2020中考化學(xué)解題寶典-專題7 碳和碳的氧化物

第頁【精品】2019~2020學(xué)年中考化學(xué)解題寶典專題7碳和碳的氧化物碳的性質(zhì)知識要點一、碳的分類1.單質(zhì)碳的種類單質(zhì)碳根據(jù)碳原子排列不同分為金剛石、石墨和無定形碳；名稱金剛石石墨C60外觀純凈的金剛石是一種無色透明、正八面體形狀的晶體；經(jīng)琢磨能折射，散射光線；石墨是一種深灰色有金屬光澤不透明的細(xì)鱗片狀固體，有滑膩感。分子形似足球狀。硬度天然存在的最硬的物質(zhì)質(zhì)軟質(zhì)脆熔點及導(dǎo)電性熔點高；是電的不良導(dǎo)體；不溶于任何通常用的溶劑中；熔點高；是電的良導(dǎo)體；不溶于水和一般的溶劑；用途裝飾品、鉆頭、玻璃刀等電極、鉛筆芯、潤滑劑，坩堝等制備新材料、新配件、醫(yī)學(xué)金剛石和石墨是同素異形體；2.無定形碳生活中用到的木炭（活性炭、炭黑、焦炭）主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，它有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有吸附作用，屬于物理變化。易錯點：無定形碳種類繁多，含有雜質(zhì)，不能說和金剛石是同素異形體；二、碳的化學(xué)性質(zhì)常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑，隨著溫度的升高，活動性增強，在高溫下碳能與多種物質(zhì)起反應(yīng)；1.與氧氣反應(yīng)碳的各種單質(zhì)均能在空氣中燃燒，因條件不同產(chǎn)物而異；方程式：O2充足時，C+O2CO2；O2不充足時，2C+O22CO；2.與其它非金屬反應(yīng)

紅熱的木炭與硫的蒸氣反應(yīng)，生成易揮發(fā)的無色液體二硫化碳，C+2SCS2；3.還原性一定條件下碳可以與多種氧化物反應(yīng)，奪取含氧化合物中的氧，有還原性，是冶金工業(yè)的重要還原劑；碳與CuO、Fe2O3反應(yīng)，2CuO+C2Cu+CO2↑；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑；碳與CO2反應(yīng)，C+CO22CO；碳的氧化物知識要點一、一氧化碳的性質(zhì)一氧化碳是無色、無味、有毒的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度是1.250g／L，難溶于水；可燃性：一氧化碳可在空氣中燃燒，發(fā)出藍(lán)色火焰，產(chǎn)物是二氧化碳，方程式，2CO+O22CO2；還原性：一氧化碳能奪取含氧化合物中的氧，有還原性；與CuO反應(yīng)生成銅和二氧化碳，方程式為，CuO+COCu+CO2；與Fe2O3反應(yīng)(煉鐵爐里的反應(yīng))，方程式為，F(xiàn)e2O3+3CO2Fe+3CO2；

