中考总复习：碳的单质及二氧化碳和一氧化碳的对比（提高）
撰稿：熊亚军审稿：李伟
【考纲要求】
1.掌握碳的化学性质：可燃性和还原性；知道金刚石、石墨等碳单质的物理性质和用途。
2.掌握二氧化碳的性质和用途；掌握一氧化碳的化学性质：可燃性和还原性及毒性等。
3.掌握单质碳、碳的化合物之间的转化关系。
【知识网络】
【考点梳理】
考点一、碳单质(金刚石、石墨)的物理性质和用途比较
对比项目 金刚石
石墨
外 观 无色透明正八面体形状固体
深灰色细磷片状固体
光 泽 加工琢磨后有光泽
略有金属光泽
硬 度 自然界最硬
软 导电性 无 良好 导热性 良好
良好
用 途
钻探机钻头、刻刀、装饰品等
电极、铅笔芯、润滑剂等
要点诠释：
1.由于碳原子排列方式不同，导致金刚石和石墨在物理性质上存在较大差异。
2.炭和碳不同。碳是指碳元素，是“核电荷数为6的同一类原子的总称”，有广泛、概括的含义，并不具体指某种物质；炭是指具体的物质——由碳元素组成的单质，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。碳与炭不能混用。
3.木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力，可以吸附一些色素、有异味的物质，吸附过程属于物理变化，并非化学变化。
4.规律总结：物质的组成、结构 决定反映物质的性质 决定反映
物质的用途。 考点二：CO 2和CO 性质及用途的比较（高清课堂《二氧化碳和一氧化碳》一）
对比项目 CO 2 CO 物理性质
无色无味气体，能溶于水，密度比空气大，干冰易升华
无色无味气体，难溶于水，密度比空
气略小 化学
性质
可燃性
一般情况下既不能燃烧，也不支持燃烧
有可燃性
2CO+O 2
2CO 2
还原性
没有还原性，有较弱的氧化性
C+CO 2
2CO
有还原性
CO+CuO
Cu+CO 2
与水反应 与水反应CO 2+H 2O=H 2CO 3
不能与水反应 与石灰水的反应（碱） 与石灰水反应 CO 2+Ca(OH)2=CaCO 3↓+H 2O
不能与石灰水反应
毒性 无毒
有剧毒
主要用途 可制汽水，作制冷剂，灭火，气体肥料
气体燃料、高炉炼铁
对环境的影响 造成温室效应
污染空气
要点诠释：
1.由于CO 和CO 2的分子构成不同，决定了二者性质的不同。
2.CO 和CO 2的鉴别方法：
根据CO 和CO 2的不同特性，可以设计多种方法进行鉴别。鉴别时现象越明显，差异越多，区分越容易。物理方法：可以根据它们的密度和溶解性不同设计实验来鉴别。化学方法：可以利用CO 的可燃性和还原性来鉴别，也可以利用CO 2能与水、石灰水反应的现象来鉴别。
考点三：一氧化碳和单质碳性质的比较（高清课堂《二氧化碳和一氧化碳》二）
对比项目
C
CO 相同点
可燃性
有可燃性
C+O 2
CO 2 2C+O 2
2CO
有可燃性 2CO+O 2
2CO 2
还原性
有还原性
C+2CuO 2Cu+CO 2↑ CO+CuO
Cu+CO 2
有还原性
CO+CuO
Cu+CO 2
3CO+Fe 2O 3
2Fe+3CO 2
用途 常用作燃料和作还原剂冶炼金属 常用作燃料和作还原剂冶炼金属 不同点
属于固体单质，常温下化学性质稳定
属于气体化合物，具有毒性
要点诠释：
1.碳单质的可燃性反应中值得注意的是条件不同，燃烧产物不同（CO 、CO 2）。
2.在做一氧化碳还原氧化铜的实验中，正确的操作顺序是：①验纯；②通CO ；③加热；④停止加热；⑤停止通CO 。
3.点燃一氧化碳或用一氧化碳还原氧化铜前，一定要检验一氧化碳的纯度，因为一氧化碳具有可燃性，当一氧化碳中混有一定量的空气（或氧气），点燃或加热时会发生爆炸。一氧化碳有毒，对入有毒害作用，当空气中混有一氧化碳时，不能用水来消除一氧化碳对人的危害，因为一氧化碳难溶于水；用一氧化碳还原氧化铜的实验应在通风橱内进行，为了防止一氧化碳污染空气，要进行尾气处理，用气球收集或点燃处理。
考点四、单质碳、碳的化合物之间的转化关系
1.单质碳及碳氧化物之间的转化关系（简称“碳三角”，如图二）。可联系生活实际，运用已有知识分析煤炉内的化学反应，从而顺利完成对知识的理解。
2.确立二氧化碳在碳和碳的化合物知识体系中的桥梁地位，掌握好碳和碳的化合物之间的转化关系（如图一）。
要点诠释：
1.将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液时，二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸使紫色石蕊试液变成红色，而不是二氧化碳使紫色石蕊试液变红。
