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专题03 碳和碳的氧化物
知识01 碳单质的性质 知识02 二氧化碳的性质和用途 知识03 一氧化碳的性质 方法01 二氧化碳的实验室制取 方法02 气体制取的一般思路 方法03 气体的鉴别和除杂
知识01 碳单质的性质
一、常见碳的单质
1.碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨C 碳原子构成 金刚石C 碳原子构成 C60 C60分子构成
微观结构
物理性质 深灰色的有金属光泽不透明的细鳞片状固体，耐高温，质地较软，有滑腻感，有良好的导电性。 无色透明的、正八面体形状的固体。天然存在的最硬的物质。
用途 作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、玻璃 用于超导、催化、 材料科学等领域
性质差异 金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同
2.无定形碳
①木 炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，用于除去食品和工业产品里的色素，
作冰箱去味剂等。
②活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，
制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
③焦 炭：用于冶炼金属。
④炭 黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
二、碳单质的化学性质
1.常温下化学性质不活泼
2.可燃性（作燃料）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
C + O2 点燃 CO2 2C + O2 点燃 2CO
质量比 3 ： 8 3 ： 4
结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同
3.还原性
实验 注意 事项 ①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ③待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。
实验装置及现象结论
①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 结论：生成了红色的铜和二氧化碳 化学方程式C + 2CuO 2Cu+CO2↑
三、氧化还原反应
1.分析
CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应
C夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应
2.碳与二氧化碳反应：C + CO22CO（吸热反应）
【例1】（2023·湖北武汉·统考中考真题）石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。
回答下列问题：
（1）石墨的用途可以是______。
A．用于制铅笔芯 B．用作电极 C．用于切割大理石
（2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 （填“物理”或“化学”）性质。
（3）木炭可用作燃料。木炭完全燃烧的化学方程式为 。
【答案】（1）AB
（2）物理
（3）
【详解】（1）A、石墨具有滑腻感，且为深灰色，可用于制铅笔芯，故选项正确；
B、石墨具有导电性，可用作电极，故选项正确；
C、石墨很软，不能用于切割大理石，故选项错误；
故选：AB；
（2）活性炭作冰箱除味剂，不需要通过化学变化表现出来，是利用其物理性质；
（3）碳和氧气在点燃条件下生成二氧化碳，反应的化学方程式为：。
知识02 二氧化碳的性质和用途
一、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水。
二、化学性质
1.证明二氧化碳的密度大于空气且不燃烧也不支持燃烧
实 验 现 象
将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中，下面的蜡烛比上面的先熄灭。 将水倒入装满CO2的软塑料瓶，旋紧瓶塞，振荡，软塑料瓶变瘪。 分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，大气压使瓶子变瘪。
化学性质：①二氧化碳不能燃烧； ②二氧化碳不支持燃烧； 物理性质：密度比空气的大。 物理性质：二氧化碳能溶于水
2.证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变红）
实验 操作 ①干燥的石蕊 小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊小花上喷水 ③把干燥的小花放进CO2气体中 ④把用水湿润的石蕊小花放入CO2气体 ⑤取出实验④中小花用吹风机烘干
现象 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色
分析 稀醋酸能使石蕊变红 水不能使石蕊变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生成酸性物质使石蕊变红 碳酸不稳定分解
