初中化学九年级 碳和碳的氧化物 一轮复习知识清单

初中化学九年级碳和碳的氧化物一轮复习知识清单一、碳单质的多样性：结构决定性质，性质决定用途（一）核心概念：同种元素组成的不同单质【基础】由同种元素（碳元素）组成的纯净物是碳单质。金刚石、石墨、C60、石墨烯、碳纳米管等都是碳元素的单质。由于碳原子的排列方式不同，导致了它们物理性质上的巨大差异，但化学性质却相似。【高频考点】“碳”与“炭”的区别：“碳”是元素名称，泛指碳元素或含碳物质；“炭”则特指由碳元素组成的某些混合物，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。（二）常见碳单质的物理性质与用途【★★★★★】1.金刚石：纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。它是天然存在的最硬的物质。【重要】利用其硬度大，可用来裁玻璃、切割大理石、钻探机的钻头；利用其打磨后璀璨夺目，用作装饰品（钻石）。2.石墨：深灰色，有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质地很软，有滑腻感，熔点高，具有优良的导电性。【重要】利用其质软且深灰色，可制铅笔芯；利用其导电性，可制干电池的电极；利用其滑腻感和耐高温性，可用作润滑剂。3.C60：由C60分子构成的物质（每个C60分子由60个碳原子构成），分子结构形似足球，又称“足球烯”。它稳定性好，广泛应用于超导、催化、能源、医学等前沿科技领域。【拓展】C60的发现是碳化学的重要里程碑，开启了纳米碳材料研究的新纪元。4.木炭与活性炭：它们具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性。【重要】活性炭的吸附性比木炭更强，常用于防毒面具的滤毒罐、制糖工业的脱色、冰箱除味剂、水的净化等。吸附作用是物理性质。5.性质差异原因：金刚石和石墨物理性质差异巨大的根本原因是碳原子的排列方式不同。金刚石中的碳原子呈正四面体网状结构，而石墨中的碳原子呈层状平面结构，层间作用力弱，易滑动。【难点】【高频考点】（三）碳单质的化学性质【★★★★★】尽管碳单质的物理性质各异，但由于它们都是由碳原子构成，最外层电子数均为4，因此化学性质相似。1.常温下的稳定性：【基础】常温下，碳的化学性质不活泼，不易与其他物质发生反应。应用：用墨汁（主要成分为炭黑）书写或绘制的字画能保存很长时间而不褪色；档案材料要求用碳素墨水填写。2.可燃性（作燃料）：1.3.【基础】氧气充足时，完全燃烧，生成二氧化碳：C+O₂点燃CO₂2.4.【重要】氧气不足时，不完全燃烧，生成一氧化碳：2C+O₂点燃2CO5.还原性（冶金工业）【难点】【高频考点】：1.6.与某些金属氧化物反应，将金属从它们的氧化物中还原出来。2.7.木炭还原氧化铜：C+2CuO高温2Cu+CO₂↑1.3.8.实验现象：黑色粉末逐渐变为光亮的红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。2.4.9.【实验要点】酒精灯加网罩是为了集中火焰，提高温度；反应结束后，先撤出导管，再熄灭酒精灯，防止石灰水倒吸炸裂试管。5.10.与二氧化碳反应：C+CO₂高温2CO（此反应吸热，是煤炉中层发生的主要反应）6.11.工业应用：3C+2Fe₂O₃高温4Fe+3CO₂↑（炼铁原理之一）二、二氧化碳的实验室制法：科学探究与气体制备的典范（一）【基础】药品与原理实验室常用大理石（或石灰石，主要成分CaCO₃）和稀盐酸（HCl）反应来制取二氧化碳。【高频考点】化学方程式：CaCO₃+2HCl===CaCl₂+H₂O+CO₂↑【难点·药品选择分析】1.为何不用稀硫酸？因为反应生成的硫酸钙（CaSO₄）微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应进一步进行。2.为何不用浓盐酸？