2.由二氧化碳能与石灰水反应，可拓展到二氧化碳能与所有碱溶液反应。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，用于检验二氧化碳气体的存在，其反应实质是二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成了难溶于水
的碳酸钙。
3.运用二氧化碳的性质解释一些化学现象或生活问题。
（1）根据二氧化碳在一般情况下，既不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大的性质，可解释二氧化碳灭火的原理和适用范围。
（2）人进入二氧化碳含量过高的山洞或菜窖导致窒息死亡，要与一氧化碳中毒的原因区别开。
4.H
2、CO、CH
4
都具有可燃性。它们纯净时能安全燃烧，若与空气混合，遇明火时可能发生爆炸。故使用
可燃性气体一定要注意安全，点燃或加热之前必须验纯。
5.CO
2
和CO的相互转化除杂：
除杂原则：不增加新杂质，不减少被提纯的物质，杂质与所需物质要易于分离。除杂不仅原理要正
确，而且操作要切实可行。如要除去CO
2
中的CO，一般用还原CuO的方法，不能用点燃（少量CO不能点
燃）或石灰水（可除去CO
2）来除去CO。若要除去CO中少量的CO
2
，一般用氢氧化钠溶液来除去，不能
用倾倒的方法（密度虽然有差异，但气体混合后一般是均匀分散的），也不能用水或紫色石蕊试液来除去（不易除尽）。
【典型例题】
类型一、考查碳单质、碳的氧化物的性质与用途
1.下列说法中，正确的是（）
A.煤炉上放一壶水可以防止CO中毒
B.金刚石、石墨都是由碳原子构成的，所以都很坚硬
C.用活性炭可以除去水中的氯化钠杂质
D.用澄清石灰水可区分CO、CO
2
【思路点拨】碳的单质金刚石和石墨组成元素相同，但由于碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性
质有很大差异。碳氧化物中的CO和CO
2
，它们的组成元素相同，但由于分子构成不同，因此，它们性质差别也很大。
【答案】D
【解析】金刚石是自然界中最硬的矿物质，而石墨质地较软，所以答案B不对。活性炭的主要成分是石墨，其具有疏松多空的结构，具有吸附性，能吸附一些色素和一些气体，以及可以吸附溶液中的一部分不溶性杂质；但不能吸附一些无机化合物的离子，如不能吸附食盐水中的钠离子和氯离子，所以答案C 也不对。一氧化碳难溶于水，煤炉上放一壶水不能防止CO中毒，答案A错。选项D中区别两种气体的方法很多，但化学中区别物质的一般要求是操作简便安全，现象明显可靠，结论清晰无争议。综合考虑
只有通入澄清石灰水后，CO
2与溶质Ca(OH)
2
反应使其变浑浊，而CO则无任何现象。
【总结升华】CO的性质：物理性质：密度小于空气、难溶于水。化学性质：可燃性、还原性、毒性。CO
2的性质：物理性质：密度大于空气、能溶于水。化学性质：不可燃、不助燃、与碱反应、无毒等。
2.香烟烟雾中含有C0、CO2、SO2三种气体，它们（）
A．都由相同元素组成 B．都属于氧化物
C．都是有毒气体 D．都易溶于水
【思路点拨】掌握一氧化碳、二氧化碳等常见物质的性质、用途及类别。
【答案】B
【解析】根据化学式，从组成上看，C0、CO
2、SO
2
中都含有氧元素，但另外前两者还含有碳元素，而后
者还含有硫元素，所以A错误。氧化物是指由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物，三种物质都
符合定义，均是氧化物，所以B正确。在三种气体中，C0、SO
2有毒，而CO
2
无毒，所以C错误。在三种
气体中，C0难溶于水，SO
2易溶于水，CO
2
能溶于水，所以D错误。
【总结升华】化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。物质的组成和结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途，所以了解物质的组成和结构，是研究物质的基础。
3.将一定量的CO和C02的混合气体依次通过足量的NaOH溶液、灼热的氧化铜，充分反应（假设每次反应均反应完全）。最后所得到的气体（）
A．只有CO
2 B．只有CO C．CO和CO
2
都有 D．最后没有气体
【思路点拨】CO、CO
2的性质及用途属于易混知识点和中考热点。对比法掌握CO、CO
2
二者的性质和用途、
会探究二者的性质、能正确应用二者的性质解释生活中的现象，是解题的关键。
【答案】A
【解析】二氧化碳能与氢氧化钠反应而被其溶液吸收，一氧化碳与氢氧化钠不反应，故经氢氧化钠溶液后混合气中只剩一氧化碳；再通过灼热的氧化铜时，一氧化碳能与热的氧化铜反应从而转化成二氧化碳，故最终气体为二氧化碳。
