生，P点反应结束，所以M点后到P点的过程中固体铜元素的质量分数不会一直增大，故C错误；D、P点时氧化铜反应完，且铜不与酸反应，所以取P点时的固体加入足量稀盐酸，固体不溶解，故D错误。故选：B。14．兴趣小组进行跨越时空的“碳”索之旅。活动一：“碳”寻文物（1）用墨书写的“里耶秦简”距今两千多年，秦简上文字清晰可见，说明常温下碳单质化学性质（填“稳定”或“活泼”）稳定。活动二：“碳”索燃烧（2）东汉《说文》：“炭寒月供然火取暖者，不烟不焰…”。碳燃烧的现象是A（填标号）。A．发光放热B．产生蓝色火焰C．生成二氧化碳（3）分析表格，说明促进含碳燃料充分燃烧的意义：使燃料释放更多的热量，提高能源的利用效率，减少能源浪费，减少污染。1g碳产物释放热量/kJ完全燃烧CO232.8不完全燃烧CO9.2活动三：“碳”索冶金（4）实验室模拟古代火法炼铜装置如图：①实验过程证明生成二氧化碳的现象是澄清石灰水变浑浊。②该反应的化学方程式为C+2CuO高温【答案】（1）稳定；（2）A；（3）使燃料释放更多的热量，提高能源的利用效率，减少能源浪费，减少污染；（4）①澄清石灰水变浑浊；②C+2CuO高温【解答】解：（1）墨的主要成分是碳，碳单质在常温下化学性质稳定，不易发生化学反应，所以用墨书写的“里耶秦简”距今两千多年，秦简上文字依然清晰可见；故答案为：稳定；（2）碳燃烧时会发光放热，这是燃烧的普遍现象；而碳在空气中燃烧时不会产生蓝色火焰；生成二氧化碳是碳燃烧的产物，是实验结论而不是燃烧现象，所以碳燃烧的现象是发光放热，故选：A；（3）从表格中可以看出，1g碳完全燃烧生成CO2时释放热量为32.8kJ，不完全燃烧生成CO时释放热量为9.2kJ，一氧化碳有毒，会污染环境，完全燃烧释放的热量远大于不完全燃烧释放的热量，这说明促进含碳燃料充分燃烧可以使燃料释放更多的热量，提高能源的利用效率，减少能源浪费，减少污染；故答案为：使燃料释放更多的热量，提高能源的利用效率，减少能源浪费，减少污染；（4）①实验过程中证明生成二氧化碳的现象：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以当观察到澄清石灰水变浑浊时，可证明有二氧化碳生成；②高温条件下，碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为C+2CuO高温故答案为：①澄清石灰水变浑浊；②C+2CuO高温四．碳单质与二氧化碳的反应（共4小题）15．某小组利用如图装置进行创新实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后，将酒精灯移至CuO处加热。下列说法错误的是（）A．酒精灯加网罩是为了提高火焰温度 B．气球可以收集尾气，防止污染空气 C．反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体 D．装置中发生反应：C+2CuO高温2Cu+CO2【答案】D【解答】解：A、酒精灯加网罩能集中火焰，是为了提高火焰温度，故A说法正确；B、由于在高温条件下碳和二氧化碳反应生成了一氧化碳，气球可以收集尾气一氧化碳，防止污染空气，故B说法正确；C、反应过程中，在高温条件下，一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，黑色氧化铜变为红色固体，故C说法正确；D、由于碳和氧化铜不接触，不能发生反应，发生的反应是碳和二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳、在加热的条件下一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，化学方程式分别是：C+CO2高温2CO、CO+CuO△Cu+CO故选：D。16．某小组利用如图装置进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯移至CuO处加热。下列说法不正确的是（）A．二氧化碳发生了还原反应 B．装置中发生了反应：C+2CuO高温2Cu+CO2↑C．反应过程中，黑色的氧化铜固体可能会变成红色 D．气球可收集生成的尾气，防止污染空气【答案】B【解答】解：A、碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，二氧化碳失去氧，发生了还原反应，A正确；B、装置中发生的反应有C+2CuO高温2Cu+CO2↑和C+CO2高温C、反应过程中，氧化铜失去氧被还原成铜，可看到黑色的氧化铜固体可能会变成红色，C正确；D、反应过程产生一氧化碳，一氧化碳有毒，逸散到空气中会污染空气，故装置未端气球可收集生成的尾气，防止污染空气，D正确；故选：B。17．在一密闭容器内盛有等质量的碳和氧气，高温加热使之充分反应，容器内的气体物质是（）A．二氧化碳 B．一氧化碳 C．氧气和二氧化碳 D．一氧化碳和二氧化碳【答案】B【解答】解：由C+O2点燃CO2可以看出每12份质量的碳能和32份质量的氧气恰好完全反应生成44份质量的二氧化碳，由题意知密闭容器内盛的是等质量的碳和氧气，加热使之充分反应后碳必有剩余，剩余的碳又能和生成的二氧化碳反应生成一氧化碳；设密闭容器内等质量的碳和氧气的质量都分别为32g，根据上述碳和氧气反应的量的关系知，32g氧气完全反应，32g碳反应了12g，生成44g二氧化碳，剩余20g；再由碳和二氧化碳高温反应的化学方程式：C+CO2高温故选：B。18．实验室通过以下装置（气密性良好），验证二氧化碳与碳的反应。（1）写出实验室制取二氧化碳的化学反应方程式CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑，若要得到4.4g二氧化碳，反应中消耗的HCl为0.2mol。