结论 CO2不显酸性，CO2与水反应生成了酸性物质使紫色石蕊试液变成红色 化学方程式：CO2+H2O=H2CO3 碳酸分解生成 二氧化碳和水 H2CO3=H2O+CO2↑
3.证明二氧化碳与澄清石灰水反应
操作：将二氧化碳通入澄清石灰水；现象：澄清石灰水变浑浊：
化学反应方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 干冰升华吸热（物理变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧， ③密度比空气的大
③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 CO2是光合作用的原料，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
【例2】（2023·广东珠海·一模）课外实验：“叶脉书签”(如图)的制作过程是将洗干净的树叶放在一定浓度的氢氧化钠溶液中煮沸，再加以处理，除去表皮和叶肉，只余清晰的叶脉，就能得到“叶脉书签”。实验小组同学对该制作过程及氢氧化钠的性质进行了研究。
I.探究制作“叶脉书签”的最佳条件
【查阅资料】氢氧化钠溶液有腐蚀性。
【进行实验】实验1：相同煮沸时间内，将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液里，处理后叶片变化如表。
NaOH溶液浓度 1% 5% 10%
叶片变化 留有很多叶肉 留有较多叶肉 残留很少叶肉
实验2：在10%的氢氧化钠溶液里，将洗干净的树叶进行不同时间的煮沸，处理后叶片变化如表。
煮沸时间 5min 15min 20min
叶片变化 留有较多叶肉 残留很少叶肉 叶片卷起来，叶肉与叶脉不易分离
【解释与结论】
（1）实验1的实验目的是 。
（2）实验小组同学选择了10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因是 。
（3）通过实验2可知，制作“叶脉书签”的最佳煮沸时间是_______(填字母序号)。
A．5min B．15min C．20min
II.探究氢氧化钠的性质
【查阅资料】a.氢氧化钠与氢氧化钙化学性质相似。
b.稀盐酸与碳酸钠(Na2CO3)反应的化学方程式为：2HCl+Na2CO3═2NaCl+H2O+CO2↑。
c.通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳。
【猜想与假设】
（4）氢氧化钠能与二氧化碳发生反应，其化学方程式为： 。
【进行实验】
实验步骤 实验现象
① 无明显变化
甲同学发现实验步骤①中无明显变化，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应？在老师的帮助下，通过对比实验步骤②③证明NaOH与二氧化碳发生了反应。
实验步骤 实验现象
② A中有大量气泡产生，B中_______。
③ 无明显变化
【解释与结论】
（5）步骤②中通过B中 的现象，可知稀盐酸加入到步骤①所得溶液中有二氧化碳产生。
（6）实验③的目的是排除 的干扰。
（7）乙同学认为用软塑料瓶也可以验证氢氧化钠与二氧化碳的反应，需要对比的实验装置有_______(填字母序号)。
A． B． C．
【答案】（1）探究制作“叶脉书签”的最佳氢氧化钠溶液浓度
（2）氢氧化钠溶液浓度为10%时，叶片上残留叶肉很少
（3）B
（4）
（5）澄清石灰水变浑浊
（6）水/H2O
（7）AB
【详解】（1）实验1中氢氧化钠溶液的浓度不同，其它因素相同，故目的是：探究制作“叶脉书签”的最佳氢氧化钠溶液浓度；
（2）实验小组同学选择了10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，是因为氢氧化钠溶液浓度为10%时，叶片上残留叶肉很少，较适合制成“叶脉书签”；
（3）由实验2可知，在10%的氢氧化钠溶液里，煮沸时间为15min时，残留很少叶肉，比较适合制成“叶脉书签”，故最佳煮沸时间是15min。
故选B；
（4）氢氧化钠与氢氧化钙化学性质相似，故二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，该反应的化学方程式为：；
（5）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，故步骤②中通过B中澄清石灰水变浑浊的现象，可知稀盐酸加入到步骤①所得溶液中有二氧化碳产生；
（6）氢氧化钠溶液中含水，水也能与二氧化碳反应，故实验③的目的是排除水的干扰；
（7）氢氧化钠溶液中本身含水，二氧化碳能溶于水，且能与水反应，导致装置内气体减少，压强减小，导致软塑料瓶变瘪，故要想验证氢氧化钠与二氧化碳的反应，应排除水的干扰，根据控制变量法，除了一个加入氢氧化钠溶液，一个加入水，其它因素相同，即氢氧化钠溶液和蒸馏水的体积应相同，故需要对比的实验装置有AB。
知识03 一氧化碳的性质
一、产生途径（举例）：碳的不完全燃烧2C+O22CO。
二、.化学性质：
1.毒性
2.可燃性：2CO + O22CO2， 注意点燃前先检验气体的纯度（验纯）。
现象：纯净的CO安静的燃烧，产生蓝色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变变浑浊，CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