【总结升华】推断题是初中化学的重难点之一。了解常见物质的性质是解题的前提条件；解题时还要注意前后步骤间的联系，充分利用综合归纳法得出完整合理的结论。
4.关于下列变化过程：H2→H2O，CO→CO2，C→CO2，CO2→CO；说法正确的是（）
A．生成物中都有氧化物 B．都可以通过置换反应而实现
C．反应条件都是点燃 D．都是固体和气体间的反应
【思路点拨】掌握常见物质相互转化的条件及化学方程式的书写。
【答案】A
【解析】氢气能与氧气反应生成水，一氧化碳能与氧气反应生成二氧化碳，碳能与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，这几个反应都是化合反应，生成物都是氧化物，故A说法正确，B说法错误。其中前三个反应条件是点燃，二氧化碳与碳的反应条件是高温，故C说法错误。此三个反应中碳是固体，而氢气、一氧化碳是气体，故D说法错误。
【总结升华】本题考查了常见物质间的转化。可以依据物质的性质进行分析和解答。
举一反三：
【变式1】活性炭是一种高效的气体净化剂，能吸附有害气体NO2。如下图装置，甲中充满了红棕色的NO2气体，向甲中加入活性炭并充分振荡，再将a与b连接，打开T处弹簧夹，装置甲、乙中可观察到的现象是：
甲：；
乙：。
【答案】甲：瓶中气体由红棕色逐渐变为无色乙：溶液由无色变为红色，且液面逐渐上升
【变式2】如图所示，甲、乙分别表示金刚石和石墨的结构模型（图中小黑点代表碳原子）。
（1）金刚石属于________（填“单质”或“化合物”），判断的依据是。（2）以下为金刚石和石墨的部分性质：
硬度导电性导热性
金刚石很硬几乎不导电很差
石墨很软能导电良好
①切割玻璃的玻璃刀应该选用________（填“金刚石”或“石墨”）做材料。
②根据金刚石和石墨的结构和性质推断，下述观点不正确的是________（填字母）。
A．不同物质具有不同的结构 B．不同物质的组成元素一定不同
C．不同物质具有不同的性质 D．物质的结构决定了物质的性质
【答案】（1）单质由同种元素组成的纯净物是单质（2）①金刚石②B
【解析】金刚石和石墨都是由碳原子构成的单质，都是纯净物；构成金刚石和石墨的碳原子的排列方式不同，即金刚石和石墨的结构不同，导致这两种物质的性质有很大的差异。故②中的A、C、D观点正确，B观点错误。
【变式3】超临界CO2流体是一种具有和水相似、能阻燃、溶解能力强的溶剂，被誉为“绿色环保溶剂”。下列说法正确的是（）
①超临界CO2流体性质特殊，因此，与干冰的化学组成不同；②CO2是自然界中存在的物质，它参与自然界的碳元素循环；③超临界CO2流体是一种特殊的物质，容易燃烧；④超临界CO2流体可代替许多有害、有毒、易燃的溶剂
A．①②B．②④C．①③D．①②③④
【答案】B
【解析】超临界CO2流体的性质特殊，但与干冰的化学组成相同，故①不正确。CO2是自然界中存在的物质，它参与自然界的碳元素循环，故②正确。超临界CO2流体是一种特殊的物质，具有阻燃性，不易燃烧，故③不正确。超临界CO2流体具有溶解能力强的性质，可替代许多有害、有毒、易燃的溶剂，故④正确。
、CO性质的实验探究题
类型二、考查有关C、CO
2
5.从如图所示实验中得出的结论不正确的是（）
A．甲实验溶液由红色变为紫色，说明碳酸不稳定，受热分解
B．乙实验铁球的运动方向发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态
C．丙实验利用杠杆提起砝码的过程中省力但费距离，说明使用机械可能省功
D．丁实验下层蜡烛先熄灭，说明二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，密度比空气大
【思路点拨】本题是理化综合题，平时要注意掌握常见实验的装置、原理及操作要点。
【答案】C
【解析】碳酸不稳定受热易分解，甲溶液中的碳酸分解使溶液由酸性变为中性，还原石蕊试液的本色；故A正确。由实验乙铁球的运动方向发生变化，说明外力可以改变物体的运动状态；故B正确。物体在作功过程中，省力就费距离，费力就会省距离，功是不会变的；故C不正确。丁实验现象说明二氧化碳的性质是密度比空气的大，既不燃烧也不支持燃烧；故D正确。
故选C
【总结升华】此题体现出学科间的联系，考查了一些基础的理化知识，能有效地锻炼学生的思维转换能力，提高学生分析、理解实验的能力。
6.在学习过程中，小雨同学提出一个问题：碳燃烧时可能生成CO2，也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能？
