专题05 碳和碳的氧化物（讲义）（解析版）

主题二物质的性质与应用专题05碳和碳的氧化物01考情透视·目标导航02知识导图·思维引航03考点突破·考法探究考点一碳单质实验木炭与氧化铜反应考点二一氧化碳和二氧化碳实验一氧化碳还原氧化铁实验二氧化碳物理、化学性质实验考点三常见气体的制取实验二氧化碳的实验室制取考点四二氧化碳对生活和环境的影响04题型精研·考向洞悉题型一碳单质考向01碳单质物理性质及用途考向02碳单质化学性质考向03木炭还原氧化铜实验题型二一氧化碳和二氧化碳考向01一氧化碳、二氧化碳的性质及用途考向02二氧化碳的性质实验考向03一氧化碳和二氧化碳的对比题型三常见气体的制取考向01实验室制取气体的仪器和原理考向02发生装置和收集装置的选择考向03气体的检验和验满及性质验证考向04万能瓶的使用题型四低碳生活与资源化利用考向01碳中和与低碳行动考向02碳循环考向03二氧化碳的资源化利用跨学科实践活动基于碳中和理念设计低碳行动方案考点课标要求命题预测碳单质通过实验探究认识二氧化碳的主要性质，认识物质的性质与用途的关系；初步学习二氧化碳的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法；以自然界中的氧循环和碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义。1.碳和碳的氧化物是中考的必考内容。选择题、填空题、实验探究题均有涉及。预计2025年中考仍以碳和碳的化合物的性质和用途，二氧化碳的制取，低碳生活为考查重点，且以填空题、实验探究题为主要题型进行考查。2.气体的制取、检验与净化是中考实验探究题常考题型，主要考查常见气体二氧化碳、氧气（有时也会拓展考查氢气和氨气等）的制备，并且常见气体的检验和净化也常穿插其中，常考题型是实验探究题，有时也会以选择题的形式考查。一氧化碳和二氧化碳常见气体的制取二氧化碳对生活的影响考点一碳单质一、碳单质的物理性质和用途结构构成微粒性质用途物理性质不同的原因金刚石碳原子无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃；金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层；用于集成电路基板散热。金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质，物理性质有明显差异的原因：原子的排列方式不同石墨碳原子灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚，作机械高温润滑剂C60C60分子有特殊的物理性质用于超导、催化、材料科学等领域二、无定形碳1．焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质，结构与石墨类似。木炭、活性炭有疏松多孔的结构，因此有吸附性，活性炭的吸附作用比木炭强。2．活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。3．活性炭、木炭的吸附性是物理性质。三、碳单质的化学性质1．碳单质的化学性质（1）常温下稳定性强（古代字画能长久保存的原因）。（2）可燃性：(O2充足)完全燃烧生成CO2：C+O2CO2；（O2不足）不完全燃烧生成CO：2C+O22CO。（3）还原性：C+2CuO2Cu+CO2↑（置换反应）（现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊）。3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊）应用：冶金工业。2．实验：木炭与氧化铜反应实验仪器试管、酒精灯、金属网罩、铁架台（带铁夹）、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴实验试剂木炭、氧化铜、澄清石灰水。实验原理C＋2CuO2Cu＋CO2↑。实验装置实验步骤a.连接仪器，检查装置的气密性；b.把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；c.将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；d.打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟；e.先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。实验现象大试管中的固体由黑色变为红色；小试管中的澄清石灰水变浑浊。实验结论木炭能够还原氧化铜生成铜单质和二氧化碳；该实验说明木炭具有还原性。实验注意=1\*GB3①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因：防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。=2\*GB3②火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。=3\*GB3③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。=4\*GB3④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。⑤木炭配比比理论值稍微多一点，因为木炭会和试管中的氧气反应。计算思维辨析固体木炭还原氧化铜，完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时，则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。1．金刚石、石墨都是由碳原子构成的，C60是由C60分子构成的，一个C60分子由60个碳原子构成。2．石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。3．木炭、活性炭、焦炭和炭黑都属于混合物，这些物质的主要成分是碳单质，结构与石墨类似。木炭、活性炭都是疏松多孔的结构，具有吸附性（物理性质），活性炭的吸附性更强。1．（2024·江苏盐城）阅读下列资料，完成下面小题：透明的金刚石、灰黑色的石墨和足球状、空心球体结构的都是由碳元素组成的单质；碳原子核外电子数为6，其结构示意图如图所示。金刚石可用来切割大理石、加工坚硬的金属。石墨很软，有滑腻感。常温下为固体，能与K等金属反应生成超导体材料，如图所示的独特结构使之有可能在催化、医学等领域具有广泛应用。2．下列关于的说法中不正确的是（）A．分子具有空心球体结构 B．是一种新型有机高分子材料C．每个分子由60个碳原子构成 D．有可能在催化领域具有广泛应用3．下列摘录中，属于物质结构描述的是（）A．碳原子核外电子数为6 B．金刚石可用来切割大理石C．石墨很软 D．能与K等金属反应4．金刚石、石墨和和都是由碳元素组成的单质，它们的性质存在着明显差异。其原因是构成它们的原子（）A．种类不同 B．大小不同 C．质量不同 D．排列方式不同【答案】2．B3．A4．D【解析】2．A、根据题目的C60的分子结构，C60分子具有空心球体结构，故A正确。B、有机高分子是相对分子质量上万的有机物分子；C60是由一种元素组成的纯净物，是单质，不是有机物，故B错误。C、元素符号的右下角表示一个分子中含有的原子数，每个C60分子是由60个碳原子构成的，故C正确。