3.还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变成光亮的红色。 CuO+COCu+CO2 B处的现象是：澄清石灰水变浑浊。 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O C处的现象是：气体燃烧，发出蓝色火焰。 2CO + O22CO2
（1）澄清石灰水的目的是检验二氧化碳的生成 （2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气，防止污染空气 其它尾气处理的方法 ①用气球收集 ②用排水法收集 【注意】 ①先通一氧化碳后加热的原因是：排出装置内的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸。 ②实验结束后先停止加热继续通入CO至玻璃管冷却的原因是防止热的铜遇到空气又被氧化。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
【例3】木炭或燃气在氧气不足的情况下燃烧，容易产生CO气体，下列关于CO气体的叙述不正确的是（ ）
A．CO气体可以用作燃料
B．在相对密闭的环境里，CO气体容易使人发生中毒
C．将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中，会生成Na2CO3和H2O
D．高温下，CO气体可与Fe2O3等含铁氧化物反应生成Fe和CO2
【答案】C
【分析】根据一氧化碳的物理性质（无色、无味、难溶于水等），化学性质（具有毒性、可燃性、还原性等）进行分析解答。
【详解】A、CO具有可燃性，CO和O2反应生成CO2，放出热量，所以CO气体可以用作燃料，此选项说法正确，不符合题意；
B、CO能和人体内的血红蛋白结合，导致人体内缺氧，使人中毒，此选项说法正确，不符合题意；
C、CO和O2都难溶于水，所以将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中不会发生反应，此选项说法错误，符合题意；
D、CO具有还原性，在高温的条件下，CO能把Fe2O3里面的铁还原出来，生成Fe和CO2，此选项说法正确，不符合题意；
故选：C。
方法1 二氧化碳的实验室制取
一、工业制二氧化碳
煅烧石灰石：CaCO3CaO+CO2↑。
二、实验室制二氧化碳
（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物）
（2）反应原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
（3）检验方法：
将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
（4）验满方法：
用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。
【例4】（江苏淮安·校考一模）课外小组同学利用下图所示装置制取二氧化碳，并对其性质进行研究。
友情提示：使用分液漏斗时，可通过开启、关闭活塞控制液体的流入，同时防止装置漏气。
（1）若打开止水夹K1，关闭止水夹K2，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，C中发生反应的化学方程式为： 。通过分析A中的现象可证明CO2具有的性质是 。B中盛放的试剂是 。
（2）若打开止水夹K2、K4，关闭K1、K3，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，当观察到 现象时，证明E中CO2已集满．关闭止水夹K2、K4，打开K3，从分液漏斗向E中加入适量的氢氧化钠溶液．该实验中，能证明CO2与NaOH确实发生了化学反应的现象是 。二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式为： 。
【答案】 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 二氧化碳能与水反应 浓硫酸 F中石灰水变浑浊 E中有气泡冒出 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
【详解】（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，方程式是CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸可使石蕊变红，则A中会观察到湿润的湿润试纸变红，而干燥的试纸不变色，从而说明二氧化碳能与水反应；要证明二氧化碳和水反应，A中用的是一半湿润一半干燥的石蕊小花进行对比，则进入的二氧化碳应是干燥的，避免水蒸气的干扰，所以B中应放浓硫酸对气体加以干燥；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，E装置是用向上排空气法收集，所以若F中澄清的石灰水变浑浊，说明E中二氧化碳已收集满；关闭止水夹K2、K4，打开K3，随着二氧化碳的增多，则D中的稀盐酸会进入E装置，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，而碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳，与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，所以从分液漏斗向E中加入适量的氢氧化钠溶液，若观察到气泡冒出，则说明二氧化碳和氢氧化钠确实发生了反应生成碳酸钠。