（2）写出A处玻璃管中反应的化学方程式是C+CO2高温2CO；B处玻璃管中的现象是黑色固体变红色（3）反应时，A处通入的二氧化碳的质量是ag，最后C处石灰水增重的质量＜ag，则可能的原因是部分二氧化碳未参与反应、装置漏气，有部分二氧化碳逸出或部分生成的一氧化碳有泄漏等（写出两条）。（4）上述装置结束实验时的操作是实验结束时先停止加热，然后继续通入二氧化碳直至玻璃管冷却。【答案】（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；0.2；（2）C+CO2高温（3）部分二氧化碳未参与反应；装置漏气，有部分二氧化碳逸出或部分生成的一氧化碳有泄漏等；（4）实验结束时先停止加热，然后继续通入二氧化碳直至玻璃管冷却。【解答】解：（1）用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；设反应中消耗的HCl的质量为x。CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑7344x4.4g7344x＝7.3g反应中消耗的HCl的物质的量为7.3g36.5g/mol（2）A处玻璃管中反应为二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，化学方程式为：C+CO2高温（3）反应时，A处通入的二氧化碳的质量是ag，最后C处石灰水增重的质量＜ag，可能的原因是：①部分二氧化碳未参与反应；②装置漏气，有部分二氧化碳逸出；③部分生成的一氧化碳有泄漏等；（4）实验结束时先停止加热，然后继续通入二氧化碳直至玻璃管冷却，防止生成的铜被重新氧化。故答案为：（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；0.2；（2）C+CO2高温（3）部分二氧化碳未参与反应；装置漏气，有部分二氧化碳逸出或部分生成的一氧化碳有泄漏等；（4）实验结束时先停止加热，然后继续通入二氧化碳直至玻璃管冷却。五．二氧化碳的实验室制法（共3小题）19．如图是二氧化碳制取和性质实验的一体化装置。下列说法错误的是（）A．制取装置可控制反应的发生与停止 B．低蜡烛比高蜡烛的火焰先熄灭 C．下方湿润的石蕊试纸先变红 D．澄清石灰水变浑浊，该反应为分解反应【答案】D【解答】A、可以通过放下和提起底部有小孔的软塑料管来控制固体和液体的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，则制取装置可控制反应的发生与停止，故A正确；B、二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大，观察到低蜡烛比高蜡烛的火焰先熄灭，故B正确；C、二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试纸，二氧化碳密度比空气大，则下方湿润的石蕊试纸先变红，故C正确；D、澄清石灰水变浑浊，是因为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应不符合一变多的特点，不属于分解反应，故D错误；故选：D。20．如图为某同学设计的制取CO2的发生装置，不能起到“控制反应发生和停止”效果的是（提示：铜不与盐酸反应）（）A． B． C． D．【答案】B【解答】A、捏软塑料管，液体和固体接触，反应进行，松开软塑料管，固体和液体分离，反应停止，可以控制反应的发生和停止，故不符合题意；B、从长颈漏斗中加入稀盐酸，固液不能分离，不能控制反应的发生和停止，故符合题意；C、抽动铜丝能使固体和液体接触和分离，从而控制反应的发生和停止，故不符合题意；D、图中反应后关闭开关时，干燥管中的气体增多，压强增大，把液体压入烧杯，固体和液体分离，反应停止，打开开关时，气体导出，干燥管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行，故不符合题意。故选：B。21．兴趣小组在实验室制取CO2的发生装置中连接压强传感器，如图1，测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图2。下列说法不正确的是（）A．ab段长颈漏斗中液面逐渐上升 B．bc段反应物固体与液体脱离接触 C．c点的对应操作是打开弹簧夹 D．该发生装置可以控制反应速率，得到平稳的气流【答案】D【解答】解：A．ab段压强增大，说明装置内气体增多，此时弹簧夹关闭，压强增大，将液体压回长颈漏斗，漏斗中液面逐渐上升，故说法正确；B．bc段压强不变，说明反应停止，且装置密闭，说明石灰石与盐酸脱离接触，故说法正确；C．c点之后压强减小，气体导出，说明此时打开弹簧夹，故说法正确；D．该发生装置可以通过压强控制反应发生和停止，但不能控制反应速率得到平稳的气流，故说法不正确；故选：D。六．二氧化碳的检验和验满（共3小题）22．检验集气瓶中某无色气体是否为二氧化碳，常用的方法是（）A．观察颜色 B．闻气味 C．将带火星的木条放在集气瓶口 D．倒入澄清石灰水【答案】D【解答】解：A、二氧化碳为无色气体，不能通过观察颜色的方法检验，无色气体唷很多种，故A错；B、二氧化碳气体无味，不能通过闻气味的方法检验，例如氮气、氧气都是无味的，故B错；C、将带火星的木条放在集气瓶口，这个方法通常用于检验氧气，因为氧气能支持燃烧，使带火星的木条复燃，而二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，所以带火星的木条在二氧化碳中不会复燃，但这个方法并不能直接证明气体就是二氧化碳，因为还有其他气体也不支持燃烧，故C错；D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，常用于检验二氧化碳，故D正确。