CO具有毒性，吸進肺里極易與血液中的血紅蛋白化合，使人因缺氧而死亡，俗稱煤氣中毒；二、CO2的性質(zhì)和用途1.CO2的性質(zhì)二氧化碳是大氣中含量最多的溫室氣體，通常為無色無味的氣體，能溶于水，在加壓降溫條件下可變?yōu)闊o色液體、雪狀固體即干冰；二氧化碳不燃燒，不支持燃燒，不供給呼吸，是生物呼吸作用的產(chǎn)物；二氧化碳是酸性氧化物，具有酸性氧化物的性質(zhì)；與水反應(yīng)生成碳酸，方程式CO2+H2O=H2CO3；碳酸易分解H2CO3=H2O+CO2↑碳酸可使石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色，但由于碳酸不穩(wěn)定，紅色很快消失；與石灰水(堿溶液)反應(yīng)，生成白色沉淀，方程式為CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，這個反應(yīng)常用于檢驗二氧化碳；吸收二氧化碳應(yīng)用足量石灰水或氫氧化鈉溶液；二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)，方程式為CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；2.二氧化碳的制法實驗室制法：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑工業(yè)制法：高溫下煅燒石灰石制取生石灰時的副產(chǎn)品是二氧化碳，方程式CaCO3CaO+CO2↑驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則二氧化碳已收集滿3.常見碳的化合物大理石、石灰石的主要成分是碳酸鈣；碳酸鈣是白色固體，不溶于水；碳酸鈣高溫煅燒生產(chǎn)生石灰(氧化鈣)；碳酸鈣是由鈣離子(Ca2+)和碳酸根(CO32-)離子構(gòu)成的化合物，與酸反應(yīng)產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體——二氧化碳，這是鑒定碳酸根離子的最簡便的方法；方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑4.碳酸氫鈣和溶洞石灰?guī)r層里的不溶性碳酸鈣和溶有二氧化碳的水作用能轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈣，溶有碳酸氫鈣的水也可析出碳酸鈣，這就是溶洞的形成原因；方程式：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2↑；水壺里的水垢主要成分也是CaCO3，用醋酸可除去；5.純堿工藝（侯氏制堿法）根據(jù)氨堿法用食鹽制純堿的反應(yīng)原理是：(1)NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl(2)2NaHCO3△Na2CO3+CO2↑+H2O易錯點：碳酸鈣和碳酸氫鈣能相互轉(zhuǎn)換；生石灰和消石灰不同；CO2是酸性氧化物，但不是形成酸雨的氣體。典型例題【例1】碳和碳的化合物都是非常重要的物質(zhì)。（1）碳原子的結(jié)構(gòu)示意為+624，碳原子的核電荷數(shù)為+624（2）碳的單質(zhì)有多種，具有下列結(jié)構(gòu)的碳單質(zhì)中，由分子構(gòu)成的是。圖1-32（3）上海世博會體現(xiàn)的“低碳”亮點主要是降低了氣體的排放。解析：（1）原子的核電荷數(shù)等于原子的核外電子數(shù)，由圖可知，碳原子的核電荷數(shù)為6；（2）C60是60個原子構(gòu)成的分子結(jié)構(gòu)，分子之間相對獨立，沒有共用電子對；金剛石和石墨是原子結(jié)構(gòu)，各個原子之間都存在共用電子對；所以只有C60由分子構(gòu)成；（3）低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式，盡量減少使用化石燃料，降低碳(CO2)的排放。答案：（1）6（2）C（3）CO2（或二氧化碳）點撥：分子的結(jié)構(gòu)是獨立結(jié)構(gòu)，分子之間不存在共用電子，這是分析本題的關(guān)鍵。【例2】據(jù)報道，科學(xué)家已經(jīng)研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根頭發(fā)的二十萬分之一。如右圖所示，這種碳膜片形狀如蜂巢，是由碳原子構(gòu)成的六邊形單元向外延展而成，下列有關(guān)碳膜片的說法中，正確的是圖1-33A.碳膜片屬于單質(zhì)B.碳膜片與C60是同一種物質(zhì)C.碳膜片屬于人工合成的有機高分子材料D.碳膜片在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物和碳在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物不同解析：碳膜片是只含有一種元素的純凈物，因此是單質(zhì)，所以A選項正確；碳膜片與C60結(jié)構(gòu)不同，不是同一種物質(zhì)，屬于同素異形體，所以B選項錯誤；有機高分子材料都是由碳的化合物聚合而成，而碳膜片不是，所以C選項錯誤；碳單質(zhì)在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物都是CO2，所以D選項錯誤.答案：A點撥：只有一種元素組成的物質(zhì)不一定是純凈物，還必須結(jié)構(gòu)相同?！纠?】2009年世界氣候大會在丹麥?zhǔn)锥几绫竟e行。中國承諾：到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值所排放的二氧化碳比2005年下降40％～45％。充分展示了中國謀發(fā)展、促合作、負(fù)責(zé)任的大國形象。(1)近年來科學(xué)家正致力于減少大氣中二氧化碳含量的研究：①將空氣中的CO2壓縮后貯藏于冰冷的深海。