D、根据题目叙述，C60有可能在催化领域具有广泛应用，故D正确。故选：B。3．A、碳原子的原子结构示意图是，则碳原子核外电子数为6，属于物质结构的描述，正确；B、金刚石可用来切割大理石，是金刚石的用途，错误；C、石墨很软属于石墨的物理性质，错误；D、C60能与K等金属反应属于化学性质，错误；故选A；4．金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着明显差异，故选D。考点二一氧化碳和二氧化碳一、一氧化碳1．物理性质：无色、无味的有毒气体，难溶于水，密度比空气略小。2．化学性质（1）可燃性：2CO+O22CO2点燃CO，产生蓝色火焰，放出热量。（2）毒性：是指它极易与人体血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，失去了携氧能力，造成生物体内缺氧，而发生中毒现象；因此冬天用煤炉取暖时，一定要注意通风。（3）还原性实验：一氧化碳还原氧化铁实验仪器硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管实验试剂一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水实验原理Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2实验装置实验步骤a.组装仪器，并检查装置的气密性；b.装入药品，固定装置；c.点燃酒精灯，向玻璃管中通入一氧化碳；d.点燃酒精喷灯；e.反应完成后，熄灭酒精喷灯；f.硬质玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳；g.熄灭酒精灯。实验现象与原理玻璃管内：红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2试管内：澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O酒精灯处：气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式：2CO＋O22CO2实验注意1.装置尾部酒精灯的作用是点燃尾气，防止污染空气。2.实验开始时，要先通入CO，一段时间后再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。3.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却，才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。4.在CO还原Fe2O3的反应中，CO具有还原性，作还原剂。5.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，同时防止石灰水发生倒吸现象。6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替，但需在火焰外加金属网罩，使火焰集中，提高温度。（4）用途①作燃料：CO具有可燃性，将煤转化为煤气可使燃烧更充分，对环境污染程度小。②冶炼金属：CO具有还原性，用于冶金工业。二、二氧化碳1．二氧化碳的物理性质（1）二氧化碳的物理性质无色、无味的气体，能溶于水，在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体，称为干冰（用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果）。（2）探究二氧化碳物理性质的两个实验倾倒二氧化碳溶解性实验实验装置图实验操作向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水，振荡。实验现象蜡烛自下而上依次熄灭塑料瓶变瘪了实验分析二氧化碳密度比空气大（物理性质）；二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧（化学性质）。原因：二氧化碳溶于水，瓶内压强变小，大气压将瓶子压瘪。2．二氧化碳的化学性质（1）二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。（2）与水反应：CO2+H2O===H2CO3，生成的碳酸能使紫色蕊溶液变红色。碳酸易分解，发生反应的化学方程式为：H2CO3===H2O+CO2↑。（3）与碱反应：①二氧化碳与氢氧化钙溶液反应：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O，观察到有白色沉淀生成，因此实验室通常用澄清石灰水检验二氧化碳；②二氧化碳与氢氧化钠溶液反应：CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O，应用：实验室通常用氢氧化钠溶液吸收或去除二氧化碳。（4）二氧化碳与水反应的实验探究实验操作喷稀醋酸直接喷水直接放入CO2中喷水后放入CO2中烘干第四朵花现象小花变红色小花不变色小花不变色小花变红色红色褪去分析酸能使紫色石蕊变红水不能使紫色石蕊变色二氧化碳不能使紫色石蕊变色二氧化碳和水反应生成的碳酸能使紫色石蕊变红碳酸不稳定，容易分解结论a.二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，显酸性。b.生成的碳酸不稳定，很容易分解生成二氧化碳和水。实验改进①操作示意图（a、d为浸有紫色石蕊试液的湿润棉花，b、c为含有紫色石蕊的干燥棉花，垂直固定装璃管的装置末画出）；②现象：d处棉花比a处棉花先变红，b、c处棉花不变红；③结论：根据棉花变红的顺序，可得出二氧化碳的密度比空气大，温润的棉花变红，干燥的棉花不变红，可得出二氧化碳能与水反应。3．二氧化碳的用途（1）固体二氧化碳（干冰）的用途：①制冷剂：食品冷藏保鲜和运输；医疗上血液和疫苗的储存与运输。②用于人工增雨：利用干冰升华吸热的原理。③制造舞台烟雾效果。（2）灭火和作保护气：既利用二氧化碳的物理性质（密度比空气大），又利用二氧化碳的化学性质（不能燃烧，也不支持燃烧）。（3）农业生产中的气体肥料。（4）工业生产中制作碳酸饮料（利用二氧化碳能溶于水）、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。4．一氧化碳和二氧化碳的比较一氧化碳二氧化碳物理性质色态味无色、无臭气体无色、无臭气体密度比空气略小比空气大水溶性难溶于水能溶于水化学性质可燃性2CO+O22CO2在一般情况下，既不燃烧也不支持燃烧与某些氧化物反应CO+CuOCu+CO2不反应与水反应不反应CO2+H2O==H2CO3与石灰水反应不反应CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O毒性剧毒无毒主要用途燃料、冶炼金属灭火、温室肥料、化工原料等相互转化2CO+O22CO2；C+CO22CO1．（2023·辽宁营口）下列关于一氧化碳和二氧化碳的说法中正确的是（）A．一氧化碳和二氧化碳都由碳、氧元素组成，能相互转化B．一氧化碳和二氧化碳都具有可燃性，都可作为燃料C．一氧化碳和二氧化碳都能与水反应，都能使紫色石蕊溶液变红D．