因为浓盐酸具有强挥发性，会导致制得的CO₂气体中混有大量的HCl气体，使气体不纯。3.为何不用碳酸钠或碳酸钙粉末？因为它们与酸反应速率太快，不利于气体收集。（二）装置与步骤【重要】【高频考点】1.发生装置：固液不加热型。依据：反应物是固体和液体，反应条件为常温。2.收集装置：向上排空气法。依据：CO₂密度比空气大，且能溶于水并与水反应。3.实验步骤（可归纳为“连检加收验”）：（1）连接装置，检查装置的气密性。方法：将导管一端放入水中，用手紧握试管（或锥形瓶），若导管口有气泡冒出，松开手后形成一段水柱，则气密性良好。【重要】（2）从长颈漏斗（或锥形瓶口）加入石灰石（大理石）。（3）从长颈漏斗加入稀盐酸，使液面浸没漏斗下端管口（形成液封，防止气体逸散）。（4）收集气体。（5）验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已集满。【重要】（注意：是“瓶口”而非“瓶内”）（6）检验：将产生的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。【重要】（三）【拓展】工业制二氧化碳工业上通过高温煅烧石灰石来制取二氧化碳，同时得到生石灰。化学方程式：CaCO₃高温CaO+CO₂↑三、二氧化碳的性质：与生活紧密相连的氧化物（一）物理性质【基础】通常情况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。密度比空气大。能溶于水（1体积水约溶解1体积CO₂）。固态二氧化碳俗称“干冰”。（二）化学性质【★★★★★】1.既不能燃烧，也不支持燃烧（一般情况）。注意：这是化学性质，但镁等活泼金属可以在CO₂中燃烧，生成氧化镁和碳：2Mg+CO₂点燃2MgO+C。2.与水反应：CO₂+H₂O===H₂CO₃（碳酸能使紫色石蕊试液变红）。【高频考点】碳酸不稳定，易分解：H₂CO₃===H₂O+CO₂↑（加热或久置）。3.与碱反应：（1）与澄清石灰水反应（用于检验CO₂）：CO₂+Ca(OH)₂===CaCO₃↓+H₂O（现象：澄清石灰水变浑浊）（2）与氢氧化钠反应（用于吸收或除去CO₂）：CO₂+2NaOH===Na₂CO₃+H₂O（无明显现象，但气体被吸收）【重要】这是除去混合物中CO₂的常用方法。4.参与光合作用：在光照和叶绿素的作用下，CO₂与水反应生成有机物和氧气。（三）用途【基础】1.灭火：利用其密度比空气大（覆盖可燃物）和不燃烧、不支持燃烧的性质（隔绝氧气）。2.干冰用于人工降雨、舞台烟雾、制冷剂：利用干冰升华吸热的原理。3.气体肥料：植物光合作用的原料。4.化工原料：制纯碱、尿素、碳酸饮料等。（四）对环境的影响【热点】温室效应：大气中的二氧化碳等温室气体含量增加，导致全球气候变暖。主要原因是化石燃料的大量使用和森林面积的减少。防治措施：减少化石燃料的使用，开发新能源（如太阳能、风能、氢能）；大力植树造林，禁止乱砍滥伐；提倡“低碳”生活，如节能减排、双面用纸、绿色出行等。四、一氧化碳：个性鲜明的“双面”物质（一）物理性质【基础】一氧化碳是一种无色、无味的气体。密度比空气略小（与空气接近，故不能用排空气法收集纯CO）。难溶于水。（二）化学性质【★★★★★】1.可燃性（作燃料）：2CO+O₂点燃2CO₂（现象：发出蓝色火焰，放出大量热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体）【重要】CO是煤气的主要成分，点燃前必须检验纯度。2.还原性（冶炼金属）【难点】：（1）还原氧化铜：CO+CuO△Cu+CO₂（现象：黑色粉末变成光亮的红色，生成的气体使澄清石灰水变浑浊）（2）还原氧化铁（炼铁原理）：3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂【重要】CO的还原性使其成为冶金工业的重要还原剂。3.毒性：CO极易与血液中的血红蛋白结合，且结合能力是氧气的倍，使血红蛋白失去携氧能力，造成人体组织缺氧而中毒。