方法2 气体制取的一般思路
一、发生装置
1.选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）。
固固加热型 固液常温型
试管口略 向下倾斜 适合制取 少量气体 适合制取 大量气体 长颈漏斗可随时添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液体的速率，从而控制反应速率 注射器可控制加入液体的速率，从而控制反应速率
2.改进装置
块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进，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，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于 隔板固液分离，反应停止 停止： 关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面
二、收集装置
选择依据：气体的溶解性；气体的密度。
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 不与水反应的气体 适合密度比空气大 不与空气反应的气体 适合密度比空气小 不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气
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，水面放一层植物油隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端，气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端，气体的验满在另一侧出气口
【例5】已知：相同条件下，氨气（NH3）的密度比空气小，极易溶于水，其水溶液称为氨水，氨气有刺激性气味，不能排放到空气中。某同学对其制备与性质进行了如下探究：
氨气制取：固体NH4Cl与足量消石灰固体混合加热可以制取氨气。
（1）选择的发生装置是 ，收集装置是 （选填大写字母）。
（2）结合选择的装置完成氨气的制取、收集并吸收氨气制取氨水，按气流顺序各装置的接口从左到右依次为 （用小写字母a、b、c、d表示）。
（3）充分反应后冷却，将残余固体转移到烧杯中，加水溶解，还需要的玻璃仪器是 。
【答案】 C E acbd 玻璃棒
【详解】（1）氯化铵和氢氧化钙混合加热反应生成氯化钙、水和氨气，用氯化铵和氢氧化钙反应制取氨气，选择固体加热型装置，由于有水的生成，所以试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流至热的试管底部使试管炸裂；相同条件下，氨气的密度比空气小，极易溶于水，收集氨气选择向下排空气法，选择多功能瓶收集，应从短导管通入，故填：C，E。
（2）氨气的制取装置选择C、收集装置选择E，由于氨气的密度比空气小，气体从短导管通入，吸收氨气制取氨水选择G，按气流顺序各装置的接口从左到右依次为acbd；故填：acbd。
（3）溶解过程中，为加速溶解，需要用玻璃棒不断搅拌，故填：玻璃棒。
【点睛】本题考查的是气体的发生和收集装置的选择和连接，发生装置的选择根据反应物的状态和反应条件，收集装置的选择根据气体的溶解性和密度，特别是选择多功能瓶收集时，注意密度大的气体从长导管通入，密度小的气体从短导管通入。
方法3 气体的鉴别和除杂
一、鉴别：二氧化碳和一氧化碳
鉴别方法 现象及结论
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO
分别点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO2，无明显现象的是CO
还原金属氧化铜 通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是CO，没有明显现象的是CO2
二、除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO [CO2 ] 通入足量的石灰水（或氢氧化钠溶液）吸收
CO2 [CO ] 通过灼热的氧化铜
CaO [CaCO3 ]只能煅烧（不可加盐酸）
三、实验室制取二氧化碳气体除杂和净化
盐酸具有挥发性，故制得的CO2气体中可能混有少量的HCl气体，一般可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体。气体经过饱和碳酸氢钠溶液后，会有水蒸气混入，浓硫酸有吸水性，可用浓硫酸除去水蒸气，进行干燥。
【例6】下列实验操作不能达到实验目的是（ ）
选项 实验目的 实验操作
A 鉴别氧气 带火星的木条，复燃
B 鉴别氢气 点燃，火焰上方罩一干燥烧杯，内壁有水雾
C 鉴别一氧化碳 通入水中，不溶解
D 鉴别二氧化碳 通入澄清石灰水，变浑浊
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、氧气具有助燃性，用带火星的木条伸入集气瓶中，观察其是否复燃可以鉴别氧气，不符合题意；