一氧化碳和二氧化碳都是温室气体，含量增多都能导致温室效应增强【答案】A【解析】A、一氧化碳和二氧化碳都由碳、氧元素组成，在高温条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，一氧化碳燃烧又生成了二氧化碳；所以，在一定条件下二氧化碳和一氧化碳可以互相转化，正确；B、一氧化碳具有可燃性，可做燃料；二氧化碳不能燃烧，不能作燃料，错误；C、二氧化碳能与水化合生成碳酸，碳酸是一种酸，能使紫色石蕊溶液变为红色；一氧化碳不能与水反应，错误；D、二氧化碳含量上升会导致温室效应增强；一氧化碳会引起中毒，不是温室气体，错误；故选A。2．（2024·北京）用如图所示装置和干燥紫色石蕊纸花进行实验，验证的性质。（1）观察到澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为；由该实验还可以得出分子具有的性质是。（2）为验证能与水反应，需进行的操作及现象是。【答案】（1）分子在不断运动（2）先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红【解析】（1）澄清石灰水变浑浊发生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：；该实验中，二氧化碳和澄清石灰水没有直接接触，一段时间后，澄清石灰水变浑浊，说明分子在不断运动，当二氧化碳分子运动到澄清石灰水处时，二氧化碳和氢氧化钙反应，澄清石灰水变浑浊；（2）验证二氧化碳能与水反应，可先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红，说明二氧化碳和水发生了反应，故填：先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红。考点三常见气体的制取一、实验室制取气体的装置装置类型选择依据拓展装置发生装置固体加热型反应物是固体；反应条件需要加热。——固液不加热型反应物是固体和液体；反应条件不加热。分液漏斗可以控制反应速率，节约药品。收集装置排水法适合溶解性小；不与水反应的气体气体从短管进集气瓶，水从长管排出向上排空气法适合密度大于空气的气体；且不与空气各成分反应气体从长管进集气瓶，空气从短管排出向下排空气法适合密度小于空气的气体；且不与空气各成分反应气体从短管进集气瓶，空气从长管排出各种装置气密性检查将导管伸入水中，手紧握容器外壁，观察导管口有气泡冒出，松手后导管有一段液柱，则装置不漏气，反之漏气用弹簧夹夹住乳胶管，往长颈漏斗内注入水，若长颈漏斗下端形成一段稳定液柱，则装置不漏气向长颈漏斗中加水使其下端浸入水中，用手捂容器外壁，伸入水中的导管口有气泡产生，则气密性良好当缓缓拉活塞时，观察到有气泡产生，则气密性良好；当缓缓推活塞时，观察到长颈漏斗中形成一段液柱，则气密性良好关闭分液漏斗活塞，缓缓拉注射器活塞，松手后，活塞回到原处，说明装置气密性良好装置拓展固液常温型装置二、二氧化碳的制取制取方法实验室制法工业制法制取试剂大理石(或石灰石)与稀盐酸石灰石反应原理CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑装置依据：发生装置，反应物状态及反应条件；收集装置，气体的溶解性及密度固体加热型（反应物状态为固体和液体，反应条件为常温）向上排空气法（二氧化碳能溶于水且能与水反应，密度比空气大）实验步骤（1）“组”：组装仪器。（2）“查”：检查装置的气密性。（3）“装”：将药品装入反应容器(先装固体，再加液体)。（4）“集”：用向上排空气法收集。（5）“验”：验满(将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则气体已收集满)。（6）“放”：集满后盖上玻璃片正放在桌面上。检验方法把生成的气体通入澄清石灰水中，若观察到澄清石灰水变浑浊，证明生成的气体是二氧化碳。验满方法将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若观察到木条熄灭，证明二氧化碳已经收集满。净化装置制取的CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气，实验室常将制取的气体先通过饱和NaHCO3溶液除去HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。三、二氧化碳与氧气实验室制法的比较二氧化碳的实验室制法氧气的实验室制法反应原理CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑2H2O22H2O+O2↑发生装置过氧化氢制氧气收集方法向上排空气法向上排空气法或排水法检验将气体通入澄清石灰水，若其变浑浊，则该气体是CO2用带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，则为O2验满将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若燃着的木条立即熄灭，则CO2已集满将带火星的木条放在集气瓶瓶口，若木条复燃，则O2已集满四、实验室制取气体的一般思路和方法1．确定制取气体的化学反应原理（1）要研究在实验室条件下(如常温、加热、加催化剂等)，可用什么药品、通过什么反应来制取这种气体。（2）还要考虑以下几个方面的因素：原料要容易获得；实验条件要易于控制；实验装置易于装配；实验操作安全可靠；实验速度适中；易于收集纯净的气体。2．确定制取气体时应采用的实验装置（1）发生装置的确定：一般根据反应条件和反应物的状态设计发生装置，如下图所示：①固体+液体气体，选择上图中的装置B或装置C，如实验室制取二氧化碳。②固体+固体气体，选择上图中的装置A，如实验室用高锰酸钾制取氧气。温馨提示有时发生装置具有多样性，特别是固液常温型的反应，因为反应容器可选用试管，也可选用锥形瓶、烧瓶，橡皮塞可用单孔橡皮塞，也可用双孔橡皮塞，用双孔橡皮塞时添加液体的仪器可选长颈漏斗，也可选分液漏斗或注射器，那么组装起来的装置就有很多种。（2）收集装置的确定所收集气体的性质难溶(或不溶)于水密度小于空气的(相对分子质量小于29)密度大于空气的(相对分子质量大于29)收集装置收集方法的特点所收集气体较纯，但有少量水蒸气所收集气体常混有空气，仅凭观察难以判定气体是否集满，操作简单注意事项集气瓶事先要装满水，导管置于瓶口处导管应伸入到集气瓶底部，在瓶口验证气体是否集满3．实验室制取气体的实验操作顺序实验室制取气体在选择好药品、仪器后操作的一般顺序为：①组装仪器：一般按从下到上，从左到右的顺序进行组装；②检查装置气密性；③装药品：若是固体跟液体反应，一般是先装入固体再加入液体；④准备收集装置：若用排水法收集气体，应在制取气体之前将集气瓶盛满水；⑤制取气体；⑥收集气体并验满；⑦拆洗仪器。1．药品的选择：①实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应，是因为稀硫酸和大理石反应生成的硫酸钙微溶于水，会附着在大理石表面，阻碍反应的继续发）。②也不用浓盐酸，是因为浓盐酸易挥发，使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。2．①反应容器中的导管不能伸入过长，应稍露出橡皮塞。②若使用双孔橡皮塞，长颈漏斗下端的管口应伸入到液面以下，以免产生的气体从长颈漏斗逸散到空气中。③收集气体时，集气瓶口朝上，导管伸入到集气瓶的底部，以收集到较纯净的气体。3．用排空气法收集气体时，注意集气瓶口的方向。集气瓶口朝上，表明空气从上方排出，为向上排空气法；集气瓶口朝下，表明空气从下方排出，为向下排空气法；4．气体检验：检验二氧化碳只能用澄清石灰水，不能用燃烧的木条，因为使燃烧的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳气体，还可能是氮气等。