故选：D。23．实验是科学探究的重要途径。下列实验操作正确的是（）A．倾倒液体 B．制取氧气 C．检查装置气密性 D．检验二氧化碳【答案】A【解答】解：A.倾倒液体时，瓶塞应倒放在桌面上，防止瓶塞沾染杂质污染试剂；标签要向着手心，防止液体流下腐蚀标签；瓶口应紧挨试管口，缓慢倾倒。故A选项符合题意。B.加热高锰酸钾制取氧气时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂；试管口应放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。图中试管口未向下倾斜且没有棉花，导管伸入试管太长，操作错误，故B选项不符合题意。C.装置没有形成密封状态，无法检查装置气密性，操作错误，故C选项不符合题意。D.实验室检验二氧化碳的方法是：把气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则气体是二氧化碳，操作错误，故D选项符合题意。故选：A。24．实验室制取CO2进行验满时，应选用（）A．澄清石灰水 B．带火星的小木条 C．燃着的小木条 D．石蕊溶液【答案】C【解答】解：实验室制取CO2进行验满时，将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明集满。故选：C。七．制取二氧化碳的操作步骤和注意点（共4小题）25．下列实验操作中的“先”与“后”顺序，合理的是（）A．检查装置气密性时，先用手紧握试管，后将导管伸入水中 B．实验室制取二氧化碳时，先加入稀盐酸，后加石灰石 C．用胶头滴管吸取液体时，应先伸入液体中，后捏胶帽 D．用高锰酸钾制取氧气结束时，先把导管移出水面，后熄灭酒精灯【答案】D【解答】解：A、检查装置气密性时，先将导管伸入水中，然后用手紧握试管，如果导管口有气泡冒出，说明该装置气密性良好，故A先后顺序不合理；B、实验室制取二氧化碳时，先加石灰石，后加入稀盐酸，故B先后顺序不合理；C、用胶头滴管吸取液体时，先在空气中捏胶帽排出空气，然后伸入液体中吸取，避免试剂被污染，故C先后顺序不合理；D、用高锰酸钾制取氧气结束时，先把导管移出水面，后熄灭酒精灯，防止冷水倒吸，造成试管炸裂，故D先后顺序合理。故选：D。26．化学是一门以实验为基础的学科。以下实验操作正确的是（）A．排空气法收集氧气 B．实验室制取CO2 C．验满二氧化碳 D．铁丝在氧气中燃烧【答案】A【解答】解：A、氧气的密度比空气大，可采用向上排空气法收集，若用如图所示装置收集氧气，氧气应从b端进入，故图示操作正确；B、大理石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，附着在大理石的表面，阻止了反应的进一步发生，实验室中不能用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，故图示操作不正确；C、二氧化碳验满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满，故图示操作不正确；D、做铁丝燃烧实验时，应在集气瓶底部没有放少量的水或铺一层细沙，防止高温熔化物溅落，炸裂瓶底，故图示操作不正确。故选：A。27．实验室制取CO2，下列试剂、装置、检验和验满错误的是（）A．选择试剂 B．发生装置 C．检验CO2 D．CO2验满【答案】B【解答】解：A、实验室中常用大理石或石灰石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，故A图示正确；B、该反应属于固液常温型，但长颈漏斗的下端要伸入液面以下，导气管伸入不能太长，刚好露出橡胶塞即可，故B图示错误；C、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，因此可用盛有澄清石灰水的装置来检验二氧化碳，二氧化碳由长管通入，故C图示正确；D、二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，验满时将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已满，故D图示正确。故选：B。28．实验室可选用如图所示装置制取气体。（1）用图A制取CO2，请选择一处错误加以改正，并写出实验室制取CO2的化学方程式。（2）写出用图B制取氧气的一个化学方程式。【答案】（1）将长颈漏斗下端浸入液面以下（或将稀硫酸改为稀盐酸）；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2【解答】解：（1）实验室中，采用大理石或石灰石与稀盐酸反应来制取二氧化碳，而不是用稀硫酸，且长颈漏斗的下端要伸入液面以下，以防生成的气体由长颈漏斗逸出；大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；故答案为：将长颈漏斗下端浸入液面以下（或将稀硫酸改为稀盐酸）；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）该装置为固体加热型，且试管口有一团棉花，因此是加热高锰酸钾制氧气，同时生成锰酸钾和氧气，化学方程式为2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2故答案为：2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2八．收集二氧化碳的方法及装置的选用（共4小题）29．在实验室中下列说法或做法正确的是（）A．量筒不仅用来量取液体，还可用作反应容器 B．实验室制得氢气后，用玻璃片盖上瓶口正放于桌面上 C．二氧化碳可以用向下排空气法收集 D．