猜想：碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有CO2；②只有CO；③既有CO又有CO2。
查阅资料：浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇CO2无变化，但遇到微量CO会立即变成蓝色。
方案设计：通过上述资料和已有知识，小雨初步设想用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验。
根据小雨的设想，请你完成填空：
（1）若试纸不变色，石灰水变浑浊，则只有CO2；
（2）若试纸________，石灰水________，则只有CO；
（3）若试纸________，石灰水________，则既有CO又有CO2。
实验验证：经过思考之后，小雨设计了如图所示的实验装置。
实验步骤：
（1）打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的N2；
（2）关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。
结论：小雨通过分析实验现象，确认猜想③是正确的，请你写出装置C中发生反应的化学方程式：。
反思与评价：
（1）该实验开始前通一会儿N2的目的是。
（2）请从环保的角度分析该实验装置中的不完善之处：。
【思路点拨】本题是考查与碳、一氧化碳、二氧化碳性质有关的实验题，弄懂整套装置的设计意图、原理是解题的基础和关键。
【答案】方案设计：（2）变蓝无明显现象（3）变蓝变浑浊
结论：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
反思与评价：（1）排出装置内的空气（2）没有尾气处理（或吸收）装置
【解析】生成物若只有CO，则试纸变蓝色，因为没有CO2，所以石灰水不会变浑浊。若生成物中既有CO2又有CO，则试纸变蓝色，石灰水变浑浊。用设计的装置进行实验，先通一会儿纯净、干燥的N2是为了排出装置内的空气。C与CuO在加热时反应生成的CO使试纸变蓝色，生成的CO2使石灰水变浑浊，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O，由于生成的CO不能被试纸吸收，多余的CO会由
装置C 中的导气管逸出污染空气，因此，此实验装置还有不完善的地方，还需要添加尾气处理装置。 【总结升华】解题时要注意分析题干所提供的信息，根据CO 与CO 2的性质和鉴定方法答题。
举一反三：
【变式1】某无色气体可能含有CO 2、CO 、H 2中的一种或几种，依次进行以下实验（假设每步反应均完全进行）：①通过炽热的炭层后，恢复到原状态，气体体积不变；②通过灼热的CuO 时，固体变成红色；③通过白色CuSO 4粉末时，粉末变成蓝色晶体；④通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。下列判断正确的是（ ）
A ．原混合气体中一定含有CO 2，CO ，H 2
B ．原混合气体中一定没有CO 2，一定含有H 2和CO
C ．原混合气体中一定含有H 2和CO 2，可能含有CO
D ．根据①④，可推断实验过程中一定有CO 2生成 【答案】B
【解析】注意审题，抓住实验的前提条件：“依次进行”实验，“每步反应均完全”。由①可知，原气体中无CO 2，因为如有二氧化碳，则发生反应：CO 2+C
高温
2CO ，反应后气体体积会增大。由②可知，
原气体中至少有CO 、H 2两种气体中的一种或两种都有，因为CO+CuO
高温
Cu+CO 2，
H 2+CuO
高温
Cu+H 2O 。由③可知，从实验②出来的气体中有H 2O ，因为CuSO 4 (白
色)+5H 2O=CuSO 4·5H 2O (蓝色)，进而可以推断出原气体中有H 2。由④可知，从实验②出来的气体中有CO 2，因为Ca(OH)2+CO 2=CaCO 3↓+H 2O ，进而推断出原气体中有CO 。 【变式2】如下图所示，请你选用装置，回答下列问题：
（1）若要制得并验证二氧化碳，选用的装置是________（用字母表示），验证时产生的现象是________，该反应的化学方程式是 。
（2）若将制得的二氧化碳转化为一氧化碳，并验证一氧化碳的还原性，选用的装置是________（用字母表示），验证时产生的现象是 ，该反应的化学方程式是 ，尾气中含有有毒气体，排放到空气中容易造成环境污染，处理尾气的方法是 。 【答案】
（1）AD （2）澄清石灰水变浑浊 CO 2+Ca(OH)2==CaCO 3+H 2O （2）CB B 中氧化铜黑色粉末变成红色 CO+CuO △
Cu+CO 2 将尾气点燃或收集起来