5．气体验满：验满时燃着的木条应放在集气瓶口，不能伸入集气瓶中。1．（2024·陕西）实验室制取二氧化碳时，下列相关操作正确的是（）A．检查气密性 B．装药品C．收集气体 D．气体验满【答案】A【解析】A、图示中长颈漏斗下端伸入液面以下，形成液封，双手紧握试管外壁，装置内气体受热膨胀，导管口有气泡冒出，则说明该装置气密性良好，图示操作正确；B、实验室利用稀盐酸和大理石制取二氧化碳，向试管中装药品时，应先装固体药品，再装液体药品，且装块状固体药品时，应“一横二放三慢竖”，先将试管横放，用镊子把固体放在试管口，再将试管慢慢竖起来，图示操作错误；C、二氧化碳密度比空气大，应该用向上排空气法收集，图示操作错误；D、二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满，图示操作错误；故选：A。2．（2024·内蒙古兴安盟）化学是一门以实验为基础的科学。请根据下列实验装置回答问题。（1）写出仪器①的名称。（2）实验室选用A装置制取氧气，反应的化学方程式为，固定装置时试管口略向下倾斜的原因是。（3）若用G装置收集氧气，气体应从(填“a”或“b”)端通入集气瓶。（4）实验室制取二氧化碳，反应的化学方程式为，选用B装置作为发生装置的优点是，请指出C装置中存在的一处错误是。（5）甲烷(CH4)是难溶于水的无色气体，实验室常用加热无水醋酸钠与氢氧化钠的固体混合物来制得，实验室制取甲烷应选用的发生、收集装置是(从A~F装置中选择)。【答案】（1）铁架台（2）防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管（3）a（4）控制反应速率(控制药品滴加的量或节约药品)长颈漏斗下端未伸入液面以下(长颈漏斗末端没有液封)（5）AE或AF【解析】（1）由图可知，仪器①为铁架台；（2）A装置为固体加热型发生装置，管口有棉花团，应选用高锰酸钾制氧，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故化学方程式为：；为防止冷凝水倒流到热的试管底部，引起试管的炸裂，所以加热固体药品试管口应略向下倾斜；（3）氧气的密度比空气大，若用G装置收集氧气，气体应长进短出，因此从a端通入；（4）实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应原理是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙水和二氧化碳，故方程式为：；B装置可以通过注射器控制液体滴加速度，从而控制反应速率，产生平稳的气流（合理即可）；C装置长颈漏斗下端未伸入液面以下，产生的气体会从长颈漏斗逸出，应伸入液面以下进行液封；（5）实验室常用加热无水醋酸钠与氢氧化钠的固体混合物来制取甲烷，应选用固体加热型发生装置，甲烷(CH4)难溶于水，相对分子质量16小于29，密度比空气小，所以可采用排水法或向下排空气法收集，故填：AF或AE。考点四二氧化碳对生活和环境的影响绿色植物的光合作用1．自然界中的二氧化碳循环绿色植物的光合作用人和动植物的呼吸，化石燃料的燃烧等二氧化碳氧气人和动植物的呼吸，化石燃料的燃烧等（1）CO2的来源：燃料的燃烧、人和动植物的呼吸作用、汽车工厂排放的废气。（2）消耗二氧化碳的途径：绿色物的光合作用、海水吸收。2．二氧化碳对人体和环境的影响（1）CO2对人体健康的影响：CO2无毒，但CO2不能供给呼吸。当空气中CO2超过正常含量时，会对人体健康造成影响，因此室内一定要注意通风换气。进入久未开启的菜窖和山洞、深井前，需做灯火实验。（2）CO2对环境的影响：空气中CO2含量过高，会使温室效应加剧，造成全球变暖等。3．低碳行动（1）减少CO2的排放：减少使用化石燃料，更多地利用太阳能、风能等清洁能源。（2）增大CO2的吸收：大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存CO2等。1．CO2不是空气污染物，但大气中CO2含量过高，会使温室效应加剧。2．能产生温室效用的气体有：CO2、O3、CH4（甲烷）、N2O（一氧化二氮）、氟氯代烷等。1．（新情境）自然界中的碳氧循环如下图所示。下列说法错误的是（）A．植物的呼吸作用放出氧气B．碳氧循环过程均发生了化学变化C．绿色植物的光合作用是光能转化为化学能D．绿色植物光合作用的化学方程式为【答案】A【解析】A、动植物的呼吸作用消耗氧气，放出二氧化碳，故A错误；B、碳循环和氧循环过程中均有新物质生成，则都是化学变化，故B正确；C、绿色植物的光合作用是光能转化为化学能，故C正确；D、光合作用是二氧化碳和水在光照和叶绿素的作用下反应生成葡萄糖和氧气，化学方程式为：，故D正确；故选：A。2．（2024·山东东营）我国提出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．焚烧垃圾 C．节约用纸 D．随手关灯【答案】B【解析】A、绿色出行，可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，利于实现“碳达峰，碳中和”，不符合题意；B、焚烧垃圾，会产生大量的二氧化碳，不利于实现“碳达峰，碳中和”，符合题意；C、节约用纸，可以节约资源，减少森林的砍伐，增加二氧化碳的吸收，利于实现“碳达峰，碳中和”，不符合题意；D、随手关灯，可以节约能源，减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，利于实现“碳达峰，碳中和”，不符合题意。故选B。题型一碳单质►考向01碳单质的物理性质及用途1．（2023·黑龙江大庆）近年来研究发现，以新形态存在的碳单质在诸多领域中有重要的应用前景。下列关于碳单质的说法错误的是（）A．石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，是天然存在的最硬的物质B．石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用C．石墨粉和黏土粉末按一定比率混合可以制铅笔芯D．金刚石、石墨和里碳原子的排列方式不同，因此在性质和用途上存在明显差异【答案】A【解析】A、石墨具有金属光泽，有优良的导电性能，但是石墨很软，符合题意；B、石墨烯和碳纳米管在材料、催化、信息等诸多领域中有重要应用，具有重要的应用前景，不符合题意；C、铅笔芯是石墨粉和黏土粉末按一定比率混合而成的，因为石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，不符合题意；D、金刚石和石墨均是由碳原子构成，C60由C60分子构成，C60分子由碳原子构成，但是碳原子的排列方式不同，故物理性质差异很大，因此它们在性质和用途上存在明显差异，不符合题意。故选A。2．（2023·吉林）下列有关金刚石和石墨的说法，错误的是（）A．都是碳的单质 B．都由碳元素组成C．物理性质相同 D．碳原子排列方式不同【答案】C【解析】A、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，故A正确；B、金刚石和石墨都是由碳元素组成的，故B正确；C、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，金刚石和石墨的物理性质差异较大，故C错误；D、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但碳原子的排列方式不同，故D正确。故选C。