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专题 03 碳和碳的氧化物
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知识01 碳单质的性质 方法01 二氧化碳的实验室制取
知识02 二氧化碳的性质和用途 方法02 气体制取的一般思路
知识03 一氧化碳的性质 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
石墨C 金刚石C C
60
碳单质
碳原子构成 碳原子构成 C 60 分子构成
微观结构
深灰色的有金属光泽不透明的细 无色透明的、正八面体
鳞片状固体，耐高温，质地较 形状的固体。天然存在
物理性质
软，有滑腻感，有良好的导电 的最硬的物质。
性。
作电极或电刷、石墨炸弹、制铅 制装饰品(钻石)、制钻 用于超导、催化、
用途 笔芯、做坩埚，作机械高温润滑 头、切割大理石、玻璃 材料科学等领域
剂
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
性质差异
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。
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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）
氧气充足，碳完全燃烧 氧气不足，碳不完全燃烧
反应物
点燃 点燃
C + O CO 2C + O 2CO
2 2 2
质量比 3 ： 8 3 ： 4
反应物相同时，若反应物的用量不同，则生成物不同
结论
3.还原性
** 错误的表达式 **火焰加金属网罩的目的：集中火焰，提高温度。
实验 ** 错误的表达式 **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
注意 裂热的试管。
事项 ** 错误的表达式 **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
** 错误的表达式 **黑色粉末逐渐变成光亮的红
色；
** 错误的表达式 **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+CO ↑
2
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 + CO 2CO（吸热反应）
2
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【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 。
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
将水倒入装满CO2的软塑料瓶，旋紧瓶
将CO2倒入装有高、低燃着蜡 塞，振荡，软塑料瓶变瘪。
烛的烧杯中，下面的蜡烛比上
分析：二氧化碳溶于水使瓶内气压变小，
面的先熄灭。
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：二氧化碳能溶于水
物理性质：密度比空气的大。
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
** 错误的表达 ** 错误的表 ** 错误的表达 ** 错误的表达式
** 错误的表达式
操作
式 **干燥的石 达式 **把干 式 **把用水湿 **取出实验** 错误
**干燥的石蕊小
蕊 燥的小花放进 润的石蕊小花放 的表达式 **中小花
花上喷水
小花上喷稀醋酸 CO2气体中 入CO2气体 用吹风机烘干
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现象 变红 不变红 不变红 变红 红色变为紫色
二氧化碳与水反
稀醋酸能使石蕊 水不能使石蕊变 二氧化碳不能
分析 应生成酸性物质 碳酸不稳定分解
变红 红 使石蕊变红
使石蕊变红
碳酸分解生成
CO 不显酸性，CO 与水反应生成了酸性物质使紫色石蕊试液变成红色
2 2
结论 二氧化碳和水
化学方程式：CO+H O=HCO
2 2 2 3
HCO=H O+CO↑
2 3 2 2
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：CO +Ca(OH) = CaCO ↓+H O（用于检验二氧化碳气体）
2 2 3 2
二、二氧化碳的用途
CO2的用途 依据的性质
** 错误的表达式 **干冰（固体二氧化碳）
作制冷剂，用于食品冷藏、制造舞台雾景、 干冰升华吸热（物理变化）
人工降雨。
①二氧化碳不能燃烧，②不支持燃烧，
** 错误的表达式 **灭火
③密度比空气的大
CO 是光合作用的原料，能促进光合作用
2
** 错误的表达式 **温室肥料（气肥），可
以增大农作物的产量
** 错误的表达式 **制汽水饮料（碳酸饮
CO 能溶于水；且与水反应生成碳酸
2
料）
** 错误的表达式 **化工原料，制纯碱、尿
能与多种物质反应
素等
【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。
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NaOH溶液浓度 1% 5% 10%
留有很多叶
叶片变化 留有较多叶肉 残留很少叶肉
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(Na CO)反应的化学方程式为：2HCl+Na CO═2NaCl+H O+CO↑。
2 3 2 3 2 2
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_______。
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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+O2 2CO。
二、.化学性质：
1.毒性
2.可燃性：2CO+ O 2CO，注意点燃前先检验气体的纯度（验纯）。
2 2
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，CO+Ca(OH) = CaCO↓+H O