但有科學(xué)家擔(dān)心這樣做會增加海水的酸度，導(dǎo)致海洋生物死亡。CO2使海水酸度增加的原因是(用化學(xué)方程式表示)。②將過多的CO2和氫氣在催化劑和加熱的條件下反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為水和甲烷。這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是。③將工業(yè)上產(chǎn)生的CO2進行收集、處理，作工業(yè)原料，如用作氨堿法制純堿的原料。CO2與飽和氨鹽水制取碳酸氫鈉的化學(xué)方程式是。(2)開發(fā)和利用清潔而高效的新能源替代傳統(tǒng)能源：①氫氣是未來最理想的能源，理想的制氫方法是。②開發(fā)太陽能、風(fēng)能、海水熱能等能源。目前，煙臺太陽能熱水器的應(yīng)用達(dá)到總戶數(shù)的48％以上；風(fēng)電裝機容量已達(dá)到37．4千瓦，居全省第一；并正在嘗試?yán)煤Ｋ疅崮軄砣∨?。這些新能源的利用，除了能減少CO2的排放外，還有哪些好處?。(請列舉一條)(3)節(jié)能減排：某集團成功利用秸稈造出板材，它的意義在于。日常生活中你有哪些做法能直接或間接降低碳排放?。(請列舉一條)解析：(1)①CO2與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸也是一種弱酸，因此可使海水酸度增加；②CO2與H2通過催化劑和加熱生成CH4和H2O,可寫出方程式；③CO2與NaCl、NH3、H2O反應(yīng)生成NaHCO3和NH4Cl，氨堿法制純堿的公式就是利用NaHCO3溶解度小可析出的性質(zhì)；(2)①利用太陽能制氫氣是最節(jié)能環(huán)保的做法，因為這樣不會生成CO2，且不需要燃料或電能；②開發(fā)新能源可節(jié)約化石燃料，降低污染；(3)利用秸稈造出板材，就地取材，減少對木材需求，有利于保護森林。答案：(1)①CO2+H2O==H2CO3②CO2+4H2CH4+2H2O③NaCl+NH3+H2O+CO2==NaHCO3+NH4Cl(2)①利用太陽能分解水制氫氣②節(jié)約煤、石油等不可再生的能源(或降低對環(huán)境的污染等其它合理答案也可)(3)減少對森林的砍伐(或減少環(huán)境污染等)雙面使用紙張(步行或騎自行車上學(xué)、隨手關(guān)燈等)點撥：酸性氧化物與水都能生產(chǎn)酸；低碳生活的要求：遠(yuǎn)離一次性用品，乘坐公共交通等【例4】某無色混合氣體中，可能含有H2、N2、CO、CO2、HCl中的幾種，現(xiàn)將該氣體經(jīng)下列處理（假設(shè)每步反應(yīng)或作用都是完全的）。圖1-34請回答下列問題：（1）通過澄清石灰水時，無沉淀但氣體體積明顯減少，說明原混合氣體中一定含有_______。（2）通過無水硫酸銅變藍(lán)，說明原混合氣體中一定含有。解析：（1）H2、N2、CO都不溶于水，通過澄清石灰水時氣體體積減少但無沉淀生成，說明原混合氣體中可能CO2和HCl同時存在，或只有HCl氣體，因此一定有HCl；（2）CuSO4遇水變藍(lán)是典型性質(zhì)，由于濃硫酸已除去前面步驟的水分，無水CuSO4變藍(lán)說明經(jīng)過灼熱CuO后有水生成，因此混合氣體一定有H2；答案：（1）HCl（2）H2點撥：無水硫酸銅是檢驗水分的典型物質(zhì)。【例5】完成下列各題：（1）已知由Cu到Cu(OH)2可經(jīng)三步轉(zhuǎn)化：Cu→CuO→CuSO4→Cu(OH)2。而Al經(jīng)兩步反應(yīng)可得到Al(OH)3，寫出其轉(zhuǎn)化反應(yīng)的化學(xué)方程式（其它反應(yīng)物自定）：_____________________________________________________________________________。（2）初中學(xué)過得到CO2的化學(xué)反應(yīng)有多種，可由四種基本反應(yīng)類型的反應(yīng)得到CO2。①已知：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2CO3（H2CO3不穩(wěn)定，分解直接得到CO2），該反應(yīng)屬于基本反應(yīng)類型中的________________反應(yīng)；②由化合反應(yīng)得到CO2，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式之一：_________________________③由分解反應(yīng)得到CO2，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式之一：_________________________④由置換反應(yīng)得到CO2，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式之一：_______________________解析：（1）Al的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能直接與酸反應(yīng)生成鹽，鹽溶液與可溶性堿反應(yīng)就可以得到Al(OH)3，省掉一步；具體方程式為：鋁與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，硫酸鋁與燒堿反應(yīng)生成氫氧化鋁；（2）根據(jù)方程式，Na2CO3與H2SO4反應(yīng)生成Na2SO4和H2CO3只是離子的交換，所以屬于復(fù)分解反應(yīng)；碳與氧氣通過化合反應(yīng)可生成CO2，碳酸、碳酸鈣和碳酸氫鈉通過分解反應(yīng)都能分解成CO2，C還原CuO屬于置換反應(yīng)，也可以生成CO2。答案：（1）2Al+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2↑Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4（2）①復(fù)分解反應(yīng)②C+O2CO2