3．（2024·湖南长沙）物质的性质决定物质的用途。下列含碳物质中，常用于去除冰箱、汽车中的异味的是（）A．活性炭 B．金刚石 C．石墨 D．【答案】A【解析】A、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，用于去除冰箱、汽车中的异味，故正确；B、金刚石无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误；C、石墨无吸附性，不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误；D、C60不能用于去除冰箱、汽车中的异味，故错误。故选A。►考向02碳单质的化学性质4．（2023·湖北十堰）《中国书法大会》书写时代精神。唐怀素《自叙帖》保存至今仍不变色，主要是因为书写作品时所用的墨汁中含有的炭黑（）A．是黑色固体 B．具有吸附性C．常温下性质稳定 D．具有还原性【答案】C【解析】A、用墨汁写的字不易褪色，是因为常温下墨汁中碳的化学性质稳定，与碳是黑色固体无关，故选项错误；B、用墨汁写的字不易褪色，是因为常温下墨汁中碳的化学性质稳定，与碳的吸附性无关，故选项错误；C、用墨汁写的字不易褪色，是因为常温下墨汁中碳的化学性质稳定，故选项正确；D、用墨汁写的字不易褪色，是因为常温下墨汁中碳的化学性质稳定，与碳的还原性无关，故选项错误。故选C。5．化学方程式中包含很多的信息。关于反应的说法中正确的是（）A．反应后试管中固体质量减少，不遵守质量守恒定律B．碳与氧化铜是反应物，参加反应的质量比为3∶20C．反应前后各种元素的化合价都发生变化D．该反应中表现出碳具有还原性【答案】D【解析】A、反应后试管中固体质量减少，是因为生成的二氧化碳气体逸出，该反应属于化学变化，遵守质量守恒定律，故A说法错误；B、碳与氧化铜是反应物，参加反应的质量比为12：（2×80）=3：40，故B说法错误；C、该反应中，反应前碳元素的化合价为0，铜元素为+2价，氧元素为-2价，反应后碳元素为+4价，铜元素的化合价为0，氧元素为-2价，故该反应前后铜、碳元素的化合价发生改变，氧元素的化合价不变，故C说法错误；D、该反应中，碳夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，具有还原性，故D说法正确；故选：D。►考向03木炭还原氧化铜实验6．（2023·西藏）我国提出2060年前实现碳中和，体现了构建人类命运共同体的大国担当。碳中和是指的排放总量和减少总量相当。丁仲礼院士认为碳中和是让人为排放的被人为努力和自然过程所吸收。（1）实现碳中和人人有责。为了减少排放，同学们改进了木炭还原氧化铜实验装置，改进前和改进后装置如图所示。请问装置B的作用是。

【实验操作及现象】按如图改进后装置进行实验，观察到如下实验现象现象1：加热一段时间后，试管中部分黑色固体变红；现象2：装置A中澄清石灰水变浑浊。【实验结论】（2）现象1说明木炭具有性；现象2说明生成了气体。【实验反思】（3）老师告诉同学们实验中还会产生少量的CO，于是同学们按如图所示增加小气球以此完善实验装置。请问小气球的作用是。

【思考延伸】（4）随着工业生产的高速发展和人民生活水平的提高，排入大气中的越来越多，导致温室效应加剧。下列措施有助于实现碳中和的有_____(填字母)。A．植树造林B．用清洁燃料代替化石燃料C．利用人工途径将合成为淀粉【答案】（1）吸收二氧化碳（2）还原二氧化碳/CO2（3）吸收一氧化碳防止排放到空气中（4）ABC【解析】（1）根据二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此如图B中的浓氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化碳，减少其排放；（2）根据，现象1是加热一段时间后，试管中部分黑色固体变红即木炭粉和氧化铜反应生成了红色的铜，因此说明木炭粉具有还原性；现象2是装置A中澄清石灰水变浑浊，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故说明反应生成了二氧化碳气体；（3）由于一氧化碳有毒污染空气，因此用气球收集尾气，故填：吸收一氧化碳，防止排放到空气中；（4）A、植树造林，增加光合作用消耗二氧化碳，符合题意；B、用清洁燃料代替化石燃料，减少二氧化碳的排放，符合题意；C、利用人工途径将CO2合成为淀粉，消耗了多余的二氧化碳，符合题意；故选：ABC。题型二一氧化碳和二氧化碳►考向01一氧化碳、二氧化碳的性质及用途7．（2024·辽宁）二氧化碳在生产生活中应用广泛。下列不属于二氧化碳用途的是（）A．作燃料 B．参与光合作用 C．固态二氧化碳用于人工降雨 D．制碳酸饮料【答案】A【解析】二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧，不能用作燃料；二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，固态二氧化碳升华吸热可用于人工降雨，二氧化碳与水反应生成碳酸，可用于制碳酸饮料；故选：A。8．（2024·山东临沂）下列关于碳和碳的化合物说法中不正确的是（）A．金刚石是天然存在的最硬的物质B．一氧化碳和二氧化碳分子构成不同，化学性质不同C．二氧化碳灭火器可用来扑灭图书、档案等物的失火D．二氧化碳和葡萄糖（）都属于有机化合物【答案】D【解析】A、金刚石是天然存在最硬的物质，故说法正确；B、同种分子性质相同，不同分子性质不同，CO和CO2的分子构成不同，化学性质不同，故说法正确；C、二氧化碳灭火器可用来扑灭图书、档案等物的失火，因为二氧化碳灭火器灭火不会留下痕迹，故说法正确；D、二氧化碳虽然含碳元素，但其性质和无机物相似，不属于有机化合物，故说法错误。故选D。9．（2024·云南）下列有关碳及其化合物的说法错误的是（）A．CO可用于冶炼金属B．CO和CO2不能相互转化C．用墨绘制的画能保存长时间不变色D．干冰升华吸收大量的热，可用作制冷剂【答案】B【解析】A、一氧化碳有还原性，可用于冶炼金属，故说法正确；B、CO燃烧可生成二氧化碳，CO2在高温下能与碳反应生成一氧化碳，CO和CO2在一定条件下能相互转化，故说法错误；C、墨汁中含有炭黑，主要成分是碳，碳在常温下化学性质不活泼，很难与其它物质发生反应，保存的时间较长，故说法正确；D、干冰升华时要吸收大量的热，可用作制冷剂，故说法正确。故选B。►考向02二氧化碳的性质实验10．（2024·四川泸州）向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置（如图），把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是（）A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红【答案】C【解析】A、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，A错误；B、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，不能证明CO2与水发生了反应，B错误；C、蓝色石蕊试纸遇酸变红，注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，倒置且振荡后CO2与水充分接触，而此时石蕊试纸变红，说明CO2与水反应产生了酸，酸使蓝色石蕊试纸变红，C正确；D、注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，说明CO2不能与石蕊反应变红，D错误。