2 2 3 2
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+CO Cu+CO
2
B处的现象是：澄清石灰水变浑浊。
Ca(OH) + CO = CaCO↓+ H O
2 2 3 2
C处的现象是：气体燃烧，发出蓝色火焰。
2CO+ O 2CO
2 2
（1）澄清石灰水的目的是检验二氧化碳的 【注意】
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生成 ** 错误的表达式 **先通一氧化碳后加热的原因
（2）右侧酒精灯的作用是点燃尾气，防止 是：排出装置内的空气，防止加热一氧化碳与空气
污染空气 的混合气体发生爆炸。
其它尾气处理的方法 ** 错误的表达式 **实验结束后先停止加热继续通
** 错误的表达式 **用气球收集 ** 错误的 入CO至玻璃管冷却的原因是防止热的铜遇到空气又
表达式 **用排水法收集 被氧化。
★CO和CO 的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。
2
【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O 的混合气体通入NaOH溶液中，会生成NaCO 和HO
2 2 3 2
D．高温下，CO气体可与Fe O 等含铁氧化物反应生成Fe和CO
2 3 2
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：CaCO CaO+CO ↑。
3 2
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：CaCO +2HCl===CaCl +H O+CO ↑
3 2 2 2
（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。
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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K，关闭止水夹K，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
1 2
方程式为： 。通过分析A中的现象可证明CO 具有的性质是 。B中盛放的试剂是 。
2
（2）若打开止水夹K、K，关闭K、K，从长颈漏斗向装置C中加入足量的稀盐酸，当观察到 现
2 4 1 3
象时，证明E中CO 已集满．关闭止水夹K、K，打开K，从分液漏斗向E中加入适量的氢氧化钠溶液．
2 2 4 3
该实验中，能证明CO 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
2
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
长颈漏斗可随时 注射器可控制加
分液漏斗可控制加
试管口略 适合制取 适合制取 添加液体药品， 入液体的速率，
入液体的速率，从
向下倾斜 少量气体 大量气体 注意下端管口液 从而控制反应速
而控制反应速率
封 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 开始：打开 开始：打开弹簧 开始：将布袋 开始：将试管
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斗流下，淹没过石灰石，反应开 夹，液体淹没固
弹簧夹 子浸入溶液中 浸入液体中
始； 体
停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体
停止：关闭弹簧
压强回流回长颈漏斗，液体液面低 停止： 停止：提起布 停止：提起试
夹，液体压入左
于 关闭弹簧夹 袋子离开液面 管离开液面
侧
隔板固液分离，反应停止
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 适合密度比空气大 适合密度比空气小
不与水反应的气体 不与空气反应的气体 不与空气反应的气体
注意事项：导管口出现连续均匀 注意事项：导管伸入集气瓶
注意事项：导管伸入集气瓶底
的气泡时开始收集；集气瓶口有 底部，以保证排尽集气瓶中
部，以保证排尽集气瓶中空气
大量气泡往外冒时气体收集满 空气。
①所有气体从短管进
②V =V
排出的水 气体
为防止气体溶解在水中，水面放 气体进入集气瓶后出现在装 气体进入集气瓶后出现在装置
一层植物油隔绝二者；集气瓶上 置下端，气体的验满在另一 上端，气体的验满在另一侧出
端若有空气，不影响收集的气体 侧出气口 气口
的体积数据，但是要影响气体的
纯度
【例5】已知：相同条件下，氨气（NH ）的密度比空气小，极易溶于水，其水溶液称为氨水，氨气有刺
3
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：
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氨气制取：固体NH Cl与足量消石灰固体混合加热可以制取氨气。
4
（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CO，无明显现象的是CO
2
分别点燃 在空气中能燃烧的是CO，不能燃烧的是CO
2
通入紫色石蕊溶液 能使紫色石蕊溶液变红的是CO，无明显现象的是CO
2
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CO
2
二、除杂：括号外为主要物质，括号内为杂质。
CO [CO ] 通入足量的石灰水（或氢氧化钠溶液）吸收
2
CO [CO ] 通过灼热的氧化铜
2
CaO [CaCO ]只能煅烧（不可加盐酸）
3
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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CO 气体中可能混
2
有少量的HCl气体，一般可用饱和碳酸氢钠溶
液除去CO 中的HCl气体。气体经过饱和碳酸
2
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
鉴别一氧化
C 通入水中，不溶解
碳
鉴别二氧化
D 通入澄清石灰水，变浑浊
碳
A．A B．B C．C D．D
12