B、氢气燃烧生成水，若点燃后在火焰上方罩一干燥烧杯，出现水雾则可证明产物有水，可以鉴别氢气，不符合题意；
C、不溶于水的气体有很多，如氮气，氢气等，因此不能鉴别一氧化碳，符合题意；
D、澄清石灰水中含有氢氧化钙，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，因此可以通过观察澄清石灰水是否变浑浊来鉴别二氧化碳，不符合题意。
故选C。
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专题03 碳和碳的氧化物
知识01 碳单质的性质 知识02 二氧化碳的性质和用途 知识03 一氧化碳的性质 方法01 二氧化碳的实验室制取 方法02 气体制取的一般思路 方法03 气体的鉴别和除杂
知识01 碳单质的性质
一、常见碳的单质
1.碳单质的物理性质比较
碳单质 石墨C 碳原子构成 金刚石C 碳原子构成 C60 C60分子构成
微观结构
物理性质 深灰色的有金属光泽不透明的细鳞片状固体，耐高温，质地较软，有滑腻感，有良好的导电性。 无色透明的、正八面体形状的固体。天然存在的最硬的物质。
用途 作电极或电刷、石墨炸弹、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂 制装饰品(钻石)、制钻头、切割大理石、玻璃 用于超导、催化、 材料科学等领域
性质差异 金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同
2.无定形碳
①木 炭：有疏松多孔结构，具有吸附性，用于除去食品和工业产品里的色素，
作冰箱去味剂等。
②活性炭：活性炭的吸附性比木炭强。用于防毒面具滤毒罐中过滤毒气，
制糖工业中白糖脱色，用于净水器、冰箱除味剂，环保活性炭包等。
③焦 炭：用于冶炼金属。
④炭 黑：制造黑色染料，油墨，油漆等，添加到橡胶里做补强剂，增强耐磨性。
二、碳单质的化学性质
1.常温下化学性质不活泼
2.可燃性（作燃料）
反应物 氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
C + O2 点燃 CO2 2C + O2 点燃 2CO
质量比 3 ： 8 3 ： 4
结论 反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同
3.还原性
实验 注意 事项 ①火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。 ②实验结束后，先撤出导气管，再停止加热的目的：防止石灰水倒流炸裂热的试管。 ③待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因：防止热的铜接触空气又被氧化。
实验装置及现象结论
①黑色粉末逐渐变成光亮的红色； ②澄清石灰水变浑浊。 结论：生成了红色的铜和二氧化碳 化学方程式C + 2CuO 2Cu+CO2↑
三、氧化还原反应
1.分析
CuO失去氧元素，有氧化性，是氧化剂，被还原，发生还原反应
C夺取氧元素，有还原性，是还原剂，被氧化，发生氧化反应
2.碳与二氧化碳反应：C + CO22CO（吸热反应）
【例1】（2023·湖北武汉·统考中考真题）石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。
回答下列问题：
（1）石墨的用途可以是______。
A．用于制铅笔芯 B．用作电极 C．用于切割大理石
（2）活性炭作冰箱除味剂，是利用其 （填“物理”或“化学”）性质。
（3）木炭可用作燃料。木炭完全燃烧的化学方程式为 。
【答案】（1）AB
【详解】（1）A、石墨具有滑腻感，且为深灰色，可用于制铅笔芯，故选项正确；
B、石墨具有导电性，可用作电极，故选项正确；
C、石墨很软，不能用于切割大理石，故选项错误；
故选：AB；
（2）活性炭作冰箱除味剂，不需要通过化学变化表现出来，是利用其物理性质；
（3）碳和氧气在点燃条件下生成二氧化碳，反应的化学方程式为：。
知识02 二氧化碳的性质和用途
一、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水。
二、化学性质
1.证明二氧化碳的密度大于空气且不燃烧也不支持燃烧
实 验 现 象
将CO2倒入装有高、低燃着蜡烛的烧杯中，下面的蜡烛比上面的先熄灭。 将水倒入装满CO2的软塑料瓶，旋紧瓶塞，振荡，软塑料瓶变瘪。 分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，大气压使瓶子变瘪。
化学性质：①二氧化碳不能燃烧； ②二氧化碳不支持燃烧； 物理性质：密度比空气的大。 物理性质：二氧化碳能溶于水
2.证明二氧化碳与水反应（资料：紫色石蕊试液遇酸性溶液变红）
实验 操作 ①干燥的石蕊 小花上喷稀醋酸 ②干燥的石蕊小花上喷水 ③把干燥的小花放进CO2气体中 ④把用水湿润的石蕊小花放入CO2气体 ⑤取出实验④中小花用吹风机烘干
现象 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色
分析 稀醋酸能使石蕊变红 水不能使石蕊变红 二氧化碳不能 使石蕊变红 二氧化碳与水反应生成酸性物质使石蕊变红 碳酸不稳定分解
结论 CO2不显酸性，CO2与水反应生成了酸性物质使紫色石蕊试液变成红色 化学方程式：CO2+H2O=H2CO3 碳酸分解生成 二氧化碳和水 H2CO3=H2O+CO2↑