做铁丝在氧气中燃烧的实验时要预先在充满氧气的集气瓶内装上少量水【答案】D【解答】解：A、量筒的作用是用来量取液体的体积，不能用作反应容器，该项错误；B、氢气的密度比空气小，收集好的氢气应倒放在桌面上，减小气体逸散，该项错误；C、二氧化碳的密度比空气大，应选择向上排空气法收集，该项错误；D、做铁丝在氧气中燃烧的实验时要预先在充满氧气的集气瓶内装上少量水，防止高温熔融物质溅落炸裂集气瓶，该项正确；故选：D。30．化学是一门以实验为基础的科学。请根据下列实验装置完成相关问题。（1）写出仪器①的名称铁架台。（2）实验室用C装置制取氧气，反应的化学方程式为2H2O2MnO22H2（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，选用发生装置为B，该装置相比于装置C的优点是可以控制反应的发生和停止；若要收集干燥的二氧化碳，请写出装置B、D、E的接口连接顺序为a﹣d﹣e﹣b，检验二氧化碳收集满的方法为将燃着的木条放在导管c处，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。（4）某校化学老师带领学生分组探究二氧化碳的收集方法，分别测定了用排水法和向上排空气法收集一瓶二氧化碳的时间，记录如下：方法排水法向上排空气法组别12345678时间35秒43秒44秒39秒1分57秒1分15秒1分4秒52秒收集完毕，老师随机各取一瓶排水法和向上排空气法收集的气体，将其同时倒扣在滴有酚酞溶液的稀氢氧化钠溶液中，可观察到在相同时间，排水法收集二氧化碳的集气瓶里的液面几乎上升到接近瓶底，而用向上排空气法收集二氧化碳的集气瓶里的液面仅上升集气瓶高度的大约一半。综合上述材料信息，你认为收集二氧化碳时最好选用排水法，并解释选择此方法的原因排水法比向上排空气法收集的气体纯度更高且收集时间短。【答案】（1）铁架台；（2）2H2O2MnO22H（3）可以控制反应的发生和停止；d﹣e﹣b；将燃着的木条放在导管c处，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满；（4）排水；排水法比向上排空气法收集的气体纯度更高且收集时间短。【解答】解：（1）由图可知，仪器①的名称是铁架台；（2）实验室用C装置制取氧气，选用的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O2MnO22H（3）装置B带有多孔隔板和活塞开关，关闭活塞开关，内部气体增多，压强增大，液体被压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，打开活塞开关，气体导出，压强减小，液体重新进入试管，固液接触，反应发生，则B装置的优点是可以控制反应的发生和停止，若要收集干燥的二氧化碳，为了使气体与浓硫酸充分接触，气体应d进e出，二氧化碳的密度比空气大，应从导管b端通入，则装置B、D、E的接口连接顺序为a﹣d﹣e﹣b，二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，则检验二氧化碳收集满的方法为将燃着的木条放在导管c处，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满；（4）综合上述材料信息可知，排水法比向上排空气法收集的气体纯度更高且收集时间短，则收集二氧化碳时最好选用排水法。故答案为：（1）铁架台；（2）2H2O2MnO22H（3）可以控制反应的发生和停止；d﹣e﹣b；将燃着的木条放在导管c处，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满；（4）排水；排水法比向上排空气法收集的气体纯度更高且收集时间短。31．请参与“实验室制取二氧化碳”的实践活动。【实验一】探究排水法收集CO2的可行性用排水法收集CO2（如图1），待收集100mLCO2后，移出导管。每隔一段时间观察并记录量筒内CO2体积。重复实验，所测数据平均值如下表。时间/h00.56122448CO2体积/mL10098.585.5776659（1）图1发生装置中反应的化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O。（2）据表分析：实验室能用排水法收集CO2的原因是短时间内二氧化碳溶解很少。【实验二】探究排水法和排饱和碳酸氢钠溶液法收集CO2用排空气法收集2瓶等体积CO2，一瓶注入20mL水，一瓶注入20mL饱和碳酸氢钠溶液。用压强传感器测出密闭容器内加入液体后压强的变化如图2和图3。（3）据图3分析：该实验不能（“能”或“不能”）得出“1体积水能溶解1体积CO2”的结论，原因是二氧化碳能与水发生化学反应，压强变化不只是溶解导致的。（4）对比分析图像，结合实验简便性和经济性判断：排水法收集CO2更好。【实验三】探究排空气法收集CO2使用三颈烧瓶收集CO2，并用氧气传感器记录瓶中氧气的体积分数变化如图4。（5）检验三颈瓶中CO2集满的方法是将燃着的木条置于右导管口，观察到木条熄灭现象；此时测得CO2的实际体积分数约为50%。据图分析：为得到更纯净的CO2，最适宜的收集时长是大于300s。【答案】（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；（2）短时间内二氧化碳溶解很少；（3）不能；二氧化碳能与水发生化学反应，压强变化不只是溶解导致的；（4）排水；（5）燃着的木条；木条熄灭；大于300s。【解答】解：（1）实验室制取二氧化碳，是碳酸钙（CaCO3）与稀盐酸（HCl）反应生成氯化钙（CaCl2）、水（H2O）和二氧化碳（CO2），化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O。