故选：C。11．（2024·四川内江）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是（）A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成B．该反应中，失去氧的物质是COC．CO具有可燃性D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小【答案】B【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法正确；B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误；C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法正确；D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法正确；故选：B。12．（2024·北京）用如图所示装置和干燥紫色石蕊纸花进行实验，验证的性质。（1）观察到澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为；由该实验还可以得出分子具有的性质是。（2）为验证能与水反应，需进行的操作及现象是。【答案】（1）分子在不断运动（2）先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红【解析】（1）澄清石灰水变浑浊发生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：；该实验中，二氧化碳和澄清石灰水没有直接接触，一段时间后，澄清石灰水变浑浊，说明分子在不断运动，当二氧化碳分子运动到澄清石灰水处时，二氧化碳和氢氧化钙反应，澄清石灰水变浑浊；（2）验证二氧化碳能与水反应，可先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红，说明二氧化碳和水发生了反应，故填：先将干燥紫色石蕊纸花放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花不变色，将纸花取出喷水后再放入盛有二氧化碳的集气瓶中，纸花变红。►考向03一氧化碳和二氧化碳的对比13．（2023·湖南益阳）化学观念是化学课程要培养的核心素养之一、下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是（）A．元素观：CO和CO2都是由碳、氧两种元素组成的化合物B．分类观：CO和CO2都属于氧化物C．变化观：CO和CO2在一定条件下可以相互转化D．结构观：CO和CO2都是由碳原子和氧原子构成，化学性质相似【答案】D【解析】A、由化学式可知，一氧化碳和二氧化碳均是由C、O元素组成的纯净物，均属于化合物，不符合题意；B、一氧化碳和二氧化碳均是由C、O元素组成的化合物，均属于氧化物，不符合题意；C、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳，故CO和CO2在一定条件下可以相互转化，不符合题意；D、一氧化碳和二氧化碳均是由分子构成，一氧化碳分子和二氧化碳分子均是由碳原子和氧原子构成，一氧化碳和二氧化碳分子构成不同，化学性质不同，符合题意。故选D。14．（2023·辽宁营口）下列关于一氧化碳和二氧化碳的说法中正确的是（）A．一氧化碳和二氧化碳都由碳、氧元素组成，能相互转化B．一氧化碳和二氧化碳都具有可燃性，都可作为燃料C．一氧化碳和二氧化碳都能与水反应，都能使紫色石蕊溶液变红D．一氧化碳和二氧化碳都是温室气体，含量增多都能导致温室效应增强【答案】A【解析】A、一氧化碳和二氧化碳都由碳、氧元素组成，在高温条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，一氧化碳燃烧又生成了二氧化碳；所以，在一定条件下二氧化碳和一氧化碳可以互相转化，正确；B、一氧化碳具有可燃性，可做燃料；二氧化碳不能燃烧，不能作燃料，错误；C、二氧化碳能与水化合生成碳酸，碳酸是一种酸，能使紫色石蕊溶液变为红色；一氧化碳不能与水反应，错误；D、二氧化碳含量上升会导致温室效应增强；一氧化碳会引起中毒，不是温室气体，错误；故选A。题型三常见气体的制备►考向01实验室制取气体的仪器和原理15．（2024·四川德阳）化学科学的本质是实验探究。如图1为实验室制取气体的常用装置，图2为某同学在跨学科实践活动中设计的简易供氧器。I．根据图1回答下列问题：（1）写出装置A中任意一种仪器的名称。（2）实验室制取CO2的装置可选择（填标号）来组装，发生装置中反应的化学方程式为。II．根据图2回答下列问题：（3）若试剂甲为MnO2，根据所学知识选择试剂乙，反应仓中产生O2的化学反应原理是（用化学方程式表达）。（4）加湿过滤仓中H2O的作用有（填标号）。a．吸收杂质提纯O2b．观察O2产生的速率c．加快O2的生成d．保证供给O2的湿度需求（5）调节供氧流速可以（填具体操作）。【答案】（1）铁架台/酒精灯/导气管/试管（2）BDCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（3）2H2O22H2O+O2↑（4）abd（5）向下推动注射器的快慢【解析】（1）由图可知，装置A的仪器有铁架台、酒精灯、导气管和试管，故填：铁架台或酒精灯或导气管或试管；（2）实验室制取CO2属于固液常温型，选择的发生装置为B，二氧化碳的密度空气大，能溶于水，只能采用向上排空气法收集，选择的收集装置为D；实验室常用石灰石或大理石和稀盐酸制取二氧化碳，即石灰石或大理石（主要成分碳酸钙）和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，故填：BD；CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；（3）若试剂甲为MnO2，反应仓是在固液常温条件下制取氧气，即过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑，故填：2H2O22H2O+O2↑；（4）a．加湿过滤仓中的H2O能溶解一些可能存在的杂质气体，可以提纯O2，故选项符合题意；b．可通过产生气泡的速率观察生成氧气的速率，故选项符合题意；c．加湿过滤仓中的H2O不能加快生成氧气的速率，故选项不符合题意；d．加湿过滤仓有保证供给O2的湿度需求的作用，故选项符合题意；故选abd；（5）可以通过向下推动注射器的快慢，控制液体滴加速率，来调节供氧流速，故填：向下推动注射器的快慢。►考向02发生装置和收集装置的选择16．（2024·内蒙古通辽）化学是一门以实验为基础的学科。请结合下列实验装置图回答问题。实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气。氢气是密度比空气小，难溶于水的可燃气体。（1）实验室制取一瓶干燥的氢气，应选择的发生装置是(从“A~E”中选择，填字母序号，下同)，收集装置是。（2）若用装置F干燥氢气，应从导管口(填“m”或“n”)通入气体。（3）新型材料纳米铁粉用途广泛，它比普通铁粉更容易与氧气反应，其制备的主要流程如下图所示。FeCl2和H2→高温反应器→氯化氢和纳米铁粉向高温反应器中通入氢气前，需通入氮气排净空气的原因是(写出一条即可)。