3.证明二氧化碳与澄清石灰水反应
操作：将二氧化碳通入澄清石灰水；现象：澄清石灰水变浑浊：
化学反应方程式：CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O（用于检验二氧化碳气体）
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
①干冰（固体二氧化碳）作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、人工降雨。 干冰升华吸热（物理变化）
②灭火 ①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧， ③密度比空气的大
③温室肥料（气肥），可以增大农作物的产量 CO2是光合作用的原料，能促进光合作用
④制汽水饮料（碳酸饮料） CO2能溶于水；且与水反应生成碳酸
⑤化工原料，制纯碱、尿素等 能与多种物质反应
【例2】（2023·广东珠海·一模）课外实验：“叶脉书签”(如图)的制作过程是将洗干净的树叶放在一定浓度的氢氧化钠溶液中煮沸，再加以处理，除去表皮和叶肉，只余清晰的叶脉，就能得到“叶脉书签”。实验小组同学对该制作过程及氢氧化钠的性质进行了研究。
I.探究制作“叶脉书签”的最佳条件
【查阅资料】氢氧化钠溶液有腐蚀性。
【进行实验】实验1：相同煮沸时间内，将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液里，处理后叶片变化如表。
NaOH溶液浓度 1% 5% 10%
叶片变化 留有很多叶肉 留有较多叶肉 残留很少叶肉
实验2：在10%的氢氧化钠溶液里，将洗干净的树叶进行不同时间的煮沸，处理后叶片变化如表。
煮沸时间 5min 15min 20min
叶片变化 留有较多叶肉 残留很少叶肉 叶片卷起来，叶肉与叶脉不易分离
【解释与结论】
（1）实验1的实验目的是 。
（2）实验小组同学选择了10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因是 。
（3）通过实验2可知，制作“叶脉书签”的最佳煮沸时间是_______(填字母序号)。
A．5min B．15min C．20min
II.探究氢氧化钠的性质
【查阅资料】a.氢氧化钠与氢氧化钙化学性质相似。
b.稀盐酸与碳酸钠(Na2CO3)反应的化学方程式为：2HCl+Na2CO3═2NaCl+H2O+CO2↑。
c.通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳。
【猜想与假设】
（4）氢氧化钠能与二氧化碳发生反应，其化学方程式为： 。
【进行实验】
实验步骤 实验现象
① 无明显变化
甲同学发现实验步骤①中无明显变化，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应？在老师的帮助下，通过对比实验步骤②③证明NaOH与二氧化碳发生了反应。
实验步骤 实验现象
② A中有大量气泡产生，B中_______。
③ 无明显变化
【解释与结论】
（5）步骤②中通过B中 的现象，可知稀盐酸加入到步骤①所得溶液中有二氧化碳产生。
（6）实验③的目的是排除 的干扰。
（7）乙同学认为用软塑料瓶也可以验证氢氧化钠与二氧化碳的反应，需要对比的实验装置有_______(填字母序号)。
A． B． C．
知识03 一氧化碳的性质
一、产生途径（举例）：碳的不完全燃烧2C+O22CO。
二、.化学性质：
1.毒性
2.可燃性：2CO + O22CO2， 注意点燃前先检验气体的纯度（验纯）。
现象：纯净的CO安静的燃烧，产生蓝色火焰，用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变变浑浊，CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
3.还原性
装置及说明 现象及注意事项
A处的现象是：黑色粉末逐渐变成光亮的红色。 CuO+COCu+CO2 B处的现象是：澄清石灰水变浑浊。 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O C处的现象是：气体燃烧，发出蓝色火焰。 2CO + O22CO2
（1）澄清石灰水的目的是检验二氧化碳的生成 （2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气，防止污染空气 其它尾气处理的方法 ①用气球收集 ②用排水法收集 【注意】 ①先通一氧化碳后加热的原因是：排出装置内的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸。 ②实验结束后先停止加热继续通入CO至玻璃管冷却的原因是防止热的铜遇到空气又被氧化。
★CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
【例3】木炭或燃气在氧气不足的情况下燃烧，容易产生CO气体，下列关于CO气体的叙述不正确的是（ ）
A．CO气体可以用作燃料
B．在相对密闭的环境里，CO气体容易使人发生中毒
C．将CO和O2的混合气体通入NaOH溶液中，会生成Na2CO3和H2O
D．高温下，CO气体可与Fe2O3等含铁氧化物反应生成Fe和CO2
方法1 二氧化碳的实验室制取
一、工业制二氧化碳
煅烧石灰石：CaCO3CaO+CO2↑。
二、实验室制二氧化碳