（2）从表格数据可知，刚开始收集到100mL二氧化碳，在0.5分钟时变为98.5mL，6分钟时变为85.5mL等，在短时间内二氧化碳体积减少幅度较小，说明短时间内二氧化碳溶解很少，所以实验室能用排水法收集CO2。（3）该实验不能得出“1体积水能溶解1体积CO2”的结论。因为二氧化碳能与水发生化学反应生成碳酸，所以压强的变化不只是二氧化碳溶解导致的，不能单纯依据压强变化判断溶解的二氧化碳体积。（4）对比图2和图3，排水法和排饱和碳酸氢钠溶液法收集二氧化碳时，排水法装置中压强变化相对较小，说明二氧化碳溶解和反应消耗的量相对较少；从可行性和经济性考虑，水比饱和碳酸氢钠溶液更常见、成本更低，所以排水法收集CO2更好。（5）二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，检验三颈瓶中CO2集满的方法是：将燃着的木条置于右导管口，观察到木条熄灭现象；由图4可知，随着时间推移，氧气的体积分数逐渐减小，二氧化碳的体积分数逐渐增大，当时间约为300s时，氧气的体积分数变化趋于平缓，此时二氧化碳的实际体积分数约为50%，继续收集可使二氧化碳更纯净，所以为得到更纯净的CO2，最适宜的收集时长是大于300s。故答案为：（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O；（2）短时间内二氧化碳溶解很少；（3）不能；二氧化碳能与水发生化学反应，压强变化不只是溶解导致的；（4）排水；（5）燃着的木条；木条熄灭；大于300s。32．某兴趣小组在学习了二氧化碳制取的研究课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？【作出猜想】Ⅰ.不能用排水法收集；Ⅱ.能够用排水法收集。【查阅资料】CO2能与氢氧化钠溶液发生反应（氢氧化钠溶液与石灰水性质相似）。【实验设计与操作】步骤一：小组同学用图1所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t；方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用；方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。（1）当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是排净装置内的空气；步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中（如图2所示）。将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。【实验分析与结论】（2）用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图3所示，根据实验结果可知，猜想Ⅱ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）成立；（3）用燃着的木条验满CO2的方法不可靠（“可靠”或“不可靠”）；（4）从收集的气体纯度考虑，方法①（填“①”“②”或“③”）更好；步骤三：小组同学进一步实验，比较两种收集气体的方法，哪种更好？（5）小组同学分4组用排水法和排空气法分别收集1瓶（集气瓶容积相同）CO2气体，记录所需时间，如表所示。结合图3和下表分析，请你对CO2的两种收集方法做出评价：排水法收集气体时间短，且排水法收集的气体纯度高。1234排水法35“43“43“43“排空气法1'57“1'15“1'4“1'12“【答案】（1）排净装置内的空气；（2）Ⅱ；（3）不可靠；（4）①；（5）排水法收集气体时间短，且排水法收集的气体纯度高。【解答】解：（1）实验前，装置内充满空气，当气体发生装置开始产生二氧化碳气体15s后，再开始收集气体的原因是排净装置内的空气；（2）根据方法①和方法②压强变化，可以看出方法①下降压强更低，说明二氧化碳被消耗的更多，所以方法①收集二氧化碳更多，因此可以用排水法收集，故猜想Ⅱ成立；（3）方法②和方法③都是向上排空气法收集二氧化碳，而压强下降更低的是方法②，说明二氧化碳含量用方法②收集到更多，而利用燃着木条验满后收集的气体反而量少，因此利用燃着木条检验是否收集满是不可靠的；（4）压强降至最低的是方法①，所以用方法①收集气体纯度较高，从收集的气体纯度考虑，方法①更好；（5）根据实验数据可知，排水法收集气体时间短，且排水法收集的气体纯度高。故答案为：（1）排净装置内的空气；（2）Ⅱ；（3）不可靠；（4）①；（5）排水法收集气体时间短，且排水法收集的气体纯度高。九．二氧化碳制取的综合考查（共2小题）33．【基础实验和跨学科实践】（1）实验室制取CO2及其性质检验。ⅰ.仪器a的名称是①试管。ⅱ.实验室制取CO2，应选择题图1中的发生装置为②B（填字母），反应的化学方程式为③CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。ⅲ.不同的吸收剂对CO2的吸收效果比较（将CO2以相同流速通入不同的吸收剂中，在第30秒时，观察澄清石灰水的变化情况）。实验装置吸收剂用量/mL烧杯中的现象水30浑浊饱和石灰水30较浑浊15%KOH溶液30无明显现象分析：澄清石灰水变浑浊的化学方程式为④Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O。结论：上述三种吸收剂中吸收效果最好的是⑤15%KOH溶液。（2）制作简易“吸碳机”智慧化学小组模拟工业吸碳设备设计并制作简易“吸碳机”，如图2所示。ⅰ.选用某种吸收剂进行“吸碳”实验，装置内气体中CO2浓度随时间的变化情况如图3所示，400秒后CO2浓度不再明显减少的原因是⑥吸收剂已经消耗完。ⅱ.