【答案】（1）AC（2）n（3）防止氢气不纯，发生爆炸【解析】（1）锌和硫酸的反应为固液常温反应，发生装置选A；排空气法收集的氢气较干燥，且氢气密度比空气小，收集装置选C。（2）若想收集干燥的氢气，则F为浓硫酸，将氢气直接通入浓硫酸中，可干燥氢气，则将氢气从n口通入。（3）氢气具有可燃性，不纯会发生爆炸，则向高温反应器中通入氢气前，需通入氮气排净空气。17．（2024·江苏盐城）我国向世界承诺：努力争取2060年前实现“碳中和”——排放量和转化量相等，达到相对零排放，为人类社会可持续发展贡献中国力量。（3）实验室制备。根据下列仪器装置，回答问题。①写出标号仪器的名称：a．，b．。②制取可在A~E中选用装置；装置F是在装置B基础上的改进，其优点是。【答案】（3）试管集气瓶BC可以控制反应发生与停止【解析】（3）①图中可知，仪器a是试管，仪器b是集气瓶，故填：试管；集气瓶；②实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳，选择固液常温型发生装置，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，二氧化碳的密度比空气的密度大，选择向上排空气法收集，故填：BC；多孔隔板可以将固体放在试管中部，通过开关止水夹控制固体液体接触和分离，当止水夹打开，固液接触，反应发生，当止水夹夹紧，装置内生成气体导致压强增大，将液体挤回长颈漏斗，液面降到多孔隔板以下与固体分离，反应停止，装置的优点是可以控制反应的发生与停止，故填：可以控制反应的发生与停止；18．（2024·四川内江）图中A～F是实验室制取气体的常用装置，请回答有关问题。（1）写出图中标注的仪器名称：①；②。（2）加热氯酸钾和二氧化锰固体混合物制取氧气，应选(填装置标号)作发生装置，若选F作收集装置，验满时带火星的木条应放在(填“a”或“b”)口。（3）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为，B、C都可作该实验的发生装置、其中更利于控制反应速率的是(填装置标号)，收集装置不选E的原因是。（4）实验室常将浓氨水滴入生石灰(CaO)中快速制取氨气，利用了生石灰与水反应(填“放热”或“吸热”)，使氨气的溶解度(填“增大”或“减小”)的原理。【答案】（1）酒精灯集气瓶（2）Ab（3）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑B二氧化碳能溶于水（4）放热减小【解析】（1）图中标注的仪器名称：①是酒精灯，②是集气瓶；（2）加热氯酸钾和二氧化锰固体混合物制取氧气，该反应为固体加热型，选择的发生装置为A；氧气的密度大于空气，若选F作收集装置，收集氧气时应从长管通入，当短管处有氧气逸出时，说明氧气集满，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，其验满的方法是将带火星的木条放到b（短）端管口，若木条复燃，则已集满；（3）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，大理石中的碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；B、C都可作该实验的发生装置、其中B中分液漏斗可以控制液体滴加速率，更利于控制反应速率；收集装置不选E是因为二氧化碳能溶于水；（4）因为气体溶解度随温度的升高而减小，生石灰与水反应放热，使氨气的溶解度减小。►考向03气体的检验和验满及性质验证19．（2024·甘肃白银）掌握实验室制取气体的方法是必备的化学素养。某化学实验室现有稀硫酸、稀盐酸、石灰水、石灰石、氯酸钾、二氧化锰药品以及下列仪器，请回答有关问题。（1）仪器①的名称是。（2）利用上述仪器和药品可以制取氧气，反应的化学方程式为。用排水集气法收集氧气，当集气瓶里的水排完后，在水里用玻璃片（填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，将集气瓶移出水面，（填“正”或“倒”）放在桌面上、如果用排水法收集的氧气不纯，可能的原因是（答一点即可）。（3）利用上述药品制取二氧化碳的化学方程式是。检验二氧化碳的方法是。小明同学用如图装置制取二氧化碳，请你指出该装置的两处错误：、。【答案】（1）锥形瓶（2）磨砂正没有等到气泡均匀连续冒出就收集，（或集气瓶没有装满水）（3）将气体通入澄清石灰水中，若产生白色沉淀，则该气体是二氧化碳长颈漏斗下端没有插入液面以下用向下排空气法收集二氧化碳【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是锥形瓶；（2）根据题中提供的药品可知，制取氧气选用的药品是氯酸钾和二氧化锰，氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：；用排水集气法收集氧气，当集气瓶里的水排完后，为防止装置漏气，在水里用玻璃片磨砂一面盖住集气瓶口，由于氧气的密度大于空气，防止氧气逸出，将集气瓶移出水面，正放在桌面上、如果用排水法收集的氧气不纯，可能的原因是没有等到气泡均匀连续冒出就收集，由于开始排出气体中含有空气（或集气瓶没有装满水，留有气泡）；（3）根据题中提供的药品可知，药品中能产生二氧化碳的是石灰石与稀硫酸，石灰石与稀盐酸，由于硫酸与石灰石（主要成分碳酸钙）反应会生成硫酸钙，硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应的进一步进行，反应不能持续进行，故制取二氧化碳选用的药品是稀盐酸和石灰石，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，反应的化学方程式是；二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水中，若产生白色沉淀，则该气体是二氧化碳；该装置的两处错误是：一是长颈漏斗下端没有插入液面以下，气体会从长颈漏斗下端逸出，二是用向下排空气法收集二氧化碳，二氧化碳的密度大于空气，收集二氧化碳应用向上排空气法收集。20．（2024·新疆）如图所示A-E为实验室常见的气体发生和收集装置，请回答下列问题。（1）写出仪器①的名称：。（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为，反应的基本类型是。采用排水法收集氧气，停止加热时，应该，以防止水槽中的水倒吸，使试管炸裂。（3）实验室制取二氧化碳的发生和收集装置组合为(填字母)。为验证二氧化碳的性质，将产生的气体由导管口(填“a”或“b”)通入到装置F中，观察到试管中的紫色石蕊试液变为红色，是因为二氧化碳与水反应生成了。【答案】（1）锥形瓶（2）分解反应先将导管移出水面，然后熄灭酒精灯（3）BCa碳酸/H2CO3【解析】（1）由图可知，仪器①的名称：锥形瓶；（2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为：；该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；采用排水法收集氧气，停止加热时，应该先将导管移出水面，然后熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸，使试管炸裂；（3）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，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，收集装置可选C，故填：BC；为验证二氧化碳的性质，将产生的气体由导管口a通入到装置F中，这样反应比较充分，现象比较明显；试管中的紫色石蕊试液变为红色，是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸显酸性。