【基础】因此，使用煤炉取暖或在密闭空间内燃烧含碳燃料时，一定要注意通风，防止煤气中毒。（三）CO与CO₂的比较与转化【★★★★★】【高频考点】1.比较：（1）物理性质：CO难溶于水，CO₂能溶于水；CO密度略小于空气，CO₂密度大于空气。（2）化学性质：CO具有可燃性和还原性，而CO₂一般不支持燃烧（特殊除外）；CO有毒，CO₂无毒（但不供给呼吸）；CO₂能与水、碱反应，而CO不能。2.鉴别方法：（1）通入紫色石蕊试液：能使石蕊变红的是CO₂，无现象的是CO。（2）通入澄清石灰水：能使石灰水变浑浊的是CO₂，无现象的是CO。（3）通过灼热的氧化铜：能使黑色粉末变红的是CO，无现象的是CO₂。（4）用燃着的木条伸入：气体燃烧，火焰呈蓝色的是CO；使木条熄灭的是CO₂。（注意：此方法需考虑其他气体干扰，不唯一）3.除杂：（1）除去CO中的CO₂：将混合气体通过足量的氢氧化钠溶液（或澄清石灰水）。化学方程式：2NaOH+CO₂===Na₂CO₃+H₂O。（2）除去CO₂中的CO：将混合气体通过灼热的氧化铜。化学方程式：CO+CuO△Cu+CO₂。【难点】注意：不能使用点燃的方法，因为在大量CO₂中CO无法被点燃。4.转化：（1）CO→CO₂：2CO+O₂点燃2CO₂；CO+CuO△Cu+CO₂（2）CO₂→CO：C+CO₂高温2CO五、核心化学方程式汇总【★★★★★】【必考】1.C+O₂点燃CO₂（充分燃烧）2.2C+O₂点燃2CO（不充分燃烧）3.C+2CuO高温2Cu+CO₂↑（碳的还原性）4.CO₂+C高温2CO（CO₂与碳反应）5.CaCO₃+2HCl===CaCl₂+H₂O+CO₂↑（实验室制CO₂）6.CO₂+H₂O===H₂CO₃（CO₂溶于水）7.H₂CO₃===H₂O+CO₂↑（碳酸分解）8.CO₂+Ca(OH)₂===CaCO₃↓+H₂O（检验CO₂）9.CO₂+2NaOH===Na₂CO₃+H₂O（吸收CO₂）10.2CO+O₂点燃2CO₂（CO燃烧，蓝色火焰）11.CO+CuO△Cu+CO₂（CO还原性）12.3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂（工业炼铁）六、物质转化网络与思维进阶（一）构建知识网络（“碳三角”）以C、CO、CO₂三种物质为核心，构建转化关系图。C既可以转化为CO（不充分燃烧或与CO₂反应），也可以转化为CO₂（充分燃烧或还原金属氧化物）；CO₂可以转化为CO（与C反应）；CO可以转化为CO₂（燃烧或还原金属氧化物）；CO₂与碳酸钙、碳酸之间可以互相转化。【难点】这是推断题和框图题的常见考查形式。（二）【高频考点】气体制备思路总结实验室制取气体的一般思路：先确定反应原理（药品和反应条件），再根据反应物状态和反应条件选择发生装置（固固加热型、固液不加热型），根据气体的密度和溶解性选择收集装置（排水法、向上/向下排空气法），最后进行检验和验满。（三）【易错辨析与解题技巧】1.误认为金刚石和石墨是不同种元素组成：它们都是由碳元素组成的单质，性质差异源于原子排列方式。2.误认为CO和CO₂都有毒：CO有毒，CO₂无毒。3.误认为活性炭的吸附性是化学性质：吸附性是物理性质。4.误认为检验CO₂可以用燃着的木条：燃着的木条熄灭只能证明气体不支持燃烧，但不一定是CO₂（如N₂也能使木条熄灭）。检验CO₂必须用澄清石灰水。5.误认为除去CO₂中的CO可以用点燃的方法：在CO₂大量存在时，CO无法被点燃，应通过灼热的氧化铜。6.混淆“碳”和“炭”：书写化学术语时，如“碳单质”、“二氧化碳”用“碳”；“木炭”、“活性炭”、“炭黑”用“炭”。七、常见考查方式与题型示例（一）选择题考查碳单质的性质差异原因、CO和CO₂的性质区别、实验操作的正误判断等。（二）填空题与简答题考查化学方程式的书写、物质鉴别与除杂的方法、实验现象的描述、低碳生活的具体措施等。（三）实验探究题【难点】【压轴题】1.气体制备的综合考查：将O₂、CO₂的制取装置进行对比，