若用NaOH溶液作吸收剂，一段时间后收集滤网上的生成物Na2CO3，使其与澄清石灰水反应、可重新生成NaOH和一种白色沉淀，从而实现吸收剂再生。该过程中生成白色沉淀的化学方程式为：⑦Na2CO3+Ca（OH）2＝CaCO3↓+2NaOH。【答案】（1）ⅰ.试管；ⅱ.B；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；ⅲ.Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；15%KOH溶液；（2）ⅰ.吸收剂已经消耗完；ⅱ.Na2CO3+Ca（OH）2＝CaCO3↓+2NaOH。【解答】解：（l）i、由图可知，仪器a的名称是：试管；ii、实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，发生装置可选B；石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；ⅲ、澄清石灰水变浑浊的反应为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；由表中数据可知，当吸收剂为水时，烧杯中澄清石灰水浑浊，当吸收剂为饱和石灰水时，烧杯中澄清石灰水较浑浊，当吸收剂为15%KOH溶液时，烧杯中无明显现象，说明15%KOH溶液能将二氧化碳完全吸收，吸收效果最好；（2）i、由图可知，装置内气体中二氧化碳浓度随时间延长逐渐减小，400秒后CO2浓度不再明显减少，原因是：吸收剂已经消耗完；ii、该过程中生成白色沉淀的反应为碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，该反应的化学方程式为：Na2CO3+Ca（OH）2＝CaCO3↓+2NaOH。故答案为：（1）ⅰ.试管；ⅱ.B；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；ⅲ.Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；15%KOH溶液；（2）ⅰ.吸收剂已经消耗完；ⅱ.Na2CO3+Ca（OH）2＝CaCO3↓+2NaOH。34．用如图所示装置制取干燥的CO2，并对CO2的部分性质进行探究。（1）装置A中发生反应的化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。（2）①装置B中饱和NaHCO3溶液的作用除去CO2中的氯化氢气体，CO2中含有氯化氢气体的原因可能是除去二氧化碳气体中混入的氯化氢气体。②装置C中试剂X应该选用b。（填字母）a.稀H2SO4b.浓H2SO4c.KOH溶液（3）收集CO2并验满。将集满CO2的锥形瓶与盛有足量NaOH溶液的注射器和传感器密封连接，缓慢的将NaOH溶液注入到锥形瓶中，采集信息形成图像。见图。①检验装置D中CO2已经集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条马上熄灭，则说明二氧化碳已集满。②锥形瓶中压强降低的原因是CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O（用化学方程式表示）。③由图像可知，刚推入NaOH溶液后压强先增大，其原因是注入的氢氧化钠溶液排开气体，使气压增大。【答案】（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）①除去二氧化碳气体中混入的氯化氢气体；②b；（3）①将燃着的木条放在集气瓶口，若木条马上熄灭，则说明二氧化碳已集满；②CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；③注入的氢氧化钠溶液排开气体，使气压增大。【解答】解：（1）装置A中发生的反应是碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）①盐酸易挥发，制取的二氧化碳气体中可能含有氯化氢气体；②通过碳酸氢钠的二氧化碳气体中含有水分，故需要干燥气体；a、稀硫酸中含有大量的水分，不能干燥二氧化碳；b、浓硫酸具有吸水性，可以干燥二氧化碳；c、氢氧化钾和二氧化碳反应，不能干燥二氧化碳气体；（3）①二氧化碳不可燃且不支持燃烧，故可将将燃着的木条放在集气瓶口，若木条马上熄灭，则说明二氧化碳已集满；②向装有二氧化碳的锥形瓶中加入氢氧化钠溶液，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，锥形瓶内气体减少，则压强减小；③刚推入NaOH溶液，注入的氢氧化钠溶液排开气体，使气压增大。故答案为：（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）①除去二氧化碳气体中混入的氯化氢气体；②b；（3）①将燃着的木条放在集气瓶口，若木条马上熄灭，则说明二氧化碳已集满；②CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；③注入的氢氧化钠溶液排开气体，使气压增大。十．二氧化碳的物理性质（共4小题）35．某小组利用图1装置研究25℃时二氧化碳的溶解性。打开止水夹，向3个充满二氧化碳的100mL烧瓶中，分别注入20mL、40mL、60mL蒸馏水，关闭止水夹，振荡前后压强的变化如图2。下列说法不正确的是（）A．曲线①中ab段对应的操作是迅速注入蒸馏水 B．曲线①中c点和e点可能进行了振荡 C．曲线③对应的实验是注入60mL蒸馏水 D．