►考向04万能瓶的使用21．（2024·四川广安）化学兴趣小组的同学们在进行气体制取过程中，从实验员处领取了如下实验仪器：（1）仪器B（填“能”或“不能”）直接加热。（2）若用大理石与稀盐酸来制取CO2，为组装气体发生装置，应选择的仪器是、E、C（填字母）；若用如图所示装置收集CO2，应从端进气（填“a”或“b”）。（3）若用KClO3和MnO2制取O2，除用上述部分仪器外，还必需补充的仪器是（填仪器名称）。该反应的化学方程式为。【答案】（1）能（2）Da（3）酒精灯【解析】（1）仪器B为试管，能直接加热；（2）大理石是固体，稀盐酸是液体，反应条件是常温，发生装置是固液常温型，故选择的仪器是D、E、C；二氧化碳密度比空气大，应从长管a端进入；（3）氯酸钾制取氧气的发生装置是固体加热型，需要补充的仪器是酒精灯；反应的化学方程式为：。22．（2024·广东深圳）思考乐俊宇同学想要做实验室制取二氧化碳实验：（1）实验室制取的方程式：；（2）制取二氧化碳的发生和收集装置为。（填序号）（3）干燥气体，从E中的口通入。【答案】（1）（2）BC（3）a【解析】（1）实验室常用大理石和稀盐酸反应的方法制取二氧化碳，大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；（2）实验室常用大理石和稀盐酸反应的方法制取二氧化碳，选用固液常温型发生装置，故选B，二氧化碳的密度大于空气，能溶于水且能与水反应，故选用向上排空气法收集，故选C，故填BC；（3）使用E装置干燥二氧化碳气体，要使二氧化碳气体与浓硫酸充分接触，故从a口通入；题型四低碳生活与资源化利用►考向01碳中和、低碳行动23．（2024·山东烟台）我国力争2060年前实现“碳中和”，彰显大国责任与担当。“碳中和”的“碳”是指（）A．二氧化碳 B．碳元素 C．碳原子 D．所有含碳物质【答案】A【解析】“碳中和”是指某个地区在一定时间内，人类活动直接和间接排放的碳总量，与通过植树造林、工业固碳等方式吸收的碳总量相互抵消，实现碳“净零排放”，这里的“碳”指的是二氧化碳；故选A。24．（2024·内蒙古赤峰）社会发展需要人与自然和谐共生。生活中的下列做法，符合低碳环保理念的是（）①积极植树种草②乘公交车出行③废弃电池深埋④践行光盘行动⑤随意丢弃垃圾⑥自备购物布袋A．①②④⑥ B．①③④⑤ C．②③④⑥ D．②④⑤⑥【答案】A【解析】①积极植树种草，符合低碳环保理念，符合题意；②乘公交车出行，有利于节约资源，符合低碳环保理念，符合题意；③废弃电池含有有毒物质，统一回收处理，不能深埋，否则会造成土壤和地下水污染，不符合题意低碳环保理念，不符合题意；④践行光盘行动，符合低碳环保理念，符合题意；⑤随意丢弃垃圾，污染环境，不符合题意低碳环保理念，不符合题意；⑥自备购物布袋，节约资源，且能减少白色污染，符合低碳环保理念，符合题意；故选：A。►考向02碳循环25．（2024·山东淄博）我国在第75届联合国大会上提出努力争取在2060年前实现“碳中和”，充分体现了大国担当。如图为自然界中的“碳循环”示意图，下列说法错误的是（）A．碳中和是指用碱中和产生的 B．途径①表示植物的光合作用C．途径②中部分最终转变为碳酸盐 D．化石燃料燃烧使排放量增加【答案】A【解析】A、人为碳排放与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为碳吸收达到平衡，即为碳中和。选项错误；B、植物光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，选项正确；C、二氧化碳与水反应生成碳酸，最终部分碳酸会最终转化成碳酸盐，选项正确；D、化石燃料燃烧使二氧化碳排放量增加，选项正确。故选A。26．（2023·山东泰安）“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大本要循环。

请结合图示回答相关问题：（1）化石燃料主要包括、石油和天然气；从物质分类角度看，属于。（2）从物质变化及分子角度看，循环与另外两种循环有本质区别。（3）绿色植物通过光合作用将太阳能转化为能；在⑤、⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是。（4）从空气中捕捉二氧化碳并转化为燃料，是实现“碳中和”的一个研究方向。一种纳米纤维催化剂可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图所示：

则反应的化学方程式为。【答案】（1）煤氧化物（非金属氧化物或化合物）（2）水（3）化学反应条件不同（4）【解析】（1）化石燃料主要包括煤、石油和天然气；二氧化碳是由一种物质组成的，属于纯净物，又是由氧元素和碳元素组成的化合物，又属于氧化物，由于碳元素是非金属元素，所以又属于非金属氧化物。故填：煤；氧化物（非金属氧化物或化合物）。（2）“水循环”主要是由水分子的运动引起的，发生的是物理变化；自然界“碳循环”中的“碳”是指二氧化碳发生的化学变化；“氧循环”是指氧气发生的化学变化。所以以物质变化及分子角度看，水循环与另外两种循环有本质区别。故填：水。（3）绿色植物在光照的条件下，水和二氧化碳共同作用，生成植物生长所需要的养分，同时放出氧气。因此植物光合作用是将太阳能转化为化学能；在⑤中绿色植物在光照的条件下，水和二氧化碳共同作用，生成植物生长所需要的养分，同时放出氧气。在⑦中二氧化碳常温下和水反应生成碳酸，即在⑤、⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是反应条件不同。故填：化学；反应条件不同。（4）据微观示意图可知，甲是H2，乙是CO2，丙是CH3OH，丁是H2O。即H2与CO2在催化剂作用下，生成CH3OH和H2O。反应的化学方程式为。►考向03二氧化碳的资源化利用27．（2024·重庆）杭州亚运会火炬使用“零碳甲醇()”。我国科研人员研制出一种新型催化剂，能将转化成甲醇，其转化过程如下图所示(M为单质、部分产物省略)。下列说法不正确的是A．M的化学式为B．该成果可为碳中和提供科学方案C．Ⅰ中反应不是化合反应D．该转化中和M的分子数目比为1：2【答案】D【详解】A、根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，生成物甲醇中含有碳、氢、氧三种元素，反应物二氧化碳中含有碳、氧两种元素，而反应物M为单质，M中一定含有氢元素，则M为氢气，化学式为H2，故A说法正确；B、该成果可有效利用二氧化碳，减少二氧化碳的排放，可为碳中和提供科学方案，故B说法正确；C、I中二氧化碳和氢气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则一定还有含有氢元素的生成物，故该反应的生成物不只一种，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，故C说法正确；D、根据流程，二氧化碳和氢气在催化剂的作用下生成甲醇，根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，则还会生成水，化学方程式为：，故该转化中CO2和M的分子数目比为1：3，故D说法错误；故选