（1）药品：块状石灰石（或大理石）和稀盐酸（均为混合物）
（2）反应原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
（3）检验方法：
将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。
（4）验满方法：
用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。
【例4】（江苏淮安·校考一模）课外小组同学利用下图所示装置制取二氧化碳，并对其性质进行研究。
友情提示：使用分液漏斗时，可通过开启、关闭活塞控制液体的流入，同时防止装置漏气。
（1）若打开止水夹K1，关闭止水夹K2，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，C中发生反应的化学方程式为： 。通过分析A中的现象可证明CO2具有的性质是 。B中盛放的试剂是 。
（2）若打开止水夹K2、K4，关闭K1、K3，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，当观察到 现象时，证明E中CO2已集满．关闭止水夹K2、K4，打开K3，从分液漏斗向E中加入适量的氢氧化钠溶液．该实验中，能证明CO2与NaOH确实发生了化学反应的现象是 。二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式为： 。
方法2 气体制取的一般思路
一、发生装置
1.选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）。
固固加热型 固液常温型
试管口略 向下倾斜 适合制取 少量气体 适合制取 大量气体 长颈漏斗可随时添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗可控制加入液体的速率，从而控制反应速率 注射器可控制加入液体的速率，从而控制反应速率
2.改进装置
块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进，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，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于 隔板固液分离，反应停止 停止： 关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面
二、收集装置
选择依据：气体的溶解性；气体的密度。
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 不与水反应的气体 适合密度比空气大 不与空气反应的气体 适合密度比空气小 不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气
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，水面放一层植物油隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端，气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端，气体的验满在另一侧出气口
【例5】已知：相同条件下，氨气（NH3）的密度比空气小，极易溶于水，其水溶液称为氨水，氨气有刺激性气味，不能排放到空气中。某同学对其制备与性质进行了如下探究：
氨气制取：固体NH4Cl与足量消石灰固体混合加热可以制取氨气。
（1）选择的发生装置是 ，收集装置是 （选填大写字母）。
（2）结合选择的装置完成氨气的制取、收集并吸收氨气制取氨水，按气流顺序各装置的接口从左到右依次为 （用小写字母a、b、c、d表示）。
（3）充分反应后冷却，将残余固体转移到烧杯中，加水溶解，还需要的玻璃仪器是 。
方法3 气体的鉴别和除杂
一、鉴别：二氧化碳和一氧化碳
鉴别方法 现象及结论
通入澄清石灰水 能使澄清石灰水变浑浊的是CO2，无明显现象的是CO
分别点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO2，无明显现象的是CO
还原金属氧化铜 通入灼热的氧化铜中，使黑色粉末变红的是CO，没有明显现象的是CO2
二、除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO [CO2 ] 通入足量的石灰水（或氢氧化钠溶液）吸收
CO2 [CO ] 通过灼热的氧化铜
CaO [CaCO3 ]只能煅烧（不可加盐酸）
三、实验室制取二氧化碳气体除杂和净化
盐酸具有挥发性，故制得的CO2气体中可能混有少量的HCl气体，一般可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体。气体经过饱和碳酸氢钠溶液后，会有水蒸气混入，浓硫酸有吸水性，可用浓硫酸除去水蒸气，进行干燥。
【例6】下列实验操作不能达到实验目的是（ ）
选项 实验目的 实验操作
A 鉴别氧气 带火星的木条，复燃
B 鉴别氢气 点燃，火焰上方罩一干燥烧杯，内壁有水雾
C 鉴别一氧化碳 通入水中，不溶解
D 鉴别二氧化碳 通入澄清石灰水，变浑浊
A．A B．B C．C D．D
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