终点气压高于初始的原因可能是在25℃时，1体积水中最多吸收的二氧化碳的量小于1体积【答案】C【解答】解：A、曲线①中ab段压强迅速增大，是因为迅速注入蒸馏水的缘故，A正确；B、c点到e点压强明显减小，通过振荡操作使二氧化碳与水充分接触，所以使得压强明显减小，B正确；C、曲线③加入水后压强上升最小，说明进入水的体积最小，100﹣150s曲线3减小压强最少，是因为注入的水最少，是20mL，C不正确；D、终点气压高于初始的原因可能是在25℃时，1体积水中最多吸收的二氧化碳的量小于1体积，D正确；故选：C。36．使用如图所示装置进行实验，开始前气球沉在烧杯底部，过一会儿气球悬浮在烧杯内（气球本身质量忽略），气球内气体可能是下列物质中的（）A．氢气 B．氮气 C．氦气 D．氧气【答案】D【解答】解：A、氢气的密度比空气小，开始时不会沉在烧杯底部，故A不正确；B、氮气的密度比空气小，开始时不会沉在烧杯底部，故B不正确；C、氦气的密度比空气小，开始时不会沉在烧杯底部，故C不正确；D、气球充有氧气，氧气的密度比空气大，会沉在烧杯底部，大理石能与盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳的密度比氧气的密度大，会使气球浮起，过一会儿气球悬浮在烧杯内，故D正确。故选：D。37．下列有关二氧化碳的实验中，只能证明其物理性质的实验是（）A． B． C． D．【答案】A【解答】解：A、二氧化碳可以像倒水一样倾倒，说明其密度较空气的大，只能证明二氧化碳的物理性质，故选项正确；B、碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，蜡烛自下而上依次熄灭，证明二氧化碳的密度比空气大的物理性质和不支持燃烧、不能燃烧的化学性质，故选项错误；C、二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，石灰水变浑浊，瓶内压强减少，使塑料瓶变瘪，是二氧化碳的化学性质，故选项错误；D、二氧化碳与水反应生成碳酸，使紫色石蕊溶液变红，是二氧化碳的化学性质，故选项错误；故选：A。38．北京冬奥会利用“二氧化碳跨临界直冷制冰技术”将水快速制成冰。（1）液态二氧化碳汽化的过程吸收（选填“放出”或“吸收”）热量。（2）干冰和氟利昂都可作制冷剂。化学式为CCl2F2的氟利昂中含有三种元素。（3）在海底低温高压的条件下，甲烷水合物呈固态，被称为可燃冰（见图）。冰、干冰与可燃冰三种“冰”的化学性质不同，其原因是分子构成不同。【答案】（1）吸收；（2）三；（3）分子构成不同。【解答】解：（1）液态二氧化碳汽化的过程吸收热量，温度降低；（2）化学式为CCl2F2的氟利昂中含有碳、氯、氟三种元素；（3）在海底低温高压的条件下，甲烷水合物呈固态，被称为可燃冰。由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小微粒，冰、干冰与可燃冰三种“冰”的化学性质不同，其原因是分子构成不同，不同种分子的化学性质不同。故答案为：（1）吸收；（2）三；（3）分子构成不同。十一．二氧化碳不燃烧，不支持燃烧的性质（共4小题）39．分析推理是化学核心素养的重要内容。下列有关分析推理正确的是（）A．二氧化碳能使燃着的木条熄灭，则能使燃着的木条熄灭的一定是二氧化碳 B．同种元素的原子质子数相同，则质子数相同的粒子一定属于同种元素 C．化学变化中分子种类发生改变，则分子种类改变的变化一定是化学变化 D．单质中只含有一种元素，则只含有一种元素的物质一定是单质【答案】C【解答】解：A．二氧化碳气体能使燃着的木条火焰熄灭，则能使火焰熄灭的气体不一定是二氧化碳，例如氮气也能使火焰熄灭，故推理错误；B．同种元素具有相同的质子数，具有相同质子数的微粒不一定属于同种元素，如氖原子和水分子核电荷数为10，故推理错误；C．化学变化中分子种类发生改变，则分子种类改变说明有新物质生成，变化一定是化学变化，故推理正确；D．单质中只含有一种元素，则只含有一种元素的物质不一定是单质，如氧气和臭氧，只含氧元素，但它们放在一起是混合物，故推理错误；故选：C。40．某化学实验小组用如图所示装置验证二氧化碳的相关性质。实验步骤如下：Ⅰ.关闭K1和K2，加热c，通入足量二氧化碳，观察现象；Ⅱ.打开K2，继续通入足量的二氧化碳，观察现象；Ⅲ.打开K1，通入足量的二氧化碳，观察现象；Ⅳ.停止通入二氧化碳，停止加热下列说法中正确的个数有（）①步骤Ⅰ中b、d处纸花均不变色；②步骤Ⅱ中b、d处纸花均变色；③步骤Ⅲ中烧杯内高的蜡烛先熄灭，低的蜡烛后熄灭；④只通过步骤Ⅱ中的现象可以说明二氧化碳能与水发生反应；⑤只通过步骤Ⅲ中的现象可以说明二氧化碳的密度比空气大；⑥只通过步骤Ⅲ中的现象可以说明通常情况下，二氧化碳不能燃烧、也不支持燃烧。A．1 B．2 C．3 D．4【答案】B【解答】①步骤Ⅰ中b只是接触二氧化碳，则纸花不变红；d处只是与水接触，纸花不变色，故①正确。②步骤Ⅱ中b先只是接触二氧化碳，则小花不变红；打开K2，b处二氧化碳和水反应产生碳酸，纸花变色；d处只接触水，纸花不变色；故②错误。③二氧化碳不燃烧，不支持燃烧；步骤Ⅲ中烧杯内低的蜡烛先熄灭，因为先接触二氧化碳，高的蜡烛后熄灭，后接触二氧化碳；故③错误。④步骤Ⅱ中打开K2，b处二氧化碳和水反应产生碳酸，纸花变色；d处只接触水，纸花不变色；但是没有证明只有二氧化碳接触小花；所以要结合步骤Ⅰ，才能证明二氧化碳能与水发生反应；故④错误。⑤只通过步骤Ⅲ中的现象不能说明二氧化碳的密度比空气大，因为下层蜡烛先接触二氧化碳的，所以先熄灭，上层的蜡烛后接触二氧化碳，所以后熄灭，故⑤错误。⑥只通过步骤Ⅲ中的现象可以说明通常情况下，二氧化碳不能燃烧、也不支持燃烧；故⑥正确。故①⑥正确，故选：B。41．同学们在课堂上做的下列实验中，既能证明CO2的物理性质又能证明CO2的化学性质的是（）A． B． C． D．