③H2CO3＝CO2↑+H2O④C+2CuO2Cu+CO2↑

點撥：C單質(zhì)和CO都有還原性，單質(zhì)C能置換出不活潑金屬

本節(jié)強化練習(xí)1、碳在地殼中的含量不高，但它的化合物數(shù)量眾多，而且分布極廣。圖1-35根據(jù)所學(xué)知識回答：（1）圖①為碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖，碳原子最外層電子數(shù)為，常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)，（填“活潑”或“不活潑”）。（2）圖②、③、④對應(yīng)三種碳單質(zhì)：圖②單質(zhì)的名稱是，圖③單質(zhì)的名稱是，圖④單質(zhì)的化學(xué)式是。（3）C為+4價，Cl為-1價，由C和Cl組成的化合物的化學(xué)式為。1、解析：（1）由圖可知，碳原子最外層電子數(shù)為4；常溫下碳與其它物質(zhì)一般不反應(yīng)，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑；（2）金剛石是正八面體結(jié)構(gòu)，石墨是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，C60是球狀結(jié)構(gòu)；因此據(jù)圖可知②單質(zhì)是金剛石，③單質(zhì)是石墨，④單質(zhì)是C60；（3）化合物分子中正負(fù)化合價之和為0，由于C為+4價，Cl為-1價，因此一個C原子需要4個Cl原子，負(fù)價元素寫在后面，所以化學(xué)式為CCl4。答案：（1）4

不活潑

（2）金剛石

石墨

C60

（3）CCl42、用作牙膏摩擦劑的輕質(zhì)碳酸鈣可以用礦石A來制備，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了2種轉(zhuǎn)化流程，如下圖所示。圖1-36已知：a．二氧化碳持續(xù)通入氫氧化鈣溶液發(fā)生如下反應(yīng)：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O，CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2；微熱b．碳酸氫鈣微溶于水，微熱易分解：微熱Ca(HCO3)2=====CaCO3↓+H2O+CO2↑；c．生石灰與水充分反應(yīng)后可得到顆粒非常細(xì)小的熟石灰漿。試填空。(1)小王主張用流程①、②、④和操作Ⅱ的設(shè)計，認(rèn)為其工藝簡單。請寫出反應(yīng)①和④的化學(xué)方程式：①；④操作Ⅱ包括等工序。(2)制輕質(zhì)碳酸鈣時，D為(選填“懸濁液”或“溶液”或“乳濁液”)，理由是：(3)小李認(rèn)為流程①、②、③和操作I比小王的主張更好，其理由是：。操作I包括攪拌和微熱等工序。2、解析：(1)根據(jù)題意，礦石A需要煅燒才能生成CO2和CaO，因此礦石A主要成分是碳酸鈣，反應(yīng)①是CaCO3的分解反應(yīng)，反應(yīng)④是碳酸鈉和石灰水的反應(yīng)；分離出碳酸鈣沉淀需要過濾操作，所以操作Ⅱ包括攪拌過濾等工序；(2)氫氧化鈣在水中溶解度太小，因此需要制成懸濁液進行反應(yīng)，提高效率，故D選懸濁液；(3)流程①、②、③充分利用生成物CO2和CaO，更經(jīng)濟實用，也有利于回收CO2，節(jié)能減排，所以小李的主張更好；答案：(1)①CaCO3CaO+CO2↑④Ca(OH)2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH；攪拌過濾(2)懸濁液澄清石灰水中氫氧化鈣濃度太小，生產(chǎn)效率很低。．(3)利用產(chǎn)生的二氧化碳比另加碳酸鈉溶液更經(jīng)濟，生產(chǎn)成本更低。若產(chǎn)生的二氧化碳不回收直接排放，不利于“節(jié)能減排”。3、酸雨給人類生活和社會發(fā)展帶來了嚴(yán)重危害。汽車尾氣是導(dǎo)致酸雨的重要原因，為減少有害氣體的排放，人們在汽車排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”，使尾氣中的一氧化碳和一氧化氮轉(zhuǎn)化為空氣中體積分?jǐn)?shù)最多的氣體和CO2?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：。（2）化學(xué)反應(yīng)中，元素的化合價升高，則該元素所在的反應(yīng)物是還原劑，反之則為氧化劑。那么上述反應(yīng)中的NO是劑。（3）上述反應(yīng)產(chǎn)生的CO2大量排放會導(dǎo)致，植樹造林、低碳環(huán)?？滩蝗菥?。（4）實驗室，若要充分吸收大量的CO2，下列試劑中最合適的是。A、水B、澄清石灰水C、飽和氫氧化鈉溶液3、解析：（1）空氣中體積分?jǐn)?shù)最多的氣體是氮氣，因此CO與NO反應(yīng)生成N2和CO2，可寫出化學(xué)方程式，再進行配平；（2）反應(yīng)的NO中N元素的化合價從+2變成0，化合價降低，根據(jù)題意，所以NO是氧化劑；（3）CO2大量排放會導(dǎo)致溫室效應(yīng)；（4）CO2在水中溶解度小，澄