【答案】A【解答】解：A、实验中观察到低处的蜡烛先熄灭，高处的蜡烛后熄灭，说明二氧化碳的物理性质是密度比空气大，化学性质是不燃烧、也不支持燃烧，故A符合题意；B、该实验中观察到澄清的石灰水变浑浊，说明二氧化碳的化学性质是能与氢氧化钙反应，故B不合题意；C、实验中观察到喷水后的紫色石蕊纸花变红色，说明二氧化碳的化学性质是能与水反应，故C不合题意；D、实验中观察到紫色的石蕊试液变红色，说明二氧化碳的化学性质是能与水反应，故D不合题意；故选：A。42．如图所示，集气瓶中充满二氧化碳，大烧杯中有两支位置高低不同的燃着的蜡烛，实验时打开止水夹，移开玻璃片。下列说法不正确的是（）A．将观察到低的蜡烛先熄灭 B．不移开玻璃片，实验现象更明显 C．蜡烛会熄灭，是因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧 D．去掉烧杯中的一支蜡烛，也能得出同样的实验结论【答案】B【解答】解：A、由于二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧，所以打开止水夹，移开玻璃片将观察到低的蜡烛先熄灭，该选项说法正确；B、移开玻璃片，实验现象更明显，是因为能够保持瓶内外压强平衡，便于二氧化碳流出，该选项说法不正确；C、蜡烛熄灭，是因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，该选项说法正确；D、去掉烧杯中的1支蜡烛，也能得出同样的实验结论，是因为如果二氧化碳密度比空气小，则二氧化碳从导管逸出后直接上升，不能使蜡烛熄灭，该选项说法正确。故选：B。十二．二氧化碳的用途（共4小题）43．下列物质的性质表述及对应用途都正确的是（）A．氧气能支持燃烧，可用作燃料 B．氮气化学性质不稳定，可用作保护气 C．二氧化碳不能溶于水，可用作气体肥料 D．稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于霓虹灯【答案】D【解答】解：A、氧气具有助燃性，能支持燃烧，但自身不具有可燃性，不能作燃料，故选项错误；B、氮气化学性质稳定，不易与其他物质反应，可作保护气，故选项错误；C、二氧化碳能溶于水，且是光合作用的原料，可用作气体肥料，故选项错误。D、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于霓虹灯，故选项正确。故选：D。44．“劳动是一切幸福的源泉”。下列劳动实践，不是直接利用所给物质性质的是（）选项劳动实践化学知识A用二氧化碳生产碳酸饮料二氧化碳是无色、无臭的气体B用竹炭去除汽车内的异味竹炭具有吸附性C用氮气防止食品腐烂常温下氮气的化学性质不活泼D用石墨制造受电弓滑板石墨的熔点高，具有优良的导电性能A．A B．B C．C D．D【答案】A【解答】解：A.用二氧化碳生产碳酸饮料，是利用了二氧化碳能与水反应生成碳酸这一化学性质，而不是二氧化碳是无色、无臭的气体这一物理性质，故A选项符合题意；B.用竹炭去除汽车内的异味，是因为竹炭具有吸附性，能吸附异味分子，故B选项不符合题意；C.用氮气防止食品腐烂，是利用了常温下氮气的化学性质不活泼，氮气可作保护气，故C选项不符合题意；D.用石墨制造受电弓滑板，是利用了石墨的熔点高且具有优良的导电性能，故D选项不符合题意；故选：A。45．下列有关物质的用途与性质不相符的是（）A．活性炭用于水的净化——吸附性 B．液氧用于火箭的发射——可燃性 C．干冰用于疫苗的储运——易升华 D．焦炭用于金属的冶炼——还原性【答案】B【解答】解：A.活性炭具有疏松多孔的结构，这种结构使其具有很强的吸附性，能够吸附水中的色素和异味等杂质，所以活性炭用于水的净化是利用其吸附性，故A选项物质的用途与性质相符；B.液氧用于火箭发射，是因为氧气具有助燃性，能够支持燃料燃烧，从而产生巨大的能量推动火箭升空，而氧气本身不具有可燃性，故B选项物质的用途与性质不相符；C.干冰是固态的二氧化碳，干冰易升华，升华过程中会吸收大量的热，能使周围环境温度降低，有利于疫苗在低温环境下储运，故C选项物质的用途与性质相符；D.焦炭具有还原性，在金属冶炼过程中，焦炭可以将金属矿石中的金属氧化物还原为金属单质，所以焦炭用于金属的冶炼是利用其还原性，故D选项物质的用途与性质相符；故选：B。46．生产、生活中蕴含着许多化学知识。（1）图1中，气球中充氦更安全，氦的化学式是He；（2）图2中，常用活性炭净水，这是利用的活性炭具有吸附性；（3）图3中，“气体肥料”可提高作物产量，“气体肥料”主要成分是二氧化碳；（4）图4中，食品发热包中常含有生石灰，生石灰和水混合可放热，请写出该反应的化学方程式CaO+H2O＝Ca（OH）2。【答案】（1）He。（2）吸附。（3）二氧化碳。（4）CaO+H2O＝Ca（OH）2。【解答】解：（1）氦气是由氦原子直接构成的，其化学式直接用元素符号表示，即He，所以气球中充的氦气化学式为He；故答案为：He。（2）活性炭具有疏松多孔的结构，这种结构使其具有吸附性，能够吸附水中的色素和异味等杂质，所以常用活性炭来净水；故答案为：吸附。（3）“气体肥料”能提高作物产量，二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，可被视为“气体肥料”，其主要成分就是二氧化碳；故答案为：二氧化碳。（4）生石灰是氧化钙的俗称，氧化钙与水反应会生成氢氧化钙，同时放出大量的热，该反应的化学方程式为CaO+H2O＝Ca（OH）2；故答案为：CaO+H2O＝Ca（OH）2。十三．探究二氧化碳的性质（共4小题）47．下列有关CO2的实验只能证明CO2物理性质的是（）A． B． C． D．【答案】D【解答】解：A、盐酸与碳酸钙反应，生产的二氧化碳使右面的蜡烛由下到上依次熄灭，证明了二氧化碳密度比空气大，且不助燃不可燃的化学性质，故A错误；B、瓶子变瘪，澄清石灰水变浑浊，验证的是二氧化碳的化学性质，故B错误；C、二氧化碳与水反应生成碳酸，使紫色石蕊变红，验证了二氧化碳的化学性质，故C